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Bontempi - Laboratorio "Azioni eccezionali sulle strutture" - Cagliari

StroNGER2012
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Presentazione svolta dal Prof. Bontempi durante il Laboratorio "Azioni eccezionali sulle strutture", presso l'Universita' di Cagliari. 28 Febbraio 2013

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Laboratorio: Azioni Eccezionali sulle Strutture Cagliari 28/02/2013 SCENARI ESTREMI PER LE STRUTTURE Prof. Ing. Franco Bontempi Ordinario di Tecnica delle Costruzioni Facolta di Ingegenria Civile e Industriale Universita degli Studi di Roma La Sapienza
TIMELINE Lo sviluppo di scenari estremi per le strutture 2
Scenari estremi per le strutture Franco Bontempi 3 Laboratorio: Azioni eccezionali sulle strutture Cagliari 28/02/2013
Scenari estremi per le strutture Franco Bontempi 4 Laboratorio: Azioni eccezionali sulle strutture Cagliari 28/02/2013
Scenari estremi per le strutture Franco Bontempi 5 Laboratorio: Azioni eccezionali sulle strutture Cagliari 28/02/2013
Scenari estremi per le strutture Franco Bontempi 6 Laboratorio: Azioni eccezionali sulle strutture Cagliari 28/02/2013
Scenari estremi per le strutture Franco Bontempi 3 2 1 0 7 Laboratorio: Azioni eccezionali sulle strutture Cagliari 28/02/2013
Scenari estremi per le strutture Franco Bontempi 8 Laboratorio: Azioni eccezionali sulle strutture Cagliari 28/02/2013
Scenari estremi per le strutture Franco Bontempi DANGER FAILURE 9 Laboratorio: Azioni eccezionali sulle strutture Cagliari 28/02/2013
COMPLEXITY Interazioni e non linearita 10
STRUCTURAL CONCEPTION Yes threats No STRUCTURAL TOPOLOGY & GEOMETRY passive Yes structural threats characteristics No STRUCTURAL MATERIAL & PARTS Yes threats STRUCTURAL No STRUCTURAL SYSTEM FIRE DETECTION & SUPPRESSION SYSTEM CHARACTERISTICS active structural threats Yes WEAKNESS characteristics No ORGANIZATION & FIREFIGHTERS Yes threats No alive MAINTENANCE structural & USE characteristics Yes threats No
STRUCTURAL CONCEPTION STRUCTURAL Yes CONCEPTION threats No STRUCTURAL TOPOLOGY & GEOMETRY passive Yes structural threats char acteristics No STRUCTURAL MATERIAL & PARTS Yes threats No FIRE DETECTION & SUPPRESSION Yes active structural char acteristics threats No Yes threats ORGANIZATION & FIREFIGHTERS Yes No threats No alive MAINTENANCE structural & USE char acteristics Yes STRUCTURAL threats No TOPOLOGY & GEOMETRY passive Yes structural threats characteristics No STRUCTURAL MATERIAL & PARTS Yes threats No 12
No FIRE DETECTION & SUPPRESSION STRUCTURAL CONCEPTION Yes active threats No STRUCTURAL TOPOLOGY & Yes passive structural GEOMETRY threats Yes structural threats char acteristics characteristics No STRUCTURAL MATERIAL & PARTS threats No Yes No FIRE DETECTION & SUPPRESSION active Yes structural threats char acteristics No ORGANIZATION & FIREFIGHTERS ORGANIZATION & Yes FIREFIGHTERS threats No alive MAINTENANCE structural & USE char acteristics Yes threats No Yes threats No alive MAINTENANCE structural & USE characteristics Yes threats No
STRUCTURAL CONCEPTION STRUCTURAL TOPOLOGY & GEOMETRY STRUCTURAL MATERIAL & PARTS FIRE DETECTION & SUPPRESSION ORGANIZATION & FIREFIGHTERS MAINTENANCE & USE CRISIS
Scenari estremi per le strutture Franco Bontempi LINEAR interactions NONLINEAR TIGHT couplings LOOSE 15 Laboratorio: Azioni eccezionali sulle strutture Cagliari 28/02/2013
