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Sicurezza strutturale norme e tecniche costruttive vigenti

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  • PROGETTAZIONE STRUTTURALE

    Il concetto di sicurezza applicato alle strutture antisismiche e storia delle normative in Italia

    Dott. Ing. Giuseppe Brandogbrando@unich.it

  • Impostazione del modulo

    Evoluzione storica del concetto di sicurezza strutturale: daimetodi empirici ai metodi probabilistici

    Storia della normativa in Italia

    Normative per edifici in zona sismica

    Sulluso di diversi materiali in zona sismica

    Comportamento lineare e non lineare delle strutture in zonasismica

    Progettazione sismica basata sulle risorse dissipative dellastruttura

    Definizioni preliminari sul concetto di sicurezza

  • Impostazione del modulo

    Evoluzione storica del concetto di sicurezza strutturale: daimetodi empirici ai metodi probabilistici

    Storia della normativa in Italia

    Normative per edifici in zona sismica

    Sulluso di diversi materiali in zona sismica

    Comportamento lineare e non lineare delle strutture in zonasismica

    Progettazione sismica basata sulle risorse dissipative dellastruttura

    Definizioni preliminari sul concetto di sicurezza

  • Una considerazione preliminare sul concetto disicurezzaUna struttura, come qualsiasi altra opera ingegneristica, nonpu mai essere ritenuta totalmente sicuraEventi inaspettati, che per tale ragione non sono contemplati dai codicinormativi o che lo sono solo parzialmente, possono sempre accadere!!!

    Forti terremoti in zone che non hanno dimostratostoricamente uneccessiva sismicit;

    Azioni di eccezionale gravit (Nevicate, trombe daria, etc.)

    Azioni terroristiche (esplosioni, incendi, etc.)

    etc

    Il vero obiettivo di un progettista non deve essere quello diprogettare opere sicure, bens opere in grado di garantire ungrado di sicurezza accettabile

    Inoltre, pi sicura una struttura, pi alto sar il suo costo

  • Sicurezza accettabile??? Quanto accettabile???Il grado di sicurezza da garantire necessariamente dipendeda innumerevoli fattori1. Importanza dellopera

    2. Conseguenze (da quantificare): quanto una comunit disposta aperdere?

    3. Vita utile dell opera: sarebbe fortemente antieconomico e nongiustificabile garantire la sicurezza di una costruzione rispetto ad eventicaratterizzati da periodi di ritorno medi molto pi alti della vita utiledellopera stessa

    4. Etc..

    In definitiva, deve esistere un livello di sicurezza minimoimposto dai codici normativi. Questo pu essere ancheaumentato in base a ragioni che il progettista puindividuare con il committente.

  • Il pi classico esempio di struttura non sicura

    La domanda : qual il livello minimo di sicurezza che uncompratore dauto disposto ad avere sapendo che pi alto la sicurezza che il mezzo pu offrire pi alto sar il costo diquellautomobile?

  • Il pi classico esempio di struttura non sicura

    Oppure, qual il livello di sicurezza che un gestore diunopera stradale deve garantire sapendo che pi alto sar illivello di sicurezza pi alto sar il costo di costruzione e digestione di quel opera?

  • Il concetto di sicurezzaParlare di sicurezza di unopera significa sostanzialmenteparlare della sua capacit (C) a far fronte ad una domanda(D).

    In altre parole, garantire la sicurezza dellopera significagarantire la seguente relazione

    C>D

    Come gi detto, esister sempre una domanda D che potrsuperare la capacit C della struttura. La struttura sicura inmaniera assoluta non esiste.

    Esiste piuttosto una probabilit che durante la vita dellastruttura la relazione di cui sopra sia o meno verificata.Questa probabilit deve essere, da un lato, tenuta bassa edallaltro deve essere sostenibile

  • Sostenibilit del concetto di sicurezzaA questo punto una domanda:

    UN EDIFICIO CHE SI DANNEGGIATO ASEGUITO DI UN EVENTO SISMICO HADIMOSTRATO DI ESSERE SICURO O NO?

    Risposta:

    DIPENDE:Dal tipo di domanda (periodi di ritorno);

    Dal tipo di danno provocato (sulle opere strutturali, non strutturali, sugliimpianti, etc);

    In generale, dal tipo di prestazione prevista per quelledificio sotto lazione diquella domanda. Ci dipende anche dalla funzione che quelledificio erachiamato a svolgere

