PSA - Natura accidentale dell'Azione Incendio e Procedimenti di Verifica - Bontempi

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Corso di Progettazione Strutturale Antincendio, Facolta' di Ingegneria Civile e Industriale, Universita' degli Studi di Roma La Sapienza - Franco Bontempi.

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PSA - Natura accidentale dell'Azione Incendio e Procedimenti di Verifica - Bontempi

  1. 1. PSA: CARATTERISTICHE EVENTI ACCIDENTALI Prof. Ing. Franco Bontempi Ing. Chiara Crosti Facolta’ di Ingegneria Civile e Industriale Universita’ degli Studi di Roma “La Sapienza” 3/31/2011 1 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  2. 2. 2 www.francobontempi. org 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  3. 3. 3 www.francobontempi. org 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  4. 4. 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO 4 www.francobontempi. org
  5. 5. 5 www.francobontempi. org 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  6. 6. 6 www.francobontempi. org 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  7. 7. 1. During takeoff from runway 26 right at Roissy Charles de Gaulle Airport, shortly before rotation, the front right tyre (tyre No 2) of the left landing gear ran over a strip of metal, which had fallen from another aircraft, and was damaged. 2. Debris was thrown against the wing structure leading to a rupture of tank 5. 3. A major fire, fuelled by the leak, broke out almost immediately under the left wing. 4. Problems appeared shortly afterwards on engine 2 and for a brief period on engine 1. 5. The aircraft took off. The crew shut down engine 2, then only operating at near idle power, following an engine fire alarm. 6. They noticed that the landing gear would not retract. 7. The aircraft flew for around a minute at a speed of 200 kt and at a radio altitude of 200 feet, but was unable to gain height or speed. Engine 1 then lost thrust, the aircraftªs angle of attack and bank increased sharply. The thrust on engines 3 and 4 fell suddenly. 8. The aircraft crashed onto a hotel. 7 www.francobontempi. org 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  8. 8. 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO 8 www.francobontempi. org
  9. 9. 1 0 2 3 9 www.francobontempi. org 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  10. 10. 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO 10 www.francobontempi. org
  11. 11. System Complexity (Perrow) 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO 11 www.francobontempi. org
  12. 12. Swiss Cheese Model (Reason) 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO 12 www.francobontempi. org
  13. 13. HAZARD IN-DEPTH DEFENCE HOLES DUE TO ACTIVE ERRORS HOLES DUE TO HIDDEN ERRORS FAILURE PATH www.francobontempi. org 3/31/2011 13 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  14. 14. SS0a PRESCRIBED DESIGN PARAMETERS SS0b ESTIMATED DESIGN PARAMETERS SS1 initiation and development of fire and fire efluent SS2 movement of fire effluent SS3 structural response and fire spread beyond enclosure of origin SS4 detection, activitation and suppression SS5 life safety: occupant behavior, location and condition SS6 property loss SS7 business interruption SS8 contamination of environment SS9 destruction of heritage (0) DESIGN CONSTRAINTS AND POSSIBILITIES (1+2) ACTION DEFINITION AND DEVELOPMENT (3+4) SYSTEM PASSIVE AND ACTIVE RESPONSE BUSOFINFORMATION RESULTS DESIGN ACTION RESPONSE SAFETY&PERFORMANCE www.francobontempi. org 3/31/2011 14 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  15. 15. STRUCTURAL CONCEPTION STRUCTURAL TOPOLOGY & GEOMETRY threats No Yes threats STRUCTURAL MATERIAL & PARTS No Yespassive structural characteristics threats FIRE DETECTION & SUPPRESSION No Yes active structural characteristics threats ORGANIZATION & FIREFIGHTERS No Yes threats MAINTENANCE & USE No Yes threats No alive structural characteristics Yes STRUCTURAL SYSTEM CHARACTERISTICS STRUCTURAL SYSTEM WEAKNESS www.francobontempi. org 3/31/2011 15 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  16. 