Ricerca applicata in Italia: Il Progetto ReLUIS-DPC · Prof. G. Manfredi (UNINA) Prof. F.C. Ponzo...

Prof. Gaetano ManfrediDIST - Dipartimento di Ingegneria STrutturale

Università di Napoli Federico II, Presidente RELUIS

Ricerca applicata in Italia:Il Progetto ReLUIS-DPC

REte dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica

WORKSHOP Materiali ed Approcci Innovativi per il Progetto in Zona Sismica e la Mitigazione della Vulnerabilità delle StruttureAula delle Lauree – Università degli Studi di Salerno - 12-13 Febbraio 2007

ORDINANZA DEL PRESIDENTE DEL ORDINANZA DEL PRESIDENTE DEL CONSIGLIO DEI MINISTRICONSIGLIO DEI MINISTRI 3274/20033274/2003

ReLUISReLUISRete dei Laboratori Universitari di Ingegneria SismicaRete dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica

Fondatori: UniversitFondatori: Universitàà della Basilicata, di Napoli, di Paviadella Basilicata, di Napoli, di Pavia

EUCENTREEUCENTRE

Università di Pavia

Eucentre1 GdL, Grande massa:

5x7 mq, 300tm, 1-1.5 m/s

Università della Basilicata Grande parete di reazione:Test Pseudodinamici

in scala reale

ENEAUTS MAT

6 GdL:4x4 mq, 9.1t, 0.5 m/s

Università di Trento

Grande parete di reazione:Test Pseudodinamici

in scala reale

2 GdL, Dual table system:2 da 3x3 mq, 20tx2,5m, 1.0 m/s

Università di Napoli

Federico II AMRA

Università PaviaEucentre

UniversitàBasilicata

Accordo : ENEA-UTS MAT


UniversitàNapoli

Federico II

2003: OPCM 3274 – NASCITA DI RELUIS

Presidente 2003-2005: Prof. E. COSENZA (UNINA)Presidente 2005-2006: Prof. M. DOLCE (UNIBAS)Presidente 2007-2008: Prof. G. MANFREDI (UNINA)

Consiglio Direttivo:Prof. G.M. Calvi (UNIPV)Prof. E. Cosenza (UNINA)Prof. M. Dolce (UNIBAS)Prof. G. Magenes (UNIPV)Prof. G. Manfredi (UNINA)Prof. F.C. Ponzo (UNIBAS)Prof. R. Zandonini (UNITN)Prof. B. De Bernardinis (DPC)Dott. E. Galanti (DPC)

Università di Pavia Eucentre

Università della Basilicata

Accordo con:ENEA

UTS MAT


Università NapoliFederico II

AMRA

SeismicSeismic EngineeringEngineering: US Network: US Network

NEES

CONSORZIO NAZIONALE

UNIVERSITARIO

2nd World Forum on Collaborative Research in Earthquake Engineering Meeting al JRC di Ispra il prossimo 26 marzo dopo il 1st WFCREE organizzato dal NEESinc a San Francisco il 16 Marzo del 2006

MITIGAZIONE DEL RISCHIO SISMICORISCHIO SISMICO – miriade di componenti

ingegneristiche e non e di aspetti multidisciplinari diffusi e frammentati nel territorio

AZIONE DI MITIGAZIONE deve essere capillare sui diversi oggetti (edifici ordinari, strategici, monumentali, opere infrastrutturali), e sugli operatori del settore (ricercatori, progettisti, amministratori pubblici, etc.)

MITIGAZIONE DEL RISCHIO SISMICO

STRUMENTI INGEGNERISTICI DI PREVENZIONE:

- Norme sismiche (efficienti e non ridondanti, di complessità commisurata al problema e agli operatori), linee guida, manuali, etc., basati su sperimentazione e applicazioni

- Formazione (trasferimento delle conoscenze) con testi e manuali di riferimento

MITIGAZIONE DEL RISCHIO SISMICO

STRUMENTI INGEGNERISTICI DI PREVENZIONE:

- Strumenti di previsione e di monitoraggio pre-sisma (mappe di rischio, scenari, procedure di “early warning”)

- Strumenti di intervento post-sisma (per il rilievo, per le decisioni, per l’ottimizzazione degli interventi provvisionali)

Programma di ricerca triennale DPC-ReLUIS 2005-2008

− Cooperazione nelle attività formative e divulgative in ambito di ingegneria sismica, con la predisposizione di documenti, manuali e linee guida e la disponibilità di docenti per corsi di formazione e seminari.

− Sviluppo di documenti pre–normativi relativi a tipi strutturali non ancora considerati nelle norme.


− Definizione, organizzazione e sviluppo di programmi di ricerca integrati a livello nazionale, con il coinvolgimento di Università, enti di ricerca e privati, nel settore dell’ingegneria sismica.


