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20090417 larepubblica
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Franco Bontempi
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Terremoti. Il monito di San Giuliano.
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This research deals with the problem of the comfort assessment of high-rise building occupants under wind action. Also if the problem has been studied by the researchers and by the civil engineering industry during last thirty years, appropriate methods to handling the design of high-rise buildings in order to avoid wind-induced occupant discomfort has not been defined yet, mainly due to the high uncertainties involved in the determination of both the demand and the sensitivity of the building occupants to wind-induced vibrations. The main issues related with this problem are first summarized, then the growing, pioneering performance-based wind engineering (PBWE) approach is proposed as tool to handle the problem. The required analyses are presented and discussed on both the conceptual and operational point of view. A case-study is then presented in order to demonstrate the effectiveness of the proposed approach. In the PBWE view, the contribution of the work is focused on the procedural step identified as “damage analysis”, something that, in authors’ knowledge, has not been yet developed in the literature.
Building occupants’ comfort assessment in the PBWE framework
Building occupants’ comfort assessment in the PBWE framework
Franco Bontempi
Due to the significant vertical elevation and complexity of the structural system, high rise buildings may suffer from the effects of fire more than other structures. For this reason, in addition to evacuation strategies and active fire protection, a careful consideration of structural response to fire is also very important. In this context, it is of interest to investigate the characteristics of the structural system that could possibly reduce local damages or mitigate the progression of failures in case of fire. In this paper, a steel high rise building is taken as case study and the response of the building is investigated up to the crisis of the structure with respect to a standard fire in a lower and in a higher storey: the comparison of the fire induced failures at the different height allows highlighting the role played in the resulting collapse mechanisms by the beam-column stiffness ratio and by the loading condition.
Structural Response of Steel High Rise Buildings to Fire: System Characterist...
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Franco Bontempi
Aspetti delle caratteristiche prestazionali di barriere stradali tipo New Jer...
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Franco Bontempi
ANALISI DEL DEGRADO IN STRUTTURE IN CALCESTRUZZO ARMATO, PARTE 2: MODELLI PER...
ANALISI DEL DEGRADO IN STRUTTURE IN CALCESTRUZZO ARMATO, PARTE 2: MODELLI PER...
Franco Bontempi
INTRODUZIONE ALL’OTTIMIZZAZIONE STRUTTURALE Franco Bontempi 13, 21 e 28 maggio 2014, ore 15-19 - Aula Riunioni Settore Strutture del Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica, Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale, Universita' di Roma La Sapienza. Il corso vuole introdurre in maniera semplice i concetti, i metodi, gli strumenti necessari all’ottimizzazione di una struttura in termini di capacità prestazionali e sicurezza. L’attenzione è focalizzata sulle idee e sulle applicazioni, nella convinzione che gran parte dei dettagli algoritmici, seppure fondamentali nelle applicazioni più sofisticate, possano essere rimandati a successivi approfondimenti: questo anche alla luce degli strumenti computazionali moderni che permettono di concentrarsi sulla progettazione concettuale dei sistemi strutturali nelle forme più attuali. Gli Allievi potranno quindi essere capaci di impostare e comprendere i processi ideativi alla base delle moderne forme strutturali che si presentano per le coperture, i ponti e gli edifici alti.
Corso di Dottorato: Ottimizzazione Strutturale - Franco Bontempi
Corso di Dottorato: Ottimizzazione Strutturale - Franco Bontempi
Franco Bontempi
This study focuses on the numerical analysis of a high efficiency Energy Harvesting device, based on piezoelectric materials, for the sustainability of smart buildings, structures and infrastructures. Before that, a comprehensive literature review on the topic takes place. The device consists in an aerodynamic fin attached to a piezoelectric element that makes use of the air flow to harvest energy. The principal utilization of this device is for energy autonomous sensors, with applications in bridges, transportation networks and smart buildings. The results are corroborated by advanced analytical and numerical analyses (in ANSYS®) that demonstrate the energy harvesting capacity.
Piezoelectric Energy Harvesting under Air Flow Excitation.
Piezoelectric Energy Harvesting under Air Flow Excitation.
Franco Bontempi
Redazionale della rivista Costruzioni Metalliche sui premi di laurea sull'impiego dell'acciaio nelle costruzioni. Premio a Giulia Milana.
CM - premi di laurea
CM - premi di laurea
Franco Bontempi Org Didattica
Relazione generale per IF CRASC'15 Sapienza Universita' di Roma, Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale, Via Eudossiana 18, 14-16 maggio 2015 Il presente contributo è basato sull’idea che la ricostruzione di una crisi strutturale (semplice rottura o collasso vero e proprio) sia basata su una chiara, corretta, e profonda conoscenza e comprensione delle basi di progetto che portano alla concezione di una costruzione e del processo di analisi che ne verifica la sicurezza e le prestazioni. Partendo da questa idea, l’articolo cerca di presentare in modo sintetico, ma ordinato, nell’introduzione l’orizzonte temporale e la traiettoria di vita che una costruzione può esperire, evidenziando nel successivo paragrafo il carattere sistemico di una struttura, ovvero enfatizzando la organizzazione gerarchica degli elementi strutturali che la formano: da questa ultima descrizione, si possono coerentemente valutare i livelli di crisi che si possono manifestare, giudicarne la gravità e indagarne i motivi. Successivamente, una riflessione necessaria riguarda la natura delle azioni che possono cimentare una costruzione, con le loro origini e caratteristiche in termini di intensità, probabilità di accadimento e gravità di conseguenze. Questo è un aspetto delicato, che dà il giusto rilievo agli accadimenti e agli approcci di analisi e di indagine necessari: questo punto è analogo all’idea che in una costruzione non tutti gli elementi hanno le stesse caratteristiche e la stessa importanza. Queste considerazioni generali non appaiono adeguatamente rimarcate dal quadro normativo corrente, spesso più attivo nelle descrizioni di dettaglio. Nel quarto paragrafo, si esamina la complessità di un problema strutturale (adattando uno schema noto in letteratura dai lavori di Perrow) e i differenti tipi di situazioni di progetto: evolutivo o innovativo. Questa distinzione è importante al fine di rendersi conto delle conoscenze (competenze) che si devono avere nell’affrontare il progetto: competenze che se mancanti o deficitarie possono essere origine di crisi strutturali. Esaminati seppur brevemente questi punti (orizzonte temporale e prestazionale di una struttura, sua organizzazione sistemica, natura delle azioni che possono cimentarla, possibili ragioni della complessità del problema strutturale associato), nel quinto paragrafo, si riporta il modello generale della genesi e dello sviluppo di un fallimento strutturale secondo Reason. L’ultimo paragrafo fornisce, infine, indicazioni sulla ricostruzione dell’evento e la risalita alle responsabilità dal punto di vista ingegneristico.
