Progetto e analisi di ospedali come costruzioni strategiche - Bontempi Rieti 2010

Progetto e analisi di ospedali come costruzioni strategiche:

visione di sistema, norme tecniche, azione sismica,

robustezza strutturale.

[email protected] 1

robustezza strutturale.Franco Bontempi

Ordinario di Tecnica delle CostruzioniFacoltà di Ingegneria

Università degli Studi di Roma La Sapienza

Via Eudossiana 18 – 00184 ROMARieti Giugno 2010

CONTENUTI1. Ospedali come costruzioni strategiche2. Organizzazione delle Norme Tecniche

per le Costruzioni3. Impostazione del progetto delle strutture

strategiche

[email protected] 2

strategiche4. Strutturale / Non strutturale5. Stati limite e

progettazione prestazionale6. Robustezza strutturale7. Costruzioni esistentiRieti Giugno 2010

[email protected] 3

Ospedali come costruzioni

strategiche

Complessita’ e visione di sistema

3Rieti Giugno 2010

[email protected] 4Rieti Giugno 2010

Simple and complex forms in

plan and elevation

Rieti Giugno 2010 [email protected]

Hospital services interrelationship

matrix


Patient flow in an emergency


Typical hospital activities and

relative importance in an emergency


HUMANWARESOFTWARE

SERVIZIFUNZIONI

CO

MP

OR

TA

ME

NT

O

UM

AN

O

[email protected] 12

HARDWARE

COSTRUZIONE(MATERIALI – COMPONENTI)

CO

MP

OR

TA

ME

NT

O

UM

AN

O

Rieti Giugno 2010


Organizzazione delle Norme

Tecniche per le Costruzioni

Basi delle Norme

13Rieti Giugno 2010

CAPITOLO 2:

SICUREZZA

E

PRESTAZONI

ATTESE

CAPITOLO 3:

AZIONI

AMBIENTALI

DOMANDA

CAPITOLO 5:

NORME

SULLE

COSTRUZIONI

CAPITOLO 7:

NORME PER LE

OPERE

INTERAGENTI

PRODOTTO

CAPITOLO 11:

MATERIALI

E

PRODOTTI

PER USO

STRUTTURALE

CONTROLLO

CAPITOLO 4:COSTRUZIONI

CIVILI E

INDUSTRIALI

CAPITOLO 5:

PONTI

CAPITOLO 9:

COLLAUDOSTATICO

CAPITOLO 10:

REDAZIONE DEIPROGETTI

CAPITOLO 2:

SICUREZZA

E PRESTAZIONIATTESE


QUALITA’

CAPITOLO 6:

AZIONI

ANTROPICHE

CAPITOLO 4:

AZIONI

ACCIDENTALI

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

STRUTTURALE

CAPITOLO 10:

NORME PER LA

REDAZIONI DEI

PROGETTI

ESECUTIVI

CAPITOLO 8:

COLLAUDO

STATICO

15

CAPITOLO 3:

AZIONI

SULLE

COSTRUZIONI

CAPITOLO 6:

PROGETTAZIONE

GEOTECNICA

CAPITOLO 7:

PROGETTAZIONE

PER AZIONISISMICHE

CAPITOLO 8:COSTRUZIONI

ESISTENTI

PROGETTISTRUTTURALI

ESECUTIVI

E DELLE

RELAZIONI DI CALCOLO

CAPITOLO 11:MATERIALI

E PRODOTTIPER USO

STRUTTURALERieti Giugno 2010

[email protected] 16www.francobontempi.orgRieti Giugno 2010

DUE DILIGENCE

• Due diligence (also known as due care) is theeffort made by an ordinarily prudent orreasonable party to avoid harm to another party.Failure to make this effort is considerednegligence.

• It is necessary to discover all risks and


• It is necessary to discover all risks andimplications regarding a decision to be made

• Due diligence is also a dynamic concept inthat it is a constantly evolving standard of carethat is determined by the requirements of law,industry standards as well as professional andother codes of practice.

Rieti Giugno 2010


Impostazione del progetto delle strutture strategiche

Basi della progettazione degli ospedali

19Rieti Giugno 2010

Vita nominale


Classi d’uso


Periodo di riferimento


Orizzonte temporale


Demand for Medical Services after

an Earthquake


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;


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

STRUCTURAL DECOMPOSITION


Conceptual solutions

for structural reinforcement



Strutturale / Non strutturale

Azione sismica

30Rieti Giugno 2010

Azione sismica


Accelerazioni


Spostamenti


Collasso strutturale (1)


Collasso strutturale (2)


Parti strutturali


Parti non strutturali


Danno non strutturale


Typical investments in building construction (after E. Miranda)


Equipment with restraints


Sample fragility of a water tank/pipeline nonstructural system

(Grigoriu and Kafali, 2003)



Stati limite e progettazione prestazionale

Criteri decisionali

54Rieti Giugno 2010

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


• 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 eserciziopuò avere carattere reversibile o irreversibile.

Rieti Giugno 2010

Livelli di danno


Risk acceptance matrix and costs


Livelli di prestazioni: incendio



Robustezza strutturale

Situazioni estreme

63Rieti Giugno 2010

Esempio di robustezza


Design Strategy #1: CONTINUITY


Design Strategy #2:COMPARTIMENTALIZATION


Levels of Structural Crisis

Us

ua

l U

LS

& S

LS

Ve

rifi

ca

tio

n F

orm

at

1st level:Material

Point


Us

ua

l U

LS

& S

LS

Ve

rifi

ca

tio

n F

orm

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Structural Robustness

Assessment

2nd level:ElementSection

3rd level:StructuralElement

4th level:StructuralSystem

69Rieti Giugno 2010

Bad vs Good CollapseSTRUCTURE

& LOADSCollapse

Mechanism

NO SWAY

“IMPLOSION”OF THE

STRUCTURE

is a process in which objects are destroyed by


objects are destroyed by collapsing on themselves

“EXPLOSION”OF THE

STRUCTURE

is a processNOT CONFINED

SWAY

70Rieti Giugno 2010

www.francobontempi.org



Costruzioni esistenti

Approccio prestazionale

72Rieti Giugno 2010

START

APPLICAZIONEDI

REGOLE PRESTABILITE

START

DEFINIZIONE E DISANIMADEGLI OBIETTIVI

INDIVIDUAZIONE DELLE SOLUZIONI ATTE A RAGGIUNGERE GLI

OBIETTIVI


PRESTABILITE E

TECNICHEPREDEFINITE

END END

ATTIVITA' DIMODELLAZIONE E MISURA

GIUDIZIO DELLEPRESTAZIONI RISULTANTI

No

Yes

Rieti Giugno 2010

Elementi CostituentiElementi Costituenti





prescrittivo

Elementi CostituentiElementi CostituentiElementi CostituentiElementi CostituentiElementi CostituentiElementi Costituenti

Elementi CostituentiElementi CostituentiElementi CostituentiElementi Costituenti




prescrittivo


Req

uis

iti

Req

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Req

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tazi

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Rieti Giugno 2010

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


– 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

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


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

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.


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

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


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

Passi1. 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


– 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

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


errori progettuali o esecutivi, incluse le situazioni in cui i materiali o la geometria dell’opera non corrispondano ai dati progettuali);

II. 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

Circolare: PROVVEDIMENTIÈ’ 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,


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

FB LS SA FP LG CC FG fb KG SM

Franco Luca StefaniaFrancesc

oLuisa Chiara Filippo

Francesca

Konstantinos

Sauro

Bontempi Sgambi Arangio Petrini Giuliani Crosti Gentili Brando Gkoumas Manenti

www.francobontempi.org


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