LA SICUREZZA STRUTTURALE IN CASO D INCENDIO

LA SICUREZZA STRUTTURALE IN CASO D INCENDIO Franco Bontempi Professore Ordinario di Tecnica delle Costruzioni Facolta' di Ingegneria, Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI ROMA "LA SAPIENZA", Via Eudossiana 18-00184 Roma franco.bontempi@uniroma1.it - franco.bontempi@francobontempi.org www.francobontempi.org 1 Basi delle Norme ORGANIZZAZIONE DELLE NTC 2 www.francobontempi.org 1

3 Oggetto delle NTC i principi per il progetto, l esecuzione e il collaudo delle costruzioni, nei riguardi delle prestazioni loro richieste in termini di requisiti essenziali di resistenza meccanica e stabilità, anche in caso di incendio, e di durabilità. i criteri generali di sicurezza, le azioni che devono essere utilizzate nel progetto, le caratteristiche dei materiali e dei prodotti. www.francobontempi.org 2

CAPITOLO 2: SICUREZZA E PRESTAZONI ATTESE DOMANDA PRODOTTO CONTROLLO QUALITA CAPITOLO 3: AZIONI AMBIENTALI CAPITOLO 4: AZIONI ACCIDENTALI CAPITOLO 6: AZIONI ANTROPICHE CAPITOLO 5: NORME SULLE COSTRUZIONI CAPITOLO 7: NORME PER LE OPERE INTERAGENTI CON I TERRENI E CON LE ROCCE, PER GLI INTERVENTI NEI TERRENI E PER LA SICUREZZA DEI PENDII CAPITOLO 9: NORME SULLE COSTRUZIONI ESISTENTI CAPITOLO 11: MATERIALI E PRODOTTI PER USO STRUTTURALE CAPITOLO 8: COLLAUDO STATICO CAPITOLO 10: NORME PER LA REDAZIONI DEI PROGETTI ESECUTIVI CAPITOLO 2: CAPITOLO SICUREZZA 2: SICUREZZA E PRESTAZONI E PRESTAZIONI ATTESE ATTESE QUALITA DOMANDA CAPITOLO 3: AZIONI AMBIENTALI CAPITOLO 3: CAPITOLO 4: AZIONI AZIONI ACCIDENTALI SULLE COSTRUZIONI CAPITOLO 6: AZIONI ANTROPICHE PRODOTTO CAPITOLO 5: 4: COSTRUZIONI NORME CIVILI SULLEE INDUSTRIALI COSTRUZIONI CAPITOLO 7: CAPITOLO 5: NORME PER LE PONTI OPERE INTERAGENTI CON CAPITOLO I TERRENI 6: E PROGETTAZIONE CON LE ROCCE, GEOTECNICA PER GLI INTERVENTI NEI TERRENI CAPITOLO E PER 7: LA SICUREZZA PROGETTAZIONE DEI PENDII PER AZIONI CAPITOLO SISMICHE9: NORME CAPITOLO SULLE 8: COSTRUZIONI ESISTENTI CONTROLLO CAPITOLO 9: COLLAUDO CAPITOLO STATICO 11: MATERIALI E CAPITOLO 10: PRODOTTI REDAZIONE PER USO DEI STRUTTURALE PROGETTI STRUTTURALI CAPITOLO ESECUTIVI 8: COLLAUDO E DELLE RELAZIONI STATICO DI CALCOLO CAPITOLO 10: NORME PER LA REDAZIONI CAPITOLO DEI 11: PROGETTI MATERIALI E ESECUTIVI PRODOTTI PER USO 6 STRUTTURALE www.francobontempi.org 3

7 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. www.francobontempi.org 4

2 Basi delle Norme AZIONI ACCIDENTALI (INCENDIO) 9 4. AZIONI ACCIDENTALI 4.1. INCENDIO... pag. 85 4.1.1. Generalità... pag. 85 4.1.2. Definizioni... pag. 86 4.1.3. Criteri di Progettazione... pag. 87 4.1.4. Procedure generali per il progetto delle strutture all incendio... pag. 88 4.1.5. Classi di resistenza al fuoco... pag. 89 4.1.6. Richieste di prestazione... pag. 90 4.2. ESPLOSIONI... pag. 93 4.2.1. Generalità... pag. 93 4.2.2. Definizioni... pag. 94 4.2.3 Progetto per situazioni eccezionali... pag. 94 4.2.4. Classificazione delle azioni... pag. 95 4.2.5. Esplosioni in scenari di Categoria 2... pag. 95 4.2.6. Esplosioni in scenari di Categoria 3... pag. 96 4.3. URTI... pag. 96 4.3.1. Generalità... pag. 96 4.3.2. Campo di applicazione... pag. 97 4.3.3. Rappresentazione delle azioni... pag. 97 4.3.4. Urti da traffico veicolare... pag. 98 4.3.5. Urti da traffico ferroviario... pag. 100 4.3.6. Urti di imbarcazioni... pag. 100 4.3.7. Urti di elicotteri... pag. 101 10 www.francobontempi.org 5