MODALITA’ OPERATIVE:• Molta sperimentazione• Coordinamento nell’ambito delle linee, tra le

linee• Scambio di dati e messa a comune delle

attività sperimentali.


- 10 linee di ricerca- 127 unità di ricerca in 40 sedi universitarie - Più di 1000 ricercatori e studiosi coinvolti


Sviluppare la ricerca applicata ai fini della riduzione del rischio sismico e alla mitigazione degli effetti, mediante approcci prevalentemente sperimentali


UR RELUIS

UR Coordinamento linee

Unità di Ricerca

Programma di ricerca Programma di ricerca triennale DPCtriennale DPC--ReLUIS 2005ReLUIS 2005--0808

FINANZIAMENTO:

5.000.000 Euro/anno = 15.000.000 Euro in tre anni

- 40% all’interno del Consorzio- 60% alle UR esterne al consorzio- Almeno il 50% per la sperimentazione


PRODOTTI• Proposte di miglioramento norme• Proposte di norma• Linee guida• Manuali applicativi• Metodologie avanzate• Basi di dati


Area:Area: VulnerabilitVulnerabilitàà delle strutture delle strutture esistentiesistenti

1. Valutazione e riduzione della vulnerabilità di edifici esistenti in muratura(Coord. S.Lagomarsino, G.Magenes)

2. Valutazione e riduzione della vulnerabilità di edifici esistenti in c.a.(Coord. E.Cosenza, G.Monti)

3. Valutazione e riduzione della vulnerabilità di ponti esistenti(Coord. G.Mancini, P.E.Pinto)

Area:Area: Criteri di progettazione Criteri di progettazione innovativiinnovativi

4. Sviluppo di approcci agli spostamenti per il progetto e la valutazione della vulnerabilità(Coord. G.M.Calvi, N.Priestley)

5. Sviluppo di approcci innovativi per il progetto di strutture in acciaio e composte acciaio-cls(Coord. F.M.Mazzolani, R. Zandonini)

6. Metodi innovativi per la progettazione di opere di sostegno e valutazione della stabilità dei pendii(Coord. A.Burghignoli, M.Jamiolkoski, G.Ricceri, C.Viggiani)

Area:Area: Nuove tecnologie per la mitigazione del Nuove tecnologie per la mitigazione del rischiorischio

7. Tecnologie per l’isolamento ed il controllo delle strutture ed infrastrutture (coord. M.Dolce, G.Serino)

8. Materiali innovativi per la riduzione della vulnerabilità nelle strutture esistenti(coord. L.Ascione, G.Manfredi)

Area:Area: Gestione delle Gestione delle emergenzeemergenze

9. Monitoraggio e early warning di strutture e infrastrutture strategiche(Coord. P.Gasparini)

10. Definizione e sviluppo di archivi di dati per la valutazione del rischio e di scenari post-evento (Coord. D.Liberatore)

OBIETTIVI - DBDF

1. Strutture a telaio in c.a.2. Strutture a parete e miste in c.a.3. Struture prefabbricate in c.a.4. Strutture in muratura nuove5. Strutture in acciaio nuove6. Strutture miste acciaio-calcestruzzo nuove7. Strutture in legno nuove8. Ponti in c.a. nuovi ed esistenti9. Strutture sismicamente isolate (ponti ed edifici)10. Fondazioni superficiali e profonde11. Strutture di sostegno dei terreni

TIPI STRUTTURE - DBDF

LINEA DI RICERCA N. 5LINEA DI RICERCA N. 5

Stabilità dei pendii

Fondazioni profonde

Costruzioni in sotterraneo – Gallerie e caverne in roccia

Scavi profondi in ambiente urbano e gallerie metropolitane

Progetto di ricerca N. 7:TECNOLOGIE PER L’ISOLAMENTO ED IL CONTROLLO DI STRUTTURE ED INFRASTRUTTURE

Coordinatori:M. Dolce Università della BasilicataG. Serino Università Federico II, Napoli

Presentazione di M.Dolce

TASK 1 – Controllo passivo mediante isolamento sismico

1. isolatori elastomerici (instabilità, trazione, effetti termici), 2. isolamento a basso costo, combinazione gomma-slitte,3. configurazioni strutturali ottimali e rapporto beneficio/costo,4. modalità applicative agli edifici monumentali,5. tecnologie per l’isolamento di strutture leggere,6. metodi di analisi semplificata, fattore di struttura, 7. ponti a travata con isolamento sismico8. attenuazione degli effetti delle irregolarità di forma9. azioni sismiche anomale e componente verticale.

