Seismic performance of vertical panel to structure connections under out of plane forces; comparative assessment with Eurocode 8 provisions

It is more often that precast concrete industrial buildings use the non-structural cladding panels which are vulnerable to the OOP seismic forces as per previous events like Emilia-Romagna 2012 earthquake event in Italy, L’Aquila Earthquake 2009 and many other events in the world. So, this thesis investigates the OOP seismic demand at the cladding connection in a 1-story precast reinforced concrete industrial building in Emilia-Romagna region of Italy, using Midas Gen software. 3D structural model was developed in Midas Gen, vertical panels were modelled as plate elements supported by cylindrical hinges at the base which allow only OOP rotation while top nodes connected with the roof beams using massless truss links which indicate panel-to-frame connection. Linear analysis was performed using design elastic response spectrum as per EC8 in both directions x and y using the combination 100/30 EC8 clause 4.3.3.5.1 (3). The fundamental period of the structure was obtained 1.0 sec and OOP peak force at the connection is 15.1 KN. Contrary, NLTH analysis was performed using Direct integration method by solving dynamic equations at each step using Newmark Iteration method in Midas Gen using real accelerogram signals. The critical connections were observed exactly same as those were in linear analysis. The OOP peak force at the connection was determined 16.7KN from NLTH. Further, peak OOP force calculated as per EC8 4.3.5.2 (2), which results in 10.05KN. Additionally, Pushover analysis was performed which demonstrated that the structure is safe enough against seismic actions with demand connection force 20.1KN. Both linear and NLTH results demonstrate that the OOP seismic force demand is within the capacity of modern seismic devices like Sismosafe device [4].

Gli edifici industriali prefabbricati in calcestruzzo utilizzano spesso pannelli di rivestimento non strutturali, vulnerabili alle forze sismiche OOP, come dimostrato da eventi precedenti come il terremoto dell'Emilia-Romagna del 2012, il terremoto dell'Aquila del 2009 e molti altri eventi nel mondo. Questa tesi, pertanto, indaga la domanda sismica OOP in corrispondenza della connessione del rivestimento in un edificio industriale prefabbricato in calcestruzzo armato a un piano in Emilia-Romagna, utilizzando il software Midas Gen. Il modello strutturale 3D è stato sviluppato in Midas Gen, i pannelli verticali sono stati modellati come elementi a piastra supportati da cerniere cilindriche alla base che consentono solo la rotazione OOP, mentre i nodi superiori sono collegati alle travi del tetto tramite collegamenti reticolari privi di massa, che indicano la connessione pannello telaio. L'analisi lineare è stata eseguita utilizzando lo spettro di risposta elastico di progetto secondo EC8 in entrambe le direzioni x e y, utilizzando la combinazione 100/30 EC8 clausola 4.3.3.5.1 (3). Il periodo fondamentale della struttura è stato ottenuto a 1,0 sec e la forza di picco OOP alla connessione è di 15,1 KN. Al contrario, l'analisi NLTH è stata eseguita utilizzando il metodo di integrazione diretta risolvendo le equazioni dinamiche a ogni passo utilizzando il metodo di iterazione di Newmark in Midas Gen utilizzando segnali accelerografici reali. Le connessioni critiche sono state osservate esattamente come nell'analisi lineare. La forza di picco OOP alla connessione è stata determinata a 16,7 KN da NLTH. Inoltre, la forza di picco OOP è stata calcolata secondo EC8 4.3.5.2 (2), che risulta in 10,05 KN. Inoltre, è stata eseguita un’analisi pushover, la quale ha dimostrato che la struttura risulta adeguatamente sicura nei confronti delle azioni sismiche con una forza di connessione richiesta pari a 20,1 kN.. Sia i risultati lineari che quelli NLTH dimostrano che la domanda di forza sismica OOP rientra nella capacità dei moderni dispositivi sismici come il dispositivo Sismosafe [4].