INGEGNERIA FORENSE STRUTTURALE: BASI DEL PROGETTO E RICOSTRUZIONE DEI COLLASSI
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Franco Bontempi
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This research deals with the problem of the comfort assessment of high-rise building occupants under wind action. Also if the problem has been studied by the researchers and by the civil engineering industry during last thirty years, appropriate methods to handling the design of high-rise buildings in order to avoid wind-induced occupant discomfort has not been defined yet, mainly due to the high uncertainties involved in the determination of both the demand and the sensitivity of the building occupants to wind-induced vibrations. The main issues related with this problem are first summarized, then the growing, pioneering performance-based wind engineering (PBWE) approach is proposed as tool to handle the problem. The required analyses are presented and discussed on both the conceptual and operational point of view. A case-study is then presented in order to demonstrate the effectiveness of the proposed approach. In the PBWE view, the contribution of the work is focused on the procedural step identified as “damage analysis”, something that, in authors’ knowledge, has not been yet developed in the literature.
Building occupants’ comfort assessment in the PBWE framework
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Due to the significant vertical elevation and complexity of the structural system, high rise buildings may suffer from the effects of fire more than other structures. For this reason, in addition to evacuation strategies and active fire protection, a careful consideration of structural response to fire is also very important. In this context, it is of interest to investigate the characteristics of the structural system that could possibly reduce local damages or mitigate the progression of failures in case of fire. In this paper, a steel high rise building is taken as case study and the response of the building is investigated up to the crisis of the structure with respect to a standard fire in a lower and in a higher storey: the comparison of the fire induced failures at the different height allows highlighting the role played in the resulting collapse mechanisms by the beam-column stiffness ratio and by the loading condition.
Structural Response of Steel High Rise Buildings to Fire: System Characterist...
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Franco Bontempi
Aspetti delle caratteristiche prestazionali di barriere stradali tipo New Jer...
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Franco Bontempi
ANALISI DEL DEGRADO IN STRUTTURE IN CALCESTRUZZO ARMATO, PARTE 2: MODELLI PER...
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Franco Bontempi
INTRODUZIONE ALL’OTTIMIZZAZIONE STRUTTURALE Franco Bontempi 13, 21 e 28 maggio 2014, ore 15-19 - Aula Riunioni Settore Strutture del Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica, Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale, Universita' di Roma La Sapienza. Il corso vuole introdurre in maniera semplice i concetti, i metodi, gli strumenti necessari all’ottimizzazione di una struttura in termini di capacità prestazionali e sicurezza. L’attenzione è focalizzata sulle idee e sulle applicazioni, nella convinzione che gran parte dei dettagli algoritmici, seppure fondamentali nelle applicazioni più sofisticate, possano essere rimandati a successivi approfondimenti: questo anche alla luce degli strumenti computazionali moderni che permettono di concentrarsi sulla progettazione concettuale dei sistemi strutturali nelle forme più attuali. Gli Allievi potranno quindi essere capaci di impostare e comprendere i processi ideativi alla base delle moderne forme strutturali che si presentano per le coperture, i ponti e gli edifici alti.
Corso di Dottorato: Ottimizzazione Strutturale - Franco Bontempi
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Franco Bontempi
This study focuses on the numerical analysis of a high efficiency Energy Harvesting device, based on piezoelectric materials, for the sustainability of smart buildings, structures and infrastructures. Before that, a comprehensive literature review on the topic takes place. The device consists in an aerodynamic fin attached to a piezoelectric element that makes use of the air flow to harvest energy. The principal utilization of this device is for energy autonomous sensors, with applications in bridges, transportation networks and smart buildings. The results are corroborated by advanced analytical and numerical analyses (in ANSYS®) that demonstrate the energy harvesting capacity.
Piezoelectric Energy Harvesting under Air Flow Excitation.
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Franco Bontempi
Redazionale della rivista Costruzioni Metalliche sui premi di laurea sull'impiego dell'acciaio nelle costruzioni. Premio a Giulia Milana.
CM - premi di laurea
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Franco Bontempi Org Didattica
Relazione generale per IF CRASC'15 Sapienza Universita' di Roma, Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale, Via Eudossiana 18, 14-16 maggio 2015 Il presente contributo è basato sull’idea che la ricostruzione di una crisi strutturale (semplice rottura o collasso vero e proprio) sia basata su una chiara, corretta, e profonda conoscenza e comprensione delle basi di progetto che portano alla concezione di una costruzione e del processo di analisi che ne verifica la sicurezza e le prestazioni. Partendo da questa idea, l’articolo cerca di presentare in modo sintetico, ma ordinato, nell’introduzione l’orizzonte temporale e la traiettoria di vita che una costruzione può esperire, evidenziando nel successivo paragrafo il carattere sistemico di una struttura, ovvero enfatizzando la organizzazione gerarchica degli elementi strutturali che la formano: da questa ultima descrizione, si possono coerentemente valutare i livelli di crisi che si possono manifestare, giudicarne la gravità e indagarne i motivi. Successivamente, una riflessione necessaria riguarda la natura delle azioni che possono cimentare una costruzione, con le loro origini e caratteristiche in termini di intensità, probabilità di accadimento e gravità di conseguenze. Questo è un aspetto delicato, che dà il giusto rilievo agli accadimenti e agli approcci di analisi e di indagine necessari: questo punto è analogo all’idea che in una costruzione non tutti gli elementi hanno le stesse caratteristiche e la stessa importanza. Queste considerazioni generali non appaiono adeguatamente rimarcate dal quadro normativo corrente, spesso più attivo nelle descrizioni di dettaglio. Nel quarto paragrafo, si esamina la complessità di un problema strutturale (adattando uno schema noto in letteratura dai lavori di Perrow) e i differenti tipi di situazioni di progetto: evolutivo o innovativo. Questa distinzione è importante al fine di rendersi conto delle conoscenze (competenze) che si devono avere nell’affrontare il progetto: competenze che se mancanti o deficitarie possono essere origine di crisi strutturali. Esaminati seppur brevemente questi punti (orizzonte temporale e prestazionale di una struttura, sua organizzazione sistemica, natura delle azioni che possono cimentarla, possibili ragioni della complessità del problema strutturale associato), nel quinto paragrafo, si riporta il modello generale della genesi e dello sviluppo di un fallimento strutturale secondo Reason. L’ultimo paragrafo fornisce, infine, indicazioni sulla ricostruzione dell’evento e la risalita alle responsabilità dal punto di vista ingegneristico.