Scenari estremi per le strutture Franco Bontempi NUMERICAL MODELING 16 Laboratorio: Azioni eccezionali sulle strutture Cagliari 28/02/2013
Scenari estremi per le strutture Franco Bontempi Situazioni HPLC 17 Laboratorio: Azioni eccezionali sulle strutture Cagliari 28/02/2013
Scenari estremi per le strutture Franco Bontempi LPHC events 18 Laboratorio: Azioni eccezionali sulle strutture Cagliari 28/02/2013
Scenari estremi per le strutture Franco Bontempi LPHC HPLC Low Probability High probability High Low Consequences Consequences release of energy SMALL LARGE numbers of breakdown SMALL LARGE people involved FEW MANY nonlinearity WEAK STRONG interactions WEAK STRONG uncertainty WEAK STRONG decomposability HIGH LOW course predictability HIGH LOW 19 Laboratorio: Azioni eccezionali sulle strutture Cagliari 28/02/2013
Scenari estremi per le strutture Franco Bontempi HPLC LPHC Eventi Frequenti con Eventi Rari con Conseguenze Limitate Conseguenze Elevate Impostazione del problema: ANALISI ANALISI Deterministico QUALITATIVA PRAGMATICA DETERMINISTICA CON SCENARI Complessit: Aspetti non lineari e ANALISI Meccanismi di interazioni Stocastico QUANTITATIVA PROBABILISTICA 20 Laboratorio: Azioni eccezionali sulle strutture Cagliari 28/02/2013
STRUCTURAL ROBUSTNESS Criteri di analisi e filosofie di progetto per strutture soggette a scenari estremi 21
Scenari estremi per le strutture Franco Bontempi RELIABILITY AVAILABILITY ATTRIBUTES MAINTAINABILITY SAFETY SECURITY INTEGRITY it is a defect and represents a FAULT potential cause of error, active or dormant THREATS the system is in an incorrect state: ERROR it may or may not cause failure permanent interruption of a system ability FAILURE to perform a required function under specified operating conditions 22 Laboratorio: Azioni eccezionali sulle strutture Cagliari 28/02/2013
Scenari estremi per le strutture Franco Bontempi Definition of STRUCTURAL ROBUSTNESS: Capacity of a construction to show regular decrease of its structural quality due to negative causes. It implies: a) some smoothness of the decrease of structural performance due to negative events (intensive feature); b) some limited spatial spread of the rupture (extensive feature). 23 Laboratorio: Azioni eccezionali sulle strutture Cagliari 28/02/2013
Scenari estremi per le strutture Franco Bontempi Levels of Structural Crisis Verification Format Usual ULS & SLS 1st level: Material Point 3rd level: 2nd level: Structural Element Element Section 4th level: Structural Robustness Structural System Assessment 24 Laboratorio: Azioni eccezionali sulle strutture Cagliari 28/02/2013
Scenari estremi per le strutture Franco Bontempi STRUCTURE Collapse & LOADS Mechanism IMPLOSION OF THE STRUCTURE is a process in which NO SWAY objects are destroyed by collapsing on themselves EXPLOSION OF THE STRUCTURE SWAY is a process NOT CONFINED 25 Laboratorio: Azioni eccezionali sulle strutture Cagliari 28/02/2013
Scenari estremi per le strutture Franco Bontempi SUDDIVIDERE LA COSTRUZIONI IN COMPARTIMENTI IN MODO TALE CHE IL COLLASSO DI UNA PARTE DELLA STRUTTURA NON SI POPAGHI ALLE PARTI ADIACENTI 26 Laboratorio: Azioni eccezionali sulle strutture Cagliari 28/02/2013
