Stima accurata e computazionalmente accessibile della risposta globale e locale di nuclei di pareti in calcestruzzo armato sottoposti a carico sismico torsionale.

The Applied Element Method (AEM), combining the strength of the continuous finite element (FE) formulation with the advantages of discrete models, has in the recent years been increasingly employed to assess the failure mechanisms and ensuing debris distribution of collapsed structures. Its use in the detailed estimation of local response parameters such as e.g. strains, curvature and deformation of reinforced concrete (RC) elements, as well as the simulation of global complex responses, seems instead not to be common. In the present work, as a novelty in literature, we explore the feasibility of using the AEM to reproduce the complex response RC elements tested under pure axial, axial-flexure (in-plane and out-of-plane) and axial torsion cyclic and dynamic conditions, which often converge into brittle failure mechanisms, such as shear and out-of-plane failures. Herein, we therefore employ such modelling approach to try to numerically reproduce the experimental observations of test campaigns on various RC elements, including boundary elements of thin RC walls, as well as complete thin RC walls, featuring a single and double layer of rebars, and non-planar U-shaped RC wall specimens. This study, after a brief overview of the existing literature on the seismic response, experimental investigations and numerical modelling of the abovementioned RC elements and the introduction of the AEM formulation, introduces the considered case studies, and describes the simulation of the cyclic and dynamic tests, and, finally, discusses the accuracy of the adopted modelling approach with respect to the experimental results. Such comparisons, carried out from both global and local viewpoints, seem to indicate a good capability of the employed modelling approach, with a relatively modest computational cost.

L'Applied Element Method (AEM), che combina la forza della formulazione continua ad elementi finiti (FE), con i vantaggi dei modelli discreti, è stato negli ultimi anni sempre più impiegato per simulare i meccanismi di rottura e la conseguente distribuzione dei detriti delle strutture collassate. Il suo utilizzo nella stima dettagliata dei parametri di risposta locale, come ad esempio deformazioni e curvatura di elementi in calcestruzzo armato (CA), così come la simulazione di risposte complesse globali, sembra invece non essere comune. Nel presente lavoro, come novità in letteratura, esploriamo la fattibilità dell'utilizzo dell'AEM per riprodurre la risposta complessa di elementi in CA testati in condizioni cicliche e dinamiche puramente assiali, presso-tenso flessione (nel piano e fuori dal piano) e di torsione, che spesso converge in meccanismi di rottura fragili, come rotture per taglio e instabilità fuori dal piano. In questo documento, impieghiamo pertanto tale approccio di modellazione per cercare di riprodurre numericamente le osservazioni di campagne sperimentali su vari elementi in CA, inclusi elementi marginali di pareti in calcestruzzo sottili, anche note come pseudo-colonne, nonché pareti complete sottili in calcestruzzo, caratterizzate da un singolo e doppio strato di barre di armatura e nuclei di pareti in calcestruzzo. Questo studio, dopo una breve panoramica della letteratura esistente sulla risposta sismica, indagini sperimentali e modellazione numerica degli elementi in CA sopra menzionati e l'introduzione della formulazione AEM, introduce i casi di studio considerati e descrive la simulazione numerica dei test ciclici e dinamici e, infine, discute l'accuratezza dell'approccio di modellazione adottato rispetto ai risultati sperimentali. Tali confronti, effettuati sia da punti di vista globali che locali, sembrano indicare una buona capacità dell'approccio di modellazione impiegato, con un costo computazionale relativamente modesto.