A fronte della frammentarietà e della confusione semantica della città contemporanea, la ricerca sui ‘Luoghi di identità e spazi del sacro nella città europea contemporanea’ ha inteso affrontare il tema della morfologia urbana in termini di significato. La focalizzazione sui temi dell’identità e del sacro nella città odierna è stata intesa quale modalità per tentare di andare alla radice dell’irrisolto problema di mancanza di senso che affligge la compagine urbana contemporanea e per cercare di individuare le cause e, quindi, le possibili azioni necessarie a riportare il costruito nell’ambito della relazione significante. Il campo di indagine è quello delle aree periferiche europee, ma la ricerca si muove da considerazioni di ordine generale relativamente alle reti di relazioni che l’essere umano instaura con il mondo circostante. Il lavoro sviluppa un primo inquadramento del tema di carattere generale, con un riferimento sistematico alla letteratura scientifica, individuando attraverso un sintetico excursus storico, i principi fondamentali della costruzione dell’immagine spaziale e del suo evolversi nel tempo. Su questa base i tre concetti di ‘centralità’, ‘identità’ e ‘sacro’, sono intesi come i cardini del discorso circa gli ambiti di significato e, sulla base di studi di alcune esperienze europee ritenute particolarmente esemplificative, la trattazione di questi tre temi arriva a proporre alcune considerazioni in merito alle caratteristiche che il contesto urbano deve avere per manifestarsi come luogo di costruzione di una identità personale e comunitaria. Nella consapevolezza che l’ampiezza dei temi considerati non ne consente una trattazione esaustiva, le considerazioni fatte sono da intendersi quali spunti di riflessione a riguardo dei metodi e delle modalità di relazione che sono ritenute necessarie per la costruzione di spazi di riferimento orientativo, identitario e socializzante.

The thesis deals with the patch loading of I-girder with two longitudinal stiffeners. The configuration with two longitudinal stiffeners is often an excellent solution for beams of higher than 3 meters but has not yet been discussed in EN 1993-1-5. It is proposed a model of resistance harmonized with the methods used in Eurocodes for the other problems of buckling. The model contains three significant parts: the yield resistance, the elastic critical load used to determine the slenderness parameter and a reduction factor that relates the resistance to the slenderness. The thesis is structured into eight chapters, in addition to Preface and Table of Contents. Chapter 3 is a list of all symbols used. Chapter 4 presents a review of earlier works. Chapter 5 details the experimental investigations conducted by Gozzi (2007) on three samples without longitudinal stiffeners. Due to the difficulty of completing a personal physical model testing during the doctorate, it was decided to carefully study the laboratory work by Gozzi and use it as a basis for the calibration of the numerical study. In Chapter 6 is presented the first part of the numerical study. At this stage, the laboratory tests conducted by Gozzi have been reproduced through a finite element model. It is observed a good agreement of numerical results with test data. In Chapter 7 summarizes the results of numerical analysis of the girder with two longitudinal stiffeners. Chapter 8 presents the procedure proposed for calculating the ultimate patch loading resistance of the girder with two longitudinal stiffeners. Chapter 9 contains a summary of work done in this thesis with suggestions for the most important issues for future development. Chapter 10 lists the references. There are also three appendices with test data by Gozzi and data obtained from literature.

