Fallimenti: le imprese italiane fallite nel primo trimestre 2013
Progettazione Strutturale Antincendio: Successi e Fallimenti.
166
Progettazione Strutturale Antincendio: Successi / Fallimenti Franco Bontempi* - Marcello Mangione** * Professore Ordinario di Tecnica delle Costruzioni - Professor of Structural Analysis and Design ** Allievo Dottorato di Ricerca in Ingegneria Strutturale Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale - School of Civil and industrial Engineering UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI ROMA LA SAPIENZA - UNIVERSITY OF ROME LA SAPIENZA Via Eudossiana 18 - 00184 Roma - ITALIA 1 [email protected]
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Progettazione Strutturale Antincendio:Successi / Fallimenti
Franco Bontempi* - Marcello Mangione***Professore Ordinario di Tecnica delle Costruzioni - Professor of Structural Analysis and Design
** Allievo Dottorato di Ricerca in Ingegneria Strutturale
Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale - School of Civil and industrial Engineering
UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI ROMA LA SAPIENZA - UNIVERSITY OF ROME LA SAPIENZA
Via Eudossiana 18 - 00184 Roma - ITALIA
1
HPLCHigh Probability
Low Consequences
LPHCLow Probability
High Consequences
release of energy SMALL LARGE
numbers of breakdown SMALL LARGE
people involved FEW MANY
nonlinearity WEAK STRONG
interactions WEAK STRONG
uncertainty WEAK STRONG
decomposability HIGH LOW
course predictability HIGH LOW
HPLC – LPHC EVENTS
7
Cascade Effect / Domino Effect
• A cascade effect is an inevitable and sometimes unforeseen chain of events due to an act affecting a system.
• In biology, the term cascade refers to a process that, once started, proceeds stepwise to its full, seemingly inevitable, conclusion.
• A domino effect or chain reaction is the cumulative effect produced when one event sets off a chain of similar events.
• It typically refers to a linked sequence of events where the time between successive events is relatively small.
10
Approcci di analisi
HPLCEventi Frequenti con
Conseguenze Limitate
LPHCEventi Rari con
Conseguenze Elevate
Complessità:Aspetti non lineari e
Meccanismi di interazioni
Impostazionedel problema:
Deterministico
Stocastico
ANALISIQUALITATIVA
DETERMINISTICA
ANALISIQUANTITATIVA
PROBABILISTICA
ANALISIPRAGMATICACON SCENARI
11
Controlling the spread of fire
• The larger a fire, the greater its destructive potential.
• The control of fire movement, or fire spread, is discussed in four categories:
1. within the room of origin;2. to other rooms on the same level;3. to other storey of the same building;4. to other buildings.
14
ISO
133
87:
Exam
ple
s o
f Fi
re S
pre
ad R
ou
tes
SAMEFLOOR
FROMONE
FLOORTO
ANOTHER
OUTSIDE
15
NATECH: Natural Hazard Triggeringa Technological Disaster
• There is growing evidence that natural disasters can trigger technological disasters, and that these joint events (also known as NATECHs) may pose tremendous risks to regions which are unprepared for such events.
• However, there is scarce information available on the inter actions between natural disasters and simultaneous technological accidents.
24
A Black Swan is an event with the following three attributes.
1. First, it is an outlier, as it lies outside the realm of regular expectations,
because nothing in the past can convincingly point to its possibility.
Rarity -The event is a surprise (to the observer).
2. Second, it carries an extreme 'impact'.
Extreme “impact” - the event has a major effect.
3. Third, in spite of its outlier status, human nature makes us concoct
explanations for its occurrence after the fact, making it explainable and
predictable.
Retrospective (though not prospective) predictability- After the first recorded instance of the event, it is rationalized by
hindsight, as if it could have been expected; that is, the relevant data were
available but unaccounted for in risk mitigation programs. The same is
true for the personal perception by individuals.
References: Taleb, Nassim Nicholas (April 2007). The Black Swan: The Impact of the Highly Improbable (1st ed.).
London: Penguin. p. 400. ISBN 1-84614045-5.
Black Swan Events
29
CARATTERISTICHE INCENDIO
• Incendio = combustione autoalimentata ed incontrollata di materiali combustibili.
• Natura accidentale.
• Carattere estensivo (diffusione nello spazio):1. wildfire2. urbanfire3. all’esterno di un edificio4. all’interno di un interno
• Carattere intensivo (andamento nel tempo).
