Rieti Giugno 2010 Progetto e analisi di ospedali come costruzioni strategiche: visione di sistema, norme tecniche, azione sismica, robustezza strutturale. Franco Bontempi Ordinario di Tecnica delle Costruzioni Facoltà di Ingegneria Università degli Studi di Roma La Sapienza Via Eudossiana 18 00184 ROMA franco.bontempi@uniroma1.it 1
CONTENUTI 1. Ospedali come costruzioni strategiche 2. Organizzazione delle Norme Tecniche per le Costruzioni 3. Impostazione del progetto delle strutture strategiche 4. Strutturale / Non strutturale 5. Stati limite e progettazione prestazionale 6. Robustezza strutturale Rieti Giugno 2010 7. Costruzioni esistenti franco.bontempi@uniroma1.it 2
Complessita e visione di sistema Ospedali come costruzioni strategiche Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 3
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Simple and complex forms in plan and elevation Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 6
Hospital services interrelationship matrix Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 7
Patient flow in an emergency Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 8
Typical hospital activities and relative importance in an emergency Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 9
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SERVIZI FUNZIONI SOFTWARE HARDWARE HUMANWARE COMPORTAMENTO UMANO Rieti Giugno 2010 COSTRUZIONE (MATERIALI COMPONENTI) franco.bontempi@uniroma1.it 12
Basi delle Norme Organizzazione delle Norme Tecniche per le Costruzioni Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 13
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CAPITOLO 2: SICUREZZA E PRESTAZONI ATTESE CAPITOLO 2: SICUREZZA E PRESTAZIONI ATTESE QUALITA Rieti Giugno 2010 DOMANDA PRODOTTO CAPITOLO 4: COSTRUZIONI CONTROLLO CAPITOLO 5: NORME CAPITOLO 9: CIVILI SULLEE COLLAUDO INDUSTRIALI COSTRUZIONI CAPITOLO STATICO 11: MATERIALI CAPITOLO 3: CAPITOLO 7: E AZIONI CAPITOLO 5: CAPITOLO 10: NORME PER LE PRODOTTI AMBIENTALI PONTI OPERE REDAZIONE PER USO DEI INTERAGENTI STRUTTURALE PROGETTI CON CAPITOLO I TERRENI 6: E STRUTTURALI CAPITOLO 4: AZIONI PROGETTAZIONE CON LE ROCCE, AZIONI CAPITOLO ESECUTIVI 8: PER GLI ACCIDENTALI SULLE GEOTECNICA COLLAUDO E DELLE INTERVENTI NEI RELAZIONI STATICO TERRENI CAPITOLO E PER 7: DI CALCOLO LA SICUREZZA CAPITOLO 6: PROGETTAZIONE CAPITOLO 10: DEI PENDII AZIONI PER AZIONI NORME PER LA ANTROPICHE REDAZIONI DEI CAPITOLO SISMICHE CAPITOLO 11: 9: PROGETTI MATERIALI NORME CAPITOLO ESECUTIVI SULLE 8: E PRODOTTI franco.bontempi@uniroma1.it COSTRUZIONI PER USO 15 ESISTENTI STRUTTURALE CAPITOLO 3: COSTRUZIONI
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DUE DILIGENCE Due diligence (also known as due care) is the effort made by an ordinarily prudent or reasonable party to avoid harm to another party. Failure to make this effort is considered negligence. It is necessary to discover all risks and implications regarding a decision to be made Due diligence is also a dynamic concept in that it is a constantly evolving standard of care that is determined by the requirements of law, industry standards as well as professional and other codes of practice. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 18
Basi della progettazione degli ospedali Impostazione del progetto delle strutture strategiche Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 19
Vita nominale Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 20
Classi d uso Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 21
Periodo di riferimento Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 22
Orizzonte temporale Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 23
Demand for Medical Services after an Earthquake Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 24
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Requisiti strutturali Sicurezza nei confronti di Stati Limite Ultimi (SLU): capacità di evitare crolli, perdite di equilibrio e dissesti gravi, totali o parziali, che possano compromettere l incolumità delle persone ovvero comportare la perdita di beni, ovvero provocare gravi danni ambientali e sociali, ovvero mettere fuori servizio l opera; Sicurezza nei confronti di Stati Limite Esercizio (SLE): capacità di garantire le prestazioni previste per le condizioni di esercizio; Robustezza nei confronti di azioni eccezionali: capacità di evitare danni sproporzionati rispetto all entità delle cause innescanti quali incendio, esplosioni, urti. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 26
STRUCTURAL DECOMPOSITION Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 27
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Conceptual solutions for structural reinforcement Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 29