INGEGNERIA FORENSE STRUTTURALE: BASI DEL PROGETTO E RICOSTRUZIONE DEI COLLASSI
INGEGNERIA FORENSE STRUTTURALE: BASI DEL PROGETTO E RICOSTRUZIONE DEI COLLASSI
Franco Bontempi
Indicatori ricerca Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica, Sapienza Universita' di Roma, Marzo 2014.
Allegato 2 indicatori ricerca DISeG Sapienza marzo 2014
Allegato 2 indicatori ricerca DISeG Sapienza marzo 2014
Franco Bontempi
This paper is organized in two parts. The first one describes a case history of few collapses of metal truss structures designed to be used as entertainment structures for which the structural safety gains therefore much more importance due to the people that can be involved in the collapse. In the second part, a specific case of the collapse of an entertainment structure made by aluminum is taken under study. A back analysis of the collapse of this metal truss structure is developed and produces a flowchart that points out the possible causes that led the structure to the collapse. By means of non linear analyses by Finite Element Model (FEM) the failure sequence of this particular structure is shown and forensic investigation concerning the whole phase of the construction phase is performed, starting from the design one, through the assembling and ending with the rigging phase.
Back-analysis of the collapse of a metal truss structure
Back-analysis of the collapse of a metal truss structure
Franco Bontempi
IF CRASC'15 - Roma, 14-16 maggio 2015. The safety in road tunnels is a very delicate issue, since that a minor accident or a failure of a vehicle can degenerate into scenarios that can lead to a high number of victims. For example, on the 24 March 1999, 39 people died when a Belgian HGV carrying flour and margarine caught fire in the Mont Blanc Tunnel. In the first part of this study has been summarized the operation logic of a specific model for the risk analysis, the PIARC/OECD Quantitative Risk Assessment Model, and how it derives risk indicators. In the second part, a comprehensive risk analysis is performed in a long tunnel in South Italy, accounting for multifaceted aspects and parameters. The analysis is integrated with a sensitivity analysis on specific parameters that have an influence on the risk. The section 2 of this paper describes the tunnel San Demetrio on which was carried out risk analysis applying the PIARC/OECD QRA model, and in the section 3 are reported the main analysis results. In section 4, conclusions regard to risk analysis applied to real case and about the sensitivity analysis are reported. In particular, the sensitivity analysis has highlighted the most influential parameters in the model.
RISK ANALYSIS FOR SEVERE TRAFFIC ACCIDENTS IN ROAD TUNNELS (PART II)
RISK ANALYSIS FOR SEVERE TRAFFIC ACCIDENTS IN ROAD TUNNELS (PART II)
Franco Bontempi
Abstract: This paper will present some simple ideas which form, in the authors’ experience, the basis for dealing with structural design and analysis in case of fire actions. To this aim, the following aspects are discussed: 1) the characteristics of high probability-low consequences (HPLC) versus low probability-high consequences (LPHC) events; 2) the systemic nature of fire accidents; 3) the concept of risk and the related activities, as risk analysis, risk assessment, and risk management; 4) the identification and development of fire scenarios. Specific attention is devoted to the interactions among the different aspects that need to be modelled, which are fire development, heat transfer, structural response and human behaviour. In the last part, some considerations are developed considering the case of a tall building subjected to fire and few critical results of the structural analysis are discussed. Reference to this paper should be made as follows: Arangio, S. and Bontempi, F. (2013) ‘Basis of the analysis and design for fire-induced collapses in structures’, Int. J. Lifecycle Performance Engineering, Vol. 1, No. 2, pp.115–134.
Basis of the analysis and design for fire-induced collapses in structures
Basis of the analysis and design for fire-induced collapses in structures
Franco Bontempi
One of the evocative structural design solutions for sustainable tall buildings is embraced by the diagrid (diagonal grid) structural scheme. Diagrid, with a perimeter structural configuration characterized by a narrow grid of diagonal members involved both in gravity and in lateral load resistance, has emerged as a new design trend for tall-shaped complex structures, and is becoming increasingly popular due to aesthetics and structural performance. Since it requires less structural steel than a conventional steel frame, it provides for a more sustainable structure. This study focuses on the structural performance of a steel tall building, using FEM nonlinear analyses. Numerical comparisons between a traditional outrigger system and different diagrid configurations (with three different diagrid inclinations) are presented for a building of 40 stories, with a total height of 160m, and a footprint of 36m x 36m. The sustainability of the building (in terms of structural steel weight saving) is assessed, together with the structural behavior.
Sustainability Concepts in the Design of High-Rise buildings: the case of Dia...
Sustainability Concepts in the Design of High-Rise buildings: the case of Dia...