D.M. 14 gennaio 2008 (1) 11 D.M. 14 gennaio 2008 (2) 12 www.francobontempi.org 6

CIRCOLARE 2 febbraio 2009, n.617 Istruzioni per l applicazione delle NTC D.M. 14 gennaio 2008 13 Situazioni HPLC High Probability Low Consequences 14 www.francobontempi.org 7

Situazioni LPHC Low Probability High Consequences 15 Approcci di analisi Impostazione del problema: Deterministico HPLC Eventi Frequenti con Conseguenze Limitate ANALISI QUALITATIVA DETERMINISTICA HPLC Eventi Rari con Conseguenze Elevate ANALISI PRAGMATICA CON SCENARI Stocastico ANALISI QUANTITATIVA PROBABILISTICA Complessità: Aspettinon linearie Meccanismi di interazioni 16 www.francobontempi.org 8

ISO 13387: Example of Event Tree 17 Scenari (D.M. 14 settembre 2005) Il Progettista, a seguito della classificazione e della caratterizzazione delle azioni, deve individuare le possibili situazioni contingenti in cui le azioni possono cimentare l opera stessa. A tal fine, è definito: lo scenario: un insieme organizzato e realistico di situazioni in cui l opera potrà trovarsi durante la vita utile di progetto; lo scenario di carico: un insieme organizzato e realistico di azioni che cimentano la struttura; lo scenario di contingenza: l identificazione di uno stato plausibile e coerente per l opera, in cui un insieme di azioni (scenario di carico) è applicato su una configurazione strutturale. Per ciascuno stato limite considerato devono essere individuati scenari di carico (ovvero insiemi organizzati e coerenti nello spazio e nel tempo di azioni) che rappresentino le combinazioni delle azioni realisticamente possibili e verosimilmente più restrittive. 18 www.francobontempi.org 9

Esempio elementare Scenario n 1 n Scenario n 2 n Scenario n 3 n Scenario n 4 n 19 Overview of scenario analysis Modify fire protection features No Determine geometry, construction and use of the building Establish maximum likely fuel loads Estimate maximum likely number of occupants and their locations Assume certain fire protection features Carry out fire engineering analysis Acceptable performance Yes Establish performance requirements Accept design 20 Buchanan, 2002 www.francobontempi.org 10

3 Basi delle Norme ROBUSTEZZA STRUTTURALE 21 ISO 13387 - Schematic representation of the Fire Safety Engineering System 22 www.francobontempi.org 11

1 1 Strategie per la gestione dell'incendio Fire safety concepts tree 2 3 4 5 6 7 8 9 2 Prevenzione 3 Gestione dell'evento 4 15 Gestione delle Gestione persone e dell'incendio dei beni 16 17 Difesa sul posto Spostamento 18 19 Disposibilità Far avvenire delle vie il deflusso di fuga 5 10 13 Controllo Controllo della quantità Soppressione dell'incendio di dell'incendio attraverso il combustibile progetto 11 12 Automatica Manuale 6 7 14 Controllo dei Controllo Resistenza e materiali del movimento stabilità presenti dell'incendio strutturale 8 9 Ventilazione Contenimento 23 Buchanan, 2002 STRUCTURAL ROBUSTNESS (1) RELIABILITY AVAILABILITY ATTRIBUTES MAINTAINABILITY SAFETY SECURITY INTEGRITY THREATS FAULT ERROR FAILURE it is a defect and represents a potential cause of error, active or dormant the system is in an incorrect state: it may or may not cause failure permanent interruption of a system ability to perform a required function 24 under specified operating conditions www.francobontempi.org 12

STRUCTURAL ROBUSTNESS (2) Capacity of a construction to show regular decrease of its structural quality due to negative causes. It implies: a) some smoothness of the decrease of structural performance due to negative events (intensive feature); b) some limited spatial spread of the rupture (extensive feature). 25 Levels of Structural Crisis 3rd level: Structural Element 1 st level: Material Point 2 nd level: Element Section Usual ULS & SLS Verification Format 4 th level: Structural System Structural Robustness Assessment 26 www.francobontempi.org 13

