Seismic resistant steel structures improved by dissipative fuses

A device devoted to improve the seismic resistance of steel and composite steel-concrete structures is analyzed. After a first part that focuses on experimental tests already carried out, the device is applied to many different kinds of structures in order to understand the different performances in different conditions. Also the parameters that characterize the fuse device will be varied, considering many devices tested during the experimental phase and proposing the design parameters. Three series of composite steel-concrete frames are considered: the first (Frames 1) made of S275 structural steel, the second (Frame 2) and the third (Frame 3) made of S355 structural steel. The first two series take into consideration three frames, made by three, six and nine storey, while the third one (the actual case study) consist of a five storey frame. Both non-linear dynamic analyses and non-linear static analyses (Pushover) are performed. In the first case three accelerograms are created artificially, with PGA of 0.3g, 0.5g and 0.7g. The software SAP2000 is used for all the analyses executed, both for the phase concerning the experimental tests and the one concerning the analyses performed on the frames considered. The key concept of the device is the concentration of the damage inside it, forcing the plastic hinge to remain within the fuse and avoiding the spreading of inelasticity near the beam to column connections. The results show the prevention of the formation of the soft story plastic mechanism.

Studio di un dispositivo sviluppato per migliorare la resistenza sismica di strutture in acciaio e con travi composite. Dopo una prima parte che si concentra su prove sperimentali già effettuate in laboratorio, verrà applicato a differenti strutture , al fine di comprendere le sue diverse prestazioni in condizioni diverse. Anche i parametri che caratterizzano il dispositivo (fuso) saranno variati. Saranno eseguite sia analisi dinamiche non lineari che analisi statiche non lineari (pushover) . Nel primo caso tre accelerogrammi sono stati creati con un programma dedicato (SIMQKE), con PGA di 0.3g , 0.5g e 0.7g . Il SAP2000 software è stato utilizzato per tutte le analisi eseguite , sia per la fase relativa alle prove sperimentali che per le analisi numeriche effettuate sugli edifici. Il concetto chiave del dispositivo è la concentrazione del danno al suo interno , le restanti parti dell’edificio (travi e colonne) a rimanere in campo elastico in caso di sisma.