Strutture temporanee arangio ottobre 2014 sapienza

VERIFICHE STRUTTURALI
PORDENONE
SeminarioTecnico
LA STATICA DEGLI ALLESTIMENTI
TEMPORANEI PER EVENTI
Quadro normativo e verifiche di sicurezza
Ing. StefaniaArangio
stefania.arangio@stronger2012.com
ROMA –10 Ottobre2014
Ingegnere strutturista
Presidente della Commissione “Strutture tipologiche” dell’Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma

Structure of Next Generation – Energy harvesting and Resilience
Spin-off di Ricerca – www.stronger2012.com
• Progettazione, adeguamento e ottimizzazione di
strutture nuove ed esistenti
Modellazione numerica avanzata
• Approccio ingegneristico alla progettazione di
strutture in caso di incendio
• Ingegneria Forense
• Ricerca e sviluppo
Resilienza
Sostenibilità e recupero energetico
Soluzioni innovative per l’Ingegneria Strutturale
ATTIVITA’

5/20
La statica degli allestimenti temporanei per eventi
La commissione “Strutture tipologiche”
dell’Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma
Temi
•Problematiche legate alle strutture temporanee per lo spettacolo
•Modellazione a elementi finiti di strutture civili
•Norme tecniche e problemi applicativi
•Strutture speciali
•Materiali innovativi
•Vulnerabilità delle costruzioni ai fenomeni geologici e idrogeologici
•Life Cycle Engineering
•…

6/20
Introduzione
Quadro normativo nazionale ed internazionale
Parte I
Verifiche di sicurezza
Parte II
Comportamento dell’alluminio in caso di incendio
Conclusioni
OUTLINE

7/20
Introduzione
Parte I
Parte II
Conclusioni
OUTLINE

8/20
INTRODUZIONE: REQUISITISTRUTTURALI
Le strutture temporanee per eventi devono garantire gli stessi requisiti strutturali delle altre strutture
•Resistenzameccanicaestabilità
•Funzionalità
Lastrutturadevepoteressereusataconunadeguatolivellodiaffidabilitàperloscopoperlaqualeèstatacostruitadurantetuttalavitautilediprogetto
•Robustezza
Consistenellacapacitàdievitare,nelcasodieventieccezionaliqualiincendi, esplosioni,urtioconseguenzediazioniantropiche,dannisproporzionatirispettoall’entitàdellecauseinnescanti
•Durabilità
Lastrutturadevemantenereinvariate,altrascorreredeltempo,lecaratteristichefisicheemeccanichedeimaterialiedellestrutture
•Resistenzaalfuoco

9/20
QUADRONORMATIVOALIVELLOEUROPEO
Dal punto di vista delle strutture portanti nell’Unione Europea, il quadro normativo è caratterizzato da due famiglie di norme:
•Normediprodotto:(Normearmonizzate–Enh,oBenestariTecniciEuropei–BTE)che“armonizzano”lenormedeglistatimembriperquantoriguardalecaratteristicherichiesteaimaterialieprodottidacostruzione;
CostituisconoilriferimentoperlamarcaturaCEsuiprodottidacostruzione(secondoDirettiva89/106/CE)
Peresempio:
EN485Alluminioeleghe:fogli,strisceepiastre
EN755Alluminioeleghe:barre,tubieprofiliestrusi
•Normediprogettodelleopere:Eurocodicistrutturali,noncogenti,cherichiedonoperlalorocompiutaapplicazionedell’elaborazionedispecifichepremesseeappendicinazionali

10/20
EUROCODICISTRUTTURALI
1975
Sulla base dell’art. 95 del Trattato CE (avvicinamento delle legislazioni) la Commissione delle Comunità Europee decide di attuare un programma di azioni nel settore delle costruzioni
Armonizzazione delle specifiche tecniche
EUROCODICI STRUTTURALI
Confronto e integrazione di diversi approcci, tecnologie, usi e materiali
1992
Pubblicazione dei primi Eurocodicisperimentali (indicati con la sigla ENV)
1998 -2006
Eurocodicisperimentali
ENV
Eurocodici
Norme Europee EN
Dopo un periodo transitorio, la completa entrata in vigore come standard europeoera prevista per Marzo 2010….

