I concetti necessari per l’utilizzo dei nuovi materiali.
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“Nuovi materiali e tecnologie avanzate per la durabilità delle strutture” Seminario 1° - 27 Maggio 2019 Presso l’Ordine degli Ingegneri di Roma Piazza della Repubblica 59.
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I concetti necessari per l’utilizzo dei nuovi materiali.
- 1. I concetti necessari per l’utilizzo dei nuovi materiali. Franco Bontempi Professore Ordinario di Tecnica delle Costruzioni Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale UNIVERSITÀ' DEGLI STUDI DI ROMA LA SAPIENZA Via Eudossiana 18 - 00184 Roma - ITALIA FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 1
- 2. FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 2
- 3. CONCETTI Orizzonte temporale Design clima Principio di precauzione Considerazioni di scala Robustezza FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 3 1 2 3 4 5
- 4. 1. Design FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 4
- 5. Design as Synthesis 5FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 6. Design as Foresight FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 6
- 7. 7FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 8. Integrità strutturale • Integrità strutturale è la qualità di una costruzione di avere tutte le sue parti organizzate ordinatamente capaci di sviluppare le proprie funzioni in modo da garantire la sicurezza delle persone (e dell’ambiente) oltre alle prestazioni previste per la costruzione. FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 8
- 9. RESILIENCE Time Horizon for a Structure 9FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 1
- 10. CONCETTI Orizzonte temporale Design clima Principio di precauzione Considerazioni di scala Robustezza FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 10 1 2 3 4 5
- 11. FB - 27/05/2019 11 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali L’industria Italiana del Cemento 1983;12:759–72. 2
- 12. FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 12
- 13. Ponte sul Rio Sinigo FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 13 L’industria Italiana del Cemento 1983;12:759–72.
- 14. FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 14
- 15. FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 15 L’industria Italiana del Cemento 1983;12:759–72.
- 16. FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 16
- 17. FB - 27/05/2019 17 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali L’industria Italiana del Cemento 1983;12:759–72.
- 18. CONCETTI Orizzonte temporale Design clima Principio di precauzione Considerazioni di scala Robustezza FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 18 1 2 3 4 5
- 19. Evolutive vs Innovative Design (1) 19FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 20. Mixture 2 before the addition of the fibers FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 20
- 21. Mixture 2 after the addition of the fibers FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 21
- 22. FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 22
- 23. Casting of plate n. A3 FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 23
- 24. FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 24 3 Es.
- 25. FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 25
- 26. Precauzione (Vocabolario Treccani) • precauzióne s. f. [dal lat. tardo praecautio -onis, der. di praecavere «guardarsi, essere cauto» (comp. di prae- «pre-» e cavere «stare in guardia»), prob. attraverso il fr. précaution]. – • 1. Prudenza, cautela, circospezione nell’agire per evitare pericoli, danni, rischi imminenti e possibili: operare, muoversi, avanzare con p.; comportarsi con p.; guidare con estrema p.; anche, attenzione, delicatezza nel maneggiare, nel toccare qualcosa: trasportare con mille precauzioni un vaso di cristallo. 2. • Atto, provvedimento attuato a scopo di cautela, di prudenza, di prevenzione: adottare le dovute p.; prendere precauzioni (spesso con riferimento alla profilassi anticontraccettiva); abbiamo agito con ogni possibile p.; p. igieniche, sanitarie; non prese nessuna p. contro la peste (Manzoni). FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 26
- 27. Principio di precauzione 1. Criterio adottato da istituzioni governative e scientifiche in base al quale vengono sospese quelle attività e produzioni dell'uomo per le quali non sia possibile escludere una loro potenziale influenza dannosa sull'ambiente. 2. Criterio di gestione del rischio in condizioni di incertezza scientifica circa possibili effetti dannosi ipoteticamente collegati a determinate attività, installazioni, impianti, prodotti, sostanze. FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 27