Franco Bontempi
Ciclo di seminari: SCENARI ESTREMI SULLE STRUTTURE, 25 giugno 2013 ore 14.30 – 17.00, Aula riunioni Dip. di Ingegneria Strutturale e Geotecnica Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale, Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Via Eudossiana 18 - 00184 Roma. Seminari su temi relativi a situazioni estreme e loro effetti sulle strutture: 14.45 – 15.30: Water-Driven Debris Impact Forces on Structures: Experimental and Theoretical Program, Prof. Clay J. Naito, Lehigh University. 15.30 – 16.15: Development of a Blast and Ballistic Resistant Insulated Wall Panel, Patrick Trasborg, Lehigh University. 16.15 – 17.00: Flexural Models of Reinforced Concrete Beams Under Blast Load, Flavio Stochino, Universita' degli Studi di Cagliari,
Annunci blast sapienza
Annunci blast sapienza
Franco Bontempi
FB tesisti luglio 2014
FB tesisti luglio 2014
Franco Bontempi
The 15th International Symposium on Interaction of the Effects of Munitions with Structures (ISIEMS), September 2013, 17 - 20 at the Conference Hotel in Potsdam, Germany. The symposium builds on previous meetings held in the United States of America (organized by DTRA) and Germany (organized by Armed Forces Office). ISIEMS will address all aspects of the response of civil engineering structures and materials to explosive loading. Scientists, engineers, and others interested in the symposium’s technical areas are invited to participate and contribute. All sessions will be unclassified, but some may be restricted to citizens of NATO member nations only. Paper presented at:
Vulnerability assessment of precast concrete cladding wall panels for police ...
Vulnerability assessment of precast concrete cladding wall panels for police ...
Franco Bontempi
Offshore wind turbines are complex structural and mechanical systems located in a highly demanding environment. This paper proposes a multi-level system approach for studying the structural behavior of the support structure of an offshore wind turbine. In accordance with this approach, a proper numerical modeling requires the adoption of a suitable technique in order to organize the qualitative and quantitative assessment in various sub-problems, which can be solved by means of sub-models at different levels of detail, both for the structural behavior and for the simulation of loads. Consequently, in a first place, the effects on the structural response induced by the uncertainty of the parameters used to describe the environmental actions and the finite element model of the structure are inquired. After that, a mesolevel FEM model of the blade is adopted in order to obtain the detailed load stress on the blade/hub connection.
Multi-level structural modeling of an offshore wind turbine
Multi-level structural modeling of an offshore wind turbine
Franco Bontempi
OPTIMIZATION OF THE TALL BUILDINGS STRUCTURAL SYSTEM AGAINST PROGRESSIVE COLLAPSE. Vertical bracing systems and outriggers play a decisive role on the progressive collapse susceptibility. In relation to a steel tall building. Evaluation of structural performances of steel tall building is performed thought full non-linear analyses on finite element models. Performances of initial and optimized configuration are compared.
SIF 2014 - Structures in Fire 2014 Shangai
SIF 2014 - Structures in Fire 2014 Shangai
Franco Bontempi
Si esamina il problema della ricerca di schemi strutturali ottimali mediante l’impiego di procedure evolutive denominate ESO (Evolutionary Structural Optimisation). Queste procedure operano in accordo con un principio generale di natura euristica in base al quale, eliminando gradualmente porzioni di materiale inefficiente da un assegnata struttura sovradimensionata, la forma e la topologia della struttura risultante evolvono verso una configurazione ottimale. In questo lavoro, dopo aver richiamato i principi evolutivi e gli algoritmi alla base del metodo, le procedure ESO per strutture omogenee vengono estese al caso delle strutture composte da più materiali ed applicate all’identificazione di modelli Strut-and-Tie consistenti in elementi di cemento armato. The problem in searching for optimal structural schemes by means of evolutionary procedures called ESO (Evolutionary Structural Optimisation) is considered. Such procedures operate on the basis of the general heuristic principle that by slowly removing regions of inefficient material, belonging to a given over-designed structure, its shape and topology evolve toward an optimal configuration. In this work, after the evolutionary principles and the algorithms on which the method is based have been recalled, the ESO procedures for homogeneous structures are extended to the case of structures composed by several materials and applied to the identification of consistent Strut-and-Tie models in reinforced concrete elements.
MODELLI STRUT-AND-TIE EMERGENTI DALL’OTTIMIZZAZIONE TOPOLOGICA EVOLUTIVA DI ...
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Franco Bontempi
Alessandrini barriere rev sa parte 1
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Franco Bontempi
Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia - Comunicato del 31-10-2002: "Alle 11:32 italiane di oggi 31 ottobre si è verificata una forte scossa di terremoto che ha colpito una vasta zona al confine tra il Molise e la Puglia. Le località più vicine all'epicentro, per alcune delle quali si hanno già notizie di danni ad edifici, sono Santa Croce di Magliano, S. Giuliano di Puglia, Larino (tutti in provincia di Campobasso). La magnitudo dell'evento è stata stimata pari a 5.4 Richter, un valore che comporta effetti fino all'VIII grado della scala Mercalli. La scossa è stata preceduta da alcune scosse nella notte (01:25, 03:27), la più forte delle quali ha avuto magnitudo 3.5. La scossa è stata seguita da numerose repliche, la più forte delle quali è avvenuta alle 14:03 e ha avuto magnitudo 3.7".
Raccolta delle sentenze disponibili in rete sul crollo edificio scolastico S....
Raccolta delle sentenze disponibili in rete sul crollo edificio scolastico S....
Franco Bontempi
The paper deals with the identification of optimal structural morphologies through evolutionary procedures. Two main approaches are considered. The first one simulates the Biological Growth (BG) of natural structures like the bones and the trees. The second one, called Evolutionary Structural Optimization (ESO), removes material at low stress level. Optimal configurations are addressed by proper optimality indexes and by a monitoring of the structural response. Design graphs suitable to this purpose are introduced and employed in the optimization of a pylon carrying a suspended roof and of a bridge under multiple loads.
