SEISMIC VULNERABILITY ASSESSMENT OF MASONRY BUILDINGS BY THE CAPACITY SPECTRUM KINEMATIC LIMIT ANALYSIS M
E a r t h q u a k e s a r e a n i m p o r t a n t h a z a r d f o r m a s o n r y b u i l d i n g s a n d h i s t o r i c a l c o n s t r u c t i o n s. R e c e n t e a r t h q u a k e s h a v e s h o w n a d e f i c i e n t p e r f o r m a n c e o f m a s o n r y b u i l d i n g s u n d e r s e i s m i c l o a d i n g. I n r e l e v a n c e t o t h e i m p o r t a n c e o f t h i s t o p i c, d i f f e r e n t m e t h o d s h a v e b e e n p r e s e n t e d f o r t h e s e i s m i c v u l n e r a b i l i t y a s s e s s m e n t o f m a s o n r y c o n s t r u c t i o n s, l i k e l i n e a r a n d n o n l i n e a r f i n i t e e l e m e n t m e t h o d s, i n c l u d i n g l i m i t a n a l y s i s e t c.L i m i t a n a l y s i s i s a g o o d t e c h n i q u e f o r e s t i m a t i n g t h e u l t i m a t e l i m i t s t a t e o f t h e s t r u c t u r e, b e c a u s e o f t h e s i m p l i f i c a t i o n o f a s s u m p t i o n, r e d u c i n g t h e n u m b e r o f n e c e s s a r y m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s a n d g i v i n g t h e u l t i m a t e c o n d i t i o n o f t h e s t r u c t u r e i n a c r i t i c a l s e c t i o n. O n t h e o t h e r h a n d, i n e x i s t i n g m a s o n r y b u i l d i n g s, p a r t i a l c o l l a p s e s (l o c a l f a i l u r e m e c h a n i s m s) g e n e r a l l y o c c u r; v e r y o f t e n d u e t o t h e l o s s o f e q u i l i b r i u m i n m a s o n r y p o r t i o n s i n e a r t h q u a k e s. V e r i f i c a t i o n s o f c o l l a p s e (i n-p l a n e a n d o u t o f- p l a n e), w i t h r e f e r e n c e t o t h o s e l o c a l f a i l u r e m e c h a n i s m s, c a n b e d o n e b y m e a n s o f t h e l i m i t e q u i l i b r i u m a n a l y s i s, b a s e d o n t h e k i n e m a t i c s a p p r o a c h, w h i c h d e p e n d s o n s e l e c t i o n o f t h e f a i l u r e m e c h a n i s m a n d e v a l u a t i o n o f t h e h o r i z o n t a l f o r c e s t h a t g e n e r a t e t h a t k i n e m a t i c m e c h a n i s m.T h e r e f o r e, f o r a p p l i c a t i o n o f k i n e m a t i c l i m i t a n a l y s i s, i t i s n e c e s s a r y t o i d e n t i f y t h e d i f f e r e n t c o l l a p s e m e c h a n i s m s. T h e d e t e r m i n a t i o n o f a n a b a c u s o f f a i l u r e m e c h a n i s m i s a n i m p o r t a n t i s s u e, a s a g o o d i n t e r p r e t a t i o n o f t h e v u l n e r a b i l i t y o f t h e b u i l d i n g, w h i c h d i r e c t l y r e l a t e s t o t h e i d e n t i f i c a t i o n o f f a i l u r e m e c h a n i s m s. T h e b a s i s o f t h i s m e t h o d i s t o f i n d t h e s a f e t y f a c t o r o f e a c h f a i l u r e m e c h a n i s m, d u e t o t h e k i n e m a t i c a l s t a b i l i t y i m p o s e d o n t h e l a t e r a l l o a d.F o r t h e s e r e a s o n s, e v a l u a t i n g t h e u l t i m a t e l o a d b e a r i n g c a p a c i t y o f a n e n t i r e m a s o n r y b u i l d i n g s u b j e c t e d t o h o r i z o n t a l l o a d s i s a f u n d a m e n t a l t a s k f o r t h e d e s i g n o f m a s o n r y b u i l d i n g s i n s o m e c o d e s, f o r i n s t a n c e, t h e r e c e n t I t a l i a n O r d i n a n c e P C M 3274 & m o d i f i c a t i o n s O P C M 3431 o f 3/05/05, w h i c h p a y s d u e a t t e n t i o n t o t h e k i n e m a t i c l i m i t a n a l y s i s. T h i s v e r i f i c a t i o n c a n b e d e v e l o p e d t h r o u g h a s i m p l i f i e d v e r i f i c a t i o n, w i t h b e h a v i o r f a c t o r q (l i n e a r k i n e m a t i c a n a l y s i s) a n d t h e c a p a c i t y s p e c t r u m (n o n-l i n e a r k i n e m a t i c a n a l y s i s).I n t h e c a p a c i t y s p e c t r u m (n o n-l i n e a r k i n e m a t i c a n a l y s i s) m e t h o d, b a s e d o n a p p e n d i x 11.c o f t h e I t a l i a n r d i n a n c e, t h e s a f e t y v e r i f i c a t i o n s f o r l o c a l f a i l u r e m e c h a n i s m s i n t h e u l t i m a t e l i m i t s t a t e, c o n s i s t o f a c o m p a r i s o n o f t h e u l t i m a t e d i s p l a c e m e n t c a p a c i t y o f e a c h l o c a l f a i l u r e m e c h a n i s m w i t h t h e d i s p l a c e m e n t d e m a n d e v a l u a t e d b y m e a n s o f a r e s p o n s e s p e c t r u m, d e f i n e d s i m i l a r l y t o t h a t a d o p t e d f o r t h e a s s e s s m e n t o f n o n-s t r u c t u r a l e l e m e n t s,e s t i m a t e d i n r e s p e c t t o t h e s e c a n t p e r i o d (T s).T h i s p a p e r p r e s e n t s a n a p p l i c a t i o n o f t h e C a p a c i t y S p e c t r u m K i n e m a t i c L i m i t A n a l y s i s (n o n l i n e a r) t o a s s e s s t y p i c a l m a s o n r y b u i l d i n g s. T h e s a f e t y o f t h e b u i l d i n g a g a i n s t 21 f a i l u r e m e c h a n i s m s, d u e t o i n-p l a n e a n d o u t-o f-p l a n eb e h a v i o r, a n d a l s o, t h e o v e r t u r n i n g o f p a r a p e t s i n a n e a r t h q u a k e w i t h 10% p r o b a b i l i t y o f o c c u r r e n c e o v e r 50 y e a r s, h a s b e e n s t u d i e d. T h e v u l n e r a b i l i t y o f t h e s t r u c t u r e w a s a s s e s s e d, i n c o m p l i a n c e w i t h t h e L i m i t A n a l y s i s M e t h o d p r e s e n t e d i n t h e O.P.C.M 3431 I t a l i a n c o d e. A t t h e e n d, t h e r e s u l t s o f t h e a s s e s s m e n t b a s e d o n t h e I t a l i a n c o d e h a s b e e n c o m p a r e d w i t h t h e r e s u l t s o f t h e s a m e c a l c u l a t i o n b a s e d o n t h e I r a n i a n c o d e.
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