- 28. CONCETTI Orizzonte temporale Design clima Principio di precauzione Considerazioni di scala Robustezza FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 28 1 2 3 4 5
- 29. Evolutive vs Innovative Design (2) Il principio di precauzione si applica non a pericoli già identificati, ma a pericoli potenziali, di cui non si ha ancora conoscenza certa. 29 design clima FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 30. 2. Structural System FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 30
- 31. FB - 27/05/2019 31 Structural System I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 32. CONCETTI Orizzonte temporale Design clima Principio di precauzione Considerazioni di scala Robustezza FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 32 1 2 3 4 5
- 33. Micro-level: local size of the sections, i.e. thickness, area, inertia, … (Detailed Geometry) Meso-level: form of the structural element or structural part (substructure), i.e. main longitudinal axis, curvature, profile, … (Global Geometry) Macro-level: connections of the different structural parts (Load Path) Design / Optimization Levels 33FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 4
- 34. 34FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 35. 35FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 36. 36FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 37. 37FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 38. 38FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 39. Basis of design 1. How the building is configured 2. How to maintain connected the parts of the building 3. How to enhance the characteristics of the various parts 4. How to solve specific local problems FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 39
- 40. 1. How is configured the building 2. How to maintain connected the parts of the building 3. How to enhance the characteristics of the various parts 4. How to solve specific local problems FB - 27/05/2019 40
- 41. To understand structural topology FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 41 1. How the building is configured 2. How to maintain connected the parts of the building 3. How to enhance the characteristics of the various parts 4. How to solve specific local problems
- 42. 42 BASI DEL PROGETTO CONFIGURAZIONE TOPOLOGICA ANALISI STORICA REGOLARITA' STRUTTURALE DISPOSIZIONI PER GARANTIRE L'INTEGRITA' STRUTTURALE IN PIANTA presenza di Via Forcella comportamento esplicato durante il sisma IN ELEVAZIO NE IN SOMMITA' integrazione dei diaframmi di testa coronamento principale completamento INCATENAME NTI blocco NO blocco SE CONNESSIONI DISTRIBUITE INTEGRAZIONI DELLA CAPACITA' MECCANICA disposizioni indicative in facciata dei principali rinforzi in rete disposizione in pianta disposizione in facciata piano terra primo e secondo piano indicazioni per le iniziezioni di miscele leganti e disposizioni di reti di rinforzo disposizioni di reti di rinforzo 1 2 3 4 ELEMENTI SPECIALI FB - 27/05/2019
- 43. BraccioSE BraccioNO BloccoVA 1 y x Historical basis FB - 27/05/2019 43
- 44. BraccioSE Braccio NO BloccoVA 2 y x FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 44
- 46. Damage Blocco NO FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 46
- 47. FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 47
- 48. b a Structural subdivision: regularitazion 48 5 FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 49. a b Ground Floor 1st Floor 2nd Floor 49 6 FB - 27/05/2019
- 50. 7 FB - 27/05/2019 50
- 51. BloccoNO BloccoVA BloccoSE Geometric Subdivision 51 8 FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 52. IPE 300 IPE 600 Main Top Frames 52 9 FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 53. IPE 300 IPE 600 Secondary Top Frames (wood beams) 53 10 FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 54. To guarantee structural integrity FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 54 1. How the building is configured 2. How to maintain connected the parts of the building 3. How to enhance the characteristics of the various parts 4. How to solve specific local problems