11/20
EUROCODICISTRUTTURALI: CONTENUTI
Eurocodice
Contenuto
UNIEN1990
Criterigeneralidiprogettazionestrutturale.
Stabilisceiprincipierequisitiperlasicurezza.Introducel’approccioaglistatilimiteeilmetododeicoefficientiparziali.
UNIEN1991:EC1
Azionisullestrutture
UNIEN1992:EC2
Struttureincementoarmato
UNIEN1993:EC3
Struttureinacciaio:edifici,generalità,fuoco,strutturesottili, acciaioinossidabile,strutturepiane,unioni,fenomenidifatica, ponti
UNIEN1994:EC4
Strutturemisteacciaio-calcestruzzo:edifici,generalità,fuoco, ponti
UNIEN1995:EC5
Struttureinlegno:edifici,generalità,fuoco,ponti
UNIEN1996:EC6
Struttureinmuratura:muraturaarmataenon,fuoco,esecuzione
UNIEN1997:EC7
Geotecnica,fondazionieoperedisostegno
UNIEN1998:EC8
Struttureinzonasismica
UNIEN1999:EC9
Struttureinalluminio

12/20
ORGANIZZAZIONEECOLLEGAMENTITRAGLIEUROCODICI
EN 1990
EN 1998
EN 1997
EN 1991
EN 1992 EN 1993 EN 1994
EN 1995 EN 1996 EN 1999
Basidellaprogettazione
Azionisullestrutture
Progettazionestrutturale
Progettazionegeotecnicae sismica

13/20
INITALIA: NTC 2008
CAPITOLO 2:
SICUREZZA E PRESTAZIONI ATTESE
CAPITOLO 9:
COLLAUDO STATICO
CAPITOLO 10:
REDAZIONE DEI PROGETTI STRUTTURALI ESECUTIVI E DELLE RELAZIONI DI CALCOLO
CAPITOLO11: MATERIALI E PRODOTTI PER USO STRUTTURALE
II
I
III
IV
CAPITOLO 3:
AZIONI SULLE COSTRUZIONI
CAPITOLO 4: COSTRUZIONI CIVILI E INDUSTRIALI
CAPITOLO 5: PONTI
CAPITOLO 6: PROGETTAZIONE GEOTECNICA
CAPITOLO 7: PROGETTAZIONE PER AZIONI SISMICHE
CAPITOLO 8:
COSTRUZIONI ESISTENTI
La Norma è articolata in 12 Capitoli
Non sono trattate
le strutture in alluminio

14/20
RELAZIONETRANTC EEUROCODICI
NTC 2008. Cap. 1 –Oggetto
“Circa le indicazioni applicative per l’ottenimento delle prescritte prestazioni, per quanto non espressamente specificato nel presente documento, ci si può riferire a normative di comprovata validità e a altri documenti tecnici elencati nel Cap. 12. In particolare quelle fornite dagli Eurocodicicon le relative Appendici nazionali costituiscono indicazioni di comprovata validitàe forniscono il sistematico supporto applicativo delle presenti norme.”
NTC 2008. Cap. 12 –Riferimenti tecnici
“Per quanto non diversamente specificato nella presente norma, si intendono coerenti con i principi alla base della stessa, le indicazioni riportate nei seguenti documenti:
-Eurocodicistrutturali pubblicati dal CEN, con le precisazioni riportate nelle Appendici Nazionali o, in mancanza di esse, nella forma internazionale EN;
-Norme UNI EN armonizzate i cui riferimenti siano pubblicati su Gazzetta Ufficiale dell’Unione Europea;
-Norme per prove, materiali e prodotti pubblicate da UNI.”