16. STRUCTURAL CONCEPTION STRUCTURAL TOPOLOGY & GEOMETRY threats No Yes threats STRUCTURAL MATERIAL & PARTS No Yespassive structural characteristics threats No Yes STRUCTURAL CONCEPTION STRUCTURAL TOPOLOGY & GEOMETRY threats No Yes threats STRUCTURAL MATERIAL & PARTS No Yespassive structural characteristics threats FIRE DETECTION & SUPPRESSION No Yes active structural characteristics threats ORGANIZATION & FIREFIGHTERS No Yes threats MAINTENANCE & USE No Yes threats No alive structural characteristics Yes www.francobontempi. org 3/31/2011 16 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  17. 17. FIRE DETECTION & SUPPRESSION No active structural characteristics threats ORGANIZATION & FIREFIGHTERS No Yes threats MAINTENANCE & USE No Yes threats No alive structural characteristics Yes STRUCTURAL CONCEPTION STRUCTURAL TOPOLOGY & GEOMETRY threats No Yes threats STRUCTURAL MATERIAL & PARTS No Yespassive structural characteristics threats FIRE DETECTION & SUPPRESSION No Yes active structural characteristics threats ORGANIZATION & FIREFIGHTERS No Yes threats MAINTENANCE & USE No Yes threats No alive structural characteristics Yes www.francobontempi. org 3/31/2011 17 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  18. 18. STRUCTURAL CONCEPTION STRUCTURAL TOPOLOGY & GEOMETRY STRUCTURAL MATERIAL & PARTS FIRE DETECTION & SUPPRESSION ORGANIZATION & FIREFIGHTERS MAINTENANCE & USE CRISIS www.francobontempi. org 3/31/2011 18 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  19. 19. ATTRIBUTES THREATS MEANS RELIABILITY FAILURE ERROR FAULT FAULT TOLERANT DESIGN FAULT DETECTION FAULT DIAGNOSIS FAULT MANAGING DEPENDABILITY of STRUCTURAL SYSTEMS AVAILABILITY SAFETY MAINTAINABILITY permanent interruption of a system ability to perform a required function under specified operating conditions the system is in an incorrect state: it may or may not cause failure it is a defect and represents a potential cause of error, active or dormant INTEGRITY ways to increase the dependability of a system An understanding of the things that can affect the dependability of a system A way to assess the dependability of a system the trustworthiness of a system which allows reliance to be justifiably placed on the service it delivers SECURITY High level / active performance Low level / passive performance Visions, I., Laprie, J.C., Randell, B., Dependability and its threats: a taxonomy, 18th IFIP World Computer Congress, Toulouse (France) 2004.19 www.francobontempi. org 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  20. 20. ATTRIBUTES RELIABILITY AVAILABILITY SAFETY MAINTAINABILITY INTEGRITY SECURITY FAILURE ERROR FAULT permanent interruption of a system ability to perform a required function under specified operating conditions the system is in an incorrect state: it may or may not cause failure it is a defect and represents a potential cause of error, active or dormant THREATS STRUCTURAL ROBUSTNESS (1) 20 www.francobontempi. org 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  21. 21. STRUCTURAL ROBUSTNESS (2) • 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). 21 www.francobontempi. org 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  22. 22. Levels of Structural Crisis UsualULS&SLS VerificationFormat Structural Robustness Assessment 1st level: Material Point 2nd level: Element Section 3rd level: Structural Element 4th level: Structural System 22 www.francobontempi. org 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  23. 23. Bad vs Good Collapse STRUCTURE & LOADS Collapse Mechanism NO SWAY “IMPLOSION” OF THE STRUCTURE “EXPLOSION” OF THE STRUCTURE is a process in which objects are destroyed by collapsing on themselves is a process NOT CONFINED SWAY 23 www.francobontempi. org 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  24. 24. Design Strategy #1: CONTINUITY 24 www.francobontempi. org 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  25. 25. Design Strategy #2: COMPARTIMENTALIZATION 25 www.francobontempi. org 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  26. 26. 26 Edificio alto www.francobontempi. org 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  27. 27. Analisi di un componente tipico D0 www.francobontempi. org 3/31/2011 27 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  28. 28. Scenari (1-2) D1 D2 www.francobontempi. org 3/31/2011 28 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  29. 29. Scenari (3-4) D3 D4 www.francobontempi. org 3/31/2011 29 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  30. 30. Modalità di collasso (1-2) D1 D2 www.francobontempi. org 3/31/2011 30 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  31. 