This work is dedicated to the study of damaging phenomena involving reinforced concrete structures and masonry buildings and the consequences in terms of structural performances decay. In the Italian context there are many examples of structures that have already exceeded their service life, considering not only the ancient buildings but also infrastructures and R/C buildings that today are operating from more than 50th years. Climate change which is subject to the entire planet, with changing in seasonal weather and increasing in environmental pollution, is not excluded could have a harmful influence on the rate of building materials decay previously deemed as durables. If the aggressive input changes very fast, for example in a few decades, then it can also change the response of a construction material considered so far durable; in this way the knowledge about the art of good build, consolidated over the centuries, is thwarted. Hence this study is focused on the possibility to define the residual capacity for vertical or seismic loads for structures that are already at the limit of their service life, or for which is impossible to define a service life. The problem in an analysis of this kind, and that is what makes this research different from the main studies avaibles in the literature, is to keep in correlation – in a not so expensive computationally way – issues such as: - dangerous environmental inputs adequately simulated; - environmental conditions favorable to the spread of pollutants and development of the degradation reactions (decay’s speed); - link between environmental degradation and residual bearing capacity A more realistic assessment of materials residual performances that constitute the structure allows to leave the actual system for the residual load-bearing capacity estimation in which all factors are simply considered through the use of a safety factor on the materials properties.

The aim of this study was to develop a model capable to capture the different contributions which characterize the nonlinear behaviour of reinforced concrete structures. In particular, especially for non slender structures, the contribution to the nonlinear deformation due to bending may be not sufficient to determine the structural response. Two different models characterized by a fibre beam-column element are here proposed. These models can reproduce the flexure-shear interaction in the nonlinear range, with the purpose to improve the analysis in shear-critical structures. The first element discussed is based on flexibility formulation which is associated with the Modified Compression Field Theory as material constitutive law. The other model described in this thesis is based on a three-field variational formulation which is associated with a 3D generalized plastic-damage model as constitutive relationship. The first model proposed in this thesis was developed trying to combine a fibre beamcolumn element based on the flexibility formulation with the MCFT theory as constitutive relationship. The flexibility formulation, in fact, seems to be particularly effective for analysis in the nonlinear field. Just the coupling between the fibre element to model the structure and the shear panel to model the individual fibres allows to describe the nonlinear response associated to flexure and shear, and especially their interaction in the nonlinear field. The model was implemented in an original matlab® computer code, for describing the response of generic structures. The simulations carried out allowed to verify the field of working of the model. Comparisons with available experimental results related to reinforced concrete shears wall were performed in order to validate the model. These results are characterized by the peculiarity of distinguishing the different contributions due to flexure and shear separately. The presented simulations were carried out, in particular, for monotonic loading. The model was tested also through numerical comparisons with other computer programs. Finally it was applied for performing a numerical study on the influence of the nonlinear shear response for non slender reinforced concrete (RC) members. Another approach to the problem has been studied during a period of research at the University of California Berkeley. The beam formulation follows the assumptions of the Timoshenko shear beam theory for the displacement field, and uses a three-field variational formulation in the derivation of the element response. A generalized plasticity model is implemented for structural steel and a 3D plastic-damage model is used for the simulation of concrete. The transverse normal stress is used to satisfy the transverse equilibrium equations of at each control section, this criterion is also used for the condensation of degrees of freedom from the 3D constitutive material to a beam element. In this thesis is presented the beam formulation and the constitutive relationships, different analysis and comparisons are still carrying out between the two model presented.