32
1st section:
floors 3 to 16
1st technical floorreception
5 basements
2nd technical floor
2nd section:
floors 17 to roof
empty floors
48
SISTEMA STRUTTURALE SCENARIO D’INCENDIO
1
2
COMPARTIMENTOSTRUTTURALE
SUPERIORE
COMPARTIMENTOSTRUTURALE
INFERIORE
3 3
50
FLASHOVER
passiva
Create fire compartments
Prevent damage in the elements
Prevent loss of functionality in the building
attiva
Detection measures(smoke, heat, flame detectors)
Suppression measures (sprinklers, fire extinguisher, standpipes, firemen)
Smoke and heat evacuation system
prevenzione protezione robustezza
Limit ignitionsources
Limit hazardous human behavior
Emergency procedure and evacuation
Prevent the propagation of collapse, once local damages occurred (e.g. redundancy)
Strategie
time
T
55
Strategia antincendio: combinazione di misure di prevenzione, protezione e gestionali per la riduzione del rischio di incendio.
activeprotection
passiveprotection
no failures
doesn’t trigger
Y
N
Y
N spreads
extinguishes
damages
Y
N
robustness
no collapse
collapse
Y
N
triggers
prevention1 42 3
56
Design Process - ISO 13387
A. Design constraints and possibilities (blue),
B. Action definition and development (red),
C. Passive system and active response (yellow),
D. Safety and performance (purple).
58
STRUCTURAL
CONCEPTION
STRUCTURAL
TOPOLOGY
&
GEOMETRY
threats
No
Yes
threats
STRUCTURAL
MATERIAL
& PARTS
No
Yespassive
structural
characteristics
threats
FIRE DETECTION
& SUPPRESSION
No
Yes
active
structural
characteristics
threats
ORGANIZATION &
FIREFIGHTERS
No
Yes
threats
MAINTENANCE
& USE
No
Yes
threats
No
alive
structural
characteristics
Yes
64
Rischio, Rischio, Rischio (CPI)
• Rischio è la potenzialità che un'azione o un’ attivita’ scelta(includendo la scelta di non agire) porti a una perdita o ad un evento indesiderabile.
• Profilo di rischio e’ un indicatore speditivo della tipologia di rischio di incendio associata all'esercizio ordinario di una qualsiasiattivita’.
• Area a rischio specifico e’ una porzione dell'attivita’ caratterizzateda rischio di incendio sostanzialmente differente rispetto a quellotipico dell'attivita. L'individuazione delle aree a rischio specifico:
a. riportata nella regole tecniche verticali;
b. in assenza, e’ effettuata dal progettista secondo criterigenerali.
66
Strategie / Misure antincendio
• Strategia antincendio: combinazione di misure antincendio finalizzate al raggiungimento degli obiettivi di sicurezza antincendio.
• Misura antincendio: categoria di strumenti di prevenzione, protezione e gestionali per ridurre rischio incendio (S.1÷S.10).
75
Soluzioni progettuali
• Soluzione conforme: soluzione di immediata applicazione, che garantisce il raggiungimento del livello di prestazione (Soluzione progettuale prescrittiva che non richiede ulteriori valutazioni)
• Soluzione alternativa: il progettista è tenuto a dimostrare il raggiungimento del livello di prestazione (Soluzione progettuale prestazionale che richiede ulteriori valutazioni).
• Soluzione in deroga: richiesta l'attivazione del procedimento di deroga secondo la normativa vigente.
84
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: Rfi,d,t ≥ Efi,requ,t
(resistance at time t ≥ load effects at time t);
• in the time domain: tfi,d ≥ tfi,requ
(design value of time fire resistance ≥ time required)
• In the temperature domain: Td ≤ Tcr
(design value of the material temperature ≤ critical material temperature);
90
Variation of fire resistance (3D)
R = structural resistance
T = temperature
t = time
T=T(t)
R=R(t,T)=R(t,T(t))=R(t)
91
Verification of fire resistance (R-safe)
R = structural resistance
T = temperature
t = time
Rfi,d,t
Efi,requ,t
92
Verification of fire resistance (R-fail)
R = structural resistance
T = temperature
t = time
Efi,requ,t
Rfi,d,t
Failure !
93
Verification of fire resistance (t)
R = structural resistance
T = temperature
t = time
Efi,requ,t Rfi,d,t
Failure !
tfi,d ≥ tfi,requ
94
Verification of fire resistance (T)
R = structural resistance
T = temperature
t = time
Efi,requ,t
Rfi,d,t
Failure !
Td ≤ Tcr
95
Levels of Structural Crisis
Usu
al
UL
S &
SL
S
Veri
fica
tio
n F
orm
at
Structural Robustness
Assessment
1st level:
Material
Point
2nd level:
Element
Section
3rd level:
Structural
Element
4th level:
Structural
System
101
102
Structural Robustness (1)
ATTRIBUTES
RELIABILITY
AVAILABILITY
SAFETY
MAINTAINABILITY
INTEGRITY
SECURITY
FAILURE
ERROR
FAULT
permanent interruption of a system ability
to perform a required function
under specified operating conditions
the system is in an incorrect state:
it may or may not cause failure
it is a defect and represents a
potential cause of error, active or dormant
THREATS
NEGATIVE CAUSEST
RU
CT
UR
AL
QU
AL
ITY
more robust
less robust
• 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).