Structural morphology optimization by evolutionary procedures
Structural morphology optimization by evolutionary procedures
Franco Bontempi
Seismic protection measures for bridges can be used both for obtaining acceptable performances from new structures that for retrofitting existing ones. With the modern design philosophy based on probabilistic Performance-Based Earthquake Engineering (PBEE) approaches, the engineers are allowed to investigate different design solutions in terms of vulnerability assessment. However, if probabilistic PBEE approaches are nowadays well established and widely studied also for bridges, the topic of using the PBEE frameworks for the evaluation of the effectiveness of seismic protection devices for bridges is not extensively treated in literature. The first objective of this work is to deal with the problem of assessing the earthquake performance of an highway bridge equipped with different bearing device: the elastomeric bearings (ERB) and the friction pendulum systems (FPS). The second purpose is to evaluate the efficiency of a structure-dependent IM in case of isolated system. The examined structure is an highway bridge with concrete piers and steel truss deck. A FE model of the bridge is developed by using nonlinear beam-column elements with fiber section and the devices are modeled by specific elements implementing their nonlinear behavior. The effectiveness of the different retrofitting strategies has been carried out in terms of damage probability. Choosing the example of slight damage, and referring to the curvature ductility as EDP, the probability of damage during a period of 50 years is: 23% for the structure without isolation, 7% for the structure equipped with ERB, and 3% for the structure equipped with FPS isolation.
Effectiveness Evaluation of Seismic Protection Devices for Bridges in the PB...
Effectiveness Evaluation of Seismic Protection Devices for Bridges in the PB...
Franco Bontempi
Il CISTeC ha avuto tra i suoi membri fondatori il Prof. Marcello Ciampoli. Esponente di punta in diversi settori dell’Ingegneria e dell’Architettura, ma soprattutto docente impagabile che ha rappresentato con la sua attività un punto di riferimento per tanti giovani professionisti ingegneri e architetti e non solo. Il CISTeC insieme ad Advanced Materials srl vuole ricordare l'importanza di questa persona attraverso un premio per la miglior tesi di laurea magistrale con tematica dedicata alla conservazione del patrimonio storico-architettonico, con particolare riguardo agli aspetti strutturali. Il premio di Euro 1500,00 sarà corrisposto alla tesi che più si avvicinerà, per argomenti trattati, carattere multidisciplinare dello studio svolto, aspetti innovativi e sensibilità della proposta progettuale presentata, allo spirito investigativo e professionale espresso dal Prof. Ciampoli.
PREMIO DI LAUREA “MARCELLO CIAMPOLI” 2014
PREMIO DI LAUREA “MARCELLO CIAMPOLI” 2014
Franco Bontempi
Wind turbines are complex structures that should deal with adverse weather conditions, are exposed to impacts or ship collisions and, due to the strategic roles in the energetic supplying, can be the goal of military or malevolent attacks. Even if a structure cannot be design to resist any unforeseeable critical event or arbitrarily high accidental action, this kind of systems should be able to maintain integrity and a certain level of functionality also under accidental circumstances, which are not contemplated or cannot be considered in the usual design verification. According to a performance-based design view, the entity of actions to be resisted and the services levels to be maintained are the design objectives, which should be defined by the stakeholders and by the designer in respect of the regulation in force. For what said above, the structural integrity of wind turbines is a central issue in the framework of a safe design: it depends on different factors, like exposure, vulnerability and robustness. Particularly, the requirement of structural vulnerability and robustness are discussed in this paper and a numerical application is presented, in order to evaluate the effects of a ship collision on the structural system of an offshore wind turbine. The investigation resorts nonlinear dynamic analyses performed on the finite element model of the turbine and considers three different scenarios for the ship collision. The review of the investigation results allows for an evaluation of the turbine structural integrity after the impact and permits to identify some characteristics of the system, which are intrinsic to the chosen organization of the elements within the structure.
Structural Integrity Evaluation of Offshore Wind Turbines
Structural Integrity Evaluation of Offshore Wind Turbines
Franco Bontempi
The design of complex structures should be based on advanced approaches able to take into account the behavior of the constructions during their entire life-cycle. Moreover, an effective design method should consider that the modern constructions are usually complex systems, characterized by strong interactions among the single components and with the design environment. A modern approach, capable of adequately considering these issues, is the so-called performance-based design (PBD). In order to profitably apply this design philosophy, an effective framework for the evaluation of the overall quality of the structure is needed; for this purpose, the concept of dependability can be effectively applied. In this context, structural health monitoring (SHM) assumes the essential role to improve the knowledge on the structural system and to allow reliable evaluations of the structural safety in operational conditions. SHM should be planned at the design phase and should be performed during the entire life-cycle of the structure. In order to deal with the large quantity of data coming from the continuous monitoring various processing techniques exist. In this work different approaches are discussed and in the last part two of them are applied on the same dataset. It is interesting to notice that, in addition to this first level of knowledge, structural health monitoring allows obtaining a further more general contribution to the design knowledge of the whole sector of structural engineering. Consequently, SHM leads to two levels of design knowledge gain: locally, on the specific structure, and globally, on the general class of similar structures.
Design Knowledge Gain by Structural Health Monitoring
Design Knowledge Gain by Structural Health Monitoring
Franco Bontempi
PROCEDURA DI VALUTAZIONE COMPARATIVA PER LA COPERTURA DI N.1 POSTO DI RICERCATORE UNIVERSITARIO PRESSO LA FACOLTA’ DI INGEGNERIA CIVILE E INDUSTRIALE DELL’UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI ROMA LA SAPIENZA PER IL SETTORE SCIENTIFICO-DISCIPLINARE ICAR09 – TECNICA DELLE COSTRUZIONI (BANDO – G.U. n.85 DEL 26-10-2010). RELAZIONE DI MINORANZA DEL PROF. FRANCO BONTEMPI, PRESIDENTE DELLA COMMISSIONE, MEMBRO INTERNO DESIGNATO DELLA FACOLTA’. http://www2.uniroma1.it/organizzazione/amministrazione/ ripartizionepersonale/commissioni/seconda2010/schedaI CAR-09IngegneriaRU.php Roma, 17 settembre 2012
Concorso Roma La Sapienza Tecnica delle Costruzioni
Concorso Roma La Sapienza Tecnica delle Costruzioni
Franco Bontempi
This paper addresses two main issues relevant to the structural assessment of buildings subjected to explosions. The first issue regards the robustness evaluation of steel frame structures: a procedure is provided for computing “robustness curves” and it is applied to a 20-storey steel frame building, describing the residual strength of the (blast) damaged structure under different local damage levels. The second issue regards the precise evaluation of blast pressures acting on structural elements using Computational Fluid Dynamic (CFD) techniques. This last aspect is treated with particular reference to gas explosions, focusing on some critical parameters (room congestion, failure of non-structural walls and ignition point location) which influence the development of the explosion. From the analyses, it can be deduced that, at least for the examined cases, the obtained robustness curves provide a suitable tool that can be used for risk management and assessment purposes. Moreover, the variation of relevant CFD analysis outcomes (e.g., pressure) due to the variation of the analysis parameters is found to be significant.
