Valutazione della vulnerabilità strutturale di un edificio portuale esistente in calcestruzzo armato soggetto a collisione navale accidentale

Abstract

La presente tesi propone una valutazione della vulnerabilità strutturale di un edificio portuale esistente in c.a. nel Porto di Genova, soggetto a collisione accidentale con una nave. Il lavoro è stato svolto durante un tirocinio presso RINA Consulting S.p.A. come componente di analisi delle conseguenze di uno studio probabilistico sul rischio di impatto navale, commissionato dall'Autorità Portuale di Genova. L'edificio è un telaio in c.a. pre-1975 sulla banchina operativa, mai progettato per azioni sismiche o impatto navale, tipico del patrimonio pre-normativo dei porti mediterranei. La valutazione combina un'analisi pushover non lineare 3D in SAP2000 con due procedure analitiche: SLaMA e metodo N2 riferito agli stati limite delle NTC 2018. Le tre procedure convergono su un meccanismo di piano debole al piano terra, con taglio alla base di picco pari a 1210 kN, entro l'1,5 per cento del mediano SLaMA. La verifica N2 restituisce ζs = 0,701, 0,908 e 1,047 agli stati SLD, SLV e SLC. La risposta è espressa mediante due insiemi paralleli di funzioni di fragilità, basati sull'energia e sulla PGA, che descrivono l'impatto nella misura di intensità naturale e nella forma sismica equivalente. Integrate nella formula della frequenza annua di AASHTO Metodo II, producono stime di 1,7 × 10⁻⁴ – 1,5 × 10⁻³ /anno, superando la soglia AASHTO per strutture critiche (10⁻⁴) in tutti i casi e quella per strutture ordinarie (10⁻³) nei casi severi. Il contributo principale è la formulazione della fragilità a doppia misura di intensità, che fornisce il termine strutturale della catena della frequenza annua in due misure complementari. L'applicazione ai restanti tredici edifici del portafoglio portuale è la naturale estensione della metodologia. Parole chiave: vulnerabilità da impatto navale, edifici portuali, pushover, SLaMA, N2, fragilità a doppia misura di intensità, AASHTO Metodo II, NTC 2018, Porto di Genova.

This thesis presents a structural vulnerability assessment of an existing reinforced concrete port building at the Port of Genova, subjected to accidental vessel collision. The work was developed during an internship at RINA Consulting S.p.A. as the consequence-analysis component of a broader probabilistic ship-impact risk study commissioned by the Genova Port Authority. The case-study building is a pre-1975 reinforced concrete frame on the operational quay area, never designed for either seismic action or ship impact, and typical of the pre-code building stock in Mediterranean ports. The assessment combines a three-dimensional nonlinear pushover analysis in SAP2000 with two analytical procedures: a SLaMA hierarchy-of-strength analysis and an N2 verification against the NTC 2018 limit states. All three converge on a soft-storey column-sidesway mechanism at the ground floor, with a peak base shear of 1210 kN agreeing with the SLaMA midpoint within about 1.5 per cent. The N2 verification produces safety indices ζs = 0.701, 0.908, and 1.047 at the SLD, SLV, and SLC limit states. The structural response is expressed in two parallel fragility-function sets — energy-based and PGA-based — capturing the impact action in both its natural intensity measure and its equivalent seismic form. Integrated into the AASHTO Method II annual-frequency formula, the fragility functions produce estimates in the range 1.7 × 10⁻⁴ to 1.5 × 10⁻³ per year, exceeding AASHTO's critical-structure threshold (10⁻⁴) in every reference case and the typical-structure threshold (10⁻³) in the more severe cases, under placeholder hazard-side inputs. The principal contribution is the dual intensity-measure fragility formulation, supplying the structural term of the annual-frequency chain in two complementary measures. Application to the remaining thirteen buildings in the port portfolio is identified as the immediate extension of the methodology. Keywords: ship-impact vulnerability, port buildings, ...