Valutazione di vulnerabilità sismica di una struttura industriale in carpenteria metallica: influenza sui risultati delle ipotesi di modellazione e dei metodi di analisi sismica

An industrial plant in Pavia hosts a metal carpentry structure to support chemical plants. The structure was conceived at the end of the 90s, where Pavia was not considered a seismic zone and was not subject to any anti-seismic regulatory requirements. In 2003, with the issuance of the OPCM ordinance no. 3274, the classification in seismic zones and the obligation of seismic design was extended to the entire national territory. In addition, the seismic vulnerability assessment of existing structures of relevant interest became mandatory. The structure under study is a relevant work because it houses explosive and hazardous chemicals. For this reason, it is necessary to carry out a seismic vulnerability assessment. From the value of the seismic safety index obtained, the need to realize structural interventions can be assessed. However, in the structure under study, any interventions would be complex to carry out due to the number of plants. For this reason, it was decided to implement an advanced analysis which, unlike simpler and more conservative approaches, permits exploiting every resource of the structure and minimizes the need for interventions. An advanced analysis was carried out on two fronts: • Modeling, applying the real loads of some plants at the height of their center of gravity and the adoption of the actual stiffness of the connections. • Seismic analysis method, through the adoption of nonlinear dynamic analysis (Time History analysis). The aim of the thesis is to compare the results of seismic vulnerability conducted with different degrees of complexity and to understand if and how these increases in complication lead to improvement. From the analysis of the results, it was observed that the introduction of the real loads and the stiffness of the nodes influenced the outcome of the structural checks, improving some and penalizing others. Finally, the Time History analysis made it possible to fully describe the behavior of the structure, leading to a seismic safety index close to unity. In conclusion, the analyses carried out showed that a consistent increase in the degree of complexity leads to a less conservative result. However, this advantage was not very relevant for the structure under study as a simplified analysis already provides a high safety index.

Uno stabilimento industriale a Pavia ospita una struttura in carpenteria metallica a supporto di impianti chimici. La struttura è stata concepita alla fine degli anni ‘90, dove l’area di Pavia non era considerata zona sismica e non era soggetta a nessuna prescrizione normativa di carattere antisismico. Nel 2003, con l’emanazione dell’ordinanza OPCM n. 3274, tutto il territorio nazionale divenne zona sismica e l’obbligo di progettazione sismica venne esteso a tutto il Paese. Inoltre, a partire da questa ordinanza, divenne obbligatoria la valutazione di vulnerabilità sismica delle opere esistenti di interesse rilevante. La struttura oggetto di studio, in quanto industria che ospita sostanze chimiche esplosive e pericolose, rientra nella definizione di opera rilevante. Per questo motivo, risulta necessario procedere alla valutazione di vulnerabilità sismica. Dal valore dell’indice di sicurezza simica ottenuto, può essere valutata la necessità di svolgere degli interventi strutturali. Tuttavia, nella struttura in esame, eventuali interventi sarebbero complessi da eseguire a causa della numerosità degli impianti. Per questo motivo, è stato deciso di svolgere un’analisi con carattere avanzato che, a differenza di metodi di analisi più semplici e conservativi, permette di sfruttare ogni risorsa della struttura e ridurre il più possibile la necessità di interventi. In particolare, è stata condotta un’analisi avanzata su due fronti: • Modellazione, attraverso l’applicazione dei carichi reali degli impianti alla quota del loro baricentro e l’adozione delle rigidezze reali delle connessioni. • Metodo di analisi sismica, attraverso l’adozione dell’analisi dinamica non lineare (analisi Time History). L’obiettivo della tesi è confrontare i risultati della vulnerabilità sismica condotta con diversi gradi di complessità e comprendere se e in che modo tali incrementi di approfondimento portano a un miglioramento. Dall’analisi dei risultati si è osservato che l'introduzione dei carichi reali e della rigidezza dei nodi ha influenzato l'esito delle verifiche strutturali, migliorandone alcune e penalizzandone altre. Infine, l’analisi Time History ha permesso di descrivere completamente il comportamento della struttura, portando a un indice di sicurezza sismica prossimo all’unità. In conclusione, dalle analisi svolte è emerso che un incremento coerente del grado complessità conduce a un risultato meno conservativo. Tuttavia, tale vantaggio non è risultato molto rilevante per la struttura in esame in quanto già un’analisi semplificata è in grado di fornire un indice di sicurezza elevato.