La questione energetica ha assunto, negli ultimi anni, un ruolo centrale nel dibattito mondiale in relazione a quattro fattori principali: la non riproducibilità delle risorse naturali, l’aumento esponenziale dei consumi, gli interessi economici e la salvaguardia dell'equilibrio ambientale e climatico del nostro Pianeta. E’ necessario, dunque, cambiare il modello di produzione e consumo dell’energia soprattutto nelle città, dove si ha la massima concentrazione dei consumi energetici. Per queste ragioni, il ricorso alle Fonti Energetiche Rinnovabili (FER) si configura ormai come una misura necessaria, opportuna ed urgente anche nella pianificazione urbanistica. Per migliorare la prestazione energetica complessiva del sistema città bisogna implementare politiche di governo delle trasformazioni che escano da una logica operativa “edificio-centrica” e ricomprendano, oltre al singolo manufatto, le aggregazioni di manufatti e le loro relazioni/ interazioni in termini di input e output materico-energetiche. La sostituzione generalizzata del patrimonio edilizio esistente con nuovi edifici iper-tecnologici, è improponibile. In che modo quindi, è possibile ridefinire la normativa e la prassi urbanistica per generare tessuti edilizi energeticamente efficienti? La presente ricerca propone l’integrazione tra la nascente pianificazione energetica del territorio e le più consolidate norme urbanistiche, nella generazione di tessuti urbani “energy saving” che aggiungano alle prestazioni energetico-ambientali dei singoli manufatti quelle del contesto, in un bilancio energetico complessivo. Questo studio, dopo aver descritto e confrontato le principali FER oggi disponibili, suggerisce una metodologia per una valutazione preliminare del mix di tecnologie e di FER più adatto per ciascun sito configurato come “distretto energetico”. I risultati di tale processo forniscono gli elementi basilari per predisporre le azioni necessarie all’integrazione della materia energetica nei Piani Urbanistici attraverso l’applicazione dei principi della perequazione nella definizione di requisiti prestazionali alla scala insediativa, indispensabili per un corretto passaggio alla progettazione degli “oggetti” e dei “sistemi” urbani. / The energy issue has recently become crucial in the global debate in relation to four main factors: the non-reproducibility of natural resources, the exponential increase in consumption, the economic interests and the preservation of the environment and climate of our Planet. It is therefore necessary to change the pattern of production and consumption of energy, especially in cities where the highest consumption of energy is concentrated. For these reasons, the use of Renewable Energy Sources (RES) is now beginning to look as essential, appropriate and urgent even in urban planning. To improve the overall energy performance of the city system the government policies should come out of a "building-centric" operative logic covering, in addition to individual estates, the aggregations of buildings and their relationships/interactions in terms of input and output of matter-energy. The widespread replacement of existing estates with new hyper-technology buildings, is unlikely. So how, can we redefine rules and practices to create energetically efficient urban fabric building? This research proposes the integration of the emerging territorial energy planning and the more established zoning in the generation of the urban fabric "energy saving", adding to the energy and environmental performance of individual buildings those of the context, in a global energy balance. This study, describing and comparing the main RES available today, suggests a methodology for preliminary assessment of the mix of technologies and RES best suited for each site, configured as a "district energy". The results of this process provide the basics to prepare the necessary actions related to the integration of the energy efficiency in Town Planning through the application of the principles of equalization in the definition of performance requirements to the scale of settlements, which are essential for a correct transfer in the design of the urban "objects" and “systems".

Con la presente tesi si è inteso studiare le possibilità applicative di una particolare tipologia strutturale dotata di isolamento sismico “di piano”, intendendosi con ciò una struttura in cui l'intero piano terra, tramite l'inserimento di opportuni elementi dissipativi isteretici ed in analogia al consueto isolamento sismico di base, agisce da “strato” di protezione passiva per i piani sovrastanti. A riguardo, fra le possibili soluzioni per realizzare effettivamente tale isolamento "di piano" è stata considerata la disposizione di particolari elementi dissipativi isteretici di controvento detti Crecent-Shaped Braces, caratterizzati da una forma bilatera o curva, tale comunque da presentare un'eccentricità non nulla fra l'asse del controvento stesso e la linea congiungente gli estremi. / In this PhD thesis a particular type of structure with "first-story" seismic isolation is studied, i.e. a structure in which the entire first floor, through the insertion of appropriate hysteretic dissipative elements and in analogy to the usual seismic base isolation, acts as a "layer" of passive protection for the floors above. Among the possible solutions to achieve this "first-story" isolation a particular hysteretic dissipative bracing element, the Crescent-Shaped Brace, is considered; it is characterized by a shape presenting some eccentricity between the axis of the brace itself and the line joining its ends.

