1. SCENARI PER AZIONI
ESTREME
Stefania ARANGIO & Franco BONTEMPI
Facolta’ di Ingegneria Civile e Industriale,
Universita’ degli Studi di Roma La Sapienza
Progettazione per le azioni eccezionali -
Esplosioni, Incendi e Urti
Forum della Tecnica delle Costruzioni 2012
17/10/2012 franco.bontempi@uniroma1.it 1

2. Sommario
Introduzione
Il carattere sistemico degli eventi eccezionali
Parte I
Robustezza strutturale
Parte II
Identificazione di scenari per azioni estreme

3. Sommario
Introduzione
Il carattere sistemico degli eventi eccezionali
Parte I
Robustezza strutturale
Parte II
Identificazione di scenari per azioni estreme

4. Il concetto di sistema strutturale
4

5. EVENTI HPLC vs LPHC
HPLC LPHC
HIGH PROBABILITY LOW PROBABILITY
PROBLEM
LOW CONSEQUENCES HIGH CONSEQUENCES
FRAMEWORK
Deterministic QUALITATIVE / PRAGMATIC
DETERMINISTIC SCENARIOS
ANALYSIS ANALYSIS
COMPLEXITY:
Nonlinear Behavior and
Structural Organization
Stochastic QUANTITATIVE
PROBABILISTIC
ANALYSIS

6. Modello di sviluppo di un evento eccezionale
(Adattato da
Reason, 1990)
6

7. STRUCTURAL
CONCEPTION
Yes
threats
No
STRUCTURAL
TOPOLOGY
&
GEOMETRY
passive Yes
structural threats
characteristics
No
STRUCTURAL
MATERIAL
& PARTS
Yes
threats
No
CARATTERISTICHE FIRE DETECTION
& SUPPRESSION
DEBOLEZZE
DEL SISTEMA DEL SISTEMA
STRUTTURALE active
structural
characteristics
threats
Yes
STRUTURALE
No
ORGANIZATION &
FIREFIGHTERS
Yes
threats
No
alive
MAINTENANCE
structural
& USE
characteristics
Yes
threats
No

8. DEFINE CONTEXT
(social, individual, political, La gestione del rischio
organizational, technological)
DEFINE SYSTEM
(the system is usually decomposed into
a number of smaller subsystems and/or
components)
HAZARD SCENARIO ANALYSIS
(What can go wrong?
How can it happen?
What controls exist?) RISK ANALYSIS
RISK RISK
ESTIMATE ESTIMATE ASSESSMENT MANAGEMENT
CONSEQUENCES PROBABILITIES
(magnitude) (of occurrence)
SENSITIVITY
DEFINE RISK SCENARIOS
ANALYSIS
RISK ASSESSMENT
(compare risks against
criteria
RISK TREATMENT Non è possibile assegnare delle probabilità di
MONITOR Option 1 – avoidance
AND Option 2 – reduction
accadimento.
REVIEW Option 3 – transfer
Option 4 - acceptance
In caso di azioni estreme non è quindi possibile
applicare approcci probabilistici .

9. Sommario
Introduzione
Il carattere sistemico degli eventi eccezionali
Parte I
Robustezza strutturale
Parte II
Identificazione di scenari per azioni estreme

10. Azioni estreme e
robustezza strutturale
NTC2008 – PRINCIPI FONDAMENTALI
Le opere devono possedere il requisito di robustezza nei confronti di
azioni eccezionali intesa come la «capacità di evitare danni
sproporzionati rispetto all’entità delle cause innescanti quali incendio,
esplosioni, urti».
Il requisito di robustezza strutturale puo’ essere raggiunto anche
mediante l’adozione di opportune scelte progettuali e di adeguati
provvedimenti costruttivi.

11. Robustezza strutturale
Circolare, Armatura a spirale
RELIABILITY
Rettangolare, Staffatura
AVAILABILITY
Capacita’ nominale
ATTRIBUTES MAINTAINABILITY
STRUCTURAL QUALITY
SAFETY Capacita’ minima richiesta
SECURITY
INTEGRITY
Meno ROBUSTA Piu’ ROBUSTA NEGATIVE CAUSE
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

