Il rischio sismico

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Il rischio sismico

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Ministero per i Beni e le Attività Culturali
DIREZIONE GENERALE PER I BENI ARCHITETTONICI, STORICOARTISTICI ED ETNOANTROPOLOGICI
Linee guida per la valutazione e riduzione del
rischio sismico del patrimonio culturale
Corso di aggiornamento
IL RISCHIO SISMICO
Giacomo Di Pasquale
Dipartimento della protezione civile - Ufficio rischio sismico
Roma, complesso del San Michele
30 giugno – 3 luglio 2008
MiBAC - 30/06/08 Complesso del S. Michele , Linee guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale – G. Di Pasquale: Rischio sismico
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Indice
INTRODUZIONE :
•origine dei terremoti (tettonica a placche, faglie, onde sismiche)
•effetti dei terremoti (scuotimento, deformazioni permanenti, maremoti),
•Danni prodotti dai terremoti (nel mondo ed in Italia)
•Sistemi di monitoraggio (reti permanenti di monitoraggio in Italia)
IL RISCHIO SISMICO:
•Definizione (perdite, probabilità, fattori di rischio)
•Le norme ed il rischio (storia)
•Valutazioni di rischio a scala nazionale
•Valutazione e mitigazione del rischio su opere strategiche e rilevanti
Introduzione
3
Il terremoto è un
movimento del terreno
causato da onde sismiche
che si propagano a partire
dalla rottura di una faglia
L’energia accumulata in
anni di lenta deformazione
della roccia viene liberata,
sotto forma di onde
sismiche, in pochi secondi
al momento della rottura
lungo la faglia
circa due miliardi di persone vivono in zone esposte ai terremoti
vittime dei terremoti dall’inizio del secolo: circa 1.400.000 nel mondo
circa 150.000 in Italia
Origine dei terremoti: Tettonica a placche
4300 °C
3700 °C
1000 °C
4
STRUTTURA
DELLA TERRA
0 °C
I terremoti avvengono solo nella litosfera
(crosta e mantello superiore 0-100 km)
Press and Siever (1994)
5
Movimento delle placche a partire da un margine divergente verso un margine convergente
(subduzione) e relativa attività sismico-vulcanica
Press and Siever
(1994)
Le principali placche della litosfera e gli epicentri di circa 30.000
terremoti registrati in un periodo di sei anni
6
Origine dei terremoti: Faglie
7
TIPI DI FAGLIE
(ridisegnato da Press & Siever, 1994)
Una faglia è una frattura o un sistema di fratture lungo le quali la roccia risulta
dislocata. Sulla base del tipo di movimento vengono distinti tre tipi di faglie principali:
normali, inverse e trascorrenti.
Origine dei terremoti: Faglie
8
Faglie
9
Faglia di
SAN ANDREAS
Carrizo Plain (California)
Faglie
10
FAGLIA NORD ANATOLICA
Rottura in superficie alla Base navale di Golcuk (offset laterale
di circa 2 m)
Terremoto di Koacaeli-Turchia 17 Agosto 1999 - Ms=7.4
Onde sismiche
11
Propagazione delle onde sismiche dall’ipocentro di un terremoto
Il punto all’interno della terra dove si genera la rottura si chiama fuoco o ipocentro
del terremoto; il punto corrispondente sulla superficie terrestre è l’epicentro. Le onde
sismiche si irradiano a partire dalla sorgente. Il terremoto viene generato da un
movimento improvviso lungo la faglia. Per terremoti di elevata energia, la rottura si
propaga fino in superficie producendo una scarpata di faglia.