31. Modalità di collasso (3-4) D3 D4 www.francobontempi. org 3/31/2011 31 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  32. 32. Sintesi dei risultati: elemento critico 0 4 Lo scenario D4 è quello più cattivo: l’elemento strutturale critico individuato è la colonna più esterna! www.francobontempi. org 3/31/2011 32 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  33. 33. 3/31/2011 Modellazione edificio alto www.francobontempi. org 33 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  34. 34. www.francobontempi. org 3/31/2011 34 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  35. 35. Scenario 1 (1 asta eliminata) Scenario 2 (3 aste eliminate) Scenario 3 (5 aste eliminate) Scenario 4 (7 aste eliminate) Scenari di danneggiamentowww.francobontempi. org 3/31/2011 35 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  36. 36. ATTRIBUTES RELIABILITY AVAILABILITY SAFETY MAINTAINABILITY INTEGRITY SECURITY FAILURE ERROR FAULT permanent interruption of a system ability to perform a required function under specified operating conditions the system is in an incorrect state: it may or may not cause failure it is a defect and represents a potential cause of error, active or dormant THREATS STRUCTURAL ROBUSTNESS (1) 36 www.francobontempi. org 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  37. 37. Collasso secondo scenario 1www.francobontempi. org 3/31/2011 37 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  38. 38. Collasso secondo scenario 2www.francobontempi. org 3/31/2011 38 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  39. 39. Collasso secondo scenario 3www.francobontempi. org 3/31/2011 39 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  40. 40. Collasso secondo scenario 4www.francobontempi. org 3/31/2011 40 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  41. 41. Moltiplicatore Ultimo e sua variazione 4,05 3,57 3,19 2,64 2,40 0,48 0,86 1,41 1,65 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 D0 D1 D2 D3 D4 Scenario di danneggiamento u Delta F F Sintesi dei risultati Si hanno valutazioni quantitive del comportamento strutturale in presenza di danno! Δ u u www.francobontempi. org 3/31/2011 41 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  42. 42. Decreti Ministeriali • Ministero delle Infrastrutture: – DM 14/1/08 - NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI (G.U. n. 29 del 4 febbraio 2008 - Suppl. Ordinario n. 30). 3/31/2011 42 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO • Ministero degli Interni / Ministero Industria, Commercio e Artigianato: – DM 16/2/82 – MODIFICAZIONI DEL D. M. 27 settembre 1965, CONCERNENTE LA DETERMINAZIONE DELLE ATTIVITA’ SOGGETTE ALLE VISITE DI PREVENZIONE INCENDI - (G.U. n. 98 del 9 aprile 1982). www.francobontempi. org
  43. 43. Decreti Ministeriali • Ministero degli Interni: – DM 9/3/2007 - PRESTAZIONI DI RESISTENZA AL FUOCO DELLE COSTRUZIONI NELLE ATTIVITA’ SOGGETTE AL CONTROLLO DEL CORPO NAZIONALE DEI VIGILI DEL FUOCO (S.O.G.U. del 29/3/2007 n.87). – DM 16/2/2007 - CLASSIFICAZIONE DI RESISTENZA AL FUOCO DI PRODOTTI ED ELEMENTI COSTRUTTIVI DI OPERE DA COSTRUZIONE - (S.O.G.U. del 29/3/2007 n. 87). – DM 9/5/07 – DIRETTIVE PER L’ATTUAZIONE DELL’APPROCCIO INGEGNERISTICO ALLA SICUREZZA ANTINCENDIO - (G.U. n. 117 del 22 maggio 2007). 3/31/2011 43 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  44. 44. 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. www.francobontempi. org 3/31/2011 44 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  45. 45. NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI Decreto Ministeriale 14/01/2008 (Gazzetta Ufficiale n. 29 del 4 febbraio 2008 - Suppl. Ordinario n. 30) 3/31/2011 45 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  46. 46. D.M. 14 gennaio 2008 (1) 3/31/2011 46 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  47. 47. SS0a PRESCRIBED DESIGN PARAMETERS SS0b ESTIMATED DESIGN PARAMETERS SS1 initiation and development of fire and fire efluent SS2 movement of fire effluent SS3 structural response and fire spread beyond enclosure of origin SS4 detection, activitation and suppression SS5 life safety: occupant behavior, location and condition SS6 property loss SS7 business interruption SS8 contamination of environment SS9 destruction of heritage (0) DESIGN CONSTRAINTS AND POSSIBILITIES (1+2) ACTION DEFINITION AND DEVELOPMENT (3+4) SYSTEM PASSIVE AND ACTIVE RESPONSE BUSOFINFORMATION RESULTS DESIGN ACTION RESPONSE SAFETY&PERFORMANCE www.francobontempi. org 3/31/2011 47 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  48. 