- 56. BASI DEL PROGETTO CONFIGURAZIONE TOPOLOGICA ANALISI STORICA REGOLARITA' STRUTTURALE DISPOSIZIONI PER GARANTIRE L'INTEGRITA' STRUTTURALE IN PIANTA presenza di Via Forcella comportamento esplicato durante il sisma IN ELEVAZIO NE IN SOMMITA' integrazione dei diaframmi di testa coronamento principale completamento INCATENAME NTI blocco NO blocco SE CONNESSIONI DISTRIBUITE INTEGRAZIONI DELLA CAPACITA' MECCANICA disposizioni indicative in facciata dei principali rinforzi in rete disposizione in pianta disposizione in facciata piano terra primo e secondo piano indicazioni per le iniziezioni di miscele leganti e disposizioni di reti di rinforzo disposizioni di reti di rinforzo 1 2 3 4 ELEMENTI SPECIALI ❑ Steel ties ❑ Wall – floor slab FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 56
- 57. Palazzo Camponeschi - FB Wall – floor slab connections 57 Smeared FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 58. Palazzo Camponeschi - FB North side tie system 58 Lumped FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 59. Palazzo Camponeschi - FB Incatenamenti: piano secondo CATENA LONGITUDINALE TRAVE ACCIAIO SOMMITA’ CORRENTE INFERIORE CAPRIATA IN LEGNO CATENA TRASVERSALE PIASTRE DI DIFFUSIONE FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 59
- 60. Palazzo Camponeschi - FB South side tie system 60 Lumped FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 61. FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 61
- 62. How to enhance the characteristics of the various parts FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 62 1. How the building is configured 2. How to maintain connected the parts of the building 3. How to enhance the characteristics of the various parts 4. How to solve specific local problems
- 63. BASI DEL PROGETTO CONFIGURAZIONE TOPOLOGICA ANALISI STORICA REGOLARITA' STRUTTURALE DISPOSIZIONI PER GARANTIRE L'INTEGRITA' STRUTTURALE IN PIANTA presenza di Via Forcella comportamento esplicato durante il sisma IN ELEVAZIO NE IN SOMMITA' integrazione dei diaframmi di testa coronamento principale completamento INCATENAME NTI blocco NO blocco SE CONNESSIONI DISTRIBUITE INTEGRAZIONI DELLA CAPACITA' MECCANICA disposizioni indicative in facciata dei principali rinforzi in rete disposizione in pianta disposizione in facciata piano terra primo e secondo piano indicazioni per le iniziezioni di miscele leganti e disposizioni di reti di rinforzo disposizioni di reti di rinforzo 1 2 3 4 ELEMENTI SPECIALI ❑ Masonry enhancements 63FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 64. Palazzo Camponeschi - FB Ground floor 64FB - 27/05/2019
- 65. Palazzo Camponeschi - FB First and second floor 65FB - 27/05/2019
- 66. Gray regions: Masonry failure Extended and conncected masonry regions where failure happens Before 66FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 67. Masonry with Strengtening injections Masonry reinforced With transversal connections After 67FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 68. BASI DEL PROGETTO CONFIGURAZIONE TOPOLOGICA ANALISI STORICA REGOLARITA' STRUTTURALE DISPOSIZIONI PER GARANTIRE L'INTEGRITA' STRUTTURALE IN PIANTA presenza di Via Forcella comportamento esplicato durante il sisma IN ELEVAZIO NE IN SOMMITA' integrazione dei diaframmi di testa coronamento principale completamento INCATENAME NTI blocco NO blocco SE CONNESSIONI DISTRIBUITE INTEGRAZIONI DELLA CAPACITA' MECCANICA disposizioni indicative in facciata dei principali rinforzi in rete disposizione in pianta disposizione in facciata piano terra primo e secondo piano indicazioni per le iniziezioni di miscele leganti e disposizioni di reti di rinforzo disposizioni di reti di rinforzo 1 2 3 4 ELEMENTI SPECIALI ❑ Smeared reinforcing mats 68FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 69. Facade smeared reinforcing mat FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 69
- 70. L’efficacia della rete di rinforzo, specie nella parte in alto dell’edificio, e’ mostrata da uno stato tensionale di trazione significativo con valori intorno a 10 -30 MPa. analisi non lineare Behavior along y direction 70FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 71. Safety check synthesis 71FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 72. Spinta Y- 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 d(m) V(kN) nodo 614 nodo 614 no fibre basalto nodo 614 no incatenamenti nodo 614 aperture muri nodo 614 aperture muri no connessioni solai FB - 27/05/2019 72
- 73. 3. Robustness FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 73
- 74. CONCETTI Orizzonte temporale Design clima Principio di precauzione Considerazioni di scala Robustezza FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 74 1 2 3 4 5