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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 SWAY EXPLOSION OF THE STRUCTURE is a process NOT CONFINED 29 Design Strategy #1: CONTINUITY 30 www.francobontempi.org 15

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Design Strategy #2: COMPARTIMENTALIZATION 50 www.francobontempi.org 25

http://www.arcelormittal.com/sections/fileadmin/redaction/articles/designguidefs_en.pdf www.francobontempi.org 26

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4 Norme Tecniche per le Costruzioni D.M. 14 GENNAIO 2008 55 3.6.1.1. Definizioni (1) 56 www.francobontempi.org 28

ISO 13387: Example of Design Fire 57 3.6.1.5.1. Incendio di progetto 58 www.francobontempi.org 29

3.6.1.1. Definizioni (2) 60 www.francobontempi.org 30

3.6.1.1. Definizioni (3) 61 3.6.1.2. Richieste di prestazioni 62 www.francobontempi.org 31

3.6.1.3. Classi di resistenza al fuoco 63 Prescrittivo vs Prestazionale APPROCCIO PRESCRITTIVO APPROCCIO PRESTAZIONALE 1) BASI DEL PROGETTO, 2) LIVELLI DI SCUREZZA, 3) PRESTAZIONI ATTESE NON ESPLICITATI OBIETTIVI PRESTAZIONALI E LIVELLI DI SICUREZZA ESPLICITATI 1) REGOLE DI CALCOLO E 2) COMPONENTI MATERIALI SPECIFICATI E DETTAGLIATI INSIEME DI STRUMENTI LOGICI E MATERIALI #1 INSIEME DI STRUMENTI LOGICI E MATERIALI #2 INSIEME DI STRUMENTI LOGICI E MATERIALI #3 QUALITA' ED AFFIDABILITA' STRUTTURALI ASSICURATI IN MODO INDIRETTO GARANZIA DIRETTA DELLE PRESTAZIONI E DELLA SICUREZZA STRUTURALI www.francobontempi.org 32

Prestazionale START DEFINIZIONE E DISANIMA DEGLI OBIETTIVI INDIVIDUAZIONE DELLE SOLUZIONI ATTE A RAGGIUNGERE GLI OBIETTIVI ATTIVITA' DI MODELLAZIONE E MISURA GIUDIZIO DELLE PRESTAZIONI RISULTANTI No Yes END 3.6.1.4. Criteri di progettazione 66 www.francobontempi.org 33

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WTC 1/2 75 WTC 1/2 76 www.francobontempi.org 38

WTC 1/2 77 3.6.1.5. Procedura di analisi di resistenza al fuoco SCENARI ANALISI 78 www.francobontempi.org 39

Room geometry, Fuel load, Fire characteristics FIRE MODEL Fire thermal exposure Element geometry, Thermal properties, Heat transfer coefficients HEAT TRANSFER MODEL Thermal gradients Element geometry, Applied loads, Mechanical properties STRUCTURAL MODEL Load capacity 79 3.6.1.5.2. Analisi dell evoluzione della temperatura 80 www.francobontempi.org 40

3.6.1.5.4. Verifiche di resistenza 82 www.francobontempi.org 41

Mechanical Analysis The mechanical analysis shall be performed for the same duration as used in the temperature analysis. Verification of fire resistance should be in: in the strength domain: R fi,d,t E fi,requ,t (resistance at time t load effects at time t); in the time domain: t fi,d t fi,requ (design value of time fire resistance time required) In the temperature domain: T d T cr (design value of the material temperature critical material temperature); 83 Verification of fire resistance (3D) R = structural resistance R=R(t,T)=R(t,T(t))=R(t) t = time T=T(t) T = temperature 84 www.francobontempi.org 42

Verification of fire resistance (R-safe) R = structural resistance E fi,requ,t t = time R fi,d,t T = temperature 85 Verification of fire resistance (R-fail) R = structural resistance Failure! E fi,requ,t t = time R fi,d,t T = temperature 86 www.francobontempi.org 43

Verification of fire resistance (t) R = structural resistance Failure! E fi,requ,t Rfi,d,t t = time T = temperature t fi,d t fi,requ 87 Verification of fire resistance (T) E fi,requ,t R = structural resistance Failure! Rfi,d,t T d T cr t = time T = temperature 88 www.francobontempi.org 44