48. D.M. 14 gennaio 2008 (2) 3/31/2011 48 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  49. 49. Indice 3.6.1. - INCENDIO • 3.6.1.1 - Definizioni • 3.6.1.2 - Richieste di prestazione • 3.6.1.3 - Classi di resistenza al fuoco • 3.6.1.4 - Criteri di progettazione • 3.6.1.5 - Procedura di analisi della resistenza al fuoco Incendio di progetto Analisi dell’evoluzione della temperatura Analisi del comportamento meccanico Verifiche di sicurezza 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO 49 www.francobontempi. org
  50. 50. 3.6.1.1. Definizioni (1) 3/31/2011 50 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  51. 51. I – INCIPIENT PHASE Heating of potential fuel is taking place through combustion processes. II – GROWING PHASE as other combustibles get involved in the fire, a hotter upper layer of smokes and combustion products is formed , which becomes thicker as the fire grows. III – BURNING PHASE the rate of heat release reaches the max. and the burning rate remains steady: usually most critical stage for fire spread and structural damages. IV – DECAY PHASE Ignition Propagation Flashover ExtinctionPeak the burning rate decreases as all combustible materials is consumed. Temperatures of gases decrease, until fire extinguishes. www.francobontempi. org 3/31/2011 51 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  52. 52. Initial phase: fire affected by combustible type Final phase: cooling due to combustible exhaustion Central phase: fire controlled by ventilation Realistic temperature – time function 3/31/2011 52 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  53. 53. Curve d’incendio nominali 53 0 200 400 600 800 1000 1200 0 20 40 60 80 100 120 θ[C] t [min] Curva incendio standard Curva incendio idrocarburi Curva incendio esterno 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  54. 54. 3.6.1.5.1. Incendio di progetto 3/31/2011 54 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  55. 55. NUMERICAL MODELING www.francobontempi. org 3/31/2011 55 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  56. 56. 3.6.1.1. Definizioni (2) 3/31/2011 56 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org Decreto del Ministro dell’Interno 9/3/2007
  57. 57. 3.6.1.1. Definizioni (3) 3/31/2011 57 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  58. 58. 3.6.1.2. Richieste di prestazioni 3/31/2011 58 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org Decreto del Ministro dell’Interno 9/3/2007
  59. 59. 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO 59 www.francobontempi. org
  60. 60. 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO 60 www.francobontempi. org
  61. 61. PRESCRITTIVO / PRESTAZIONALE APPROCCIO PRESCRITTIVO 1) BASI DEL PROGETTO, 2) LIVELLI DI SCUREZZA, 3) PRESTAZIONI ATTESE NON ESPLICITATI 1) REGOLE DI CALCOLO E 2) COMPONENTI MATERIALI SPECIFICATI E DETTAGLIATI QUALITA' ED AFFIDABILITA' STRUTTURALI ASSICURATI IN MODO INDIRETTO GARANZIA DIRETTA DELLE PRESTAZIONI E DELLA SICUREZZA STRUTURALI INSIEME DI STRUMENTI LOGICI E MATERIALI #3 INSIEME DI STRUMENTI LOGICI E MATERIALI #1 INSIEME DI STRUMENTI LOGICI E MATERIALI #2 OBIETTIVI PRESTAZIONALI E LIVELLI DI SICUREZZA ESPLICITATI APPROCCIO PRESTAZIONALE NUMERICAL MODELING www.francobontempi. org 3/31/2011 61 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
  62. 62. Firephases 62 Fire Safety Design Approaches b. against failure c. against collapsea. against casualties verifications for all duration of a compartment fire (parametric fire – hand calculations) BUILDING RESPONSE verifications of conventional collapse under different fire scenarios (PB! Often natural fire – FEM) Safety of people Integrity of the structure verifications for a limited time of standard fire (nominal fire - hand calculations) WELL-ESTABLISHED PROCEDURE ADVANCED DESIGN design complexity knowledge RESISTANCE CLASS FULLY DEVELOPED FIRE 03/03/2010 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  63. 