Scenari estremi per le strutture Franco Bontempi AUMENTANDO LA CONNESSIONE DELLE PARTI STRUTTURALI, INTRODUCENDO UN ELEVATO GRADO DI CONTINUITA, IN MODO CHE LE AZIONI SI POSSANO TRASFERIRE DALLA PARTE COLLASSATA A QUELLE ADIACENTI, OVVERO LA COSTRUZIONE POSSEGGA AL SUO INTERNO UNA RIDONDANZA DI PERCORSI ATTI A TRASMETTERE LAZIONE 27 Laboratorio: Azioni eccezionali sulle strutture Cagliari 28/02/2013
EXAMPLE Analisi di robustezza di un edificio alto 28
Edificio alto 29
Analisi di un componente tipico D0 30
Scenari (1-2) D1 D2 31
Scenari (3-4) D3 D4 32
Modalit di collasso (1-2) D1 D2 33
Modalit di collasso (3-4) D3 D4 34
Sintesi dei risultati: elemento critico 0 4 Lo scenario D4 竪 quello pi湛 cattivo: lelemento strutturale critico individuato 竪 la colonna pi湛 esterna! 35
Modellazione edificio alto 36
37
Scenari di danneggiamento Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 Scenario 4 (1 asta (3 aste (5 aste (7 aste eliminata) eliminate) eliminate) eliminate) 38
Collasso secondo scenario 1 39
Collasso secondo scenario 2 40
Collasso secondo scenario 3 41
Collasso secondo scenario 4 42
Sintesi dei risultati 了u Moltiplicatore Ultimo e sua variazione 了F Delta u F了u 4,50 4,00 0,48 3,50 0,86 1,41 1,65 3,00 2,50 2,00 4,05 3,57 1,50 3,19 2,64 2,40 1,00 0,50 0,00 D0 D1 D2 D3 D4 Scenario di danneggiamento Si hanno valutazioni quantitive del comportamento strutturale in presenza di danno! 43
Scenari estremi per le strutture Franco Bontempi PUNTI CRITICI PER LANALISI E IL PROGETTO DI STRUTTURE SOGGETTE A SCENARI ESTREMI: Timeline sviluppo temporale e spaziale dellevento; Complessita interazioni e non linearita Analisi strutturale complessiva, determinazione puntuale delle modalita di crisi e valutazione della robustezza strutturale ; Progetto con compartimentazione o continuita 44 Laboratorio: Azioni eccezionali sulle strutture Cagliari 28/02/2013
Scenari estremi per le strutture Franco Bontempi Str o N GER www.stronger2012.com 45 Laboratorio: Azioni eccezionali sulle strutture Cagliari 28/02/2013

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  • 12. STRUCTURAL CONCEPTION STRUCTURAL Yes CONCEPTION threats No STRUCTURAL TOPOLOGY & GEOMETRY passive Yes structural threats char acteristics No STRUCTURAL MATERIAL & PARTS Yes threats No FIRE DETECTION & SUPPRESSION Yes active structural char acteristics threats No Yes threats ORGANIZATION & FIREFIGHTERS Yes No threats No alive MAINTENANCE structural & USE char acteristics Yes STRUCTURAL threats No TOPOLOGY & GEOMETRY passive Yes structural threats characteristics No STRUCTURAL MATERIAL & PARTS Yes threats No 12
  • 13. No FIRE DETECTION & SUPPRESSION STRUCTURAL CONCEPTION Yes active threats No STRUCTURAL TOPOLOGY & Yes passive structural GEOMETRY threats Yes structural threats char acteristics characteristics No STRUCTURAL MATERIAL & PARTS threats No Yes No FIRE DETECTION & SUPPRESSION active Yes structural threats char acteristics No ORGANIZATION & FIREFIGHTERS ORGANIZATION & Yes FIREFIGHTERS threats No alive MAINTENANCE structural & USE char acteristics Yes threats No Yes threats No alive MAINTENANCE structural & USE characteristics Yes threats No
  • 14. STRUCTURAL CONCEPTION STRUCTURAL TOPOLOGY & GEOMETRY STRUCTURAL MATERIAL & PARTS FIRE DETECTION & SUPPRESSION ORGANIZATION & FIREFIGHTERS MAINTENANCE & USE CRISIS
  • 15. Scenari estremi per le strutture Franco Bontempi LINEAR interactions NONLINEAR TIGHT couplings LOOSE 15 Laboratorio: Azioni eccezionali sulle strutture Cagliari 28/02/2013
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