Your SlideShare is downloading. ×
CTA 2007 - Bontempi
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×
Saving this for later? Get the SlideShare app to save on your phone or tablet. Read anywhere, anytime – even offline.
Text the download link to your phone
Standard text messaging rates apply

CTA 2007 - Bontempi

119

Published on

V Settimana dela costruzione in acciaio …

V Settimana dela costruzione in acciaio
XXI Congresso C.T.A.
Catania 1-2-3 ottobre 2007,
Sheraton Catania Hotel.
Costruire con l'acciaio

Published in: Design
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
119
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
4
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. 1 LA PROGETTAZIONE PRESTAZIONALE DI STRUTTURE IN ACCIAIO IN PRESENZA DI INCENDIO 2 LA VALUTAZIONE QUANTITATIVA DELLE CAPACITA’ PRESTAZIONALI DI STRUTTURE IN ACCIAIO IN PRESENZA DI INCENDIO Franco Bontempi, Chiara Crosti, Francesco Petrini, Luisa Giuliani Facoltà di Ingegneria, Università degli Studi di Roma “La Sapienza” Via Eudossiana 18 – 00184 ROMA franco.bontempi@uniroma1.it - chiara.crosti@francobontempi.org francesco.petrini@uniroma1.it - luisa.giuliani@uniroma1.it
  • 2. FB franco.bontempi@uniroma1.it 2
  • 3. Ringraziamenti • Il presente lavoro è frutto di una collaborazione con gli Ingg. Mauro Caciolai, Claudio De Angelis, Stefano Marsella, del Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco, Ministero dell’Interno, Roma, che si ringraziano per i preziosi consigli e l’importante supporto. • Il presente lavoro e’ stato finanziato da Università degli Studi di Roma La Sapienza e MIUR. • Ing. Sandro Pustorino e Ing. Luca Mandirola per il coinvolgimento nella Commissione per la Sicurezza delle Costruzioni in Acciaio in caso d’Incendio FB franco.bontempi@uniroma1.it 3
  • 4. 1 LA PROGETTAZIONE PRESTAZIONALE DI STRUTTURE IN ACCIAIO IN PRESENZA DI INCENDIO Franco Bontempi, Chiara Crosti, Francesco Petrini, Luisa Giuliani Facoltà di Ingegneria, Università degli Studi di Roma “La Sapienza” Via Eudossiana 18 – 00184 ROMA franco.bontempi@uniroma1.it chiara.crosti@francobontempi.org francesco.petrini@uniroma1.it luisa.giuliani@uniroma1.it
  • 5. LCHP vs. HCLP Accidents Analysis Methods Deterministic Eventi Frequenti con Conseguenze Limitate Eventi Rari con Conseguenze Elevate Qualitative Analysis Pragmatic Risk Scenarios Complexity Stochastic Quantitative/Probabilistic Analysis FB franco.bontempi@uniroma1.it 5
  • 6. sistema FB franco.bontempi@uniroma1.it 6
  • 7. prestazionale MODELLO FB franco.bontempi@uniroma1.it 7
  • 8. MODELLO FB franco.bontempi@uniroma1.it 8
  • 9. FB franco.bontempi@uniroma1.it 9
  • 10. Numerical Scheme for Non Stationary Coupled Problems time tK TERMAL STATE (Temperature Field and Termic Related Properties) MECHANICAL STATE (Strain and Stress Fields and Mechanical related Properties) INFORMATION FLOW DIRECTION FB franco.bontempi@uniroma1.it 10