12. Livelli di crisi: PARTI vs SISTEMA
sulle parti strutturali
SLE/SLU: verifiche
ROBUSTEZZA: verifica sul
sistema strutturale
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13. SUDDIVIDERE LA COSTRUZIONI IN COMPARTIMENTI IN MODO TALE CHE IL COLLASSO
DI UNA PARTE DELLA STRUTTURA NON SI PROPAGHI ALLE PARTI ADIACENTI
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14. 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
L’AZIONE
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15. Collassi favorevoli vs sfavorevoli
Per strutture soggette a eventi eccezionali è importante garantire modi di collassi
favorevoli, in genere attraverso confinamento del meccanismo di collasso (implosione).
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16. Un esempio di mancanza di robustezza strutturale
Durante una alluvione (2009) un masso trascinato dalla corrente ha urtato violentemente
il pilone del viadotto causando la chiusura dell’autostrada per vari giorni
Immagini da
Ortolani e
Spizuoco, 2009

17. Sommario
Introduzione
Il carattere sistemico degli eventi eccezionali
Parte I
Robustezza strutturale
Parte II
Identificazione di scenari per azioni estreme

18. Incendio
STRUTTURA REALE
MODELLAZIONE CON STRAUS7
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19. Definizione degli scenari di incendio
Start
Analisi
Qualitativa
Analisi
Quantitativa
Verifiche
SI NO
Presentazione
dei risultati
end

20. 1° SCENARIO t CR= 670 sec = 11 min
TCR= 675 °C
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21. 2° SCENARIO t CR= 950 sec =16 min
TCR= 725 °C
3° SCENARIO t CR= 1110 sec = 19 min
TCR= 750 °C
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22. 1° SCENARIO 2° SCENARIO
t CR= 670 sec t CR= 950 sec
TCR= 675 °C TCR= 725 °C
3° SCENARIO 4° SCENARIO
t CR= 1110 sec t CR= 4445 sec
TCR= 750 °C TCR= 975 °C
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23. Simulazione di scenari di esplosione
restaurant 010103
(after
PIERLUIGI
bar OLMATI)
010103
unyielding wall
restaurant
kitchen bar
010102
yielding wall
0.40
P14 010101
0.35
Part III
P14 010102
0.30
P14 010103
Pressure [ barg ]
0.25
0.20
0.15
0.10
Pressure 0.05
Envelope 0.00
[barg] -0.05
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
time [ sec ] 23

24. Definizione degli scenari: esempio
TOPICS SITUAZIONE REALE MODELLO NUMERICO PROBLEMA CONSIDERATO
restaurant 010103
[1]
«Congestione Interazione fluido-
domestica» bar struttura
010103
[2] un-frangible wall
Variazione del
Collasso di restaurant comportamento
una parete kitchen bar strutturale a seconda del
non tipo di parete
strutturale frangible wall
[3] 010103
Differenti sviluppi
Posizione del dell’esplosione nel tempo e
punto di nello spazio lasciando
innesco immutate le caratteristiche
geometriche dello scenario
kitchen

25. Analisi di elementi di connessione
in caso di azioni eccezionali
(after
ANGELA
SAVIOTTI)
Faculty of Civil and Industrial Engineering
Department of Structural and Geotechnical Engineering 25/25

26. Simulazione degli effetti di una esplosione
ANALISI NON LINEARE CICLICA
Spostamento verticale
impresso
Federal Building in
Oklahoma City -
http://911research.wtc7.n
et/index.html
Faculty of Civil and Industrial Engineering
Department of Structural and Geotechnical Engineering 26/25
17/10/2012 franco.bontempi@uniroma1.it

27. Analisi dei risultati
Configurazione deformata
(step 25 – spostamento
impresso δ=80 mm)
Faculty of Civil and Industrial Engineering
Department of Structural and Geotechnical Engineering 27/25
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28. Modellazione tridimensionale
Modellazione dettagliata
degli elementi in c.a , della
malta, delle barre in
acciaio
158634 elementi solidi
9106 elementi bar
31639 nodi
142941 gradi di libertà
Faculty of Civil and Industrial Engineering
17/10/2012
Department of Structural and Geotechnical Engineering
franco.bontempi@uniroma1.it
28/25

29. Utilizzo di diversi software
29

30. FB LS SA FP LG CC FG fb PO KG SM
Konstanti
Franco Luca Stefania Francesco Luisa Chiara Filippo Francesca Pierluigi Sauro
nos
Bontempi Sgambi Arangio Petrini Giuliani Crosti Gentili Brando Olmati Gkoumas Manenti
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31. www.stronger2012.com
17/10/2012 franco.bontempi@uniroma1.it 31