Numerical analyses for the structural assessment of steel buildings under exp...
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Franco Bontempi
EDI-CEM Srl – Rivista “Strade & Autostrade” www.stradeeautostrade.it.
84-91 UNI RM - Bontempi REV.pdf
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Franco Bontempi
This paper is organized in two parts. The first one describes a case history of few collapses of metal truss structures designed to be used as entertainment structures for which the structural safety gains therefore much more importance due to the people that can be involved in the collapse. In the second part, a specific case of the collapse of an entertainment structure made by aluminum is taken under study. A back analysis of the collapse of this metal truss structure is developed and produces a flowchart that points out the possible causes that led the structure to the collapse. By means of non linear analyses by Finite Element Model (FEM) the failure sequence of this particular structure is shown and forensic investigation concerning the whole phase of the construction phase is performed, starting from the design one, through the assembling and ending with the rigging phase.
Back-analysis of the collapse of a metal truss structure
Back-analysis of the collapse of a metal truss structure
Franco Bontempi
IF CRASC'15 - Roma, 14-16 maggio 2015. The safety in road tunnels is a very delicate issue, since that a minor accident or a failure of a vehicle can degenerate into scenarios that can lead to a high number of victims. For example, on the 24 March 1999, 39 people died when a Belgian HGV carrying flour and margarine caught fire in the Mont Blanc Tunnel. In the first part of this study has been summarized the operation logic of a specific model for the risk analysis, the PIARC/OECD Quantitative Risk Assessment Model, and how it derives risk indicators. In the second part, a comprehensive risk analysis is performed in a long tunnel in South Italy, accounting for multifaceted aspects and parameters. The analysis is integrated with a sensitivity analysis on specific parameters that have an influence on the risk. The section 2 of this paper describes the tunnel San Demetrio on which was carried out risk analysis applying the PIARC/OECD QRA model, and in the section 3 are reported the main analysis results. In section 4, conclusions regard to risk analysis applied to real case and about the sensitivity analysis are reported. In particular, the sensitivity analysis has highlighted the most influential parameters in the model.
RISK ANALYSIS FOR SEVERE TRAFFIC ACCIDENTS IN ROAD TUNNELS (PART II)
RISK ANALYSIS FOR SEVERE TRAFFIC ACCIDENTS IN ROAD TUNNELS (PART II)
Franco Bontempi
Abstract: This paper will present some simple ideas which form, in the authors’ experience, the basis for dealing with structural design and analysis in case of fire actions. To this aim, the following aspects are discussed: 1) the characteristics of high probability-low consequences (HPLC) versus low probability-high consequences (LPHC) events; 2) the systemic nature of fire accidents; 3) the concept of risk and the related activities, as risk analysis, risk assessment, and risk management; 4) the identification and development of fire scenarios. Specific attention is devoted to the interactions among the different aspects that need to be modelled, which are fire development, heat transfer, structural response and human behaviour. In the last part, some considerations are developed considering the case of a tall building subjected to fire and few critical results of the structural analysis are discussed. Reference to this paper should be made as follows: Arangio, S. and Bontempi, F. (2013) ‘Basis of the analysis and design for fire-induced collapses in structures’, Int. J. Lifecycle Performance Engineering, Vol. 1, No. 2, pp.115–134.
Basis of the analysis and design for fire-induced collapses in structures
Basis of the analysis and design for fire-induced collapses in structures
Franco Bontempi
One of the evocative structural design solutions for sustainable tall buildings is embraced by the diagrid (diagonal grid) structural scheme. Diagrid, with a perimeter structural configuration characterized by a narrow grid of diagonal members involved both in gravity and in lateral load resistance, has emerged as a new design trend for tall-shaped complex structures, and is becoming increasingly popular due to aesthetics and structural performance. Since it requires less structural steel than a conventional steel frame, it provides for a more sustainable structure. This study focuses on the structural performance of a steel tall building, using FEM nonlinear analyses. Numerical comparisons between a traditional outrigger system and different diagrid configurations (with three different diagrid inclinations) are presented for a building of 40 stories, with a total height of 160m, and a footprint of 36m x 36m. The sustainability of the building (in terms of structural steel weight saving) is assessed, together with the structural behavior.
Sustainability Concepts in the Design of High-Rise buildings: the case of Dia...
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Franco Bontempi
Ciclo di seminari: SCENARI ESTREMI SULLE STRUTTURE, 25 giugno 2013 ore 14.30 – 17.00, Aula riunioni Dip. di Ingegneria Strutturale e Geotecnica Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale, Universita' degli Studi di Roma La Sapienza Via Eudossiana 18 - 00184 Roma. Seminari su temi relativi a situazioni estreme e loro effetti sulle strutture: 14.45 – 15.30: Water-Driven Debris Impact Forces on Structures: Experimental and Theoretical Program, Prof. Clay J. Naito, Lehigh University. 15.30 – 16.15: Development of a Blast and Ballistic Resistant Insulated Wall Panel, Patrick Trasborg, Lehigh University. 16.15 – 17.00: Flexural Models of Reinforced Concrete Beams Under Blast Load, Flavio Stochino, Universita' degli Studi di Cagliari,
Annunci blast sapienza
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Franco Bontempi
FB tesisti luglio 2014
FB tesisti luglio 2014
Franco Bontempi
The 15th International Symposium on Interaction of the Effects of Munitions with Structures (ISIEMS), September 2013, 17 - 20 at the Conference Hotel in Potsdam, Germany. The symposium builds on previous meetings held in the United States of America (organized by DTRA) and Germany (organized by Armed Forces Office). ISIEMS will address all aspects of the response of civil engineering structures and materials to explosive loading. Scientists, engineers, and others interested in the symposium’s technical areas are invited to participate and contribute. All sessions will be unclassified, but some may be restricted to citizens of NATO member nations only. Paper presented at:
Vulnerability assessment of precast concrete cladding wall panels for police ...
