Structural construction and economic benefits for precast concrete high-rise housing buildings

Precast concrete technology is considered one of the greatest importance systems in multifamily housing buildings. The concept of manufacturing, production and construction makes this technology different from cast in place concrete and often more interesting and befitting. The objective of this thesis is to investigate the possibilities and capabilities of the precast concrete technology in terms of structural performance and construction cost of high-rise housing buildings, to ensure the optimal use of this technology to solve the housing crisis in the Middle East and the areas affected by natural disasters and wars. The study includes a review of the most widely systems used in this field such as the precast concrete frame systems and large panel system, which therefore have been studied intensively by considering real cases. The practical applications and experiences of housing projects and real case studies, additional to the codes, are considered the important parts of this thesis. Comparison between precast concrete systems are conducted to find out the suitable system; the comparison depends on the characteristics, rules and constraints for each system. In order to compare different precast structural housing systems for a number of case studies, the seismic performance and the construction costs are assumed as criteria for the assessment and selection of the system. The seismic performance is obtained with push-over non linear analyses, whereas the construction cost is estimated to total cost for each case study; the results obtained for various case studies are then compared. Precast concrete frame structural systems represent a suitable solution for the high rise housing buildings in terms of seismic performance and construction cost. Furthermore, the results showed that this system is a good economic alternative for the structural buildings not only in the non-seismic or low seismic areas but also in high seismicity areas.

La tecnologia di prefabbricazione in calcestruzzo armato è considerata una delle soluzioni costruttive di maggior competitività per la realizzazione di edifici ad uso residenziale che usa supportare gli altri sistemi costruttivi. Gli aspetti di produzione a catena degli elementi costruttivi e delle tecniche di messa in opera degli stessi rendono tale tecnologia diversa e molto più appetibile rispetto alle soluzioni tradizionali in calcestruzzo gettato in opera. L’obiettivo di questa tesi è investigare le possibilità e le capacità dei sistemi strutturali prefabbricati in termini di performance sismica e costi di realizzazione, al fine di assicurare l’impiego ottimale di tale tecnologia per risolvere l’emergenza abitativa che affligge il Medio Oriente e le aree esposte a calamità naturali e guerre. Questo lavoro si articola in una prima indagine delle tipologie strutturali presenti nel mercato, svolta prendendo in esame applicazioni pratiche e progetti di edilizia abitativa, per poi valutare la performance sismica e gli aspetti di natura economica delle soluzioni strutturali competitive, scelte sulla base delle loro caratteristiche peculiari, delle regole e dei vincoli che le caratterizzano. I sistemi che si sono rivelati maggiormente impiegati per efficacia tecnica ed economicita' sono stati analizzati in maniera piu' approfondita scegliendo opportuni casi studio. Le analisi statiche non lineari si sono rivelate strumenti utili per la valutazione della perfomance sismica e quindi, insieme alla stima dei costi, per il confronto delle soluzioni strutturali. Dal confronto tra i vari sistemi studiati è emerso che i sistemi prefabbricati rappresentano una soluzione sismicamente efficiente ed economicamente conveniente anche per la realizzazione di edifici alti. Inoltre, i risultati mettono in luce come le soluzioni prefabbricate rappresentano una valida alternativa non solo nelle aree non sismiche, ma anche in quelle ad elevata sismicità.