Evaluation of the Expected Annual Loss for Precast Concrete Industrial Structures

During the last few years, several analyses and scientific studies were conducted on existing buildings in terms of economic damages and losses on the affected buildings. These studies showed the importance of the rate of recovery costs associated to the damages of the non-structural elements (or secondary elements) and/or the contents of the building. Especially in the industrial field, in almost all cases the monetary value of the facilities and the internal installations is far greater than the value of the bare structure. Just think about the damages suffered by many companies spread in the Emilian territory following the recent earthquakes that occurred in May, 2012. The main purpose of the current research is framed in this scenario. To achieve this goal, a simple and reliable method capable of allowing an accurate estimation of the economic losses linked to the damage caused by earthquakes on precast reinforced concrete industrial buildings is developed. Within this project, different models of computation are critically studied and analysed. All of these methods are based fundamentally on a probabilistic and interdisciplinary approach, which incorporates: the hazard analysis of the site, the structural analysis, the damage analysis and the loss analysis suffered by each vulnerable component. Starting from the most refined PEER PBEE methodology, this research has led to the development of two more simplified and speedy procedures, one based on a displacement method for performing the structural analysis and the second method uses a closed formula as an alternative to the refined PEER PBEE methodology. The use of such procedures requires the identification of the most common vulnerabilities detectable in precast reinforced concrete buildings, as well as the knowledge of the fragility and the cost curves for all the vulnerable elements which can give rise to possible damages and then the monetary losses. Actually, the seismic response of the non-structural elements in precast reinforced concrete buildings and the interaction of the same with the global response of the structure is not completely defined and in some cases, it has never been investigated. Therefore, very often the fragility and the cost curves of the elements are not available: this is one of the reason why it is the subject of the most recent research studies. From this, the interest to inquire about the seismic response of the out-of-plane performance of the horizontal cladding panels was born. In addition, the influence of the overhead crane in the seismic response of precast buildings is also analysed.

Nel corso degli ultimi anni sono state condotte analisi e ricerche scientifiche riguardanti l’effetto che i fenomeni sismici hanno in termini di danni economici sulle opere colpite. Da questi studi è emersa l’importanza rivestita dall’aliquota di costo relativa al ripristino de i danni associati agli elementi non-strutturali (o secondari) e/o al contenuto dell’edificio. Questo vale specialmente nel settore industriale in cui, nella quasi totalità dei casi, il valore monetario degli impianti e delle installazioni interne è di gran lunga maggiore rispetto al valore della nuda struttura. Si pensi ad esempio ai danni subiti dalle numerose aziende diffuse nel territorio Emiliano a seguito dei recenti eventi sismici avvenuti nel Maggio del 2012. In questo scenario si inserisce lo scopo principale della presente ricerca, ossia quello di sviluppare una metodologia semplice e affidabile in grado di consentire una stima precisa delle perdite economiche legate ai danni subiti dai terremoti, con particolare riferimento agli edifici prefabbricati industriali. All’interno di questo progetto sono analizzati differenti modelli basati su un approccio probabilistico interdisciplinare che accorpa in sé: l’analisi della pericolosità del sito su cui sorge l’edificio, l’analisi della risposta strutturale, l’analisi del danno subito e la valutazione del costo associato per ogni componente vulnerabile. Partendo dai modelli di calcolo più raffinati, quali il PEER PBEE, si è giunti infine alla messa a punto di due procedure più semplificate e rapide, l’una basata su un approccio agli spostamenti per l’analisi strutturale e l’altra sull’impiego di una formulazione in forma chiusa in alternativa alla procedura raffinata. L’impiego di tali procedure, richiede dapprima l’identificazione delle più comuni vulnerabilità caratterizzanti e riscontrabili negli edifici prefabbricati industriali e successivamente la conoscenza delle curve di fragilità e di costo per tutti gli elementi che possono dare origine ad eventuali perdite economiche. Ad oggi però, la risposta sismica degli elementi non strutturali in edifici prefabbricati e l’interazione degli stessi con la risposta globale della struttura non è completamente definita ed in alcuni casi non è mai stata indagata, per tale motivo è attualmente oggetto di numerosi studi di ricerca. Molto spesso quindi le curve di fragilità e di costo non sono disponibili. Da qui nasce l’interesse d’indagare la risposta sismica nel fuori piano dei pannelli prefabbricati di tamponamento esterno, nonché l’entità delle forze nelle connessioni metalliche pannello-struttura. Oltre a questo è indagata pure l’influenza del carroponte e l’interazione dello stesso con la risposta sismica globale della struttura in edifici prefabbricati industriali in calcestruzzo armato.