Azione sismica Strutturale / Non strutturale Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 30
Azione sismica Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 31
Accelerazioni Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 32
Spostamenti Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 33
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Collasso strutturale (1) Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 35
Collasso strutturale (2) Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 36
Parti strutturali Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 37
Parti non strutturali Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 38
Danno non strutturale Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 39
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Typical investments in building construction (after E. Miranda) Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 48
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Equipment with restraints Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 50
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Sample fragility of a water tank/pipeline nonstructural system (Grigoriu and Kafali, 2003) Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 52
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Criteri decisionali Stati limite e progettazione prestazionale Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 54
Definizione di Stato Limite La sicurezza e le prestazioni di un opera o di una parte di essa devono essere valutate in relazione agli stati limite che si possono verificare durante la vita nominale. Stato limite è la condizione superata la quale l opera non soddisfa più le esigenze per le quali è stata progettata. Il superamento di uno stato limite ultimo ha carattere irreversibile e si definisce collasso. Il superamento di uno stato limite di esercizio può avere carattere reversibile o irreversibile. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 55
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Livelli di danno Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 57
Risk acceptance matrix and costs Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 58
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Livelli di prestazioni: incendio Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 61
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Situazioni estreme Robustezza strutturale Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 63
Esempio di robustezza Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 64
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Design Strategy #1: CONTINUITY Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 67
Design Strategy #2: COMPARTIMENTALIZATION Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 68
Levels of Structural Crisis 3rd level: Structural Element 1 st level: Material Point 2 nd level: Element Section Usual ULS & SLS Verification Format Rieti Giugno 2010 4 th level: Structural System Structural Robustness Assessment franco.bontempi@uniroma1.it 69
Bad vs Good Collapse STRUCTURE & LOADS Collapse Mechanism NO SWAY IMPLOSION OF THE STRUCTURE is a process in which objects are destroyed by collapsing on themselves Rieti Giugno 2010 SWAY EXPLOSION OF THE STRUCTURE is a process NOT CONFINED franco.bontempi@uniroma1.it 70
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Approccio prestazionale Costruzioni esistenti Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 72
START START DEFINIZIONE E DISANIMA DEGLI OBIETTIVI APPLICAZIONE DI REGOLE PRESTABILITE E TECNICHE PREDEFINITE INDIVIDUAZIONE DELLE SOLUZIONI ATTE A RAGGIUNGERE GLI OBIETTIVI ATTIVITA' DI MODELLAZIONE E MISURA GIUDIZIO DELLE PRESTAZIONI RISULTANTI No Yes Rieti Giugno 2010 END franco.bontempi@uniroma1.it END 73
prescrittivo Elementi Costituenti Elementi Costituenti Elementi Costituenti Elementi Costituenti Elementi Costituenti Requisiti prestazionale Requisiti Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 74
Costruzioni esistenti (1) La valutazione della sicurezza e la progettazione degli interventi su costruzioni esistenti devono tenere conto dei seguenti aspetti: la costruzione riflette lo stato delle conoscenze al tempo della sua realizzazione; possono essere insiti e non palesi difetti di impostazione e di realizzazione; la costruzione può essere stata soggetta ad azioni, anche eccezionali, i cui effetti non siano completamente manifesti; le strutture possono presentare degrado e/o modificazioni significative rispetto alla situazione originaria. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 75