15/20
RIFERIMENTINORMATIVIINTERNAZIONALI
Strutturein alluminio
•EN 1999-1-1 EUROCODE9 –Design of aluminium structures
•BS 8118 –British Standard –The structural use of aluminium
Trattanola progettazionedellestrutturein alluminioma non sonoriferitein modospecificoallestrutturetemporaneeper eventi
Strutturetemporaneein alluminioper eventi
•ANSI E1.2 -American National Standards Institute –Design, manufacture and use of aluminium trusses and towers
•BS 7904 –Specification for the design and manufacture of aluminium and steel trusses and towers
•BS 7905 –Code of practice for the use of aluminium and steel trusses and towers

16/20
Introduzione
Parte I
Parte II
Conclusioni
OUTLINE

17/20
VERIFICHEDISICUREZZA
Lasicurezzaeleprestazionidiun’operadevonoesserevalutateinrelazioneaglistatilimitechesipossonoverificaredurantelavitanominale
STATOLIMITE:condizionesuperatalaqualel’operanonsoddisfapiùleesigenzeperlequalièstataprogettata
Leoperedevonopossedereiseguentirequisiti:
•sicurezzaneiconfrontidistatilimiteultimi(SLU):capacitàdievitarecrolli,perditediequilibrioedissestigravi
•sicurezzaneiconfrontidistatilimitediesercizio(SLE):capacitàdigarantireleprestazioniprevisteperlecondizionidiesercizio
•sicurezzaneiconfrontidiazionieccezionali:capacitàdievitaredannisproporzionatirispettoall’entitàdellecauseinnescantiqualiincendio,esplosioni,urti

18/20
VERIFICHE DI SICUREZZA: METODO SEMIPROBABILISTICO
La probabilità di collasso è rappresentata dall’area di sovrapposizione
푅푑 = 푓 
푅푘
훾푀
; 푎푑 퐸푑 = 푓 퐹푘푖 ∙ 훾퐹푖 ; 푎푑 ; 휓푖
La sicurezza non è una grandezza facilmente calcolabile in modo
deterministico. I carichi e le resistenze dei materiali sono grandezze aleatorie
affette da incertezze.
Una struttura viene giudicata sicura quando ha una probabilità adeguatamente
bassa di collassare
resistenza effetti carichi

19/20
AZIONIAGENTISULLESTRUTTURETEMPORANEEPEREVENTI
•Carichi permanenti G
Permanenti strutturali G1:
peso proprio delle strutture
Permanenti non strutturali G2:
attrezzature audiovisive
•Variabili naturali (strutture outdoor)
•No sisma
•In genere nonsi considera il comportamento in caso di incendio

20/20
CARATTERISTICHEDELL’ALLUMINIO
•Leggero
Ognielementopuòesseremovimentatodaduepersone–facilmentetrasportabilepereventitemporanei
•Resistenteallacorrosione
(usatopernaviecomponentidistruttureoffshore)
•Versatile
•Riciclabileperinfinitevoltesenzariduzionedellecaratteristichemeccaniche
•Lavorabilità:e’identicaaquelladialtrimetallimaperilbassopuntodifusionee’possibilelaproduzioneperestrusioneconsentendodiottenereunagammaillimitatadisezioni

21/20
RESISTENZA: COMPORTAMENTOMECCANICODELL’ALLUMINIO
Ivaritipidialluminiohannoproprietàmoltodifferenti.
Ilcomportamentononpuòessereschematizzatoelastico-perfettamenteplasticocomeperl’acciaio
fp: limite elastico di proporzionalità
1) Elasto-plasticoincrudente a tratti
2) Modello di Baehre
elastico
inelastico
incrudente

22/20
3) Modello continuo di Ramberg-Osgood
•f0: limite elastico convenzionale
•B: parametro determinato sperimentalmente
•n: esponente legato alla tasso di deformazione nel ramo incrudente

23/20
Proprietàmeccaniche
AW6082T6
f0.2=260MPa
fu=310MPa
E=70000N/mm2
=2700kg/m3
α=23,4x106/C
S235
fy=235MPa
fu=360MPa
E=210000N/mm2
=7850kg/m3
α=12x106/C
AW 6082 T6
Alluminiocon Mg e Si
Statoinduritoper trattamentotermico, invecchiatoartificialmente
•Non ci sono grandi differenze in termini di resistenza
•Modulo elastico più basso (materiale molto più deformabile)
•Coefficiente di allungamento termico molto più elevato