63. Firephases a. against casualties 63 Fire Safety Design Approaches b. against failure c. against collapse verifications for all duration of a compartment fire (parametric fire – hand calculations) BUILDING RESPONSE verifications of conventional collapse under different fire scenarios (PB! Often natural fire – FEM) Safety of people Integrity of the structure verifications for a limited time of standard fire (nominal fire - hand calculations) WELL-ESTABLISHED PROCEDURE ADVANCED DESIGN design complexity knowledge RESISTANCE CLASS FULLY DEVELOPED FIRE 03/03/2010 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  64. 64. francesco.petrini@uniroma1.it03/03/20103/31/2011 64 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  65. 65. 03/03/20103/31/2011 65 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  66. 66. 03/03/20103/31/2011 66 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  67. 67. 03/03/20103/31/2011 67 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  68. 68. PROCESSO DI PROGETTAZIONE PRESTAZIONALE Situazione Auspicabile OBIETTIVI PRESTAZIONALI Ben definiti PRESTAZIONI STRUTTURALI Ben definiti METODI DI CALCOLO: Vari, da scegliere Difetti : • Maggiore responsabilità per il progettista Approccio prestazionale Pregi : • Scelta del Livello prestazionale voluto • Ampliare il campo delle tecnologie costruttive ed includere nuove aree di ricerca • Scelta tra soluzioni alternative e di ottimizzazione dei costi • Garanzia della prestazione “diretta” Bontempi and Fantastico 2003 03/03/20103/31/2011 68 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  69. 69. PROCESSO DI PROGETTAZIONE PRESTAZIONALE Situazione Auspicabile OBIETTIVI PRESTAZIONALI Ben definiti PRESTAZIONI STRUTTURALI Ben definiti METODI DI CALCOLO: Vari, da scegliere Approccio prestazionale Bontempi and Fantastico 2003 03/03/20103/31/2011 69 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  70. 70. 70 Processo di analisi e processo di sintesi (1) DATI CALCOLO RISULTATI START END START END MODIFICA K=K+1 K=0 DATI K CALCOLO RISULTATI K TEST SI’ NO Pre-processing Post-processing 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  71. 71. 71 Processo di analisi e processo di sintesi (2) START END MODIFICA K=K+1 K=0 DATI K CALCOLO RISULTATI K TEST SI’ NO ANALISI SINTESI 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  72. 72. 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO 72 START END DEFINIZIONE E DISANIMA DEGLI OBIETTIVI INDIVIDUAZIONE DELLE SOLUZIONI ATTE A RAGGIUNGERE GLI OBIETTIVI ATTIVITA' DI MODELLAZIONE E MISURA GIUDIZIO DELLE PRESTAZIONI RISULTANTI No Yes www.francobontempi. org
  73. 73. 73 MODELLI NUMERICI MODELLI FISICI RISPETTO DI PRESCRIZIONI livello 1 OBIETTIVI livello 3 DEFINIZIONE DELLA SOLUZIONE STRUTTURALE livello 4 VERIFICA DELLE CAPACITA' PRESTAZIONALI LIMITI DELLA PERFORMANCE i-esima CRITERIO (QUANTITA') CHE MISURA LA PERFORMANCE i-esima DEFINIZIONE DELLA PERFORMANCE i-esima livello 2 ESPLICITAZIONE DEGLI OBIETTIVI ATTRAVERSO L'INDIVIDUAZIONE DI n PRESTAZIONI; ordinatamente, per ciascuna di esse, i =1,..n: ESITO NO SI' A C B 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  74. 74. 3/31/2011 74 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  75. 75. 3.6.1.3. Classi di resistenza al fuoco 3/31/2011 75 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  76. 76. 3.6.1.4. Criteri di progettazione 3/31/2011 76 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  77. 77. ANALISI DI SINGOLE MEMBRATURE • Ripristino di idonee condizioni al contorno. • Riduzione opportuna delle sollecitazioni ordinarie a freddo (Ed) mediante un coefficiente riduttivo ηfi,d • Azioni indirette sull’elemento (quelle derivanti da deformazioni termiche impedite) solo derivanti da gradienti termici lungo le sezioni strutturali trascurando le distorsioni termiche assiali o quelle piane. L’analisi di singole membrature deve risultare comunque conservativa 3 rotazioni 3 traslazioni (K determinato a t = 0) Ponticelli L., Caciolai M., Resistenza al fuoco delle costruzioni, UTET, 2008 3/31/2011 77 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  78. 78. ANALISI DI PARTI DI STRUTTURE (K determinato a t = 0 indipendente dal tempo) 3 rotazioni 3 traslazioni • Ripristino di idonee condizioni al contorno. • Riduzione opportuna delle sollecitazioni ordinarie a freddo (Ed) mediante un coefficiente riduttivo ηfi,d • All’interno della sottostruttura devono essere tenute in conto tutte le azioni indirette, il decadimento delle proprietà meccaniche dei materiali, le effettive rigidezze e il possibile meccanismo di collasso. Non sono utilizzabili metodi tabellari. Metodi semplificati sono applicabili solo per incendi nominali. Nel caso di incendi reali, invece, sono consentiti solo i metodi avanzati. Ponticelli L., Caciolai M., Resistenza al fuoco delle costruzioni, UTET, 2008 3/31/2011 78 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  79. 