Onde sismiche
12
Tipi di onde sismiche
Onde di volume ( P e S)
Velocità onde P
α = (4k + 4 µ) / ρ
P waves
3
in roccia
~ 5.5 km/s α = (k + 3µ) / ρ
in rock
5.5
km/s
velocity
In acqua
~~
1.5
km/s
In water
~ 1.5
km/s
In aria
~ 0.3
km/s
Velocità onde S
β = µ /ρ = α/
in roccia ~ 3.0 km/s β = µ / ρ = α /
in acqua non si propagano
3
3
Onde di superficie (Love e
Rayleigh)
Velocità onde di Love β1 < CL < β2
Velocità onde di Raleigh CR < 0.92 β
k = modulo di volume (dyne/cm2)
µ = modulo di taglio (dyne/cm2)
ρ = densità (g/cm3)
Velocità c = λ /T
Onde sismiche
13
Riflessione e rifrazione delle onde sismiche
Un raggio di luce viene riflesso o rifratto quando attraversa il confine tra aria
e acqua. Analogamente si comportano le onde sismiche attraversando i
diversi strati da cui è composta la terra
Onde sismiche
Propagazione delle
onde sismiche
14
Onde sismiche
Riflessione e rifrazione delle onde sismiche
15
Percorsi delle onde
riflesse e rifratte in
corrispondenza alle
discontinuità presenti
nella crosta terrestre
Riflessione e rifrazione di
un’onda P alla
discontinuità tra due tipi di
roccia
Bruce A. Bolt, Nuclear Explosions
and Earthquakes, W. H. Freeman,
San Francisco (1976)
Sismometria
Registrazione sismografica di onde P, S e superficiali
I diversi tipi di onde si propagano con velocità differenti: la registrazione
consente di evidenziarne l’arrivo e quindi anche i ritardi e la stima della
distanza fra il punto di enucleazione ed il punto di arrivo
16
17
Sismometria
Calcolo dell’epicentro
Distanza (km) ~ S-P (sec) X 8
scuotimento in superficie
LoLo
scuotimento
18
Cesi valle - spostamenti
0.4
0.3
0.2
NS (cm)
0.1
0.0
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
EW (cm)
Registrazioni SSN 7.10.97
1.50
MONTE - NS
VALLE - NS
accelerazione (g/10)
1.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00
-1.50
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
te m po (s )
6.0
19
∆
Fagliazione
superficiale
Deformazioni permanenti
L
Frane
Liquefazione e cedimenti
permanenti
20
maremoti
Il significato originale del termine giapponese tsunami è "onda di porto"; indicava tutti
quei fenomeni ondosi così violenti da sconvolgere le acque all'interno dei porti. La causa
più frequente deglitsunami, o maremoti, sono i terremoti con sorgente sottomarina; essi
più distruttivi di questo secolo in Italia sono avvenuti in corrispondenza dei terremoti della
Calabria del 1783 e di Messina del 1908. Sul fondo del mare si genera uno tsunami a
causa del movimento lungo una faglia durante un terremoto; questo improvviso
movimento genera un'onda che si avvicina a gran velocità (fino a 800 km/h) alla costa
aumentando la
sua altezza (fino
a 20 m) in
MAREMOTI
possono essere generati anche da eruzioni vulcaniche o frane sottomarine. I maremoti
corrispondenza
dei fondali poco
profondi..
(da Press& Siever, 1994)
MAREMOTI
21
Stretto di Messina, 1783.
effetti del maremoto che colpì le coste calabrosiciliane, provocando l’affondamento di alcune navi
22
Stretto di Messina,
28.12.1908
Altezza dell’onda di
maremoto
(10 min dopo la scossa)
MAREMOTI
Deformazioni permanenti
Misura dei terremoti
23
La misura dei terremoti
Il primo strumento conosciuto per la misura dei terremoti
è un sismoscopio costruito in Cina nel 132 a.C.