24/20
SCHEMI STATICI UTILIZZATI NELLE STRUTTURE TEMPORANEE
Gli elementi sono collegati tra loro mediante
appositi dispositivi.
Gli elementi vengono considerati generalmente
incernierati tra di loro e incernierati o incastrati a
terra.
La scelta di schemi statici coerenti con quanto effettivamente realizzato
e’ di fondamentale importanza!
cerniera o nodo rigido
cerniera o incastro

25/20
VERIFICHE DI SICUREZZA: HEAT AFFECTED ZONES
L’effetto delle saldature tra i vari elementi dei tralicci deve
essere valutato con attenzione: il materiale in prossimità
della saldatura viene esposto a un calore significativo che
riduce la resistenza della zona.
L’estensione della zona (heat affected zone – haz) e’
indicato nei codici normativi
휌ℎ푎푧
푓ℎ푎푧
푓푝푎푟푒푛푡
Riduzione della resistenza
tramite il fattore di addolcimento HAZ

26/20
VERIFICHEDISICUREZZA: FATTOREDIADDOLCIMENTOPERLEHAZ
FattorediaddolcimentoHAZperilcalcolodelleresistenzenelleHAZ

27/20
ESTENSIONE DELLE ZONE TERMICAMENTE ALTERATE

28/20
VERIFICHEDISICUREZZA: CALCOLODELLERESISTENZE
Resistenza a trazione secondo EC9
Nt,Rd,corr= MIN(Nt,Rd1,corr; Nt,Rd2,corr)
Nt,rd1,corr= Agf0/ γM1
Sforzo massimo a trazione per snervamento
Ag= area che considera l’addolcimento
Nt,rd2,corr= Anetfa/ γM2
Sforzo massimo a trazione per rottura locale
Anet= area netta

29/20
Resistenza a compressione per instabilità flessionale (EC9)
fs=χηk1k2f0
χ=1/(Φ+( Φ2-λ2)0.5)fattore di riduzione per instabilità flessionale
Φ=0.5[1+α(λ-λ0)+ 2]
λ0= fattore di imperfezione dipendente dal trattamento termico
λ= snellezza adimensionale
fattore legato alla forma della sezione
k1, k2fattori dipendenti dalla sezione e dal trattamento termico

30/20
Resistenza a compressione per instabilità flessionale (EC9)

31/20
Introduzione
Parte I
Parte II
Conclusioni
OUTLINE

32/20
PROPRIETA’ MECCANICHE DELL’ALLUMINIO IN CASO DI INCENDIO
Le proprietà meccaniche dell’alluminio decadono molto più velocemente
di quelle dell’acciaio
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 200 400 600 800 1000 1200
EN AW 6082
steel
T
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 200 400 600 800 1000 1200
EN AW 6082
steel
T
Tensione di snervamento - temperatura
(EC9- EC3)
Modulo di elasticità - Temperatura
(EC9- EC3)

33/20
PROPERTIESOFALUMINIUMALLOYSATELEVATEDTEMPERATURE
•Altaconducibilità,maggiorediquelladell’acciaioatutteletemperature
•Bassacapacitàtermicainconfrontoconl’acciaio
•Rapidodecadimentodellaresistenzameccanicaalcresceredellatemperatura
•Temperaturadifusione: 570 –660 °C
•α= 23.4 · 106
•λ= 200 W/m°C
Laaltaconducibilitàtermicapermetteunarapidadispersionedelcaloredallazonaespostamalatemperaturaaumenteràinqualchealtrazonadellastruttura.

