Modelling of a 7-storey CLT building by MIDAS-Gen: Validation of the seismic response

The increasing use of Cross Laminated Timber in multi-storey construction has created the need for reliable numerical models capable of representing the structural behaviour of CLT buildings under seismic loading. Since CLT is an orthotropic layered material, its mechanical response cannot be described in the same way as isotropic materials. In addition, the seismic behaviour of CLT buildings is strongly influenced by mechanical connections. Therefore, an accurate numerical model must consider both the equivalent orthotropic properties of CLT panels and the contribution of the connection system. This thesis develops a numerical model of the seven storey SOFIE CLT building using MIDAS Gen. The aim is to reproduce the main global behaviour of the experimental building tested on a shaking table and assess whether a practical modelling strategy can describe its seismic response with sufficient accuracy. The CLT walls and slabs were modelled by considering their equivalent orthotropic behaviour, while the main connection systems were represented according to their structural role. The numerical results were compared with the experimental response of the SOFIE full scale shaking table test to assess the reliability of the model. The comparison showed that the proposed approach was able to reproduce the principal global response of the experimental building with reasonable accuracy. The study confirms the importance of considering both CLT orthotropic behaviour and connection modelling in the seismic analysis of multi storey timber buildings, and provides a practical modelling approach for representing CLT structures in MIDAS Gen.

Il crescente impiego del legno lamellare incrociato (Cross Laminated Timber, CLT) nelle costruzioni multipiano richiede modelli numerici affidabili, capaci di rappresentare il comportamento strutturale degli edifici in CLT sotto azione sismica. Poiché il CLT è un materiale stratificato ortotropo, la sua risposta meccanica non può essere descritta come quella dei materiali isotropi. Inoltre, il comportamento sismico degli edifici in CLT è fortemente influenzato dalle connessioni meccaniche. Pertanto, un modello accurato deve considerare sia le proprietà ortotrope equivalenti dei pannelli in CLT sia il contributo del sistema di connessione. Questa tesi sviluppa un modello numerico dell’edificio SOFIE in CLT a sette piani utilizzando MIDAS Gen. L’obiettivo è riprodurre il comportamento globale dell’edificio sperimentale testato su tavola vibrante e valutare se una strategia di modellazione pratica possa descriverne la risposta sismica con sufficiente accuratezza. Le pareti e i solai in CLT sono stati modellati considerando il loro comportamento ortotropo equivalente, mentre i principali sistemi di connessione sono stati rappresentati in funzione del loro ruolo strutturale. I risultati numerici sono stati confrontati con la risposta sperimentale della prova su tavola vibrante a scala reale dell’edificio SOFIE, al fine di valutare l’affidabilità del modello. Il confronto ha mostrato che l’approccio proposto riproduce la risposta globale principale dell’edificio con ragionevole accuratezza. Lo studio conferma l’importanza di considerare il comportamento ortotropo del CLT e la modellazione delle connessioni nell’analisi sismica degli edifici multipiano in legno, fornendo un approccio pratico per rappresentare strutture in CLT in MIDAS Gen.