24
Principi di funzionamento dei sismografi
Longwell et al. (1969)
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Intensità e magnitudo
INTENSITA’ (scala Mercalli)
Scala empirica che misura
gli effetti di un terremoto
sull’ambiente, le persone e
le costruzioni
Correlazione approssimata tra
l’intensità epicentrale (Io-MCS) e la
magnitudo Richter
scala
Mercalli
I
Un terremoto ha:
- una sola magnitudo (nella scala scelta)
- tante intensità (nella scala scelta) nei
punti in cui le I vengono osservate
Analogia del termometro:
misura della dilatazione Æ
temperatura in scale diverse
MAGNITUDO (scala Richter)
Scala strumentale che
misura l’ampiezza del moto
del terreno registrata da un
sismografo E’ proporzionale
all’energia liberata
scala
Richter
non percepito
2.0
II
III
IV
percezione crescente,
reazioni di paura, caduta
di oggetti, senza danni
V
VI
4.0
danni lievi
VII
VIII
IX
X
5.0
crolli e distruzione di una
percentuale crescente di
edifici
XI
XII
3.0
6.0
7.0
storicamente mai raggiunto
Intensità macrosismica
Mercalli Cancani
Sieberg
MCS-1931
Lo strumento di misura
dell’intensità varia con
la severità degli effetti:
Ai gradi bassi è la
percezione umana
Poi la risposta di oggetti
(porte, campane)
Infine I danni alle
costruzioni
26
27
Scale di intensità macrosismica
• Scale empiriche che misurano gli effetti del terremoto su persone e cose
• Vi sono molte definizioni di scala basate su una diversa quantificazione degli effetti
•L’attribuzione di un valore di intensità è soggettiva. Vi possono essere differenze
significative tra diversi operatori che studiano lo stesso terremoto
RF
De Rossi Forel
1883
X gradi - non più in uso
MM Mercalli Modificata
1902, 1931,
XII gradi - U.S.A.
1956 (Richter)
JMA Japan Metereological
Agency
1949
VII gradi - Giappone
MCS Mercalli Cancani
Sieberg
1912, 1931
XII gradi - senza riferimento a
tipologie edilizie - Italia
MSK Medvedev Sponheuer 1964, 1981
Karnik
XII gradi - 3 tipologie edilizie
(A,B,C) - Europa
EMS European
Macroseismic Scale
XII gr. - 6 tipologie edilizie
(A,B,C,D,E,F) - Europa
1998
28
Misurare la pericolosità attraverso
la catalogazione e l’analisi degli
eventi sismici: un approccio
“avanzato” agli inizi del secolo,
ma rimasto a lungo non tradotto
nella prassi (fino alla fine degli
anni 70), sia per mancanza di
strumenti sia perché si era portati
a riconoscere come sismici i
territori già colpiti.
Lo sviluppo scientifico ha fornito
strumenti di analisi migliori,
utilizzati per valutare
preventivamente la “sismicità
ufficiale”:
- PFG come punto di svolta,
- proposta del 1998 del DPC,
- L’OPCM3274/03,
- D.M. 14.1.08 (NTC 08)
29
Magnitudo
Magnitudo e energie a confronto
Emilia 1996 M = 4.9
Magnitudo Energia libertata
all’ipocentro
(x1020 erg)
Umbria-Marche 1997 M = 5.8
4
5
6
7
8
Friuli 1976 M = 6.2
Milioni di
tonnellate di
esplosivo
0.006
0.2
6.31
200
6310
Variazione
Magnitudo
Irpinia1980 M = 6.9
Variazione
spostamento
0.01
0.1
1.2
10
80
Variazione
energia
1,0
10 volte
32 volte
0,5
3,2 volte
5,5 volte
Avezzano 1915 M = 7.0
Messina1908 M = 7.3
30
Magnitudo
30
COME CALCOLARE DA UN
SISMOGRAMMA LA MAGNITUDO
RICHTER DI UN TERREMOTO
P
• si misura l’ampiezza massima della
registrazione e se ne calcola il
logaritmo;
10
S
S-P = 24 sec
• si calcola la distanza dell’evento a
