Progetto e analisi di ospedali come costruzioni strategiche - Bontempi Rieti 2010

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Progetto e analisi di ospedali come costruzioni strategiche:
visione di sistema, norme tecniche, azione sismica,
robustezza strutturale.

Presentazione al 7o Convegno Tecnologia e sanita', Rieti, Giugno 2010

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Progetto e analisi di ospedali come costruzioni strategiche - Bontempi Rieti 2010

  1. 1. Progetto e analisi di ospedali come costruzioni strategiche: visione di sistema, norme tecniche, azione sismica, robustezza strutturale. Rieti Giugno 2010 Franco Bontempi Ordinario di Tecnica delle Costruzioni Facoltà di Ingegneria Università degli Studi di Roma La Sapienza Via Eudossiana 18 – 00184 ROMA franco.bontempi@uniroma1.it 1
  2. 2. CONTENUTI 1. Ospedali come costruzioni strategiche 2. Organizzazione delle Norme Tecniche per le Costruzioni 3. Impostazione del progetto delle strutture strategiche 4. Strutturale / Non strutturale 5. Stati limite e progettazione prestazionale 6. Robustezza strutturale Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 7. Costruzioni esistenti 2
  3. 3. Complessita’ e visione di sistema Ospedali come costruzioni strategiche Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 3
  4. 4. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 4
  5. 5. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 5
  6. 6. Simple and complex forms in plan and elevation Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 6
  7. 7. Hospital services interrelationship matrix Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 7
  8. 8. Patient flow in an emergency Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 8
  9. 9. Typical hospital activities and relative importance in an emergency Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 9
  10. 10. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 10
  11. 11. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 11
  12. 12. SERVIZI FUNZIONI COMPORTAMENTO COMPORTAMENTO UMANO UMANO HUMANWARE SOFTWARE HARDWARE Rieti Giugno 2010 COSTRUZIONE (MATERIALI – COMPONENTI) franco.bontempi@uniroma1.it 12
  13. 13. Basi delle Norme Organizzazione delle Norme Tecniche per le Costruzioni Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 13
  14. 14. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 14
  15. 15. CAPITOLO 2: SICUREZZA CAPITOLO 2: E SICUREZZA PRESTAZONI E PRESTAZIONI ATTESE DOMANDA ATTESE CAPITOLO 5: CAPITOLO 4: COSTRUZIONI NORME SULLE CIVILI E COSTRUZIONI INDUSTRIALI CAPITOLO 3: AZIONI AMBIENTALI QUALITA’ PRODOTTO CAPITOLO 3: CAPITOLO 4: AZIONI AZIONI SULLE ACCIDENTALI COSTRUZIONI CAPITOLO 6: AZIONI ANTROPICHE CAPITOLO 7: CAPITOLO 5: NORME PER LE PONTI OPERE INTERAGENTI CON I TERRENI E CAPITOLO 6: CON LE ROCCE, PROGETTAZIONE PER GLI GEOTECNICA INTERVENTI NEI TERRENI E PER CAPITOLO 7: LA SICUREZZA PROGETTAZIONE DEI PENDII PER AZIONI SISMICHE CAPITOLO 9: NORME Rieti Giugno 2010 CAPITOLO 8: SULLE COSTRUZIONI COSTRUZIONI franco.bontempi@uniroma1.it ESISTENTI ESISTENTI CONTROLLO CAPITOLO 9: COLLAUDO CAPITOLO 11: STATICO MATERIALI E CAPITOLO 10: PRODOTTI REDAZIONE DEI PER USO PROGETTI STRUTTURALE STRUTTURALI ESECUTIVI CAPITOLO 8: E DELLE COLLAUDO RELAZIONI STATICO DI CALCOLO CAPITOLO 10: NORME PER LA CAPITOLO 11: REDAZIONI DEI MATERIALI PROGETTI ESECUTIVI E PRODOTTI PER USO 15 STRUTTURALE
  16. 16. Rieti Giugno 2010 www.francobontempi.org franco.bontempi@uniroma1.it 16
  17. 17. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 17
  18. 18. DUE DILIGENCE • Due diligence (also known as due care) is the effort made by an ordinarily prudent or reasonable party to avoid harm to another party. Failure to make this effort is considered negligence. • It is necessary to discover all risks and implications regarding a decision to be made • Due diligence is also a dynamic concept in that it is a constantly evolving standard of care that is determined by the requirements of law, industry standards as well as professional and other codes of practice. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 18
  19. 19. Basi della progettazione degli ospedali Impostazione del progetto delle strutture strategiche Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 19
  20. 20. Vita nominale Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 20
  21. 21. Classi d’uso Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 21
  22. 22. Periodo di riferimento Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 22
  23. 23. Orizzonte temporale Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 23
  24. 24. Demand for Medical Services after an Earthquake Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 24
  25. 25. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 25
  26. 26. Requisiti strutturali • Sicurezza nei confronti di Stati Limite Ultimi (SLU): capacità di evitare crolli, perdite di equilibrio e dissesti gravi, totali o parziali, che possano compromettere l’incolumità delle persone ovvero comportare la perdita di beni, ovvero provocare gravi danni ambientali e sociali, ovvero mettere fuori servizio l’opera; • Sicurezza nei confronti di Stati Limite Esercizio (SLE): capacità di garantire le prestazioni previste per le condizioni di esercizio; • Robustezza nei confronti di azioni eccezionali: capacità di evitare danni sproporzionati rispetto all’entità delle cause innescanti quali incendio, esplosioni, urti. franco.bontempi@uniroma1.it 26 Rieti Giugno 2010