  • 11. Fully Coupled Scheme time tK time tK time tK time tK FB TERMAL STATE (Temperature Field and Termic Related Properties) TERMAL STATE (Temperature Field and Termic Related Properties) TERMAL STATE (Temperature Field and Termic Related Properties) TERMAL STATE (Temperature Field and Termic Related Properties) MECHANICAL STATE (Strain and Stress Fields and Mechanical related Properties) MECHANICAL STATE (Strain and Stress Fields and Mechanical related Properties) MECHANICAL STATE (Strain and Stress Fields and Mechanical related Properties) MECHANICAL STATE (Strain and Stress Fields and Mechanical related Properties) franco.bontempi@uniroma1.it 11
  • 12. Staggered Coupled Scheme time tK time tK time tK time tK FB TERMAL STATE (Temperature Field and Termic Related Properties) TERMAL STATE (Temperature Field and Termic Related Properties) TERMAL STATE (Temperature Field and Termic Related Properties) TERMAL STATE (Temperature Field and Termic Related Properties) MECHANICAL STATE (Strain and Stress Fields and Mechanical related Properties) MECHANICAL STATE (Strain and Stress Fields and Mechanical related Properties) MECHANICAL STATE (Strain and Stress Fields and Mechanical related Properties) MECHANICAL STATE (Strain and Stress Fields and Mechanical related Properties) franco.bontempi@uniroma1.it 12
  • 13. Temperature Driven Scheme time tK time tK time tK time tK FB TERMAL STATE (Temperature Field and Termic Related Properties) TERMAL STATE (Temperature Field and Termic Related Properties) TERMAL STATE (Temperature Field and Termic Related Properties) TERMAL STATE (Temperature Field and Termic Related Properties) MECHANICAL STATE (Strain and Stress Fields and Mechanical related Properties) MECHANICAL STATE (Strain and Stress Fields and Mechanical related Properties) MECHANICAL STATE (Strain and Stress Fields and Mechanical related Properties) MECHANICAL STATE (Strain and Stress Fields and Mechanical related Properties) franco.bontempi@uniroma1.it 13
  • 14. Scheme With No Memory time tK time tK time tK time tK FB TERMAL STATE (Temperature Field and Termic Related Properties) TERMAL STATE (Temperature Field and Termic Related Properties) TERMAL STATE (Temperature Field and Termic Related Properties) TERMAL STATE (Temperature Field and Termic Related Properties) MECHANICAL STATE (Strain and Stress Fields and Mechanical related Properties) MECHANICAL STATE (Strain and Stress Fields and Mechanical related Properties) MECHANICAL STATE (Strain and Stress Fields and Mechanical related Properties) MECHANICAL STATE (Strain and Stress Fields and Mechanical related Properties) franco.bontempi@uniroma1.it 14
  • 15. flashover Temperatura T(t) curva (nominale/naturale) d’incendio STRATEGIE ATTIVE (approccio sistemico) STRATEGIE PASSIVE (approccio strutturale) andamento di T(t) a seguito del successo delle strategie attive Tempo t FB franco.bontempi@uniroma1.it 15
  • 16. 2 LA VALUTAZIONE QUANTITATIVA DELLE CAPACITA’ PRESTAZIONALI DI STRUTTURE IN ACCIAIO IN PRESENZA DI INCENDIO Franco Bontempi, Chiara Crosti, Francesco Petrini, Luisa Giuliani Facoltà di Ingegneria, Università degli Studi di Roma “La Sapienza” Via Eudossiana 18 – 00184 ROMA franco.bontempi@uniroma1.it chiara.crosti@francobontempi.org francesco.petrini@uniroma1.it luisa.giuliani@uniroma1.it