partire dal tempo S-P o dalla
localizzazione ipocentrale e se ne
calcola il logaritmo;
• sul diagramma si congiungono con
una linea i valori di ampiezza e di
distanza calcolati;
Ampiezza 23 mm
20
100
6
5
100
4
10
• l’intersezione di tale linea con l’asse
centrale del diagramma fornisce il
valore della magnitudo dell’evento
10
3
2
1
1
0
0
10
Distanza
km
S-P
sec
Magnitudo
Ampiezza
mm
31
I maggiori terremoti nel mondo
San Francisco-USA, 1906
M = 7,8
Io = IX MM
750 vittime
Città del Messico, 1985
Ms = 8,1
9.500 vittime
32
33
Kobe – Giappone, 1995
Ms = 7,2
5.500 vittime
230.000 senza tetto
70 miliardi di $ di danni
Koacaeli –Turchia, 1999, M = 7.4, circa 17.000 vittime e 20.000 dispersi
34
Sichuan –Cina, 2008, Mw = 7.8, circa 80.000 vittime
35
Messina, 1908
Ms = 7,2
Io = XI MCS
86.000 vittime
36
37
Il terremoto del 21 settembre 1999 a Chi Chi (Taiwan) M=7,3
38
I maggiori terremoti in Italia
Fucino - Avezzano, 1915
Ms = 7.0
Io = XI MCS
32.610 vittime
Domenica del Corriere 14 Gennaio 1915
Avezzano : Cattedrale crollata
39
La sequenza iniziata il 14 gennaio 1968 in Sicilia occidentale
De Panfilis e Marcelli, Annali di Geofisica n. 4, 1968
40
Friuli, 1976
Ms = 6.5
Io = IX-X MCS
965 vittime
Gemona: edificio crollato
Gemona : campanile della cattedrale
41
Irpinia, 1980
Ms = 6.9
Io = IX-X MCS
2.914 vittime
Balvano 1980
Balvano oggi
42
Umbria-Marche 1997
Ms = 5.9
Io = VIII-IX MCS
11 vittime
Sellano : edificio parzialmente adeguato alla normativa
antisismica
Cesi: edificio in muratura
43
Il terremoto del 29 ottobre 2002 in Sicilia (S. Venerina) M = 4,4
44
Il terremoto del 2002 in Molise e Puglia
31/10/2002 (M=5.4)
27 bambini e due insegnanti morti
a causa del crollo di una scuola
45
Il terremoto del 26 Dicembre 2004 costa occidentale di Sumatra M = 9,1
The resulting tsunami affected 12 nations around the Indian Ocean, with Indonesia suffering the
greatest damage. In Aceh, the northern province of Sumatra, the United Nations (UN) Field Office
reported approximately 131,000 people confirmed dead and 37,000 missing. With more than 80,000
houses sustaining major damage or collapse, the UN estimated that more than 500,000 people were
displaced from their homes in Sumatra alone (Lloyds S. Cluff, PG&E)
http://www.geologie.ens.fr/~vigny/aceh-e.html
The red color means that the water surface is higher than normal, while the blue means lower.
Because of the Fault geometry, the waves propagating to the East (towards Thailand and
Myanmar) begin with a receding wave, which explains why the sea started to retreat minutes
before flooding the coast. On the opposite, to the West (towards India and SriLanka) a large wave
suddenly hit the coast without warning. 10 hours later, the Tsunami reached the African coast
46
I terremoti nella settimana fra il 22 ed il 29 giugno con M>4 nel mondo e
con M> 2.5 in USA
Frequenze annue di
terremoti nel mondo
M
N
>=8
1
7 – 7,9
17
6 – 6,9
134
http://earthquake.usgs.gov/eqcenter/recenteqsww/
47
Parametri di picco dello scuotimento
PGA o ag
VALLE - EW
1.00
Accelerazione
1.50
0.50
0.00
-0.50
-1.00
5.00
-1.50
4.00 0.0
1.0
PGV o v
2.0
3.00
3.0
4.0
5.0
VALLE - EW
6.0
tempo (s)
CESI -Registrazioni SSN 7.10.97
velocità (cm/s)
Velocità
2.00
1.00
0.00
-1.00
-2.00
-3.00
-4.00
-5.00
0.40
0.0
QUANTO E’ SEVERA LA SCOSSA?