103
Structural Robustness (2)
Bad vs Good CollapseSTRUCTURE
& LOADSCollapse
Mechanism
NO SWAY
“IMPLOSION”OF THE
STRUCTURE
“EXPLOSION”OF THE
STRUCTURE
is a process in which
objects are destroyed by
collapsing on themselves
is a process
NOT CONFINED
SWAY
104
Lac-Mégantic, Quebec - 06 July 2013http://www.tsb.gc.ca/eng/rapports-reports/rail/2013/r13d0054/r13d0054.asp
124
spiegazióne s. f. [der. di spiegare; cfr. lat. explicationis]
1. L’atto, il fatto e il modo di rendere chiaro ciò che è oscuro e difficile da comprendere: chiedere la s. di ciò che non si è riusciti a capire; se non ti è ancora tutto chiaro, ti darò un’ulteriore s.; la s. di un indovinello, di una sciarada; un enigma di difficile spiegazione.
2. Ciò che serve a spiegare un fatto, cioè a giustificarlo, a capirne le ragioni: non so darmi una s. del suo comportamento; non riesco a trovare una s. alla sua violenta reazione; la s. da lui fornita non ha convinto nessuno; la s. di quanto è accaduto non può essere che questa; per fatti come questi non c’è una s. plausibile.
126
Forensic Engineering: definitions
• Forensic Engineering is the application of engineering methods in determination and interpretation of causes of damage to, or failure of, equipment, machines, or structures.
• Forensic Engineering is the application of the art and science of engineering in matters which are in, or may possibly relate to, the jurisprudence system, inclusive of alternative dispute resolution.
127
Sen
sib
ility
to in
itia
lco
nd
itio
ns:
FOR
WA
RD
AN
ALY
SIS
INITIAL CONDITIONSFOR #1 - #2
FINAL STATE
FOR #1
FINAL STATE
FOR #2
evolutive analysisdecomposability
course predictability
128
Sen
sib
ility
to in
itia
lco
nd
itio
ns:
BA
CKW
AR
D A
NA
LYSI
S
FINALCONDITIONSFOR #1 - #2
INITIAL STATE
FOR #1
INITIAL STATE
FOR #2
investigative analysisdecomposability
course predictability
129
Direct vs. Inverse Problems
Back-analysis
Forward-analysisDirect problem
Inverse problem
130
Exam
ple
of
Ap
ply
ing
the
Scie
ntif
ic M
eth
od
to F
ire
Ori
gin
Det
erm
inat
ion
131
Exam
ple
of
Ap
ply
ing
the
Scie
ntif
ic M
eth
od
to F
ire
Cau
se D
eter
min
atio
n
132
Diagramma di Ishikawa
PROBLEM
CAUSE 1 CAUSE 2 CAUSE 3
CAUSE 4 CAUSE 5 CAUSE 6
SUB CAUSE 1SUB CAUSE
2SUB CAUSE 3
E’ una tecnica manageriale utilizzata nel settore industriale e nei servizi per individuare la/le causa/e più probabile/i di un effetto (problema), detta anche diagramma causa-effetto o a lisca di pesce.
136
evidenza: rilievo materiale o documentale a carattere probatorio;
deduzione deriva dalla singola evidenza;
la compatibilità accerta l’ammissibilità della deduzione con quelle derivanti da
altre evidenze;
la compatibilità totale compara le singole compatibilità.137
Il primo tipo di controllo (globale / totale) è del tipo lineare e conseguenziale, esso mostra come le cause in generale portano a una sequenza di evidenze per arrivare alle deduzioni e alle verifiche di compatibilità. Da ogni evidenza, possono derivare una o più deduzioni, a volte antitetiche tra loro, da valutare attraverso un giudizio di compatibilità.
Il secondo tipo di controllo (locale) è di tipo circolare e parte dalle evidenze, verificando:- se l’evidenza è compatibile con la deduzione di massima (phase 1);- se la deduzione riscontrata è accettabile e conseguenziale alle cause (phase 2);- se le cause hanno carattere di compatibilità con quanto già affermato (phase 3);- la compatibilità totale è ricollegabile alle evidenze ed al controllo lineare (phase 4).