79. • Questo tipo di analisi strutturale è il più completo. • Può essere effettuato sia con regole prescrittive che con un approccio prestazionale. • Sono utilizzabili solo metodi di calcolo avanzati, che considerano le proprietà dei materiali e la loro variazione con la temperatura, le distorsioni termiche, il verificarsi di meccanismi di collasso parziali, la rigidezza delle membrature. • Senza dubbio per la loro applicabilità necessitano di grandi potenze di calcolo e di una notevole specializzazione del progettista. ANALISI DELLA STRUTTURA INTERA Ponticelli L., Caciolai M., Resistenza al fuoco delle costruzioni, UTET, 2008 3/31/2011 79 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  80. 80. 3.6.1.5. Procedura di analisi di resistenza al fuoco 3/31/2011 80 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  81. 81. 3.6.1.5.2. Analisi dell’evoluzione della temperatura 3/31/2011 81 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  82. 82. 3.6.1.5.3. Analisi del comportamento meccanico 3/31/2011 82 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  83. 83. Mechanical Analysis • The mechanical analysis shall be performed for the same duration as used in the temperature analysis. • Verification of fire resistance should be in: – in the strength domain: Rfi,d,t ≥ Efi,requ,t (resistance at time t ≥ load effects at time t); – in the time domain: tfi,d ≥ tfi,requ (design value of time fire resistance ≥ time required) – In the temperature domain: Td ≤ Tcr (design value of the material temperature ≤ critical material temperature); 3/31/2011 83 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  84. 84. Verification of fire resistance (3D) R = structural resistance T = temperature t = time T=T(t) R=R(t,T)=R(t,T(t))=R(t) 3/31/2011 84 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  85. 85. Verification of fire resistance (R-safe) R = structural resistance T = temperature t = time Rfi,d,t Efi,requ,t 3/31/2011 85 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  86. 86. Verification of fire resistance (R-fail) R = structural resistance T = temperature t = time Efi,requ,t Rfi,d,t Failure ! 3/31/2011 86 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  87. 87. Verification of fire resistance (t) R = structural resistance T = temperature t = time Efi,requ,t Rfi,d,t Failure ! tfi,d ≥ tfi,requ 3/31/2011 87 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  88. 88. Verification of fire resistance (T) R = structural resistance T = temperature t = time Efi,requ,t Rfi,d,t Failure ! Td ≤ Tcr 3/31/2011 88 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  89. 89. Esempio elementare 3/31/2011 89 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  90. 90. #4 3/31/2011 90 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  91. 91. #1 91 3/31/2011 91 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  92. 92. 3/31/2011 92 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  93. 93. 3/31/2011 93 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO www.francobontempi. org
  94. 94. 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO 94 www.francobontempi. org
  95. 95. 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO 95 www.francobontempi. org
  96. 96. 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO 96 www.francobontempi. org
  97. 97. 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO 97 http://history.nasa.gov/rogersrep/genindex.htm www.francobontempi. org
  98. 98. 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO 98 www.francobontempi. org
  99. 99. 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO 99 www.francobontempi. org
  100. 100. 3/31/2011 PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO 100 http://caib.nasa.gov/board_members/default.html www.francobontempi. org
  101. 101. 101 101
  102. 102. 102 StroNGER S.r.l. Research Spin-off for Structures of the Next Generation Energy Harvesting and Resilience Rome – Athens – Milan – Nice Cote Azur Sede operativa: Via Giacomo Peroni 442-444, Tecnopolo Tiburtino, 00131 Roma (ITALY) – info@stronger2012.com

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