Analisi sismica non lineare statica e dinamica di torri campanarie:applicazioni e confronti

The paper concerns the seismic vulnerability assessment of masonry bell towers in Italy, by comparing full non-linear dynamic and non-linear static analysis. An idealized case study is considered, in order to assess some basic and common features of the seismic structural response and to appraise the performance of the proposed approaches. The problem is simplified by using a plane 2D scheme. A specific Rigid Body and Spring Model is adopted to describe the in-plane dynamics. Constitutive laws were assigned following a simplified heuristic approach including the main meso–scale damage mechanisms: i) very low tensile strength; ii) significant post-elastic orthotropy plus texture effects; iii) different rules for post-elastic axial and shear damage; iv) different dependence of the shear strength on the vertical and horizontal axial stress component; v) hysteretic energy dissipation due to cyclic loading. Even using a quite coarse mesh, the model is capable to describe the higher vibration modes with a reasonable computational effort and using realistic accelerograms. Non linear static analysis was performed, by using the RBSM model, obtaining the capacity curve and assessing the seismic demand. A comparison between the two approaches is proposed, in order to appraise the difference in the results and to evaluate quality and significance of results in terms of operational drawbacks and reduction of computational times. Particular attention is devoted to the fact that static non-linear analyses tends to neglect the damage effects induced by higher vibration modes, as well as the influence of the shear response on the global damage.

La memoria riguarda la valutazione della vulnerabilità sismica dei campanili in muratura in Italia, che viene eseguita confrontando due metodi non lineari di analisi: analisi dinamica al passo e analisi pushover. Viene considerato un caso di studio ideale, al fine di confrontare la risposta strutturale prevista dai due metodi e valutarne le prestazioni. Il problema è semplificato, usando uno schema 2D piano, ed un modello specifico a masse rigide e molle per descrivere la dinamica nel piano. Le leggi costitutive sono state assegnate seguendo un approccio euristico semplificato, in cui sono contemplati i più significativi meccanismi di danno presenti alla meso-scala: i) resistenza a trazione molto bassa; ii) rilevante ortotropia ed effetti di tessitura in fase post-elastica; iii) diverse regole di danneggiamento assiale e a taglio; iv ) diversa resistenza a taglio a seconda della giacitura considerata (verticale o orizzontale); v) dissipazione isteretica dell’energia indotta dai carichi ciclici. Pur utilizzando una mesh abbastanza rada, il modello risulta abbastanza ed efficiente, ed è in grado di cogliere anche gli effetti dei modi di vibrare superiori con un ragionevole sforzo computazionale. Analisi statiche non lineari sono state eseguite utilizzando il modello RBSM, ottenendo la curva di capacità e la valutazione della domanda sismica. Un confronto tra i due approcci, si propone, al fine di valutare la differenza di risultati (con particolare attenzione agli effetti danno indotto da modi di vibrazione più elevata) e di valutare la qualità e significatività dei risultati in termini di inconvenienti operativi e riduzione dei tempi di calcolo.