ROBUSTEZZA STRUTTURALE NEL CASO DI AZIONI ECCEZIONALI:APPLICAZIONI Laboratorio: “Azioni Eccezionali sulle Strutture” – Cagliari – 28/02/2013 Ing. Chiara Crosti Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica, Sapienza Università di Roma [email protected][email protected]ECCEZIONALI:APPLICAZIONI
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Crosti - Laboratorio Azioni eccezionali sulle strutture - Cagliari
Presentazione svolta dal Ing. Crosti durante il Laboratorio "Azioni eccezionali sulle strutture", presso l'Universita' di Cagliari. 28 Febbraio 2013
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ROBUSTEZZA STRUTTURALE NEL CASO DI AZIONI
ECCEZIONALI:APPLICAZIONI
Laboratorio: “Azioni Eccezionali sulle Strutture” – Cagliari – 28/02/2013
Ing. Chiara Crosti
Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica, Sapienza Università di Roma
Robustezza strutturale nel caso di azioni eccezionali - [email protected]
Structure of Next Generation – Energy harvesting and Resilience
Spin-off di Ricerca – www.stronger2012.com
Persone
Progettazione, adeguamento e ottimizzazione
Valutazione di Resilienza
Sostenibilita’ e Recupero Energetico
Attivita’
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Modellazione numerica avanzata
Approccio ingegneristico alla progettazione di strutture in caso di incendio
Ingegneria Forense
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Una struttura e’ robusta se mostra un degrado regolare delle qualita’ (resistenza,
rigidezza, stabilita’…) con l’entita’ del danneggiamento che subisce.
REQUISITO DI ROBUSTEZZA STRUTTURALE
In una progettazione globale il requisito di robustezza puo’ essere valutato verificando
ad esempio che la rimozione di un singolo elemento, di una parte della struttura o di
un danno localizzato si risolva al piu’ in un collasso localizzato.
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REQUISITO DI ROBUSTEZZA STRUTTURALE
Il requisito di robustezza strutturale va valutato a livello di sistema strutturale e la
robustezza dei singoli elementi della struttura non e’ garanzia della robustezza della
struttura nel suo complesso.
ROBUSTEZZA STRUTTURALE
NON E’ SINONIMO DIINVULNERABILITA’ DELLA
STRUTTURA.
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La definizione di robustezza
precisa infatti che la struttura non
deve essere danneggiata in
maniera sproporzionata rispetto
alla causa.
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CASI APPLICATIVI DI MODELLAZIONE
STRUTTURALE PER STRUTTURE ESPOSTE
AD AZIONI ECCEZIONALI
Hangar per aeroporto
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Ponte in acciaio a struttura reticolare
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Determinare la resistenza al fuoco e valutare eventualiinterventi di retrofitting
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CC
Vista B-B
32.82 m 32.82 m
Vista A-A
12
.82
m
Vista B-B
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Sezione C-C
7.00 m
9.0
2 m
16.425 mVista A-A
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Start
Analisi
Qualitativa
Analisi
Quantitativa
Verifiche
Analisi Qualitativa
Safety Objective: Evitare il crollo della struttura;
Performance Level: Evitare il collasso strutturale ;
Fire Scenarios: Incendio localizzato in 3 zone.
APPROCCIO INGEGNERISTICO
Robustezza strutturale nel caso di azioni eccezionali - [email protected]
Presentazione
dei risultati
end
SI NO
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Scenario B
Scenario A
APPROCCIO INGEGNERISTICO _ Scelta degli scenari
Robustezza strutturale nel caso di azioni eccezionali - [email protected]
Scenario C
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Analisi Quantitativa
Analisi Qualitativa
Safety Objective: Evitare il crollo della struttura;
Performance Level: Evitare il collasso strutturale ;
Fire Scenarios: Incendio localizzato in 3 zone.
APPROCCIO INGEGNERISTICO Start
Analisi
Qualitativa
Analisi
Quantitativa
Verifiche
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Fire Action Modeling: Nominal curve, ISO834;
Heat Transfer Modeling: senza trasferimento del calore,
la temperatura e’ applicata solo agli elementi investiti
dall’incendio localizzato;
Structural Modeling: Analisi non lineari in materiale e
geometria (ADINA).