  • 17. GEOMETRIA DELLA STRUTTURA 32,85 m Vista B-B 32,82 m 32,82 m Vista A-A 12,82 m Vista B-B C 65,64 m C 7,00 m Sezione C-C 9,02 m Vista A-A 16,425 m
  • 18. MODELLAZIONE DELL’INCENDIO Curva standard ISO 834 7,00 m 1000 900 800 T (°C) 700 600 500 400 300 6,54m 200 100 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 t (sec) Zona di incendio : 45,8 m2 FB franco.bontempi@uniroma1.it 18
  • 19. SCENARIO DI INCENDIO 1° Scenario: 7,00 m 6,54 m
  • 20. SCENARIO DI INCENDIO 2°Scenario 7,00 m
  • 21. SCENARIO DI INCENDIO 3°Scenario
  • 22. MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA N°nodi : 1205 N°equazioni : 7230 N°elementi : 4422 N°sezioni : 24 Elementi : Isobeam N°discretizzazione per elemento : 2 Materiali utilizzati : • Acciaio Fe360; • Cls Rck 35; Comportamento del materiale: • Acciaio, Termo-Plastico; • Cls, Elastico.
  • 23. CARATTERISTICHE DEL MATERIALE FB franco.bontempi@uniroma1.it 23
  • 24. CARATTERISTICHE DEL MATERIALE Tensioni-Deformazioni al variare della Temperatura 1100°C 300000 1000°C Tensioni (KN/m 2) 250000 900°C 800°C 200000 700°C 150000 600°C 100000 500°C 400°C 50000 300°C 0,1 0,12 0,14 0,16 235000000 0,00001170 210000000000 235000000 0,00001195 189000000000 232884193 0,00001227 168000000000 230689179 0,00001258 147000000000 228405976 0,00001297 126000000000 178561976 0,00001313 65100000000 107131683 0,00001338 700 100°C 210000000000 600 0,2 0,00001170 300 0,18 235000000 27300000000 52248249 0,00001360 18900000000 25174565 0,00001382 900 0,08 210000000000 800 0,06 0 500 0,04 α (1/°C) 400 0,02 σy (Pa) 200 0 E (Pa) 100 200°C T (°C) 20 0 14175000000 13851676 0,00001401 1000 9450000000 9234450,5 0,00001419 Deform azioni (%) Fattori riduttivi delle caratteristiche meccaniche 1,2 Fattori riduttivi 1,0 Ky,T 0,8 Kp,T 0,6 K E,T 0,4 0,2 0,0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 T (°C) FB franco.bontempi@uniroma1.it 24
  • 25. SCENARIO DI INCENDIO 1° Scenario: 7,00 m 6,54 m
  • 26. SCENARIO 1: FB franco.bontempi@uniroma1.it 26
  • 27. SCENARIO 1: FB franco.bontempi@uniroma1.it 27
  • 28. SCENARIO 1: FB franco.bontempi@uniroma1.it 28
  • 29. SCENARIO 1: Spostamenti verticali Z FB franco.bontempi@uniroma1.it 29
  • 30. SCENARIO 1: Spostamenti laterali FB franco.bontempi@uniroma1.it 30
  • 31. SCENARIO DI INCENDIO 2°Scenario 7,00 m
  • 32. SCENARIO 2: FB franco.bontempi@uniroma1.it 32
  • 33. SCENARIO 2: Spostamenti verticali Z FB franco.bontempi@uniroma1.it 33
  • 34. SCENARIO DI INCENDIO 3°Scenario
  • 35. SCENARIO 3: FB franco.bontempi@uniroma1.it 35
  • 36. SCENARIO 3: FB franco.bontempi@uniroma1.it 36
  • 37. SCENARIO 3: Spostamenti verticali Z FB franco.bontempi@uniroma1.it 37
  • 38. SCENARIO 3: Spostamenti laterali Y FB franco.bontempi@uniroma1.it 38
  • 39. LIVELLI DI CRISI λ•F Livello I: PUNTO MATERIALE Livello III: ELEMENTO STRUTTURALE Z Livello II: SEZIONE STRUTTURALE X FB Livello IV: SISTEMA franco.bontempi@uniroma1.it STRUTTURALE 39
  • 40. PERFORMANCE ROBUSTNESS QUALITY NOMINAL PERFORMANCE REQUIRED PERFORMANCE DAMAGE or ERROR NOMINAL SITUATION FB franco.bontempi@uniroma1.it 40
