strutture temporanee crosti ottobre 2014 sapienza
DESCRIPTION
Lezione di Chiara Crosti LA STATICA DEGLI ALLESTIMENTI TEMPORANEI PER EVENTI Quadro normativo e verifiche di sicurezza. Venerdì 10 ottobre 2014, Aula del Chiostro, Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale, Sapienza Università di RomaTRANSCRIPT
CROLLI E INCIDENTI VARI
PORDENONE
Seminario Tecnico
LA STATICA DEGLI ALLESTIMENTI
TEMPORANEI PER EVENTI
Quadro normativo e verifiche di sicurezza
Ing. Chiara [email protected]
ROMA – 10 Ottobre 2014
10/10/2014 [email protected] 2
33
Stro N
GERwww.stronger2012.com
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
Modellazione numerica avanzata
Approccio ingegneristico alla progettazione di strutture in caso di
incendio
Ingegneria Forense
Attivita’
VALUTAZIONI CRITICHE DEI MODELLI NUMERICI E DEI RISULTATI
CROLLI ED INCIDENTI VARI
Image taken from:http://www.cbc.ca/news/canada/edmonton/story/2012/01/20/edmonton-charges-stayed-big-valley-jamboree.html
BIG VALLEY JAMBOREE, ALBERTA, CANADA, 2009
CROLLI ED INCIDENTI VARI
Image taken from:http://www.billboard.com/news/
COUNTRY MUSIC CONCERT, INDIANAPOLIS, INDIANA, U.S. 2011
CROLLI ED INCIDENTI VARI
Image taken from: http://abcnews.go.com/Entertainment/stage-collapses-radiohead-concert killing/story?id=16587415#.UGrriE3A9_c
RADIOHEAD’S CONCERT, TORONTO, CANADA, 2012
CROLLI ED INCIDENTI VARI
Image taken from:http://tg24.sky.it/tg24/cronaca/photogallery/2011/12/12/crollo_palco_concerto_jovanotti_trieste.html
JOVANOTTI’S CONCERT, TRIESTE, ITALY, 2011
CROLLI ED INCIDENTI VARI
http://www.udine20.it/wp-content/uploads/2012/03/palco-laura-pausini.jpg
PAUSINI’S CONCERT, REGGIO CALABRIA, ITALY, 2012
http://www.udine20.it/wp-content/uploads/2012/03/palco-laura-pausini.jpg
CASE STUDY:
CROLLI ED INCIDENTI VARI
A temporary structure can be defined as a structure that can be readily and completely
dismantled and removed from the site between periods of actual use.
They comprise 3 distinct elements:
1. The foundations – designed to both support the structure and hold it down (due to wind-
uplift, sliding or over-turning).
2. The superstructure – to carry all the imposed vertical (gravity) loads safely to the ground,
e.g. people, equipment.
3. The stability system – bracing and other specialist members to resist horizontal loads, e.g.
due to crowd movement and wind loads.
TEMPORARY DEMOUNTABLE STRUCTURES (TDM)
CROLLI ED INCIDENTI VARI
Management & Administration
Design Built-up Load-in
EVENT
Load-out Break-down
TEMPORARY DEMOUNTABLE STRUCTURES (TDM)
CROLLI ED INCIDENTI VARI
COLLAPSE
CROLLI ED INCIDENTI VARI
CROLLI ED INCIDENTI VARI
FASI PRINCIPALI REALIZZAZIONE/ALLESTIMENTO DELLA STRUTTURA
Posizionamento a terra
delle piastre di
ripartizione del carico
(pannelli lignei e piastre
in acciaio) sottostanti le
basette del basamento
Posizionamento delle
basi delle colonne
Montaggio a terra della
struttura di copertura
Space Roof
Realizzate ed ancorate
le travi S36 e S52
Issaggio delle colonne
tramite funi e
sollevamento della
struttura di copertura e
ancoraggio in cima alle
sommita’ delle colonne
Assemblaggio delle travi
appese e altri
componenti di
scenografia (luci, video,
etc)
Posizionamento in quota
degli allestimentiConsegna della struttura
per il suo utilizzoCollaudo della struttura
CROLLO
CROLLI ED INCIDENTI VARI
Management &
Administration
Inadequate site
investigation
Inappropriate
ground condition
Inadequate safety
plan
………..
Inadequate
structural design
Failure to adopt
Building Codes
Inadequate loads
estimation
……..