1.0
2.0
4.0
5.0
PGD o d
0.20
spostamento (cm)
Spostamento
3.0
6.0
tempo (s)
0.30
CESI: Registrazioni SSN 7.10.97
VALLE - EW
0.10
0.00
-0.10
-0.20
-0.30
-0.40
0.0
1.0
CESI: Re gistrazioni SSN 7.10.97
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
tempo (s)
48
Sistema di monitoraggio in tempo reale INGV-DPC
Circa 300
stazioni
inviano dati in
tempo reale al
sistema di
monitoraggio
INGV-DPC
Multisensor Station:
Broad Band Seismometer +
Accelerometer
+ GPS
49
Informazioni a DPC
in 2-3’
Esempio di M = 4.0
Prima localizzazione in 2 minuti
Finale entro 15 – 30 minuti
50
DPC – Rete Accelerometrica Nazionale (RAN)
213 stazioni digitali collegate via GPRS/GSM
11
Stazioni digitali remote
130 Stazioni digitali previste entro il 2008
119 stazioni analogiche non sono riportate
Stazione
tipica
Nel prossimo
futuro: 570
stazioni digitali
connesse in tempo
reale su maglia
passo 20 km
51
DPC – Rete Accelerometrica Nazionale (RAN)
52
INGV -DPC – Reti integrate
Mappe di
scuotimento
automatiche
shake maps
In sviluppo
53
DPC – Osservatorio Sismico delle Strutture (OSS)
Rete di monitoraggio
permanente su opere
strategiche finalizzata alla
immediata valutazione del
danno.
Unità centrale
presso DPC
Remote Unit informs Central Unit
Central Unit recovers recorded data
Remote Unit
Damage
Assessment
Data Processing
Sensors
on the ground
TYPE OF
STRUCTURE
R/C
buildings
Masonry
buildings
Bridges
USE
Schools
Hospitals
Municipalities
Others
%
65
25
10
%
51
21
20
8
54
DPC – Osservatorio Sismico delle Strutture (OSS)
Sistema di monitoraggio di una
scuola a Forlì. Registrazioni dopo
l’evento del 7/12/2003
Accelerazione sulla struttura
Sensor layout
Accelerazione al suolo
Ground tri-axial
sensor
Displacement
transducer at
MiBAC - 30/06/08 Complesso del S.
Michele
, Linee guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale – G. Di Pasquale: Rischio sismico
the
joint
Indice
55
INTRODUZIONE :
•origine dei terremoti (tettonica a placche, faglie, onde sismiche)
•effetti dei terremoti (scuotimento, deformazioni permanenti, maremoti),
•Danni prodotti dai terremoti (nel mondo ed in Italia)
•Sistemi di monitoraggio (reti permanenti di monitoraggio in Italia)
IL RISCHIO SISMICO:
•Definizione (perdite, probabilità, fattori di rischio)
•Le norme ed il rischio (storia)
•Valutazioni di rischio a scala nazionale o regionale
•Valutazione e mitigazione del rischio su opere strategiche e rilevanti
56
Rischio = probabilità di subire una perdita in un certo periodo di
tempo a causa di una certa tipologia di eventi.
R = p (l > L|t,B,E)
(la perdita non è possibile) 0 < R < 1 (certo il verificarsi della perdita)
l: la perdita è espressa in termini economici (costo per ripristinare lo
stato preesistente o per assicurare la rendita) o di conseguenze
irreversibili per le persone (ferimento o morte), per l’ambiente, per
oggetti non rimpiazzabili (es. capolavori artistici) etc.
t: in generale più tempo si aspetta e più aumenta il rischio.