  • 41. CONFRONTI IN TERMINI DI SPOSTAMENTI Confronti spostamenti laterali Y 2,00E-01 Spostamenti laterali (m) 1,50E-01 1,00E-01 5,00E-02 Tem po (sec) 0,00E+00 -5,00E-02 0 1000 2000 3000 4000 5000 -1,00E-01 -1,50E-01 -2,00E-01 -2,50E-01 Scenaio 3 Scenario 1 FB Scenario 1 Scenario 2 franco.bontempi@uniroma1.it Scenario 3 41
  • 42. CONCLUSIONI 1° Scenario 2° Scenario 3° Scenario • Nell’ambito del Performance-based Design, l’analisi strutturale accoppiata termo-meccanica in campo non lineare puo’ : – in sede di progettazione, dimostrare e certificare le prestazioni del prodotto-struttura in termini di resistenza al fuoco; – in sede di retrofitting, identificare in modo mirato gli interventi per l’ottenimento di prestazioni ritenute adeguate, evitando interventi estensivi, spesso inutilmente costosi e talvolta illusori di sicurezza. FB franco.bontempi@uniroma1.it 42
  • 43. FB franco.bontempi@uniroma1.it 43
  • 44. F=1410KN Elem.2 4 Elem.3 5 Elem.4 Elem.5 7 Elem.6 8 Elem.7 9 Elem.8 10 Elem.9 11 E σy αt NLG 1 Cost. Cost. Cost. no 2 E(T) Cost. Cost. no E(T) σy (T) α(T) no 4 6 MOD. 3 3 E(T) σy (T) α(T) SI X Elem.10 L=3m MODELLAZIONE N°1 MODELLAZIONE N°2 1,5 1,5 σy E 1,2 σy 1,2 αt K 0,9 0,6 0,6 0,3 0,3 0 100 200 300 400 500 600 700 E(T) T(°C ) T(°C) 0 0 0 800 900 1000 100 MODELLAZIONE N°3 1,5 0,6 400 500 600 700 800 900 1000 αt(T) 1,2 σy(T) K 0,9 E 0,6 E(T) 0,3 300 1,5 σy(T) 0,9 200 MODELLAZIONE N°4 αt(T) 1,2 T(°C) 0 E(T) 0,3 T(°C) 0 0 FB αt 0,9 K Elem.1 2 K 1 Y 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 franco.bontempi@uniroma1.it 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 44
  • 45. MOD. E σy α NLG 1 Cost. Cost. Cost. no 0 2 E(T) Cost. Cost. no -0,2 3 E(T) σy (T) α(T) no -0,4 4 E(T) σy (T) α(T) SI Dy (m) 0 1000 2000 3000 4000 5000 Variazione E=f(T) -0,6 nlm+nlg -0,8 3 Modellazione 1 -1 P*L D y (nodo6)  48 * E * I Modellazione 2 nlm -1,2 Modellazione 3 -1,4 Modellazione 4 0,2 nlm Variazione E=f(T) 0 D x (nodo11)  α * L * ΔT -0,2 0 Dx (m) 6000 t (sec) 1000 2000 3000 4000 5000 t (sec) 6000 -0,4 -0,6 nlm+nlg -0,8 F 1 Elem.1 2 Elem.2 FB 3 Elem.3 4 Elem.4 5 Elem.5 6 Elem.6 Y Modellazione 1 -1 Modellazione 2 -1,2 7 Elem.7 8 Elem.8 9 Elem.9 10 Elem.10 11 X -1,4 franco.bontempi@uniroma1.it Modellazione 3 Modellazione 4 45
  • 46. Modellazione n°3: Nlm Modellazione n°4: Nlm+Nlg FB franco.bontempi@uniroma1.it 46
  • 47. 5,0E-02 Comp.elastico Deformazioni assiali 0,0E+00 0 1000 2000 -5,0E-02 3000 4000 t (sec) 6000 5000 Modellazione n°3: nlm Variazione E=f(T) Modellazione n°4: nlm+nlg -1,0E-01 -1,5E-01 nlm+nlg Modellazione1 -2,0E-01 nlm Modellazione 2 -2,5E-01 Modellazione 3 Modellazione 4 εTrazione Modellazione n°3: nlm Modellazione n°4: nlm+nlg + εTrazione Sezione FB εCompressione Effetto della temperatura franco.bontempi@uniroma1.it εTrazione Effetto del carico 47
  • 48. CONFRONTI IN TERMINI DI SPOSTAMENTI Confronti spostamenti verticali Z 1,50E-01 Spostamenti verticali (m) 1,00E-01 5,00E-02 Tem po (sec) 0,00E+00 -5,00E-02 0 1000 2000 3000 4000 5000 -1,00E-01 -1,50E-01 -2,00E-01 -2,50E-01 Scenario 1 Scenario 1 FB Scenario 2 Scenario 3 Scenario 2 franco.bontempi@uniroma1.it Scenario 3 48
  • 49. FB franco.bontempi@uniroma1.it 49

×