The aim of this study was to investigate the influence of the diaphragm flexibility on the behavior of out-of-plane walls in masonry buildings. Simplified models have been developed to perform kinematic and dynamic analyses in order to compare the response of walls with different restraint conditions. Kinematic non linear analyses of assemblages of rigid blocks have been performed to obtain the acceleration-displacement curves for walls with different restraint conditions at the top. A simplified 2DOF model has been developed to analyse the dynamic response of the wall with an elastic spring at the top, following the Housner rigid behaviour hypothesis. The dissipation of energy is concentrated at every impact at the base of the wall and is modelled through the introduction of the coefficient of restitution. The sets of equations of the possible configurations of the wall, depending on the different positions of the centre of rotation at the base and at the intermediate hinge have been obtained. An algorithm for the numerical integration of the sets of the equations of motion in the time domain has been developed. Dynamic analyses of a set of walls with Gaussian impulses and recorded accelerograms inputs have been performed in order to compare the response of the simply supported wall with the one of the wall with elastic spring at the top. The influence of diaphragm stiffness Kd has been investigated determining the variation of maximum displacement demand with the value of Kd. A more regular trend has been obtained for the Gaussian input than for the recorded accelerograms.

Nella presente tesi è proposta una metodologia per lo studio e la valutazione del comportamento sismico di edifici a telaio. Il metodo prevede la realizzazione di analisi non-lineari su modelli equivalenti MDOF tipo stick, in accordo alla classificazione data nel report FEMA 440. Gli step per l’applicazione del metodo sono descritti nella tesi. Per la validazione della metodologia si sono utilizzati confronti con analisi time-history condotte su modelli tridimensionali dettagliati delle strutture studiate (detailed model). I parametri ingegneristici considerati nel confronto, nell’ottica di utilizzare il metodo proposto in un approccio del tipo Displacement-Based Design sono lo spostamento globale in sommità, gli spostamenti di interpiano, le forze di piano e la forza totale alla base. I risultati delle analisi condotte sui modelli stick equivalenti, mostrano una buona corrispondenza, ottima in certi casi, con quelli delle analisi condotte sui modelli tridimensionali dettagliati. Le time-history realizzate sugli stick model permettono però, un consistente risparmio in termini di onere computazionale e di tempo per il post-processing dei risultati ottenuti. / A new methodology for the study and evaluation of the seismic response of buildings is presented. The method involves the use of non-linear time-history analysis on equivalent MDOF stick models, according to the classification given in Report FEMA 440. The steps for implementing the method are described in the thesis. For the validation of the methods the results obtained were compared to that obtained by time-history analysis on detailed three-dimensional models of the structures studied (detailed model). The engineering parameters considered in the comparison, in order to use the proposed method in a Displacement-Based Design approach, are the top displacements, the inter-storey drifts, the forces at the floor and the base shear. The results of the conducted analyzes, on the equivalent stick models, match satisfactorily, in an excellent way in certain cases, those of the analyzes carried out on detailed model. The time-history on the stick model, however, allow a considerable saving in terms of computational effort and time for the post-processing of results.