3.6.1.5.3. Analisi del comportamento meccanico 89 Nonlinearita - MATERIALE 90 www.francobontempi.org 45

Nonlinearita - GEOMETRIA 91 No geometrical effects 92 www.francobontempi.org 46

Geometrical effect: bowing effect 93 Esempio elementare Scenario n 1 n Scenario n 2 n Scenario n 3 n Scenario n 4 n 94 www.francobontempi.org 47

Modello Straus 7 #4 96 www.francobontempi.org 48

Scenario n 1 n Scenario n 3 n Scenario n 2 n Scenario n 4 n #1 97 Initial deformed shape Initial deformed shape: Scenario 1 Initial deformed shape: Scenario 2 Initial deformed shape: Scenario 3 98 www.francobontempi.org 49

1 SCENARIO 2 SCENARIO t CR= 670 sec TCR= 675 C t CR= 950 sec TCR= 725 C 3 SCENARIO 4 SCENARIO t CR= 1110 sec TCR= 750 C t CR= 4445 sec TCR= 975 C 99 5 Case history #1: simulazione comportamento strutturale PADIGLIONE FIERISTICO 100 www.francobontempi.org 50

101 102 www.francobontempi.org 51

APPLICAZIONE IN UNA STRUTTURA COMPLESSA Scenari di incendio PADIGLIONE A3 Scenario 1 CARPENTERIA SOLAIO CALPESTIO IMPIANTI Scenario 2 Scenario 3 Scenario 4 SCALA 1:200 LATO PASSERELLA Q.A. Rustico +14.26 Scenario 5 Scenario 6 Q.A. Rustico +14.26 Room geometry, Fuel load, Fire characteristics FIRE MODEL Fire thermal exposure Element geometry, Thermal properties, Heat transfer coefficients HEAT TRANSFER MODEL Thermal gradients Element geometry, Applied loads, Mechanical properties STRUCTURAL MODEL Load capacity 104 www.francobontempi.org 52

Scenario di incendio 1 Particolare carpenteria Area interessata = 208,8 m 2 Trave di bordo Trave principale 105 Scenario di incendio 1 Scenario 1 106 www.francobontempi.org 53

Scenario di incendio 1 Scenario 1 107 Scenario di incendio 1 Scenario 1 108 www.francobontempi.org 54

Scenario di incendio 2 Particolare carpenteria Area interessata = 448 m 2 Trave principale Trave principale Trave principale Trave di colmo Trave di colmo 109 Scenario di incendio 2 Scenario 2 110 www.francobontempi.org 55

Scenario di incendio 4 Particolare carpenteria Area interessata = 196,80 m 2 Trave principale Trave principale 111 Scenario di incendio 4 Scenario 4 112 www.francobontempi.org 56

SCALA 1:20 0 Franco Bontempi SINTESI Scenari P A D IGdi L IO Nincendio E A 3 C ARPE NTERIA SOLA IO CA LPESTIO IM P IANTI LATO PASSEREL LA Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 Scenario 4 Scenario 5 Scenario 6 Q.A. Rustico +14.26 Q.A. Rustico +14.26 113 SENSIBILITA DEL MODELLO 114 www.francobontempi.org 57

ESPLORAZIONE DELLA RISPOSTA 115 Modello Straus 7 www.francobontempi.org 58

Scenari di incendio PADIGLIONE A3 Scenario 1 CARPENTERIA SOLAIO CALPESTIO IMPIANTI Scenario 2 Scenario 3 Scenario 4 SCALA 1:200 LATO PASSERELLA Q.A. Rustico +14.26 Scenario 5 Scenario 6 Q.A. Rustico +14.26 Modello Straus 7 Scenario 6 Scenario 2 F. Bontempi, F. Petrini, F. Gentili Performance-Based Fire Engineering www.francobontempi.org 59

Scenario 2: Spostamenti verticali Scenario 2 Curva ISO F. Bontempi, F. Petrini, F. Gentili Performance-Based Fire Engineering Scenario 2: Spostamenti orizzontali lato corto Scenario 2 Curva ISO F. Bontempi, F. Petrini, F. Gentili Performance-Based Fire Engineering www.francobontempi.org 60

Scenario 2: Spostamenti orizzontali lato lungo Scenario 2 Curva ISO F. Bontempi, F. Petrini, F. Gentili Performance-Based Fire Engineering Scenario 2: Verifica in resistenze Scenario 2 Curva ISO F. Bontempi, F. Petrini, F. Gentili Performance-Based Fire Engineering www.francobontempi.org 61

