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Bontempi - Laboratorio "Azioni eccezionali sulle strutture" - Cagliari

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

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Bontempi - Laboratorio "Azioni eccezionali sulle strutture" - Cagliari

  1. 1. Laboratorio: “Azioni Eccezionali sulle Strutture” – Cagliari – 28/02/2013 SCENARI ESTREMI PER LE STRUTTURE Prof. Ing. Franco Bontempi Ordinario di Tecnica delle Costruzioni Facolta’ di Ingegenria Civile e Industriale Universita’ degli Studi di Roma La Sapienza
  2. 2. TIMELINELo sviluppo di scenari estremi per le strutture 2
  3. 3. Scenari estremi per le strutture– Franco Bontempi 3Laboratorio: “Azioni eccezionali sulle strutture” – Cagliari – 28/02/2013
  4. 4. Scenari estremi per le strutture– Franco Bontempi 4Laboratorio: “Azioni eccezionali sulle strutture” – Cagliari – 28/02/2013
  5. 5. Scenari estremi per le strutture– Franco Bontempi 5Laboratorio: “Azioni eccezionali sulle strutture” – Cagliari – 28/02/2013
  6. 6. Scenari estremi per le strutture– Franco Bontempi 6Laboratorio: “Azioni eccezionali sulle strutture” – Cagliari – 28/02/2013
  7. 7. Scenari estremi per le strutture– Franco Bontempi 3 2 1 0 7Laboratorio: “Azioni eccezionali sulle strutture” – Cagliari – 28/02/2013
  8. 8. Scenari estremi per le strutture– Franco Bontempi 8Laboratorio: “Azioni eccezionali sulle strutture” – Cagliari – 28/02/2013
  9. 9. Scenari estremi per le strutture– Franco BontempiDANGER FAILURE 9 Laboratorio: “Azioni eccezionali sulle strutture” – Cagliari – 28/02/2013
  10. 10. COMPLEXITYInterazioni e non linearita’ 10
  11. 11. STRUCTURAL CONCEPTION Yes threats No STRUCTURAL TOPOLOGY & GEOMETRY passive Yes structural threats characteristics No STRUCTURAL MATERIAL & PARTS Yes threats STRUCTURAL No STRUCTURAL SYSTEM FIRE DETECTION & SUPPRESSION SYSTEMCHARACTERISTICS active structural threats Yes WEAKNESS characteristics No ORGANIZATION & FIREFIGHTERS Yes threats No alive MAINTENANCE structural & USE characteristics Yes threats No
  12. 12. STRUCTURAL CONCEPTION STRUCTURAL Yes CONCEPTION threats No STRUCTURAL TOPOLOGY & GEOMETRY passive Yes structural threatschar acteristics No STRUCTURAL MATERIAL & PARTS Yes threats No FIRE DETECTION & SUPPRESSION Yes active structuralchar acteristics threats No Yes threats ORGANIZATION & FIREFIGHTERS Yes No threats No alive MAINTENANCE structural & USEchar acteristics Yes STRUCTURAL threats No TOPOLOGY & GEOMETRY passive Yes structural threats characteristics No STRUCTURAL MATERIAL & PARTS Yes threats No 12
  13. 13. No FIRE DETECTION & SUPPRESSION STRUCTURAL CONCEPTION Yes active threats No STRUCTURAL TOPOLOGY & Yes passive structural GEOMETRY threats Yes structural threatschar acteristics characteristics No STRUCTURAL MATERIAL & PARTS threats No Yes No FIRE DETECTION & SUPPRESSION active Yes structural threatschar acteristics No ORGANIZATION & FIREFIGHTERS ORGANIZATION & Yes FIREFIGHTERS threats No alive MAINTENANCE structural & USEchar acteristics Yes threats No Yes threats No alive MAINTENANCE structural & USE characteristics Yes threats No
  14. 14. STRUCTURAL CONCEPTION STRUCTURAL TOPOLOGY & GEOMETRY STRUCTURAL MATERIAL & PARTSFIRE DETECTION& SUPPRESSIONORGANIZATION & FIREFIGHTERS MAINTENANCE & USE CRISIS
  15. 15. Scenari estremi per le strutture– Franco Bontempi LINEAR interactions NONLINEAR TIGHT couplings LOOSE 15Laboratorio: “Azioni eccezionali sulle strutture” – Cagliari – 28/02/2013
  16. 16. Scenari estremi per le strutture– Franco Bontempi NUMERICAL MODELING 16Laboratorio: “Azioni eccezionali sulle strutture” – Cagliari – 28/02/2013
  17. 17. Scenari estremi per le strutture– Franco Bontempi Situazioni HPLC 17Laboratorio: “Azioni eccezionali sulle strutture” – Cagliari – 28/02/2013
  18. 18. Scenari estremi per le strutture– Franco Bontempi LPHC events 18Laboratorio: “Azioni eccezionali sulle strutture” – Cagliari – 28/02/2013
  19. 19. Scenari estremi per le strutture– Franco Bontempi LPHC HPLC Low Probability High probability High Low Consequences Consequencesrelease of energy SMALL LARGEnumbers of breakdown SMALL LARGEpeople involved FEW MANYnonlinearity WEAK STRONGinteractions WEAK STRONGuncertainty WEAK STRONGdecomposability HIGH LOWcourse predictability HIGH LOW 19 Laboratorio: “Azioni eccezionali sulle strutture” – Cagliari – 28/02/2013