B: rischio e la perdita sono riferiti a specifiche tipologie di beni
E: Il rischio e la perdita sono riferiti a specifiche cause che provocano
la perdita: p.es. incidenti stradali, eruzioni vulcaniche, terremoti ....
57
RISK GOVERNMENT
Il rischio può essere espresso in termini di valore
atteso delle perdite in un certo periodo di tempo.
Frequenze annue di mortalità in Italia (generico cittadino)
Evento
Rischio indiv.
X 100 nei
Atto di terrorismo
5 10-7
comuni più a
-6
rischio
Inondazione
2 10
Terremoto
1.2 10-5
Incidente sul lavoro
1.4 10-5
Incidente stradale
1.1 10-4
Incidente domestico
1.3 10-4
Altri rischi (malattie ……..)
1.2 10 -2
Tutti i rischi
1.2 10-2
Il binomio classificazione e normativa
58
Rischio e fattori di rischio
Il rischio è la probabilità
probabilità di osservare una perdita ad un certo bene (in un
determinato lasso di tempo)
più azioni
tempo) per effetto di una o più
- l’azione
l’azione (evento) è rappresentata dal sisma insieme alle azioni
permanenti ed alle contemporanee azioni di altra natura;
- la perdita è una variazione dello stato del bene dovuta alle
a) conseguenze dirette sul bene (edificio, abitante, infrastruttura...),
b) conseguenze
(capacità di erogare funzioni)
conseguenze indirette (capacità
Il rischio dipende dal danno strutturale, non strutturale, impiantistico,
dei sistemi di rifornimento, accesso e comunicazione.
Il rischio si può controllare,
controllare, e quindi limitare:
- quantificando le azioni (ove possibile riducendole)
- limitando il danno ad esse conseguente (vulnerabilità),
(vulnerabilità
(vulnerabilità),
- quantificando l’esposizione
l’esposizione (ove possibile limitandola)
PERICOLO
X
SITA’
VULNERA
X
BILITA’
EVENTO (E)
V1B
ESPOSI
ZIONE
DANNO
FISICO D
BENE B
Caratt.strutt
Esposiz.
Legame fra
l’evento (causa) e
il danno fisico
(effetto1)
Fattore di danno
Severità e
numero
degli eventi
nel periodo
0.400
0.300
0.200
0.100
0.000
1
2
3
LIV. DANNO
4
RISCHIO
V2B
1
0.500
0
=
PERDITA
(L)
perdite
dirette
economiche,
di vite,
sociali ..
Legame fra il
danno fisico e le
perdite (morti,
costi,abitazioni
inagibili,,)
BENE B
Caratt.
Struttur. del
bene
Uno schema per la valutazione del rischio sismico
59
5
SSN
0.8
Tiedemann
0.6
0.4
0.2
0
0
1
2
3
4
5
Livello di danno
60
I fattori di rischio sismico e la normativa sismica
Pericolosità
Non è possibile modificare l’intensità e la frequenza dei terremoti, né è
possibile prevederne l’accadimento, però la conoscenza della
pericolosità porta a calibrare gli interventi Æ classificazione
sismica, azione di progetto.
Vulnerabilità
E’ possibile ridurre il danno atteso alle costruzioni ed agli impianti
migliorandone le caratteristiche strutturali e non strutturali.
Gli interventi vanno calibrati rispetto alla pericolosità ed alle
prestazioni attese
Esposizione
E’ possibile progettare l’uso del territorio incidendo sulla
distribuzione e densità abitativa, sulle infrastrutture, sulle destinazioni
d’uso;
La consapevolezza del rischio è la base per migliorare i
comportamenti in caso di terremoto Æ mitigare le conseguenze
61
Classificazione +
Normativa tecnica
Pericolosità/azione
Identifica le zone a
pericolosità di base più
elevata e ne quantifica
le azioni di riferimento.