Scenario 6: Spostamenti verticali Scenario 6 Curva ISO F. Bontempi, F. Petrini, F. Gentili Performance-Based Fire Engineering Scenario 2: Spostamenti orizzontali lato corto Scenario 6 Curva ISO F. Bontempi, F. Petrini, F. Gentili Performance-Based Fire Engineering www.francobontempi.org 62

Scenario 2: Verifica in resistenze Scenario 6 Curva ISO F. Bontempi, F. Petrini, F. Gentili Performance-Based Fire Engineering Room geometry, Fuel load, Fire characteristics FIRE MODEL Fire thermal exposure Element geometry, Thermal properties, Heat transfer coefficients HEAT TRANSFER MODEL Thermal gradients Element geometry, Applied loads, Mechanical properties STRUCTURAL MODEL Load capacity 126 www.francobontempi.org 63

Scenari d incendio - FDS Tipologia attività Sviluppo atteso Uffici Medio 250 300 0.01111 Area vendita ed. commerciali Veloce 250 150 0.04444 Camera degenze Medio 250 300 0.01111 Camera albergo Medio 250 300 0.01111 Biblioteche Veloce 500 150 0.04444 Aule scolastiche Medio 250 300 0.01111 Cinema e teatri Veloce 500 150 0.04444 Appartamenti Medio 250 300 0.01111 Trasporti (spazi pubblici) Lento 250 600 0.00278 Scenario d incendio #1 - FDS www.francobontempi.org 64

Scenario d incendio #2 - FDS Scenario d incendio #3 - FDS www.francobontempi.org 65

Scenario d incendio #4 - FDS Scenario d incendio #5 - FDS www.francobontempi.org 66

Scenario d incendio #6 - FDS Confronto curve d incendio - FDS 1400.0 1200.0 1000.0 800.0 600.0 400.0 200.0 0.0 Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 Scenario 4 Scenario 5 Scenario 6 ISO 834 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 t [s] www.francobontempi.org 67

Scenario 2: Spostamenti verticali Scenario 2 Scenario 2: Spostamenti orizzontali lato corto Scenario 2 www.francobontempi.org 68

Scenario 2: Spostamenti orizzontali lato lungo Scenario 2 Scenario 2: Verifica in resistenze Scenario 2 www.francobontempi.org 69

Scenario 2: Verifica in tempi Scenario 2 140 www.francobontempi.org 70

http://francobontempi.org/handling.php HE 2010 8-9 luglio 2010 141 6 Case history #2: Structural Assessment against Fire EXISTING HANGAR 142 www.francobontempi.org 71

Prescrittivo / Prestazionale 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 END END 143 32,85 m Geometry Vista B-B 32,82 m 32,82 m Vista A-A Vista B-B C Vista A-A C 65,64 m 7,00 m Sezione C-C 16,425 m 144 12,82 m 9,02 m www.francobontempi.org 72

145 Structural modelling (1) 146 www.francobontempi.org 73

Structural modelling (2) 147 Performance goal 1 2 3 4 -. -. - Structural strength for 20 minutes -. -. 148 www.francobontempi.org 74

Room geometry, Fuel load, Fire characteristics FIRE MODEL Fire thermal exposure Element geometry, Thermal properties, Heat transfer coefficients HEAT TRANSFER MODEL Thermal gradients Element geometry, Applied loads, Mechanical properties STRUCTURAL MODEL Load capacity 149 Fire modeling 6,54m 7,00 m Fire zone size : 45,8 m 2 T ( C) Curva standard ISO 834 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 t (sec) 150 www.francobontempi.org 75

Constitutive law for steel Tensioni-Deformazioni al variare della Temperatura Fattori riduttivi Tensioni (KN/m 2 ) 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,2 Deformazioni (%) Fattori riduttivi delle caratteristiche meccaniche 1,2 1,0 Ky,T 0,8 Kp,T 0,6 K E,T 0,4 0,2 1100 C 1000 C 900 C 800 C 700 C 600 C 500 C 400 C 300 C 200 C 100 C T ( C) E (Pa) σ y (Pa) α (1/ C) 0 210000000000 235000000 0,00001170 20 210000000000 235000000 0,00001170 100 210000000000 235000000 0,00001195 200 189000000000 232884193 0,00001227 300 168000000000 230689179 0,00001258 400 147000000000 228405976 0,00001297 500 126000000000 178561976 0,00001313 600 65100000000 107131683 0,00001338 700 27300000000 52248249 0,00001360 800 18900000000 25174565 0,00001382 900 14175000000 13851676 0,00001401 1000 9450000000 9234450,5 0,00001419 0,0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 T ( C) 151 Definition of scenarios 2 Scenario 1 Scenario 3 Scenario 152 www.francobontempi.org 76

