Strutture temporanee crosti ottobre 2014 sapienza

CROLLI E INCIDENTI VARI

PORDENONE

Seminario Tecnico

LA STATICA DEGLI ALLESTIMENTI

TEMPORANEI PER EVENTI

Quadro normativo e verifiche di sicurezza

Ing. Chiara [email protected]

[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’

[email protected]

VALUTAZIONI CRITICHE DEI MODELLI NUMERICI E DEI RISULTATI

CASE HISTORY

[email protected]

CROLLI ED INCIDENTI VARI

[email protected]


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

[email protected]


Image taken from:http://www.billboard.com/news/

COUNTRY MUSIC CONCERT, INDIANAPOLIS, INDIANA, U.S. 2011

[email protected]


Image taken from: http://abcnews.go.com/Entertainment/stage-collapses-radiohead-concert killing/story?id=16587415#.UGrriE3A9_c

RADIOHEAD’S CONCERT, TORONTO, CANADA, 2012

http://abcnews.go.com/Entertainment/stage-collapses-radiohead-concert killing/story?id=16587415

[email protected]


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

[email protected]


http://www.udine20.it/wp-content/uploads/2012/03/palco-laura-pausini.jpg

PAUSINI’S CONCERT, REGGIO CALABRIA, ITALY, 2012



CASE STUDY:

[email protected]



DEFINIZIONI E TIPOLOGIE

STRUTTURALI

[email protected]


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)

[email protected]


Management & Administration

Design Built-up Load-in

EVENT

Load-out Break-down

TEMPORARY DEMOUNTABLE STRUCTURES (TDM)

[email protected]


COLLAPSE

[email protected]


COLLAPSE

[email protected]


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

[email protected]


MODELLO CAUSALE

[email protected]


SWISS CHEESE MODEL (Reason, 1997)

[email protected]


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

………..


Built-up Load-inDesign

[email protected]


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

………..


Built-up Load-inDesign

[email protected]


COLLAPSE

[email protected]


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

[email protected]


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

[email protected]


ASPETTI PROGETTUALI: ANALISI DEI CARICHI SOSPESI

[email protected]


[email protected]


CASO STUDIO:




STRUTTURE TEMPORANEE

STRUTTURA AL COPERTO NO VENTO

PROGETTATA PER SOLI CARICHI VERTICALI E SENZA CONTROVENTI

[email protected]


NTC 2008

[email protected]


NTC 2008

[email protected]


NTC 2008

ANALISI DEL

SECONDO ORDINE

15/22

A

B

C

1 2

16

m

21

.8 m

33 m

[email protected]


[email protected]


CASO STUDIO:




15/22

A

B

C

1 2

16

m

21

.8 m

33 m

[email protected]


sleeve block

Top of the column

IMPROPER CONSTRUCTION PROCEDURE

[email protected]


1 m

4°

Rigid or Hinged????

Bottom of the column


[email protected]


Rigid or Hinged????

Stabilizzatori esterni

[email protected]


Top of the column


Rigid or Hinged

Rigid or Hinged

[email protected]


[email protected]


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

[email protected]


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

[email protected]


[email protected]


CASO STUDIO:




Cut-off bar,

No tension element

Translation Stiffness

Beam Rigid

link

Column

Hinge

Rigid

Unilateral


15/22

[email protected]


-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

[email protected]


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


17/22

Case D: Column C2

[email protected]


Compression Tension


18/22

5

6

3

4

8

7

[email protected]


123

45

67

8

20/22

[email protected]


21/22

[email protected]


Inadequate site

investigation


Management &

AdministrationDesign Built-up Load-in

COLLAPSE

NO HORIZONTAL LOADS

NO BRACING MEMBERS

Failure to adopt

Building Codes

Improper construction

procedure

COLLAPSE

26/27

[email protected]


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


19/22

[email protected]


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


procedure

22/22

[email protected]



Inadequate site

investigation

Management &

AdministrationDesign Built-up Load-in

Failure to adopt

Building Codes


procedure

COLLAPSE

[email protected]


Circ.2009

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.

[email protected]


Top of the column


Rigid or Hinged

Rigid or Hinged


INVESTIGATION ON TECHINAL CAUSES OF THE COLLAPSE

[email protected]

14/27


[email protected]

RIGID

HINGED

MODEL 5

Hinged

Rigid link

15/27



[email protected]

RIGID

HINGED

Hinged

Hinged

Beam Element

MODEL 4

16/27



[email protected]

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


17/27

MODEL 3

[email protected]

RIGID

RIGID

MODEL 0,1,2

Beam Element

Hinged Hinged

Hinged

HingedHinged

Hinged

18/27 INVESTIGATION ON TECHINAL CAUSES OF THE COLLAPSE



[email protected]

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


19/27


[email protected]

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

GNL


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

[email protected]

INVESTIGATION ON TECHINAL CAUSES OF THE COLLAPSE20/27

Dz = 11mm

Dz = 15mm

Load Factor = 4.019

MODEL 2

Dz = 7 mm


[email protected]

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

GNL

GNL+ MNL+ Imperf.+ Hinges

GNL+ MNL+ Imperf.+ Hinges +

no outriggers


22/27


[email protected]

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

GNL

GNL+ MNL+ Imperf.+ Hinges

GNL+ MNL+ Imperf.+ Hinges +

no outriggers


Load Factor 23% smaller

Initial displacement

50% bigger

23/27

[email protected]

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

[email protected]


ANALISI DI BUCKLING

ANALISI DEL

SECONDO ORDINE

Strutture temporanee crosti ottobre 2014 sapienza

Engineering

Transcript of Strutture temporanee crosti ottobre 2014 sapienza