  • STATI LIMITENei confronti delle azioni sismiche gli stati limite, sia di esercizio che ultimi,sono individuati riferendosi alle prestazioni della costruzione nel suocomplesso, includendo gli elementi strutturali,quelli non strutturali e gliimpianti.Gli stati limite di esercizio sono:- Stato Limite di Operativit (SLO): a seguito del terremoto la costruzione nel suo complesso,includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali, le apparecchiature rilevanti alla suafunzione, non deve subire danni ed interruzioni d'uso significativi;- Stato Limite di Danno (SLD): a seguito del terremoto la costruzione nel suo complesso,includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali, le apparecchiature rilevanti alla suafunzione, subisce danni tali da non mettere a rischio gli utenti e da non comprometteresignificativamente la capacit di resistenza e di rigidezza nei confronti delle azioni verticali edorizzontali, mantenendosi immediatamente utilizzabile pur nellinterruzione duso di parte delleapparecchiature.Gli stati limite ultimi sono:- Stato Limite di salvaguardia della Vita (SLV): a seguito del terremoto la costruzione subiscerotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici e significativi danni dei componentistrutturali cui si associa una perdita significativa di rigidezza nei confronti delle azioni orizzontali;la costruzione conserva invece una parte della resistenza e rigidezza per azioni verticali e unmargine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni sismiche orizzontali;- Stato Limite di prevenzione del Collasso (SLC): a seguito del terremoto la costruzione subiscegravi rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici e danni molto gravi deicomponenti strutturali; la costruzione conserva ancora un margine di sicurezza per azioni verticalied un esiguo margine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni orizzontali.

    EVOLUZIONE NORMATIVA

  • OLTRE LO STATO LIMITE DI COLLASSO

  • STATO LIMITE DI SALVAGUARDIA DELLA VITA

  • STATO LIMITE DI DANNO

  • Dal concetto di sicurezza a quello di rischioLapproccio corretto al concetto di sicurezza dunque di tipoprobabilistico.

    I pi moderni dispositivi normativi, a livello nazionale edinternazionale, affrontano il tema della sicurezza su basiprobabilistiche.

    Se la domanda D (Pericolosit, P) e la capacit C(Vulnerabilit, V) di una o pi opere, trattate in formaprobalistica, vengono combinate con le conseguenze(Esposizione, E), ossia con le perdite che una violazione dellasicurezza pu probabilmente provocare, si arriva a quello che ormai noto come concetto di rischio (R).

    In forma molto approssimata pu scriversi:R=

  • RISCHIO SISMICO!!!!

    Dal concetto di sicurezza a quello di rischio

  • Dal concetto di sicurezza a quello di rischio

    El Salvador earthquake (2001, M=7.6)

    volume: 300.000 - 500.000 m3 damages: about 1 billion of US $ 4962 collapsed houses 16.148 damaged houses 87 damaged churches more then 500 dead

  • Impostazione del modulo

    Evoluzione storica del concetto di sicurezza strutturale: daimetodi empirici ai metodi probabilistici

    Storia della normativa in Italia

    Normative per edifici in zona sismica

    Sulluso di diversi materiali in zona sismica

    Comportamento lineare e non lineare delle strutture in zonasismica

    Progettazione sismica basata sulle risorse dissipative dellastruttura

    Definizioni preliminari sul concetto di sicurezza

  • Evoluzione storica del concetto di sicurezzaIl problema del quanto (quale livello di sicurezza?) e delcome (come conseguirlo?) da sempre ha interessato le pidisparate discipline ingegneristiche, architettoniche e, nonultime, forensi. Ci perch il tema della sicurezza connessointrinsecamente alle seguenti problematiche:Salvaguardia della vita umana;

    Ripartizione delle responsabilit (sia civili che penali) di eventualidanneggiamenti o crolli

    Possibilit che un edificio possa offrire differenziati gradi di performance perdiversi livelli di domanda strutturale (Stati Limite)

    Tuttavia, gli approcci adottati rispetto al problema della sicurezzasono stati molto diversi nel tempo. Anche in ragione delleevoluzione delle conoscenze. Si passati dai manuali del buoncostruire alle pi moderne tecniche di valutazione (probabilistica)basate su metodologie di analisi e di modellazione avanzate,

  • Evoluzione storica del concetto di sicurezzaIl primo approccio al tema della sicurezza ha risvolti penali etrova luogo nel Codice di Hamurabi

    Stesura definitiva: 1750 a.c.(su stele in diorite)

    Lassenza di sicurezza non era intimamentecollegata alla sola presenza di crolli o diimpraticabilit, ma si riteneva la struttura malprogettata o mal costruita anche in presenza dipiccoli dissestiche rendevano lopera noncorrispondente a quanto inizialmente pattuito conil committente

    Pena commisurata allentit del danno provocato (occhio per occhio, dente perdente): (i) Pena di morte al costruttore che provocava la morte di altre persone;(ii) Se moriva il figlio del padrone, allora il figlio del costruttore doveva essereucciso; (iii) Se moriva uno schiavo del padrone, allora il costruttore aveva ildovere di dargli uno schiavo, etc. etc

  • Evoluzione storica del concetto di sicurezzaLa conoscenza del complesso costruttivo e delle propriet deimateriali impiegati nelle costruzioni portarono adunevoluzione del concetto di sicurezza: ci si rese conto comeil degrado dei materiali riduceva drasticamente nei decennila capacit portante dellopera

    In al

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