34/20
CASOSTUDIO
Glielementistrutturalivengonomovimentatiutilizzandospecificheattrezzature(peresempioimbracatureinpoliestere).
Leimbracaturevengonospessolasciatesuglielementistrutturalialfinedifacilitarnelosmontaggio
Il poliestere e’ facilmente infiammabile
Si analizza il comportamento di una struttura nel caso in cui le imbracature prendano fuoco

35/20
SCENARIOCONSIDERATOPERILCASOSTUDIO
Scenario considerato: Incendiodelleimbracaturein poliestereusateper sollevarela trave6 m 6 m

36/20
MODELLO A ELEMENTI FINITI
Lunghezza: 12 m
Correnti: 50x4 mm
Diagonali: 30x3 mm
Lega di alluminio EN AW 6082
Curva di incendio: ISO 834
Sono considerate le nonlinearita’ di materiale e di geometria
1 kN/m
6 m
6 m
Sling in fire

37/20
RISULTATI (1/2)
-0.020
-0.016
-0.012
-0.008
-0.004
0.000
0 50 100 150 200 250
dy (m)
time(s)
Spostamento verticale del nodo di mezzeria
t = 14 s

38/20
RISULTATI (2/2)
Sforzo normale
-1.6E+05
-1.2E+05
-8.0E+04
-4.0E+04
0.0E+00
0 50 100 150 200 250
Axial force (N)
time(s)
t = 14 s
• Il calore fluisce rapidamente
grazie alla elevata conducibilità
termica ma le proprietà
meccaniche peggiorano
velocemente
• L’espansione termica
dell’elemento permette una
diminuzione dello sforzo
N aumenta velocemente e poi diminuisce normale
ma la tensione al 0,2% viene raggiunta
in soli 15 secondi

39/20
DALLAS–8 LUGLIO2011

40/20
Introduzione
Parte I
Parte II
Conclusioni
OUTLINE

41/20
Sonostaticonsideratiaspettispecificilegatiallaprogettazionedistrutturetemporaneepereventi
1.Quadronormativo
LeNTC2008nontrattanolestruttureinalluminio.
Esistonovarienormativecomeperesempiol’EC9manonsonospecificheperlestrutturepereventi.
2.Verifichedisicurezza
•Neimodellidicalcoloe’importanteassegnarevincoliecondizionialcontornocoerenticonlasituazionereale.
•Vannoeffettuateverifichechecontrollinoilcomportamentonellezonetermicamentealterate.
3.Comportamentodell’alluminioincasodiincendio
Laconseguenzediunincendioeipossibiliscenaricriticispessononvengonoconsideratimaleproprietàmeccanichedell’alluminiodecadonomoltovelocementeeunincendioduranteunospettacolopotrebbeavereconseguenzecatastrofiche
Conclusioni

42/20
6 m
6 m

10/10/2014 franco.bontempi@uniroma1.it 43

StroNGER S.r.l.
Research Spin-off for Structures of the Next Generation:
Energy Harvesting and Resilience
Roma –Milano –Terni –Atene -Nice Cote Azur
Sede operativa: Via Giacomo Peroni 442-444, Tecnopolo Tiburtino,
00131 Roma (ITALY) -info@stronger2012.com
StroNGERwww.stronger2012.com

45/20
Le azioni elementari sono processi stocastici nel tempo e nello spazio.
Per tenere conto di questa variabilità le normative le caratterizzano considerando dei valori di riferimento
Le azioni e le caratteristiche dei materiali vengono modellate come quantità aventi distribuzioni di probabilità gaussiane
Il valore caratteristico dell’azione Skè il frattile al 95% della popolazione dei massimi
Il valore caratteristico della resistenza Rkè il frattile al 5%
AZIONI
RESISTENZA
CARATTERIZZAZIONE DELLE AZIONI e VALUTAZIONE DELLA CAPACITA’

Strutture temporanee arangio ottobre 2014 sapienza

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (8)

Viewers also liked

Viewers also liked (16)

Similar to Strutture temporanee arangio ottobre 2014 sapienza

Similar to Strutture temporanee arangio ottobre 2014 sapienza (20)

More from StroNGER2012

More from StroNGER2012 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (11)

Strutture temporanee arangio ottobre 2014 sapienza