l’ingegneria forense strutturale: investigazione di scenari di collasso fire-induced

L’INGEGNERIA FORENSE STRUTTURALE: INVESTIGAZIONE DI SCENARI DI

COLLASSO FIRE-INDUCED

Franco BontempiProfessore Ordinario di Tecnica delle Costruzioni

Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale

Università degli Studi di Roma La Sapienza

franco.bontempi@uniroma.it

1

La natura accidentaleLo sviluppo di incidenti

La ricostruzione di incidentiAspetti giuridici

2

La natura accidentale

3

High Probability Low Consequences

HPLCevents

4

Low

Pro

bab

ility

Hig

h C

on

seq

uen

ces LPHC

events

5

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

6

Per

row

LINEAR interactions NONLINEAR

LOO

SE

co

up

lings

TIG

HT

7

Interazioni nell’incendio

decomposability

course predictability

8

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) predictabilityAfter 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

9

Lo sviluppo di incidenti

10

Sviluppo di un evento negative (Reason)

11

STRUCTURAL

SYSTEM

CHARACTERISTICS

STRUCTURAL

SYSTEM

WEAKNESS

12

13

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

14

Acc

iden

t Tr

ajec

tory

15

La ricostruzione di incidenti

16

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.

17

Direct vs. Inverse Problems

Back-analysis

Forward-analysisDirect problem

Inverse problem

18

ISO 13387: Example of Event Tree

A

B

C

D

E

G

F

19

COSA PUO’ SUCCEDERE

ISO 13387: Example of Event Tree

A

B

C

D

E

G

F

20

COSA E’ SUCCESSO

21

Causal Pearl Chain

END

TRIGGERINGCAUSE

ROOTCAUSE

GO/NO GOPOINT

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.22

evidenza: rilievo materiale o documentale a carattere probatorio;

deduzione deriva dalla singola evidenza;

la compatibilità accerta l’ammissibilità della deduzione con quelle derivantida altre evidenze;

la compatibilità totale compara le singole compatibilità.23

24

25Prof. Ing. Franco BontempiIng. Marcello Mangione

School of Civil and Industrial Engineering Sapienza University of Rome

Aspetti giuridici

26

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.

27

28

Teoria condizionalistica o della condicio sine qua non

• L’azione A è causa dell’evento B, se può dirsi che senza A, tenendo conto di tutte le circostanze del caso concreto, l’evento B non si sarebbe verificato.

• Questa concezione del rapporto di causalità rispecchia il senso comune: spesso nella vita quotidiana ci si chiede cosa sarebbe avvenuto senza il compimento di una determinata azione.

• Pentimento, risentimento, rimprovero si manifestano sempre nelle frasi: se io non avessi fatto questo o quest’altro, l’evento X non sarebbe accaduto

29

HAZARD

IN-D

EPTH

DEFE

NCE

HOLES DUE TO

ACTIVE ERRORS

HOLES DUE TO

HIDDEN ERRORS

Responsability logic

Failure logicE1

an

d E2

an

dE3

and

E4

E1 o

rE2

or

E3 o

rE4E4

E2

E3

E1

30

Dovere di motivazione

• Il dovere di motivazione delle decisioni giurisdizionali si manifesta nel campo del ragionamento probatorio come dovere di indicazione delle ragioni giustificative del convincimento formatosi sulle prove acquisite.

• Il dovere di motivazione, corollario del dovere di verità del giudice procedente, esige la presenza del discorso giustificativo a sostegno della decisione adottata in ordine agli elementi e alle situazioni rilevanti.

31

Aspetti strutturaliWindsor Hotel

WTC 7

32

Windsor Hotel Madrid

33

34

35

36

37

1st section:

floors 3 to 16

1st technical floorreception

5 basements

2nd technical floor

2nd section:

floors 17 to roof

empty floors

38

39

40

4141

42

43

The progressive collapse

44

45

Collasso progressivo (1)

46

Collasso progressivo (2)

47

Collasso progressivo (3)

48

Collasso progressivo (4)

49

Collasso progressivo (5)

50

51

com

par

tim

en

tzio

ne

52

WTC 7 New York

53

54

55

56

WTC 7

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

57

58

Simulated exterior buckling of WTC 7 during the collapse.

59

60

61

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

62

Sen

sib

ility

to in

itia

lco

nd

itio

ns:

BA

CK

WA

RD

AN

ALY

SIS

INITIALCONDITIONS

#1

FINAL STATE

INITIAL CONDITIONS

#2

investigative analysisdecomposability

course predictability

63

Conclusioni

64

65

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

66

67

68

http://www.vigilfuoco.it/aspx/isaAttiConvegniDett.aspx?id=201

69

70

71

https://www.youtube.com/channel/UCW3IyXTBJVIiS6OZeSdIN7g

72https://fr.linkedin.com/in/francobontempi

73

74