Presentazione
dei risultati
end
SI NO
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Used Material :
• Steel S235;
• Concrete Rck 35;
Finite Element: Nonlinear Isobeam
N°node : 1205
N°elements : 4422
N°sections: 27
T (°C) E (Pa) ssssY
(Pa) EPl
(Pa) αT
(°C-1)
0 2.10E+11 2.35E+08 1.05E+10 1.17E-05
20 2.10E+11 2.35E+08 1.05E+10 1.17E-05
100 2.10E+11 2.35E+08 1.05E+10 1.20E-05
200 1.89E+11 2.35E+08 9.45E+09 1.23E-05
300 1.68E+11 2.35E+08 8.40E+09 1.26E-05
400 1.47E+11 2.35E+08 7.35E+09 1.30E-05
500 1.26E+11 1.83E+08 6.30E+09 1.31E-05
Thermo-Plastic Material
5 ore di utilizzo di un
normale computer
APPROCCIO INGEGNERISTICO _ Analisi Qualitativa
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Element mesh density : 2600 6.51E+10 1.10E+08 3.26E+09 1.34E-05
700 2.73E+10 5.41E+07 1.37E+09 1.36E-05
800 1.89E+10 2.59E+07 9.45E+08 1.38E-05
900 1.42E+10 1.41E+07 7.08E+08 1.40E-05
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7,00 m
Scenario A:
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6,54 m
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Scenario A:
Robustezza strutturale nel caso di azioni eccezionali - [email protected]
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Trend of displacement X with time
Trend of displacement X with Temperature
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t=240 sec
T=505°C
t=870sec
T=702°C
t=5936 sec
T=1000°C
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7,00 m
6,54 m
Scenario B:
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Scenario B:
Robustezza strutturale nel caso di azioni eccezionali - [email protected]
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7,00 m
6,54 m
Scenario C:
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Scenario C:
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Andamento dello spostamento Y in funzione della Temperatura
t=340 sec
T=575°C
t=1600 sec
T=804°C
t=5936 sec
T=1000°C
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Scenario B
Scenario C
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Il collasso di un singolo elemento della strutturareticolare e’ di certo un aspetto importante per lavalutazione della sicurezza della struttura ma che noncompromette il comportamento della struttura nellasua globaliata’.
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Analisi Quantitativa
Analisi Qualitativa
Safety Objective: Evitare il crollo della struttura;
Performance Level: Evitare il collasso strutturale ;
Fire Scenarios: Incendio localizzato in 3 zone.
APPROCCIO INGEGNERISTICO Start
Analisi
Qualitativa
Analisi
Quantitativa
Verifiche
Robustezza strutturale nel caso di azioni eccezionali - [email protected]
Fire Action Modeling: curva naturale (FDS);
Heat Transfer Modeling: SI
Structural Modeling: Analisi non lineari in materiale e
geometria(ADINA).Presentazione
dei risultati
end
SI NO
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FINITE ELEMENT MODELING
STRUCTURAL PERFORMANCE
MODELLAZIONE DELL’AZIONE
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FINITE VOLUME MODELING
FIRE SIMULATION
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REAL OBJECT
MODEL
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1
2
2
3 3 1
2
2
3 3
Discretizzazione per il modello strutturale Discretizzazione per la modellazione dell’azione
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Laboratorio: “Azioni eccezionali sulle strutture” – Cagliari – 28/02/2013
1000
1200
1000
1200
ISO834
Hydrocarbon
•Nominal Temperature-time curve:
Standard temperature-time curve, ISO834;
Hydrocarbon curve;
•Natural Temperature-time curve:
B4 ambiente chiuso;
B3 porte che si aprono dopo 300 sec;
B4 ambiente aperto;
APPROCCIO INGEGNERISTICO _ Analisi Qualitativa
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0
200
400
600
800
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
t(sec)
T(°
C)
0
200
400
600
800
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
t(sec)
T(°
C)
B4 ambiente chiusoB4 ambiente aperto
B3
ISO834
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