Improper construction procedure
Improper working position
Breach of regulation or code of
practice
………..
SWISS CHEESE MODEL (Reason, 1997)
Built-up Load-inDesign
CROLLI ED INCIDENTI VARI
Management &
Administration
Inadequate site
investigation
Inappropriate
ground condition
Inadequate safety
plan
………..
Inadequate
structural design
Failure to adopt
Building Codes
Inadequate loads
estimation
……..
Improper construction procedure
Improper working position
Breach of regulation or code of
practice
………..
SWISS CHEESE MODEL (Reason, 1997)
Built-up Load-inDesign
CROLLI ED INCIDENTI VARI
COLLAPSE
CROLLI ED INCIDENTI VARI
CASO STUDIO:
Failure to adopt standard procedures
Improper construction procedures
Inadequate site investigation
15/22
GEOMETRIA
A
B
C
1 2
16
m
21
.8 m
33 m
MATERIAL: ALUMINIUM
EN AW-6082 T6
CROLLI ED INCIDENTI VARI
15/22
CARICHI SOSPESI
ton
A
B
C
1 2
16
m
21
.8 m
33 m
a
b
c de
f
g hil m
a (ton) 8.7
b (ton) 6.5
c (ton) 8.7
d (ton) 2.3
e (ton) 2.3
f (ton) 7.75
g (ton) 4.3
h (ton) 5.6
I (ton) 5.6
l (ton) 6.7
m (ton) 6.7
MATERIAL: ALUMINIUM
EN AW-6082 T6
CROLLI ED INCIDENTI VARI
CROLLI ED INCIDENTI VARI
CASO STUDIO:
Failure to adopt standard procedures
Improper construction procedures
Inadequate site investigation
STRUTTURE TEMPORANEE
STRUTTURA AL COPERTO NO VENTO
PROGETTATA PER SOLI CARICHI VERTICALI E SENZA CONTROVENTI
CROLLI ED INCIDENTI VARI
NTC 2008
CROLLI ED INCIDENTI VARI
CASO STUDIO:
Failure to adopt standard procedures
Improper construction procedures
Inadequate site investigation
Top of the column
IMPROPER CONSTRUCTION PROCEDURE
CROLLI ED INCIDENTI VARI
1 m
4°
Rigid or Hinged????
Bottom of the column
IMPROPER CONSTRUCTION PROCEDURE
CROLLI ED INCIDENTI VARI
Rigid or Hinged????
Top of the column
Bottom of the column
Rigid or Hinged
Rigid or Hinged
CROLLI ED INCIDENTI VARI
CROLLI ED INCIDENTI VARI
1 kN
Rigid
Rigid
A
1 kN
Hinged
Rigid
B
1 kN
Rigid
Hinged
C
Columns going through the space roof Column not going through the space roof
1 kN
Rigid
Rigid
A
1 kN
Hinged
Rigid
B
1 kN
Rigid
Hinged
C
Node 42Node 42
A
B
C
RIGIDHINGEDRIGID
A
A
B
B
C
C
RIGID RIGID HINGED
RIGIDHINGEDRIGID
RIGID RIGID HINGED
16 m
14 m
A
B
C
λBuckling= 13.57
λBuckling= 8.26
λBuckling= 2.61
λ: Linear Buckling Eigenvalue
CROLLI ED INCIDENTI VARI
0
3
6
9
12
-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0
Load
Facto
r (v
erti
cal
load
s)
Horizontal Displacement node 42 (m)
RIGID
HINGED
B C
RIGID
RIGID
A
RIGID
HINGED
B
A
B
C
ULF=11.3 ULF=7.86 ULF=1.53
FINITE ELEMENT ANALYSIS RESULTS (Nonlinear)
14/22
CROLLI ED INCIDENTI VARI
CROLLI ED INCIDENTI VARI
CASO STUDIO:
Failure to adopt standard procedures
Improper construction procedures
Inadequate site investigation
Cut-off bar,
No tension element
Translation Stiffness
Beam Rigid
link
Column
Hinge
Rigid
Unilateral
FINITE ELEMENT ANALYSIS RESULTS (Nonlinear)
15/22
CROLLI ED INCIDENTI VARI
-2.5E+04
-2.0E+04
-1.5E+04
-1.0E+04
-5.0E+03
0.0E+00
5.0E+03
-0.1 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Lo
ad
(N
)
Displacement (m)
Compression Tension
Maximum Compressive Strength = 2100 Kg
Mechanical properties for the “cut-off bar”
16/22
CROLLI ED INCIDENTI VARI
0
2
4
6
8
10
12
-0.40 -0.35 -0.30 -0.25 -0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0.00
Lo
ad
Fa
cto
r (v
erti
cal
loa
ds)
Horizontal Displacement node 42 (m)
A
D
Decreasing of 63 %
123
45
67
8
FINITE ELEMENT ANALYSIS RESULTS (Nonlinear)
17/22