Costruzioni esistenti (2) Si dovrà prevedere l impiego di metodi di analisi e di verifica dipendenti dalla completezza e dall affidabilità dell informazione disponibile e l uso, nelle verifiche di sicurezza, di adeguati fattori di confidenza, che modificano i parametri di capacità in funzione del livello di conoscenza relativo a geometria, dettagli costruttivi e materiali Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 76
Valutazione della sicurezza La valutazione della sicurezza deve permettere di stabilire se: l uso della costruzione possa continuare senza interventi; l uso debba essere modificato (declassamento, cambio di destinazione e/o imposizione di limitazioni e/o cautele nell uso); sia necessario procedere ad aumentare o ripristinare la capacità portante. La valutazione della sicurezza dovrà effettuarsi ogni qual volta si eseguano interventi strutturali e dovrà determinare il livello di sicurezza prima e dopo l intervento. Il Progettista dovrà esplicitare, in un apposita relazione, i livelli di sicurezza attuali o raggiunti con l intervento e le eventuali conseguenti limitazioni da imporre nell uso della costruzione. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 77
Categorie di intervento Si individuano le seguenti categorie di intervento: interventi di adeguamento atti a conseguire i livelli di sicurezza previsti dalle presenti norme; interventi di miglioramento atti ad aumentare la sicurezza strutturale esistente, pur senza necessariamente raggiungere i livelli richiesti dalle presenti norme; riparazioni o interventi locali che interessino elementi isolati, e che comunque comportino un miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti. Gli interventi di adeguamento e miglioramento devono essere sottoposti a collaudo statico. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 78
Passi 1. Analisi storico-critica 2. Rilievo 3. Caratterizzazione meccanica dei materiali 4. Livelli di conoscenza e fattori di confidenza: sulla base degli approfondimenti effettuati nelle fasi conoscitive sopra riportate, saranno individuati i livelli di conoscenza dei diversi parametri coinvolti nel modello (geometria, dettagli costruttivi e materiali), e definiti i correlati fattori di confidenza, da utilizzare come ulteriori coefficienti parziali di sicurezza che tengono conto delle carenze nella conoscenza dei parametri del modello. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 79
Circolare: CAUSE I. variazioni, improvvise o lente, indipendenti dalla volontà dell uomo (ad esempio: danni dovuti al terremoto, a carichi verticali eccessivi, a urti, etc., danni dovuti a cedimenti fondali, degrado delle malte nella muratura, corrosione delle armature nel c.a., etc., errori progettuali o esecutivi, incluse le situazioni in cui i materiali o la geometria dell opera non corrispondano II. ai dati progettuali); variazioni dovute all intervento dell uomo, che incide direttamente e volontariamente sulla struttura oppure sulle azioni (ad esempio: aumento dei carichi verticali dovuto a cambiamento di destinazione d uso), o che incide indirettamente sul comportamento della struttura. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 80
Circolare: PROVVEDIMENTI È evidente che i provvedimenti detti sono necessari e improcrastinabili nel caso in cui non siano soddisfatte le verifiche relative alle azioni controllate dall uomo, ossia prevalentemente ai carichi permanenti e alle altre azioni di servizio; più complessa è la situazione che si determina nel momento in cui si manifesti l inadeguatezza di un opera rispetto alle azioni ambientali, non controllabili dall uomo e soggette ad ampia variabilità nel tempo ed incertezza nella loro determinazione. Per le problematiche connesse, non si può pensare di imporre l obbligatorietà dell intervento o del cambiamento di destinazione d uso o, addirittura, la messa fuori servizio dell opera, non appena se ne riscontri l inadeguatezza. Le decisioni da adottare dovranno necessariamente essere calibrate sulle singole situazioni (in relazione alla gravità dell inadeguatezza, alle conseguenze, alle disponibilità economiche e alle implicazioni in termini di pubblica incolumità). Saranno i proprietari o i gestori delle singole opere, siano essi enti pubblici o privati o singoli cittadini, a definire il provvedimento più idoneo, eventualmente individuando uno o più livelli delle azioni, commisurati alla vita nominale restante e alla classe d uso, rispetto ai quali si rende necessario effettuare l intervento di incremento della sicurezza entro un tempo prestabilito. Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 81
www.francobontempi.org FB LS SA FP LG CC FG fb KG SM Franco Luca Stefania Francesc o Luisa Chiara Filippo Francesc a Konstanti nos Sauro Bontempi Sgambi Arangio Petrini Giuliani Crosti Gentili Brando Gkoumas Manenti Rieti Giugno 2010 franco.bontempi@uniroma1.it 82