1 st Scenario 7,00 m 6,54 m 153 154 www.francobontempi.org 77

1 st 155 1 st 156 www.francobontempi.org 78

1 st 157 1 st - lateral displacements 158 www.francobontempi.org 79

1 st - vertical displacements 159 2 nd Scenario 7,00 m www.francobontempi.org 80

161 2 nd 162 www.francobontempi.org 81

2 nd vertical displacements 163 3 rd Scenario www.francobontempi.org 82

3 rd 165 3 rd 166 www.francobontempi.org 83

3 rd vertical displacements 167 3 rd lateral displacements 168 www.francobontempi.org 84

RESULTS SYNTHESIS Confronti spostamenti laterali Y Spostamenti laterali (m) 2,00E-01 1,50E-01 1,00E-01 5,00E-02 0,00E+00 Tempo (sec) 0-5,00E-02 1000 2000 3000 4000 5000-1,00E-01-1,50E-01-2,00E-01-2,50E-01 Scenaio 3 Scenario 1 Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 169 Room geometry, Fuel load, Fire characteristics FIRE MODEL Fire thermal exposure Element geometry, Thermal properties, Heat transfer coefficients HEAT TRANSFER MODEL Thermal gradients Element geometry, Applied loads, Mechanical properties STRUCTURAL MODEL Load capacity 170 www.francobontempi.org 85

ACTION MODELING FINITE ELEMENT MODELING STRUCTURAL PERFORMANCE FINITE VOLUME MODELING FIRE SIMULATION 171 EXPLICIT FIRE MODELING REAL OBJECT MODEL 172 www.francobontempi.org 86

SYSTEM SCENARIOS 1 Case : NO OPENING 2 Case : OPENING OF THE DOORS AFTER 5 MINUTES DUE TO FIREFIGTHERS ARRIVE 3 Case : DOORS ALWAYS OPEN 173 Structure / Action Interaction 2 2 3 1 3 3 1 3 2 2 4 4 Discretization for structural modeling Discretization for action modeling 174 www.francobontempi.org 87

175 2 Case : OPENING OF THE DOORS AFER 5 MINUTES VENT FIRES 176 www.francobontempi.org 88

Franco Bontempi 177 178 www.francobontempi.org 89

Ceiling Jet 179 Scenarios Temperatures 2 3 1 3 2 T( C ) 1200 1000 800 600 400 200 0 Confronto Zona 1 1 Caso: Ambiente chiuso 2 Caso: Arrivo VVF 5min 3 Caso: Ambiente aperto t(sec) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 4 1 Case : NO OPENING 2 Case : DOORS OPEN AFTER 5 MNUTES 3 Case : DOORS ALWAYS OPEN 180 www.francobontempi.org 90

1200 1000 800 T ( C ) 600 400 CURVA ISO834 CURVA IDROCARBURI 200 t(sec) 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1000 800 T( C) 600 400 ELICOTTERO CURVA ISO834 CURVA IDROCARBURI 200 0 t(sec) 181 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 FIRE MODEL Fire thermal exposure HEAT TRANSFER HUMAN MODEL BEHAVIOR MODEL Thermal gradients STRUCTURAL MODEL Load capacity 182 www.francobontempi.org 91

7 Case history #3: Failure Analysis of a Tall Building Fire WINDSOR BUILDING MADRID 183 184 www.francobontempi.org 92

SISTEMA STRUTTURALE SCENARIO D INCENDIO COMPARTIMENTO STRUTTURALE SUPERIORE 2 3 3 1 COMPARTIMENTO STRUTURALE INFERIORE 185 186 www.francobontempi.org 93

187 188 www.francobontempi.org 94

189 190 www.francobontempi.org 95

191 192 www.francobontempi.org 96

193 194 www.francobontempi.org 97

Collasso progressivo 195 Collasso progressivo (1) 196 www.francobontempi.org 98

Collasso progressivo (2) 197 Collasso progressivo (3) 198 www.francobontempi.org 99

Collasso progressivo (4) 199 Collasso progressivo (5) 200 www.francobontempi.org 100

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