TASK 2 – Controllo passivo mediante dissipazione

1. Criteri di progetto e metodi di analisi semplificata (lineare con fattore di struttura, non lineare - applicabilità e procedure),

2. Procedure di validazione sperimentale delle diverse categorie di dispositivi,

3. Possibilità e modalità applicative alle strutture prefabbricate,4. Effetti di azioni sismiche anomale e della componente

verticale.

TASK 3 – Controllo mediante masse accordate

1. possibilità e modalità applicative con masse variabili, sia in controllo passivo che in controllo semiattivo,

2. criteri di progetto e metodi di analisi semplificata (lineare con fattore di struttura, non lineare - applicabilità e procedure),

3. modalità di progetto e analisi di sistemi combinati isolamento sismico – massa accordata.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

5

10

15

20

25

ω (rad/sec)

Magnitudo

Prima forma modaleT=1.83 secξ1=0.0188

Seconda forma modaleT=1.64 secξ1=0.0210

Sistema isolato(Funzione di trasferimento relativa allo spostamento degli isolatori)

Sistema isolato + TMD(Funzione di trasferimento relativa allo spostamento degli isolatori)

K1

M1

K2

M2

K3

M3

K4

M4

K5

M5

K6

M6

Kis

Mis

mT

kT

cT

TASK 4 – Controllo semiattivo

1. affidabilità nel tempo delle diverse tecnologie, funzionamento in controllo passivo, funzionamento in condizioni di servizio e in condizioni sismiche, autodiagnosi e identificazione strutturale,

2. analisi del comportamento e valutazione dell’efficacia rispetto a sistemi di controllo passivo

3. criteri di progettazione e metodi di progettazione 4. procedure di validazione sperimentale delle diverse

categorie di dispositivi

BILANCIO DEL 1° Anno:Successo dal punto di vista scientifico circa 450 lavori inviati al convegno ANIDIS 2007 (tipicamente sono 200)

Organizzazione della gestione amministrativa Meccanismi di rendicontazione complessiCoordinamento scientifico- Svolti due workshop sull’input sismico anche con INGV (Napoli 2 febbraio 2006, Anacapri 12-13 giugno 2006)

- Assemblea Annuale ad Udine il 22-23 novembre con circa 200 partecipanti- WorkShop a Salerno 12–13 febbraio 2007 (Linee 5,8)

BILANCIO DEL 1° Anno:Coordinamento scientifico- Coordinamento all’interno delle linee (strumenti e attività

comuni, evitare sovrapposizioni e contraddizioni nei prodotti)- Coordinamento tra le linee (strumenti e attività comuni,

evitare sovrapposizioni e contraddizioni nei prodotti finali)- Coordinamento con attività INGV (finalizzazione dei loro studi)- Coordinamento con il quadro normativo attuale

(miglioramento, completamento, strumenti operativi)

BILANCIO DEL 1° Anno:Coordinamento con le azioni e le esigenze del DPC in tema di previsione e prevenzione, emergenza e ricostruzione

Importanza della finalizzazione per DPC (prodotti di immediata fruibilità, anche per fasi sperimentali)Importanza dell’interazione con l’Ufficio Sismico DPCTrasferimento dei prodotti e del know-how, attivazione di fasi sperimentali comuni.

BILANCIO DEL 1° Anno:Verifica scientifica e indirizzi Revisori per il progetto:

M. Fardis, R. Leon, A.Pecker , B.R. Spence, C.M. Tomasevic

Con competenze distribuite sulle 10 linee di ricerca

BILANCIO DEL 1° Anno:

Il prossimo 15 febbraio invio:

Rendicontazione scientifica ai revisori internazionali

Rendicontazione economica alla Deloitte

Piano finanziario rimodulato del 2° anno al DPC

OBIETTIVI DEL 2° Anno:Potenziamento del sito web

Migrazione al sito www.reluis.it in corso

- Miglioramento delle funzionalità- Incremento dei contenuti tecnico-scientifici- Creare un repository dei dati sperimentali- Rafforzamento della sezione rivolta ai professionisti con

più software, normative, documentazione- Incremento della sezione news

OBIETTIVI DEL 2° Anno:Potenziamento dell’attività editoriale

Nascita di una collana di report Reluis-DPC scaricabili dal sito con i principali risultati delle ricerche sviluppate rivolte a ricercatori e professionisti

Potenziamento della sezione documentale del sito con tutti i lavori scientifici prodotti durante il progetto DPC scaricabili per gli utenti

OBIETTIVI DEL 2° Anno:Potenziamento della collaborazione con il DPC

- Maggiore integrazione con le attività del Servizio Sismico

- Organizzazione della rete delle competenze delle unitàReluis come riferimento sul territorio per le azioni di Protezione Civile

OBIETTIVI DEL 2° Anno:Potenziamento del rapporto con il mondo delle tecnologie

Contatti con le associazioni di settore per favorire l’impiego delle nuove tecnologie nel settore della mitigazione del rischio sismico attraverso azioni normative, dimostrative, formative e di sensibilizzazione delle istituzioni.

