Collasso progressivo per rimozione di una colonna : aspetti progettuali e analisi di un caso studio

Since civil engineering infrastructure around the world are subjected to extreme events, as terroristic attacks, deep researches were launched to analyse the progressive collapse of multi-storey buildings. The total failure of a structure could be caused by different mechanism, everyone with a specific nature. Starting from these remarks, six different types of collapse are described and then clustered into four classes. Various factors as vulnerability, robustness, redundancy to structural characteristics are presented in this thesis, in order to study how these terms affect the building response to progressive collapse scenarios. It is shown how the initial damage propagation depends on the structural robustness which is focused on because we wish to propose an estimation criteria through an index. With the aim to increase the ability of a structure to absorb local damages, it is necessary to redefine a general framework for progressive collapse prevention and discuss direct and indirect, threat-specific and nonthreat-specific design methods. The sudden failure of one of the main building’s bearing column is considered like design scenario in order to simulate an explosion effect. The removal of a single structural element leads to over deformations and stresses and it could trigger the progressive collapse of the structure. The structural response of an eight-storey building following a column removal from the ground floor is examined in the last part. The most vulnerable parts of a structure are identified, many collapse schemes are suggested and some alternative load pattern are also studied for through the forces redistribution from the column loss to adjacent elements. The results are evaluated considering the stresses and the deformation.

Dal momento che le infrastrutture di ingegneria civile in tutto il mondo possono essere soggette ad azioni eccezionali, in particolare agli attacchi terroristici, sono state avviate ricerche approfondite sull’analisi del collasso progressivo per edifici multipiano. Il crollo totale della struttura può essere prodotto da vari meccanismi ciascuno di natura differente. A partire da queste osservazioni, vengono descritte sei tipologie di collasso per poi raggrupparle in quattro classi. In questa tesi vengono presentati diversi fattori, quali vulnerabilità, robustezza, ridondanza e ad ognuno sono associate caratteristiche strutturali con lo scopo di studiare come questi termini influenzano la risposta dell’edificio a scenari di collasso progressivo. Si vuole mostrare come la propagazione del danno iniziale dipenda dalla robustezza strutturale, fattore sul quale viene posta particolare attenzione in quanto si vuole proporre un criterio di stima attraverso un indice. Al fine di aumentare la capacità di una struttura ad assorbire danni locali, è necessario definire un quadro generale di prevenzione per il collasso progressivo e discutere i possibili metodi di progetto, diretti o indiretti, a minaccia specifica o generica. Come scenario progettuale si considera l’improvvisa crisi di uno dei pilastri portanti dell’edificio con lo scopo di simulare l’effetto di un’esplosione accidentale vicino alla colonna stessa. La rimozione di un singolo elemento strutturale comporta deformazioni e sforzi straordinari e potrebbe innescare il collasso progressivo di gran parte o di tutta la struttura. Nella parte conclusiva si vuole esaminare la risposta strutturale di un edificio di otto piani in seguito alla rimozione di una colonna al piano terra. Si individuano i luoghi più vulnerabili della struttura, si propongono vari schemi di collasso e si studiano i percorsi di carico alternativi mediante la ridistribuzione delle forze dal pilastro rimosso agli elementi adiacenti. I risultati vengono esaminati in termini di resistenza e deformazioni.