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Franco Bontempi
Offshore wind turbines are complex structural and mechanical systems located in a highly demanding environment. This paper proposes a multi-level system approach for studying the structural behavior of the support structure of an offshore wind turbine. In accordance with this approach, a proper numerical modeling requires the adoption of a suitable technique in order to organize the qualitative and quantitative assessment in various sub-problems, which can be solved by means of sub-models at different levels of detail, both for the structural behavior and for the simulation of loads. Consequently, in a first place, the effects on the structural response induced by the uncertainty of the parameters used to describe the environmental actions and the finite element model of the structure are inquired. After that, a mesolevel FEM model of the blade is adopted in order to obtain the detailed load stress on the blade/hub connection.
Multi-level structural modeling of an offshore wind turbine
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Franco Bontempi
OPTIMIZATION OF THE TALL BUILDINGS STRUCTURAL SYSTEM AGAINST PROGRESSIVE COLLAPSE. Vertical bracing systems and outriggers play a decisive role on the progressive collapse susceptibility. In relation to a steel tall building. Evaluation of structural performances of steel tall building is performed thought full non-linear analyses on finite element models. Performances of initial and optimized configuration are compared.
SIF 2014 - Structures in Fire 2014 Shangai
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Franco Bontempi
Si esamina il problema della ricerca di schemi strutturali ottimali mediante l’impiego di procedure evolutive denominate ESO (Evolutionary Structural Optimisation). Queste procedure operano in accordo con un principio generale di natura euristica in base al quale, eliminando gradualmente porzioni di materiale inefficiente da un assegnata struttura sovradimensionata, la forma e la topologia della struttura risultante evolvono verso una configurazione ottimale. In questo lavoro, dopo aver richiamato i principi evolutivi e gli algoritmi alla base del metodo, le procedure ESO per strutture omogenee vengono estese al caso delle strutture composte da più materiali ed applicate all’identificazione di modelli Strut-and-Tie consistenti in elementi di cemento armato. The problem in searching for optimal structural schemes by means of evolutionary procedures called ESO (Evolutionary Structural Optimisation) is considered. Such procedures operate on the basis of the general heuristic principle that by slowly removing regions of inefficient material, belonging to a given over-designed structure, its shape and topology evolve toward an optimal configuration. In this work, after the evolutionary principles and the algorithms on which the method is based have been recalled, the ESO procedures for homogeneous structures are extended to the case of structures composed by several materials and applied to the identification of consistent Strut-and-Tie models in reinforced concrete elements.
MODELLI STRUT-AND-TIE EMERGENTI DALL’OTTIMIZZAZIONE TOPOLOGICA EVOLUTIVA DI ...
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Franco Bontempi
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Franco Bontempi
Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia - Comunicato del 31-10-2002: "Alle 11:32 italiane di oggi 31 ottobre si è verificata una forte scossa di terremoto che ha colpito una vasta zona al confine tra il Molise e la Puglia. Le località più vicine all'epicentro, per alcune delle quali si hanno già notizie di danni ad edifici, sono Santa Croce di Magliano, S. Giuliano di Puglia, Larino (tutti in provincia di Campobasso). La magnitudo dell'evento è stata stimata pari a 5.4 Richter, un valore che comporta effetti fino all'VIII grado della scala Mercalli. La scossa è stata preceduta da alcune scosse nella notte (01:25, 03:27), la più forte delle quali ha avuto magnitudo 3.5. La scossa è stata seguita da numerose repliche, la più forte delle quali è avvenuta alle 14:03 e ha avuto magnitudo 3.7".
Raccolta delle sentenze disponibili in rete sul crollo edificio scolastico S....
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Franco Bontempi
The paper deals with the identification of optimal structural morphologies through evolutionary procedures. Two main approaches are considered. The first one simulates the Biological Growth (BG) of natural structures like the bones and the trees. The second one, called Evolutionary Structural Optimization (ESO), removes material at low stress level. Optimal configurations are addressed by proper optimality indexes and by a monitoring of the structural response. Design graphs suitable to this purpose are introduced and employed in the optimization of a pylon carrying a suspended roof and of a bridge under multiple loads.
Structural morphology optimization by evolutionary procedures
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Franco Bontempi
Seismic protection measures for bridges can be used both for obtaining acceptable performances from new structures that for retrofitting existing ones. With the modern design philosophy based on probabilistic Performance-Based Earthquake Engineering (PBEE) approaches, the engineers are allowed to investigate different design solutions in terms of vulnerability assessment. However, if probabilistic PBEE approaches are nowadays well established and widely studied also for bridges, the topic of using the PBEE frameworks for the evaluation of the effectiveness of seismic protection devices for bridges is not extensively treated in literature. The first objective of this work is to deal with the problem of assessing the earthquake performance of an highway bridge equipped with different bearing device: the elastomeric bearings (ERB) and the friction pendulum systems (FPS). The second purpose is to evaluate the efficiency of a structure-dependent IM in case of isolated system. The examined structure is an highway bridge with concrete piers and steel truss deck. A FE model of the bridge is developed by using nonlinear beam-column elements with fiber section and the devices are modeled by specific elements implementing their nonlinear behavior. The effectiveness of the different retrofitting strategies has been carried out in terms of damage probability. Choosing the example of slight damage, and referring to the curvature ductility as EDP, the probability of damage during a period of 50 years is: 23% for the structure without isolation, 7% for the structure equipped with ERB, and 3% for the structure equipped with FPS isolation.