Case D: Column C2
CROLLI ED INCIDENTI VARI
Compression Tension
FINITE ELEMENT ANALYSIS RESULTS (Nonlinear)
18/22
5
6
3
4
8
7
CROLLI ED INCIDENTI VARI
123
45
67
8
Inadequate site
investigation
SWISS CHEESE MODEL (Reason, 1997)
Management &
AdministrationDesign Built-up Load-in
COLLAPSE
NO HORIZONTAL LOADS
NO BRACING MEMBERS
Failure to adopt
Building Codes
Improper construction
procedure
COLLAPSE
26/27
CROLLI ED INCIDENTI VARI
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) - [email protected]
Stro N
GERwww.stronger2012.com
123
45
67
8
FINITE ELEMENT ANALYSIS RESULTS (Nonlinear)
19/22
CROLLI ED INCIDENTI VARI
pag. 5411 Giugno 2014
Ing. Chiara Crosti
Modellazione agli elementi finiti a supporto della progettazione prestazionale di opere civili
Per le strutture reali tale tipo di analisi è usata molto per il progetto preliminare e per lo
studio degli effetti di vari parametri.
La soluzione di tale analisi si ottiene risolvendo il seguente sistema che rappresenta un
problema di autovalori:
xKgxK
[K] è la matrice di rigidezza
{x} è il vettore dei modi critici
[Kg] è la matrice delle rigidezze geometriche
λ= fattore critico moltiplicativo dei carichi
ANALISI INSTABILITA’ (BUCKLING ANALYSIS)
pag. 5511 Giugno 2014
Ing. Chiara Crosti
Modellazione agli elementi finiti a supporto della progettazione prestazionale di opere civili
Il codice di calcolo esegue l’analisi effettuando le seguenti operazioni:
1. Calcola le rigidezze e le relative matrici. Le condizioni di vincolo vengono
considerate in questa fase. Se il file iniziale proviene da una soluzione non lineare, il
calcolo della matrice delle rigidezze si basa sulle condizioni dei materiali e sulla
geometria correnti.
2. Controlla la matrice delle rigidezze geometriche. Se tutti i termini della diagonale
principale sono nulli, la soluzione si arresta.
3. Modifica la matrice delle rigidezze ad ogni valore dello spostamento applicato.
4. Risolve il problema di autovalori per ottenere i moltiplicatori critici del carico ed i
corrispondenti modi critici usando il metodo iterativo del sottospazio.
ANALISI INSTABILITA’ (BUCKLING ANALYSIS)
Autovalori = Carico di buckling / Carico applicato
Inadequate site
investigation
COLLAPSE
123
4
5
67
8
NO HORIZONTAL LOADS
NO BRACING MEMBERS
Failure to adopt
Building Codes
Improper construction
procedure
22/22
CROLLI ED INCIDENTI VARI
SWISS CHEESE MODEL (Reason, 1997)
Inadequate site
investigation
Management &
AdministrationDesign Built-up Load-in
Failure to adopt
Building Codes
Improper construction
procedure
COLLAPSE
DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA IN ESAME
Telaio spaziale costituito da elementi a traliccio prefabbricati in alluminio
tale da realizzare due orditure di travi tra loro ortogonali ad interasse di 2,07 m
ed altezza 2 m.
Le travi a traliccio sono connesse mediante spine in acciaio e formano una
copertura spaziale di dimensioni in pianta di circa 31x22 m.
La struttura di copertura (Space Roof) trova appoggio su 6 colonne a
traliccio. Le colonne sono composte da elementi prefabbricati in alluminio e
si sviluppano per una altezza da terra di circa 15 m.
Alla base delle colonne vengono realizzati dei basamenti con stabilizzatori
atti a stabilizzare la struttura.
Vi sono inoltre tre travi ancorate, due S36 e una S52, ancorata alla copertura
mediante cinghie. Alla copertura vengono poi appesi per punti i carichi di
allestimento.