OBIETTIVI DEL 2° Anno:Potenziamento del rapporto con il mondo delle professioni

insieme ad Eucentre e ANIDIS

Continuare l’azione di corsi sul territorio che ha toccato migliaia di professionisti

Attivare nuove forme di diffusione della conoscenza utilizzando il web

OBIETTIVI DEL 2° Anno:Potenziamento del profilo internazionale

Raccordo con consorzi simili a livello internazionale: 2nd World Forum on Collaborative Research in Earthquake Engineering Meeting

Attività sperimentali all’estero o in cooperazione: Cambridge in corso, possibili attività a Bristol e al NIST

OBIETTIVI DEL 2° Anno:Promozione di incontri scientifici:

Nel 2007 possibilità di un Young Researchers International Workshop

Nel 2008 varie iniziative insieme al DPC per il centenario del terremoto di Messina

OBIETTIVI DEL 2° Anno:Promozione di nuove attività di formazione

Nel campo della sperimentazione avanzata e delle nuove tecnologie

LE TAVOLE VIBRANTI DEL

LABORATORIO AMRA - DIST

0÷50 HzBandwidth

± 250 mm for axisDisplacement peak

63 tWeight for one table

1,0 gAcceleration peak

20 tMax payload

3,0 m x 3,0 mDimension

2 for tableDOF

THE TABLES SYSTEM CAN WORK IN A INDEPENDENT WAY OR CAN BE COMBINED TO FORM ONE BIG

TABLE (3 m x 7 m)

CLOSED SYSTEM = ACTUATORS AND

SERVOVALVES INSIDE

POSSIBILITY OF MOTION

DESCRIPTION OF THE SYSTEM

The square tables are fixed on strong floor. The former is about 200 mq. with a thickness of about 1.2 meters and an anchorage system with bars placed on box, 80 cm spaced, is placed.

4 3

Sx - 2

2 1

Dx - 1


SIMILAR SYSTEM (CEA, FRANCE)(Under construction)

MOVEMENTATION SYSTEMEach table can be moved SEPARATELY in order to reproduce the seismic asynchronous

effect on structures with high spans

± 250 mmDisplacement peak42 MPaTesting pressure28 MPaOperative pressure525 kNDynamic force

700 kNStatic forceACTUATOR

UPPER PLATFORM (12,5 t)

LOWER PLATFORM (23,0 t)

FIXED BASE (27,5 t)


THE PLATFORMS OF TABLE SYSTEM REST ON OIL FILM SUPPORTED INTO THE CIRCULATION FROM HYDRAULIC SYSTEM DUE TO 5 MOTOR PUMPS

(sustenance system)

HYDRAULIC SYSTEM

HYDRAULIC SYSTEM CONSTITUTED OF 66 MOTOR PUMPS EACH OF THEM SUPPLIES A FLOW 400 l/min400 l/min

2400 l/min (PEAK: 3000 L/MINPEAK: 3000 L/MIN)

POWER RATING:

1500 KWatt 25.000 (60 Watt)


NO WELDINGS ARE PRESENT

ALL PIPES ARE BOLTED

PIPING LINES

secondary system

principal system

motor pumps groups

SCOPE OF WORK SYSTEM TRANSFER FUNCTION

SIGNAL OUTPUT / SIGNAL INPUT

SYSTEM TRANSFER FUNCTION IS OBTAINED WITH SECONDARY

TRANSFER FUNCTIONS PERTINENT SUBSYSTEM OF SHAKING TABLE

ANALYTICAL MODEL

t

t

Xq

(LAB FOUNDATION )

STRONG FLOOR

SHAKING TABLE

PAYLOAD

ACTUATOR

SERVOVALVE

CONTROL SYSTEM

Xd(t)

Xc(t)

q(t)

Xt(t)

Cb

Kb

OIL COLUMN PEAK

99 HZ99 HZ

FREQUENCY INVERSION CORRESPONDING TO THE OIL COLUMN PEAK

THE RESONANCE BEHAVIOR OF THE OIL COLUMN IN THE ACTUATOR ARE 99HZ99HZ AND 59 HZ59 HZEXIT TO BANDWIDTH OF WORK (0÷50 HZ)

RESULTS

UPP

ER

PL

AT

FOR

MU

PPE

R P

LA

TFO

RM

LO

WE

R P

LA

TFO

RM

LO

WE

R P

LA

TFO

RM

OIL COLUMN

PEAK

59 HZ59 HZ

FREQUENCY INVERSION CORRESPONDING TO THE OIL COLUMN PEAK

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