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Franco Bontempi
Il CISTeC ha avuto tra i suoi membri fondatori il Prof. Marcello Ciampoli. Esponente di punta in diversi settori dell’Ingegneria e dell’Architettura, ma soprattutto docente impagabile che ha rappresentato con la sua attività un punto di riferimento per tanti giovani professionisti ingegneri e architetti e non solo. Il CISTeC insieme ad Advanced Materials srl vuole ricordare l'importanza di questa persona attraverso un premio per la miglior tesi di laurea magistrale con tematica dedicata alla conservazione del patrimonio storico-architettonico, con particolare riguardo agli aspetti strutturali. Il premio di Euro 1500,00 sarà corrisposto alla tesi che più si avvicinerà, per argomenti trattati, carattere multidisciplinare dello studio svolto, aspetti innovativi e sensibilità della proposta progettuale presentata, allo spirito investigativo e professionale espresso dal Prof. Ciampoli.
PREMIO DI LAUREA “MARCELLO CIAMPOLI” 2014
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Franco Bontempi
Wind turbines are complex structures that should deal with adverse weather conditions, are exposed to impacts or ship collisions and, due to the strategic roles in the energetic supplying, can be the goal of military or malevolent attacks. Even if a structure cannot be design to resist any unforeseeable critical event or arbitrarily high accidental action, this kind of systems should be able to maintain integrity and a certain level of functionality also under accidental circumstances, which are not contemplated or cannot be considered in the usual design verification. According to a performance-based design view, the entity of actions to be resisted and the services levels to be maintained are the design objectives, which should be defined by the stakeholders and by the designer in respect of the regulation in force. For what said above, the structural integrity of wind turbines is a central issue in the framework of a safe design: it depends on different factors, like exposure, vulnerability and robustness. Particularly, the requirement of structural vulnerability and robustness are discussed in this paper and a numerical application is presented, in order to evaluate the effects of a ship collision on the structural system of an offshore wind turbine. The investigation resorts nonlinear dynamic analyses performed on the finite element model of the turbine and considers three different scenarios for the ship collision. The review of the investigation results allows for an evaluation of the turbine structural integrity after the impact and permits to identify some characteristics of the system, which are intrinsic to the chosen organization of the elements within the structure.
Structural Integrity Evaluation of Offshore Wind Turbines
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Franco Bontempi
The design of complex structures should be based on advanced approaches able to take into account the behavior of the constructions during their entire life-cycle. Moreover, an effective design method should consider that the modern constructions are usually complex systems, characterized by strong interactions among the single components and with the design environment. A modern approach, capable of adequately considering these issues, is the so-called performance-based design (PBD). In order to profitably apply this design philosophy, an effective framework for the evaluation of the overall quality of the structure is needed; for this purpose, the concept of dependability can be effectively applied. In this context, structural health monitoring (SHM) assumes the essential role to improve the knowledge on the structural system and to allow reliable evaluations of the structural safety in operational conditions. SHM should be planned at the design phase and should be performed during the entire life-cycle of the structure. In order to deal with the large quantity of data coming from the continuous monitoring various processing techniques exist. In this work different approaches are discussed and in the last part two of them are applied on the same dataset. It is interesting to notice that, in addition to this first level of knowledge, structural health monitoring allows obtaining a further more general contribution to the design knowledge of the whole sector of structural engineering. Consequently, SHM leads to two levels of design knowledge gain: locally, on the specific structure, and globally, on the general class of similar structures.
Design Knowledge Gain by Structural Health Monitoring
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Franco Bontempi
PROCEDURA DI VALUTAZIONE COMPARATIVA PER LA COPERTURA DI N.1 POSTO DI RICERCATORE UNIVERSITARIO PRESSO LA FACOLTA’ DI INGEGNERIA CIVILE E INDUSTRIALE DELL’UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI ROMA LA SAPIENZA PER IL SETTORE SCIENTIFICO-DISCIPLINARE ICAR09 – TECNICA DELLE COSTRUZIONI (BANDO – G.U. n.85 DEL 26-10-2010). RELAZIONE DI MINORANZA DEL PROF. FRANCO BONTEMPI, PRESIDENTE DELLA COMMISSIONE, MEMBRO INTERNO DESIGNATO DELLA FACOLTA’. http://www2.uniroma1.it/organizzazione/amministrazione/ ripartizionepersonale/commissioni/seconda2010/schedaI CAR-09IngegneriaRU.php Roma, 17 settembre 2012
Concorso Roma La Sapienza Tecnica delle Costruzioni
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Franco Bontempi
This paper addresses two main issues relevant to the structural assessment of buildings subjected to explosions. The first issue regards the robustness evaluation of steel frame structures: a procedure is provided for computing “robustness curves” and it is applied to a 20-storey steel frame building, describing the residual strength of the (blast) damaged structure under different local damage levels. The second issue regards the precise evaluation of blast pressures acting on structural elements using Computational Fluid Dynamic (CFD) techniques. This last aspect is treated with particular reference to gas explosions, focusing on some critical parameters (room congestion, failure of non-structural walls and ignition point location) which influence the development of the explosion. From the analyses, it can be deduced that, at least for the examined cases, the obtained robustness curves provide a suitable tool that can be used for risk management and assessment purposes. Moreover, the variation of relevant CFD analysis outcomes (e.g., pressure) due to the variation of the analysis parameters is found to be significant.
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SOMMARIO Il tema della sicurezza, quando si parla di gallerie stradali, assume ancora più importanza, dato che un banale incidente o un guasto di un veicolo possono degenerare in uno scenario che causa un elevato numero di vittime. Ad esempio, il 24 marzo 1999, 39 persone sono rimaste uccise quando un mezzo pesante che trasportava farina e margarina prese fuoco all’interno del Tunnel del Monte Bianco. Nella prima parte dell’articolo vengono spiegate le fasi logiche che un modello messo a disposizione dalla PIARC/OECD, il Quantitative Risk Assessment Model (QRAM) [1-2], segue nel processo di Assegnazione del Rischio, e come esso ricava i valori dei relativi indicatori. Nella seconda parte dell’articolo, invece, viene mostrata un’applicazione di tale modello su una galleria esistente che si trova nel sud Italia, accompagnata da un’analisi di sensitività sui parametri che influenzano maggiormente il livello di rischio.
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