CROLLI ED INCIDENTI VARI
Top of the column
Bottom of the column
Rigid or Hinged
Rigid or Hinged
IMPROPER CONSTRUCTION PROCEDURE
INVESTIGATION ON TECHINAL CAUSES OF THE COLLAPSE
14/27
INVESTIGATION ON TECHINAL CAUSES OF THE COLLAPSE
RIGID
HINGED
MODEL 5
Hinged
Rigid link
15/27
IMPROPER CONSTRUCTION PROCEDURE
INVESTIGATION ON TECHINAL CAUSES OF THE COLLAPSE
RIGID
HINGED
Hinged
Hinged
Beam Element
MODEL 4
16/27
IMPROPER CONSTRUCTION PROCEDURE
INVESTIGATION ON TECHINAL CAUSES OF THE COLLAPSE
Point contact element: used to model a gap between two surface,
stiffness is provided in compression but zero stiffness in tension
RIGID
UNILATERAL
1
2
3
4
5
6
7
8
Point contact
Element
L= 0.065 m
Beam Element
Hinged
Hinged
Hinged
Hinged
Hinged
Hinged
Hinged
Hinged
Translation
Stiffness
IMPROPER CONSTRUCTION PROCEDURE
17/27
MODEL 3
RIGID
RIGID
MODEL 0,1,2
Beam Element
Hinged Hinged
Hinged
HingedHinged
Hinged
18/27 INVESTIGATION ON TECHINAL CAUSES OF THE COLLAPSE
IMPROPER CONSTRUCTION PROCEDURE
INVESTIGATION ON TECHINAL CAUSES OF THE COLLAPSE
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
Lo
ad
Fac
tor
Dx (m)
Model 0
Model 1
Model 2Model 1 Model 2
Model 0
GNL+ MNL+ Imperfection
GNL+ MNL
GNL
FINITE ELEMENT ANALYSIS RESULTS (Nonlinear)
19/27
INVESTIGATION ON TECHINAL CAUSES OF THE COLLAPSE
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
Lo
ad
Fac
tor
Dx (m)
Model 0
Model 1
Model 2
Model 3Model 1 Model 3Model 2
Model 0
GNL+ MNL+ Imperf.+ unilat.restr.
GNL+ MNL+ Imperfection
GNL+ MNL
GNL
FINITE ELEMENT ANALYSIS RESULTS (Nonlinear)
19/27
Model 3
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
Lo
ad
Fa
cto
r
Dx (m)
Model 3
Load Factor = 0
Load Factor = 2
Load Factor = 3.5
Load Factor = 4.019
INVESTIGATION ON TECHINAL CAUSES OF THE COLLAPSE20/27
Dz = 11mm
Dz = 15mm
Load Factor = 4.019
MODEL 2
Dz = 7 mm
INVESTIGATION ON TECHINAL CAUSES OF THE COLLAPSE
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
Lo
ad
Fac
tor
Dx (m)
Model 0
Model 1
Model 2
Model 3
Model 4
Model 5
Model 1 Model 3Model 2
Model 0
Model 4
Model 5
GNL+ MNL+ Imperf.+ unilat.restr.
GNL+ MNL+ Imperfection
GNL+ MNL
GNL
GNL+ MNL+ Imperf.+ Hinges
GNL+ MNL+ Imperf.+ Hinges +
no outriggers
FINITE ELEMENT ANALYSIS RESULTS (Nonlinear)
22/27
INVESTIGATION ON TECHINAL CAUSES OF THE COLLAPSE
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
Lo
ad
Fac
tor
Dx (m)
Model 0
Model 1
Model 2
Model 3
Model 4
Model 5
Model 1 Model 3Model 2
Model 0
Model 4
Model 5
GNL+ MNL+ Imperf.+ unilat.restr.
GNL+ MNL+ Imperfection
GNL+ MNL
GNL
GNL+ MNL+ Imperf.+ Hinges
GNL+ MNL+ Imperf.+ Hinges +
no outriggers
FINITE ELEMENT ANALYSIS RESULTS (Nonlinear)
Load Factor 23% smaller
Initial displacement
50% bigger
23/27
Model 3, ULF= 4.019 Model 4, ULF= 1.122 Model 5, ULF= 0.853Model 2, ULF= 3.946
24/27 INVESTIGATION ON TECHINAL CAUSES OF THE COLLAPSE