138
Cause e errori nella Fire Investigation (1)
Condizioni latenti (latent condition)Derivano dalle decisioni assunte dal management di qualsiasi livello: in ogni momento si trovano endemiche nell’organizzazione e possono insorgere da decisioni sbagliate non riconosciute.Fattori contribuenti (contributory factors)Sono quei fattori che influenzano la performance della struttura le cui azioni hanno effetto sulla funzionalità, determinando un problema strutturale.(After Reason)
139
Azioni non sicure (unsafe act)Sono azioni o omissioni, al di fuori di indicazioni o procedure, che aumentano il rischio incendio.Errori attivi (active failure)Sono azioni non sicure effettuate da coloro che sono nelle interfacce estreme del sistema organizzativo. Questi atti non sicuri sono influenzati dai fattori contribuenti, come l’inadeguato addestramento (manutenzione impianti antincendio) che producono effetti negativi sulle performance individuali.Errori latenti (latent failure)Nascono da decisioni gestionali apparentemente corrette ma sbagliate. La presenza o la consapevolezza del problema viene alla luce solo nel momento in cui si è verificato un incidente.(After Reason)
Cause e errori nella Fire Investigation (2)
140
Errore umano (human error)Accade quando le azioni e le decisioni degli individui provocano effetti che possono immediatamente o direttamente ledere la sicurezza. In generale è l’azione od omissione che determina insuccesso nel compimento di un’azione pianificata come disegnata, ovvero l’inidoneità di quanto pianificato al raggiungimento dello scopo.ViolazioniSi determinano per allontanamento dalle regole di pratica o di procedura. Si differenziano dagli errori rule-based in quanto c’è consapevolezza di operare in maniera difforme da quanto stabilito, mentre nel caso degli errori non c’è intenzionalità.(After Reason)
Cause e errori nella Fire Investigation (3)
141
Cause
INTERMEDIATE
CAUSE
CAUSE
APPARENT
CAUSE
ROOT
CAUSE
TRIGGERING
CAUSENECESSARY
CAUSE
NECESSARY
CAUSE
SUFFICIENT
CAUSE
SUFFICIENT
CAUSE
FACTOR REASON
ROOT CAUSE ANALYSIS
APPARENT CAUSE ANALYSIS
143
Acute
Non acute
Not classified
as an incident
Type of incident
Near miss or Near Hit
deviations
Situation
Actual losses
Investigation and trending
of chronic events
Nearly all invedtigated1%
Not investigated.
May be dealt with through
Behavior-based Risk
managenent
Variations or Unsafe
Acts or Conditions,
errors or Failures
Moderate to low
Hight
Low
Frequency Investigated Learning potential
5%
10%
85%
Potentially harmful
circumstances but
no actual loss
Regardless, all data about
events should be entered in
database to allow potential
for treding
Apprendimento dagli incidenti
144
COSE – STRUTTURE - SISTEMITHINGS – STRUCTURES - SYSTEMS
PERSONE – COMPORTAMENTIPEOPLE – HUMAN BEHAVIOR
COSAWHAT
CHIWHO
ROTTURA – COLLASSO - CRISIFAILURE – COLLPASE - CRISIS
PERCHE’WHY
SPIEGAZIONE – CAUSEREASON - DISCLOSURE
CO
NO
SCEN
ZAKO
NW
LED
GE
Aumento conoscenza – Knowledge gain
145
http://www.vigilfuoco.it/aspx/isaAttiConvegniDett.aspx?id=201
147
Semiotica degli incendi
• L’analisi semiotica degli incendi impone una codifica dei segni, alcuni citati nella norma NFPA 921. In linea generale essi posso essere classificati nel modo seguente:
segni a colonna e a clessidra (column or hourglass);segni a V o a cono (cone) e a cono rovescio (inverted
cone) e a U e a doppia U;segni di protezione (signs of protection);segni da liquidi infiammabili (signs of fiammable
liquids);segni da afflusso di O2 su pareti (floor jet); segni da combustione pulita (clean burn); linee di demarcazione dell’orizzonte dei fumi e del
calore (line of smoke or heat). 157
161
Stro N
GERwww.stronger2012.com
Prof. Ing. Franco BontempiIng. Marcello Mangione
School of Civil and Industrial Engineering Sapienza University of Rome
Effetti dell’incendio sulle strutture: indagini e interventi di consolidamento
• L’obiettivo del seminario è esaminare il problema della valutazione della sicurezza strutturale dopo l'incendio con i conseguenti interventi di ripristino.
• Gli argomenti saranno presentati a partire da casi studio reali con un approccio professionalizzante teso a mostrare in maniera semplice e sintetica quali sono le potenzialità delle moderne tecnologie e come possono aiutare il tecnico nelle sue decisioni.
165Prof. Ing. Franco BontempiIng. Marcello Mangione
School of Civil and Industrial Engineering Sapienza University of Rome
