Università di Roma “La Sapienza”

Facoltà di Ingegneria Civile ed Industriale

Laurea Magistrale in Ingegneria CivileOrientamento strutture

Anno Accademico 2011/2012

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio

Laureando: Adriano Monti Relatore: Franco BontempiMatricola: 1099685 Correlatore: Filippo Gentili

27/07/2012 – Aula del chiostro Adriano Monti 1

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio Adriano Monti 2

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE III Elaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

Adriano Monti 3

Fire after earthquake, supplemental study of the shakeout scenario

Scawthorn C.R., Berkeley CA (2008)

Kobe earthquake of 1995Factdetails.com

Northridge earthquake of 1994Land of disaster

Foreinpolicy.com

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

Adriano Monti 4

COMBO [NTC08]

AZIONE SISMICA (fondamentale)

AZIONI ECCEZIONALI

I danni non strutturali provocano una modifica della struttura cui corrispondono diverse modalità di evoluzione ed espansione dell’incendio.

DANNO SISMICO

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio

- rotture di vetrate - rottura sistemi di compartimentazione - rottura sistemi di allarme - rottura sistemi di protezione attiva

Conseguenze: - modifica scenari ed evoluzione dell’incendio - differente apporto d’aria dall’esterno - differente velocità di propagazione

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

Adriano Monti 5

I danni strutturali sono raggruppabili in due grandi categorie:- danni geometrici- danni meccanici

DANNO SISMICO

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

Adriano Monti 6

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio Adriano Monti 7

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE III Elaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONIPARTE IIMetodo di analisi

HPLCHIGH PROBABILITY

LOW CONSEQUENCES

LPHCLOW PROBABILITY

HIGH CONSEQUENCES

COMPLEXITY:Nonlinear Behavior andStructural Organization

PROBLEMFRAMEWORK

Deterministic

Stochastic

QUALITATIVE /DETERMINISTIC

ANALYSIS

QUANTITATIVEPROBABILISTIC

ANALYSIS

PRAGMATICSCENARIOS

ANALYSIS

HPLCHIGH PROBABILITY

LOW CONSEQUENCES

LPHCLOW PROBABILITY

HIGH CONSEQUENCES

COMPLEXITY:Nonlinear Behavior andStructural Organization

PROBLEMFRAMEWORK

Deterministic

Stochastic

QUALITATIVE /DETERMINISTIC

ANALYSIS

QUANTITATIVEPROBABILISTIC

ANALYSIS

PRAGMATICSCENARIOS

ANALYSIS

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio

AZIONE SISMICA

AZIONE DELL’INCENDIO

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

Adriano Monti 8

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000

200

400

600

800

1000Curve di temperatura

Tempo [sec]

Tem

pera

tura

[°c]

ISO 834

Curva di riscaldamento calcolata per il profilo

IL DANNO SISMICO È DEFINITO DALLA ROTAZIONE DEL NODO DI

INCASTRO:

0 < θ < 0.30 radianti

∆θ = 0.02 radianti

CARATTERIZZAZIONE DELL’AZIONE

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

Adriano Monti 9

NON LINEARITÀ DI MATERIALEVARIAZIONE DELLE CARATTERISTICHE MECCANICHE DELL’ACCIAIO CON LA TEMPERATURA

NON LINEARITÀ GEOMETRICHEGRANDI SPOSTAMENTI

IPOTESI DI MODELLAZIONE

METODO DI VERIFICA

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

Adriano Monti 10

IMPOSTAZIONE DEL PROBLEMA

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio

Danno meccanico e geometrico

Danno geometrico e meccanico

Danno meccanico

Danno geometrico

Il carico termico segue a due diverse storie di spostamenti imposti all’estremità della mensola. Grazie a tali deformazioni imposte si riproducono i danni sismici.

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONIPARTE IIMetodo di analisi

Adriano Monti 11

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio

Danno geometrico e meccanico

Danno meccanico

Danno geometrico

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONIPARTE IIMetodo di analisi

Stati tensionali e deformativi dell’elemento danneggiato

Adriano Monti 12

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio Adriano Monti 13

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE III Elaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio

DANNO MECCANICO E GEOMETRICO θ = 0.12 radianti

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

Adriano Monti 14

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

Adriano Monti 15

DANNO MECCANICO E GEOMETRICO θ = 0.12 radianti

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

Adriano Monti 16

DANNO MECCANICO E GEOMETRICO θ = 0.12 radianti

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

Adriano Monti 17

DANNO MECCANICO E GEOMETRICO θ = 0.12 radianti

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

Adriano Monti 18

DANNO MECCANICO E GEOMETRICO θ = 0.12 radianti

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PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

Adriano Monti 19

DANNO MECCANICO E GEOMETRICO θ = 0.12 radianti

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PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

Adriano Monti 20

DANNO MECCANICO E GEOMETRICO θ = 0.12 radianti

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

Adriano Monti 21

DANNO MECCANICO E GEOMETRICO θ = 0.12 radianti

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

+ danno meccanico

+ danno meccanico

+ danno meccanico

+ danno mecc. e geom.

+ danno mecc. e geom.

+ danno mecc. e geom.

Adriano Monti 22

DEFINIZIONE DELLO SCENARIO

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio

Ipotesi:- protezione passiva della colonna non danneggiata - protezione passiva dei giunti non danneggiata

Analisi della sola trave ipotizzando dei vincoli di incastroIl danno sismico viene modellato con delle rotazioni nodali imposte delle estremità della trave

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

Adriano Monti 23

CONFRONTO SCHEMI STATICI

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PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

Adriano Monti 24

ANALISI STATO DI SOLLECITAZIONE DELLA TRAVE

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio

Danno meccanico e geometricoDanno meccanico

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

Adriano Monti 25

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio Adriano Monti 26

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE III Elaborazione dei risultati

CONCLUSIONI

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati CONCLUSIONI

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

PARTE IIIElaborazione dei risultati CONCLUSIONI

Accelerazione massima

Durata della scossa

Forma accelerogrammaSISM

A

Curva di incendio

Posizione innesco

Evoluzione scenariINCE

ND

IO

DETERMINISTICA

STOCASTICA PRAGMATICA

X

X X

X

X

X

X

TIPO DI ANALISI

Adriano Monti 27

Fire after earthquake, supplemental study of the shakeout scenario

Scawthorn C.R., Berkeley CA (2008)

Valutazione dell'influenza del danno sismico sulla resistenza al fuoco di strutture intelaiate in acciaio

PARTE IDefinizione del problema

PARTE IIMetodo di analisi

Adriano Monti 28

PARTE IIIElaborazione dei risultati CONCLUSIONI