Il presente lavoro ha lo scopo di presentare gli studi e i risultati ottenuti durante l’attività di ricerca svolta sul Displacement-based Assessment (DBA) dei telai in cemento armato. Dopo alcune considerazioni iniziali sul tema della vulnerabilità sismica e sui metodi di analisi e verifica, si procede alla descrizione teorica del metodo. Sono stati analizzati tre casi studio di telai piani, progettati per soli carichi verticali e secondo normative non più in vigore che non prevedevano l’applicazione della gerarchia delle resistenze. I telai considerati, destinati ad abitazione civile, hanno diversa altezza e numero di piani, e diverso numero di campate. Si è proceduto all’applicazione del metodo, alla valutazione della vulnerabilità sismica in base alla domanda in termini di spostamento costituita da uno spettro elastico previsto dall’EC8 e alla validazione dei risultati ottenuti mediante analisi non lineari statiche e dinamiche e mediante l’applicazione dei teoremi dell’Analisi limite dei telai, proposta come procedura alternativa per la determinazione del meccanismo anelastico e della capacità in termini di taglio alla base. In ultimo si è applicata la procedura DBA per la valutazione della vulnerabilità sismica di un edificio scolastico, realizzato tra il 1969 e il 1975 in un sito caratterizzato da una accelerazione di picco orizzontale pari a 0,24g e una probabilità di superamento del 10% in 75 anni. / This work aims to present the studies and the results obtained during the research activity carried out on the Displacement-Based Assessment (DBA) of reinforced concrete frames. After some initial considerations on the issue of seismic vulnerability and methods of analysis and testing, the theoretical description of the method is presented. Three case study concerning the application of the DBA procedure to plane frames, designed for vertical loads only and according to old provisions that did not involve the application of the hierarchy of strength, are presented. The results of the procedure in terms of inelastic mechanism assumed and limit-state displaced shape are compared with results obtained by nonlinear static and dynamic analysis, performed in order to validate the displaced shape assumed, and with results of Limit Analysis, which is proposed as an alternative procedure to determine the inelastic mechanism and the base shear capacity. Finally, the DBA procedure has been applied for the assessment of the seismic vulnerability of a school building, built between 1969 and 1975 and located on a site characterized by a peak horizontal acceleration of 0.24 g and a probability of exceedance of 10% in 75 years.

L'obiettivo della tesi è stato quello di indagare il complesso problema della vulnerabilità sismica dei ponte in muratura ad arco utilizzando modelli semplificati. Dopo una descrizione dei materiali da costruzione impiegati nella realizzazione e dei principali elementi dei un ponti in muratura, si è indirizzato lo studio di un ponte ad arco situato nel comune di San Marcello Pistoiese. Viene mostrato un modello numerico che permette di descrivere il comportamento strutturale del ponte sotto azione sismica e di valutare la capacità di carico del ponte sottoposto ad una azione trasversale. In un secondo momento viene descritta la realizzazione di un modello in scala del ponte, che è stato sottoposto a prove distruttive effettuate per valutare la capacità di carico del ponte rispetto ad un ipotetica azione orizzontale. Si è cercato poi di inquadrare il problema in un modello teorico che faccia riferimento all'analisi limite. Esso descrive un cinematismo di collasso a telaio che prende spunto dal quadro fessurativo del modello in muratura. Infine sono stati presentati modelli FEM numerici in ordine di complessità crescente, cercando di inquadrare il comportamento meccanico del prototipo del ponte. Tre tipi di modelli sono rappresentati: un telaio incernierato alle estremità costituito da elementi beam con resistenza alla flessione . Il secondo tipo è costituito da una reticolare equivalente che mima lo schema del ponte ed è formato solo da bielle. Infine, il terzo tipo cerca di descrivere l'intero modello con elementi tridimensionali. / The aim of the thesis was to investigate complex problem of seismic vulnerability of masonry arch bridge by using simplified models. After a description of construction materials used in building and the principals element of a masonry bridges, the study on the arch bridge located in the municipality of San Marcello Pistoiese is reported. Numerical model, that allows to describe the structural behaviour of the bridge under seismic action and to assess the carrying capacity of the bridge subjected to a transversal action, is shown. In second moment the construction of a scale model of the bridge is described, it was subjected destructive tests made to assess the carrying capacity of the bridge compared to a hypothetical seismic action. It tries to frame the issue in a theoretical model that refers to the analysis limit. It describes a kinematics collapse of the chassis which takes its inspiration from the crack of the masonry model. FEM numerical models are presented in order of increasing complexity, seeking to frame the mechanical behaviour of the prototype of the bridge. Three types of models are shown: the first is represented by a frame consisting of linear beam elements with bending resistance hinged at the ends. The second type consists of a reticular frame equivalent in roughly the trends of the bridge and is formed only of rod-free flexural behaviour. Finally, the third type tries to describe the entire model with three-dimensional elements.