- 75. Structural Robustness • Capacity of a structure (structural system) to show regular decrease of its structural quality (integrity) due to negative causes. • It implies: a) some smoothness of the decrease of structural performance due to negative events (intensive feature); a) some limited spatial spread of the ruptures (extensive feature). FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 75
- 76. Structural Robustness: Intensity Feature 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 NEGATIVE CAUSE STRUCTURALQUALITY less robust more robust Nominal configuration Damaged configuration FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 76
- 77. “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 STRUCTURE & LOADS Collapse Mechanism NO SWAY SWAY Bad vs Good Collapse: Extensive Feature FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 77
- 78. Fail-Safe (ITA) • Nella tecnica, denominazione dei sistemi (apparati, componenti, strutture ecc.) progettati in modo da evitare che eventuali avarie arrechino danni a persone o ad altri sistemi a loro interconnessi od operanti in prossimità. • In particolare, nelle costruzioni meccaniche, e specialmente in quelle aeronautiche, sono così chiamate le strutture capaci ancora di notevole resistenza, benché affette da incrinature o rotture di qualche parte o elemento (anche di parti nascoste o non immediatamente visibili). Le incrinature e rotture vengono riparate o rimosse in occasione delle ispezioni e delle revisioni obbligatorie periodiche. FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 78
- 79. Fail-Safe (ENG) • A fail-safe in engineering is a design feature or practice that in the event of a specific type of failure, inherently responds in a way that will cause no or minimal harm to other equipment, the environment or to people. • Unlike inherent safety to a particular hazard, a system being "fail-safe" does not mean that failure is impossible or improbable, but rather that the system's design prevents or mitigates unsafe consequences of the system's failure. That is, if and when a "fail-safe" system "fails", it is "safe" or at least no less safe than when it was operating correctly. FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 79
- 80. FB - 27/05/2019 80 5
- 81. FB - 27/05/2019 81
- 82. FB - 27/05/2019 82
- 83. FB - 27/05/2019 83
- 84. FB - 27/05/2019 84
- 85. FB - 27/05/2019 85
- 86. FB - 27/05/2019 86
- 87. FB - 27/05/2019 87
- 88. FB - 27/05/2019 88
- 89. FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 89
- 90. CONCETTI Orizzonte temporale Design clima Principio di precauzione Considerazioni di scala Robustezza FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 90 1 2 3 4 5
- 91. 91FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 92. The fixed bearing assemblies were located at piers 1, 3, 7, 9, 12, and 13. Expansion (sliding) bearings were used at the south and north abutments and at piers 2, 4, 10, and 11. Expansion roller bearings were used at piers 5, 6, and 8. + Bridge Scheme (as designed) 92FB - 27/05/2019
- 93. FB - 27/05/2019 93
- 94. - Bridge Scheme (as actual) 94FB - 27/05/2019
- 95. FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 95
- 96. FB - 27/05/2019 96
- 97. Making recipes FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 97
- 98. Accoppiamenti FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 98
- 99. Sustainability and material choice FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 99
- 100. FB - 27/05/2019 100 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 101. FB - 27/05/2019 101 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali
- 102. Mixture 2 before the addition of the fibers FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 102
- 103. Mixture 2 after the addition of the fibers FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 103
- 104. FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 104
- 105. Casting of plate n. A3 FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 105
- 106. FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 106
- 107. FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 107
- 108. FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 108
- 109. FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 109
- 110. I concetti necessari per l’utilizzo dei nuovi materiali. Franco Bontempi Professore Ordinario di Tecnica delle Costruzioni Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale UNIVERSITÀ' DEGLI STUDI DI ROMA LA SAPIENZA Via Eudossiana 18 - 00184 Roma - ITALIA FB - 27/05/2019 I concetti necessari per l'utilizzo dei nuovi materiali 110