  27. 27. STRUCTURAL DECOMPOSITION Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 27
  28. 28. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 28
  29. 29. Conceptual solutions for structural reinforcement Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 29
  30. 30. Azione sismica Strutturale / Non strutturale Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 30
  31. 31. Azione sismica Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 31
  32. 32. Accelerazioni Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 32
  33. 33. Spostamenti Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 33
  34. 34. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 34
  35. 35. Collasso strutturale (1) Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 35
  36. 36. Collasso strutturale (2) Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 36
  37. 37. Parti strutturali Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 37
  38. 38. Parti non strutturali Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 38
  39. 39. Danno non strutturale Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 39
  40. 40. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 40
  41. 41. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 41
  42. 42. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 42
  43. 43. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 43
  44. 44. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 44
  45. 45. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 45
  46. 46. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 46
  47. 47. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 47
  48. 48. Typical investments in building construction (after E. Miranda) Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 48
  49. 49. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 49
  50. 50. Equipment with restraints Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 50
  51. 51. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 51
  52. 52. Sample fragility of a water tank/pipeline nonstructural system (Grigoriu and Kafali, 2003) Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 52
  53. 53. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 53
  54. 54. Criteri decisionali Stati limite e progettazione prestazionale Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 54
  55. 55. Definizione di Stato Limite • La sicurezza e le prestazioni di un’opera o di una parte di essa devono essere valutate in relazione agli stati limite che si possono verificare durante la vita nominale. • Stato limite è la condizione superata la quale l’opera non soddisfa più le esigenze per le quali è stata progettata. • Il superamento di uno stato limite ultimo ha carattere irreversibile e si definisce collasso. • Il superamento di uno stato limite di esercizio può avere carattere reversibile o irreversibile. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 55
  56. 56. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 56
  57. 57. Livelli di danno Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 57
  58. 58. Risk acceptance matrix and costs Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 58
  59. 59. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 59
  60. 60. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 60
  61. 61. Livelli di prestazioni: incendio Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 61
  62. 62. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 62
  63. 63. Situazioni estreme Robustezza strutturale Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 63
  64. 64. Esempio di robustezza Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 64
  65. 65. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 65
  66. 66. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 66
  67. 67. Design Strategy #1: CONTINUITY Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 67
  68. 68. Design Strategy #2: COMPARTIMENTALIZATION Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 68
  69. 69. 1st level: Material Point 3rd level: Structural Element Rieti Giugno 2010 4th level: Structural System 2nd level: Element Section Structural Robustness Assessment franco.bontempi@uniroma1.it Usual ULS & SLS Verification Format Levels of Structural Crisis 69
  70. 70. Bad vs Good Collapse STRUCTURE & LOADS Collapse Mechanism “IMPLOSION” OF THE STRUCTURE NO SWAY SWAY Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it is a process in which objects are destroyed by collapsing on themselves “EXPLOSION” OF THE STRUCTURE is a process NOT CONFINED 70
  71. 71. www.francobontempi.org Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 71
  72. 72. Approccio prestazionale Costruzioni esistenti Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 72
  73. 73. START START DEFINIZIONE E DISANIMA DEGLI OBIETTIVI APPLICAZIONE DI REGOLE PRESTABILITE E TECNICHE PREDEFINITE INDIVIDUAZIONE DELLE SOLUZIONI ATTE A RAGGIUNGERE GLI OBIETTIVI ATTIVITA' DI MODELLAZIONE E MISURA GIUDIZIO DELLE PRESTAZIONI RISULTANTI No Yes Rieti Giugno 2010 END END franco.bontempi@uniroma1.it 73
  74. 74. prescrittivo Elementi Costituenti Elementi Costituenti Elementi Costituenti Elementi Costituenti Elementi Costituenti Elementi Costituenti Elementi Costituenti Elementi Costituenti Rieti Giugno 2010 Requisiti Requisiti prestazionale Requisiti Requisiti Elementi Costituenti Elementi Costituenti franco.bontempi@uniroma1.it 74