  20. 20. Scenari estremi per le strutture– Franco Bontempi HPLC LPHC Eventi Frequenti con Eventi Rari con Conseguenze Limitate Conseguenze ElevateImpostazionedel problema: ANALISI ANALISIDeterministico QUALITATIVA PRAGMATICA DETERMINISTICA CON SCENARI Complessità: Aspetti non lineari e ANALISI Meccanismi di interazioni Stocastico QUANTITATIVA PROBABILISTICA 20 Laboratorio: “Azioni eccezionali sulle strutture” – Cagliari – 28/02/2013
  21. 21. STRUCTURAL ROBUSTNESS Criteri di analisi e filosofie di progetto per strutture soggette a scenari estremi 21
  22. 22. Scenari estremi per le strutture– Franco Bontempi RELIABILITY AVAILABILITYATTRIBUTES MAINTAINABILITY SAFETY SECURITY INTEGRITY it is a defect and represents a FAULT potential cause of error, active or dormant THREATS the system is in an incorrect state: ERROR it may or may not cause failure permanent interruption of a system ability FAILURE to perform a required function under specified operating conditions 22 Laboratorio: “Azioni eccezionali sulle strutture” – Cagliari – 28/02/2013
  23. 23. Scenari estremi per le strutture– Franco Bontempi• Definition of STRUCTURAL ROBUSTNESS:• Capacity of a construction to show regular decrease of its structural quality due to negative causes. It implies: a) some smoothness of the decrease of structural performance due to negative events (intensive feature); b) some limited spatial spread of the rupture (extensive feature). 23 Laboratorio: “Azioni eccezionali sulle strutture” – Cagliari – 28/02/2013
  24. 24. Scenari estremi per le strutture– Franco Bontempi Levels of Structural Crisis Verification Format Usual ULS & SLS 1st level: Material Point 3rd level: 2nd level: Structural Element Element Section 4th level: Structural Robustness Structural System Assessment 24Laboratorio: “Azioni eccezionali sulle strutture” – Cagliari – 28/02/2013
  25. 25. Scenari estremi per le strutture– Franco Bontempi STRUCTURE Collapse & LOADS Mechanism “IMPLOSION” OF THE STRUCTURE is a process in which NO SWAY objects are destroyed by collapsing on themselves “EXPLOSION” OF THE STRUCTURE SWAY is a process NOT CONFINED 25Laboratorio: “Azioni eccezionali sulle strutture” – Cagliari – 28/02/2013
  26. 26. Scenari estremi per le strutture– Franco BontempiSUDDIVIDERE LA COSTRUZIONI IN COMPARTIMENTI IN MODO TALE CHE IL COLLASSO DI UNA PARTE DELLA STRUTTURA NON SI POPAGHI ALLE PARTI ADIACENTI 26 Laboratorio: “Azioni eccezionali sulle strutture” – Cagliari – 28/02/2013
  27. 27. Scenari estremi per le strutture– Franco Bontempi AUMENTANDO LA CONNESSIONE DELLE PARTI STRUTTURALI, INTRODUCENDO UNELEVATO 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 27 Laboratorio: “Azioni eccezionali sulle strutture” – Cagliari – 28/02/2013
  28. 28. EXAMPLEAnalisi di robustezza di un edificio alto 28
  29. 29. Edificio alto 29
  30. 30. Analisi di un componente tipico D0 30
  31. 31. Scenari (1-2)D1 D2 31
  32. 32. Scenari (3-4)D3 D4 32
  33. 33. Modalità di collasso (1-2) D1 D2 33
  34. 34. Modalità di collasso (3-4) D3 D4 34
  35. 35. Sintesi dei risultati: elemento critico 0 4 Lo scenario D4 è quello più cattivo: l’elemento strutturale critico individuato è la colonna più esterna! 35
  36. 36. Modellazione edificio alto 36
  37. 37. 37
  38. 38. Scenari di danneggiamentoScenario 1 Scenario 2 Scenario 3 Scenario 4 (1 asta (3 aste (5 aste (7 asteeliminata) eliminate) eliminate) eliminate) 38
  39. 39. Collasso secondo scenario 1 39
  40. 40. Collasso secondo scenario 2 40
  41. 41. Collasso secondo scenario 3 41
  42. 42. Collasso secondo scenario 4 42
  43. 43. Sintesi dei risultati λu Moltiplicatore Ultimo e sua variazione ∆ λF Delta u Fλu 4,50 4,00 0,48 3,50 0,86 1,41 1,65 3,00 2,50 2,00 4,05 3,57 1,50 3,19 2,64 2,40 1,00 0,50 0,00 D0 D1 D2 D3 D4 Scenario di danneggiamentoSi hanno valutazioni quantitive del comportamento strutturale in presenza di danno! 43
  44. 44. Scenari estremi per le strutture– Franco Bontempi• PUNTI CRITICI PER L’ANALISI E IL PROGETTO DI STRUTTURE SOGGETTE A SCENARI ESTREMI: – Timeline – sviluppo temporale e spaziale dell’evento; – Complessita’ – interazioni e non linearita’ – Analisi strutturale complessiva, determinazione puntuale delle modalita’ di crisi e valutazione della robustezza strutturale ; – Progetto con compartimentazione o continuita’ 44 Laboratorio: “Azioni eccezionali sulle strutture” – Cagliari – 28/02/2013
  45. 45. Scenari estremi per le strutture– Franco Bontempi Str o N GERwww.stronger2012.com 45 Laboratorio: “Azioni eccezionali sulle strutture” – Cagliari – 28/02/2013

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