cta 2013 robustezza strutturale e resilienza di sistemi strutturali e infrastrutturali

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1 Robustezza e Resilienza di Sistemi Strutturali e Infrastrutturali Franco Bontempi Professore Ordinario di Tecnica delle Costruzioni Facolta’ di Ingegneria Civile e Industriale Universita’ degli Studi di Roma La Sapienza

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Page 1: CTA 2013 Robustezza Strutturale e Resilienza di Sistemi Strutturali e Infrastrutturali

1

Robustezza e Resilienza

di Sistemi Strutturali e Infrastrutturali

Franco BontempiProfessore Ordinario di Tecnica delle Costruzioni

Facolta’ di Ingegneria Civile e Industriale

Universita’ degli Studi di Roma La Sapienza

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2

ww

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ran

co

bo

nte

mp

i.o

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Stro N

GER

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Concepts

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4

Structural Robustness

ATTRIBUTE

S

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

4

NEGATIVE CAUSEST

RU

CT

UR

AL

QU

AL

ITY

more robust

less robust

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Performance layout

OBJECT

NET

Structural

System

Infrastructural

System

USE

SAFETY

INTEGRITY

f(D)

D

Mean

Frequent

Maximum

Rare

Accidental

Exceptional

Bla

ck

Sw

an

SLS

ULS

ILS

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6RESILIENCE

Life Cycle View

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7

RESILIENCERESILIENCE

CO

NS

TR

UC

TIO

NS

NEW

EXISTING

COLLAPSED

“As Designed”

“As Built”

“As Actual”

“As Failed”

ww

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co

bo

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mp

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rg

Stro N

GER

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8

CO

NS

TR

UC

TIO

NS

NEW

EXISTING

COLLAPSED

DESIGN

ENVIRONMENT/

BOUNDARY

CONDITIONS

FSI

“As Designed”

“As Built”

“As Actual”

“As Failed”

HPLC

LPHC

Black Swan

Conceptual DesignInnovatice Concepts

Structural OprimizationAdvanced Materials

Special DevicesStructural ControlEnergy Harvesting

NATURAL

ANTROPIC

ACCIDENTAL

EXCEPTIONAL

SOIL - STRUCTURE

WIND - STRUCTURE

WAVE - STRUCTURE

ACTIONS

INTERACTIONS

GEOLOGICAL ASPECTS

EARTHQUAKES

Codes & StandardsInformation Retrivial

Data MiningRisk Analysis

Performance BasedDesign

Dependability

Structural IdentificationStructural Health Monitoring

Damage AssessmentRemaining Capacity

Structural RefurbishmentStructural Augmentation

Codes ComplianceHistorical and

Monumental Costructions

Back AnalysisForensic Engineering

Legal Issues

Components and Structures TestingExperimental Design

Rapid Prototyping

Fire

Explosions

Activities

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9

Case

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10

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GER

Seismic Action

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Stro N

GER

Critical Node

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13

WU

WDHY

CBCR

CU

RETAINING WALL UP (WU) RETAINING WALL DOWN (WD) HYDROELECTRIC POWER STATION (HY)

CONDUIT UP (CU) CONDUIT ROSALBA

CONDUIT PAVONCELLI BIS

1

2

34

5

6

7

1 2 3

4 5 6

7

HYDRAULIC JUNCTION

ELECTRICITY

WATER

Infrastructure plan view Individuation of the system/network components Representation of the system

Outputs

Node Congestion

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WU

WDHY

CBCR

CU

(0,0) (92,0)

(92,29)

(0,29)

(0,54)

(0,62) (28.5,62)

(53,56)

(63,45)

(92,32)

(92,34)

System with Element connected in Series

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GER

System with Element connected in Parallel

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Stro N

GER

Structural System Degradation

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GER

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GER

Damage at Local Level

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GER

Damage at Element Level

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GER

Damage at Structural Level

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Design

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GER

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Concepts again

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28Perrow

LINEAR interactions NONLINEAR

LOO

SE

c

ou

pli

ng

sT

IGH

T

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Stro N

GER

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FAR FIELD ZONE

EXCHAGE ZONE

STRUCTURE

FAR FIELD ZONE

EXCHAGE ZONE

STRUCTURE

INFRASTRUCTURE

OBJECT

NET

Local / Punctual

Scale

Global / Regional

Scale

Structural

System

Infrastructural

System

Holistic View

Also if artificial,

these systems

need to have

necessarily

evolutive soundness,

ecological coherence

and sustainability

characteristics

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Structural System

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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

Dependability

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