  75. 75. Costruzioni esistenti (1) • La valutazione della sicurezza e la progettazione degli interventi su costruzioni esistenti devono tenere conto dei seguenti aspetti: – la costruzione riflette lo stato delle conoscenze al tempo della sua realizzazione; – possono essere insiti e non palesi difetti di impostazione e di realizzazione; – la costruzione può essere stata soggetta ad azioni, anche eccezionali, i cui effetti non siano completamente manifesti; – le strutture possono presentare degrado e/o modificazioni significative rispetto alla situazione originaria. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 75
  76. 76. Costruzioni esistenti (2) • Si dovrà prevedere l’impiego di metodi di analisi e di verifica dipendenti dalla completezza e dall’affidabilità dell’informazione disponibile e l’uso, nelle verifiche di sicurezza, di adeguati “fattori di confidenza”, che modificano i parametri di capacità in funzione del livello di conoscenza relativo a geometria, dettagli costruttivi e materiali Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 76
  77. 77. Valutazione della sicurezza • La valutazione della sicurezza deve permettere di stabilire se: – l’uso della costruzione possa continuare senza interventi; – l’uso debba essere modificato (declassamento, cambio di destinazione e/o imposizione di limitazioni e/o cautele nell’uso); – sia necessario procedere ad aumentare o ripristinare la capacità portante. • La valutazione della sicurezza dovrà effettuarsi ogni qual volta si eseguano interventi strutturali e dovrà determinare il livello di sicurezza prima e dopo l’intervento. • Il Progettista dovrà esplicitare, in un’apposita relazione, i livelli di sicurezza attuali o raggiunti con l’intervento e le eventuali conseguenti limitazioni da imporre nell’uso della costruzione. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 77
  78. 78. Categorie di intervento • Si individuano le seguenti categorie di intervento: – interventi di adeguamento atti a conseguire i livelli di sicurezza previsti dalle presenti norme; – interventi di miglioramento atti ad aumentare la sicurezza strutturale esistente, pur senza necessariamente raggiungere i livelli richiesti dalle presenti norme; – riparazioni o interventi locali che interessino elementi isolati, e che comunque comportino un miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti. • Gli interventi di adeguamento e miglioramento devono essere sottoposti a collaudo statico. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 78
  79. 79. Passi 1. 2. 3. 4. Analisi storico-critica Rilievo Caratterizzazione meccanica dei materiali Livelli di conoscenza e fattori di confidenza: – sulla base degli approfondimenti effettuati nelle fasi conoscitive sopra riportate, saranno individuati i “livelli di conoscenza” dei diversi parametri coinvolti nel modello (geometria, dettagli costruttivi e materiali), e definiti i correlati fattori di confidenza, da utilizzare come ulteriori coefficienti parziali di sicurezza che tengono conto delle carenze nella conoscenza dei parametri del modello. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 79
  80. 80. Circolare: CAUSE I. II. variazioni, improvvise o lente, indipendenti dalla volontà dell’uomo (ad esempio: danni dovuti al terremoto, a carichi verticali eccessivi, a urti, etc., danni dovuti a cedimenti fondali, degrado delle malte nella muratura, corrosione delle armature nel c.a., etc., errori progettuali o esecutivi, incluse le situazioni in cui i materiali o la geometria dell’opera non corrispondano ai dati progettuali); variazioni dovute all’intervento dell’uomo, che incide direttamente e volontariamente sulla struttura oppure sulle azioni (ad esempio: aumento dei carichi verticali dovuto a cambiamento di destinazione d’uso), o che incide indirettamente sul comportamento della struttura. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 80
  81. 81. Circolare: PROVVEDIMENTI È’ evidente che i provvedimenti detti sono necessari e improcrastinabili nel caso in cui non siano soddisfatte le verifiche relative alle azioni controllate dall’uomo, ossia prevalentemente ai carichi permanenti e alle altre azioni di servizio; più complessa è la situazione che si determina nel momento in cui si manifesti l’inadeguatezza di un’opera rispetto alle azioni ambientali, non controllabili dall’uomo e soggette ad ampia variabilità nel tempo ed incertezza nella loro determinazione. Per le problematiche connesse, non si può pensare di imporre l’obbligatorietà dell’intervento o del cambiamento di destinazione d’uso o, addirittura, la messa fuori servizio dell’opera, non appena se ne riscontri l’inadeguatezza. Le decisioni da adottare dovranno necessariamente essere calibrate sulle singole situazioni (in relazione alla gravità dell’inadeguatezza, alle conseguenze, alle disponibilità economiche e alle implicazioni in termini di pubblica incolumità). Saranno i proprietari o i gestori delle singole opere, siano essi enti pubblici o privati o singoli cittadini, a definire il provvedimento più idoneo, eventualmente individuando uno o più livelli delle azioni, commisurati alla vita nominale restante e alla classe d’uso, rispetto ai quali si rende necessario effettuare l’intervento di incremento della sicurezza entro un Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 81 tempo prestabilito.
  82. 82. www.francobontempi.org FB SA FP LG CC FG fb KG SM Franco Luca Stefania Francesc o Luisa Chiara Filippo Francesc a Konstanti nos Sauro Bontempi Rieti Giugno 2010 LS Sgambi Arangio Petrini Giuliani Crosti Gentili Brando Gkoumas Manenti franco.bontempi@uniroma1.it 82

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