- Cross-laminated timber buildings: numerical analysis of multi-storey structures
- Pacchioli, Stefano <1991>
Subject
- ICAR/09 Tecnica delle costruzioni
Description
- The aim of the thesis is to analyze the seismic behavior of Cross Laminated Timber (CLT) buildings. With the aim of developing the most significant themes concerning multi-storey CLT buildings, it was decided to divide this work into the two macro-topics listed below and treated independently. The first topic concerns the different modeling methodologies used for the characterization of the seismic behavior of CLT multi-storey buildings. As regards linear analysis, the two different numerical modeling strategies commonly used in research field and in design field were analyzed with the aim of defining a simplified calculation strategy that can be used by practitioners to correctly predict the behavior of CLT structures. Moving on to the non-linear analyses, the fundamental period of CLT multi-storey buildings was investigated thanks to the use of time-history analysis with sinusoidal variable frequency input. In detail, the influence of stabilizing vertical loads on the overall stiffness of the structure has been studied. Formulations useful for the evaluation of the fundamental proper period were proposed, correlating the latter to the lateral drift of the building. The second macro-topic treated in the thesis concerns the definition of a design methodology that allows to optimize the number of seismic-resistant walls and therefore to use a limited number of walls resistant to horizontal forces while the rest have to withstand only to vertical loads. An innovative connection system based on the use of vertical steel ties as alternative or in addition to traditional earthquake-resistant systems and able to withstand high seismic tensile forces and to limit inter-storey drifts was developed. Finally, some technological solutions regarding the innovative system just described were studied paying attention to both the structural and the durability / energy efficiency issues.
- Scopo della tesi è quello di analizzare il comportamento sismico degli edifici multipiano con struttura portante a pannelli massicci composti da tavole incollate ed incrociate, comunemente conosciuti come pannelli Cross Laminated Timber (CLT). Con lo scopo di approfondire i temi ritenuti più significativi riguardanti gli edifici multipiano in CLT, si è deciso di dividere il presente lavoro nei due macro-argomenti riportati di seguito. Il primo argomento riguarda le diverse metodologie di modellazione impiegate per la caratterizzazione del comportamento sismico di edifici multipiano in CLT. Per quanto riguarda l’ambito lineare sono state analizzate le due diverse strategie di modellazione numerica utilizzate abitualmente nel mondo della ricerca e della progettazione con lo scopo di andare a definire un modello di calcolo semplificato utilizzabile dai professionisti per predire correttamente il comportamento globale delle strutture in CLT. Passando alle analisi del tipo non lineare, si è investigato il periodo proprio fondamentale degli edifici multipiano in CLT grazie all’utilizzo di analisi time-history con input sinusoidale a frequenza variabile. Nel dettaglio si è studiata l’influenza del carico verticale stabilizzante sulla rigidezza globale della struttura. Sono state proposte formulazioni utili alla valutazione del periodo proprio fondamentale, correlando quest’ultimo allo spostamento laterale dell’edificio. Il secondo macro-argomento trattato nella tesi riguarda la definizione di una metodologia di progettazione che consente di ottimizzare il numero di pareti sismoresistenti ovvero di utilizzare un numero limitato di pareti resistenti alle forze orizzontali mentre le restanti sono sollecitate da soli carichi verticali. E’ stato sviluppato un sistema di connessione innovativo basato su piatti di acciaio continui lungo l’altezza della parete da disporre alle estremità di quest’ultime in grado di resistere alle elevate forze di trazione e di conferire sufficienza rigidezza alla struttura. Infine sono state proposte alcune soluzioni tecnologiche riguardanti il sistema innovativo appena descritto in grado di permetterne l’applicazione.
Date
- 2021-05-21
Type
- Doctoral Thesis
- PeerReviewed
Format
- application/pdf
Identifier
urn:nbn:it:unibo-27720
Pacchioli, Stefano (2021) Cross-laminated timber buildings: numerical analysis of multi-storey structures, [Dissertation thesis], Alma Mater Studiorum Università di Bologna. Dottorato di ricerca in Ingegneria civile, chimica, ambientale e dei materiali