Conferisce alle struttura una
vulnerabilità tale che il
rischio sia limitato
Risposta sismica
locale: quantifica le
modifiche locali
dell’azione
Pianificazione
dell’emergenza:
mitiga le conseguenze
dell’evento
Le norme e la classificazione NON annullano il rischio
62
Riassumendo:
Nell’ambito della sismica i fattori di pericolosità e vulnerabilità sono
controllati dalle norme riguardanti:
•La classificazione sismica del territorio (quantificazione della
pericolosità di base e delle azioni associate)
•La garanzia di livelli di vulnerabilità non superiori a soglie
commisurate all’azione sismica in modo che il rischio sia accettabile
L’essenziale completamento della classificazione sismica è lo studio a
livello locale dei fattori in grado di rendere uno scuotimento sismico più
severo di quanto appaia dalla pericolosità di base, o di indurre altri
fenomeni di deformazione permanente
L’evento sismico e le sue conseguenze non sono completamente
prevedibili, quindi è importante prevedere azioni per mitigare le
conseguenze stesse. Tipicamente ciò si fa nell’ambito della
pianificazione dell’emergenza.
63
Le norme sismiche si sono evolute nel tempo:
-agli inizi sono state formulate in modo prescrittivo sulla base delle
osservazioni dei danni prodotti dal terremoto;
-Poi si sono introdotte misure dell’azione sismica e della risposta strutturale e
si sono stabiliti criteri di sicurezza in termini di resistenza > sollecitazione;
-Negli ultimi anni si è sviluppato l’approccio prestazionale, che chiarisce quali
siano le prestazioni che ci si attende dall’opera soggetta al terremoto,
come avviene da tempo
nell’industria (automobili,
elettrodomestici etc).
Nel caso delle costruzioni è stato
necessario più tempo sia per le
maggiori incertezze insite nel
processo costruttivo sia perché
le metodologie di progettazione e
controllo solo negli ultimi decenni
hanno consentito l’approccio
prestazionale:
probabilità elevata di ottenere le
prestazioni attese a fronte di
azioni specifiche
64
La definizione delle prestazioni nelle FEMA 273 (USA, 1997)
Liv
Prestazione Strutturale
S-1
Danno strutturale limitato,
limitato necessari
piccoli lavori di riparazione
S-2
Situazione intermedia fra S-1 e S-3
S-3
Danno strutturale significativo,
significativo alcuni
elementi possono essere notevolmente
danneggiati ma non è messa in
pericolo la vita degli occupanti.
Necessari interventi prima di
riutilizzare stabilmente l’edificio.
S-4
Situazione intermedia fra S-3 e S-5
S-5
Danno strutturale grave,
grave significativa
degradazione della resistenza e della
rigidezza del sistema resistente ma
garanzia della capacità portante
verticale. Possibile rischio di vita.
L’edificio è ai limiti del collasso e
potrebbe non essere riutilizzato.
S-6
Prestazione non valutata. Interventi di
riduzione della vulnerabilità non
strutturale non tengono conto della
prestazione strutturale.
Liv
Prestazione non strutturale
N-A
I componenti non strutturali
consentono di esercitare le funzioni
proprie dell’edificio.
N-B
Danno non strutturale limitato.Gli
limitato
accessi e i sistemi di sicurezza
essenziali sono operativi. Qualche
componente non operativo.
Potrebbero non essere disponibili le
forniture esterne.
N-C
Danni significativi agli elementi non
strutturali, senza pericolo per la vita
umana. Le vie di fuga non sono
bloccate ma altri sistemi tecnologici
possono non funzionare.
N-D
Danni estesi ad elementi non
strutturali, ma assenza di cadute di
grandi elementi che possano mettere
in pericolo la vita di gruppi di
persone. I sistemi di protezione
(uscite, antincendio..) non sono
considerati.
N-E
Prestazione non valutata.
valutata
La definizione delle prestazioni dell’edificio (FEMA 273 - USA)
Livelli
prestazione non
strutturale
S-1
S-2
S-3
S-4
S-5
S-6
N-A
OL
2-A
*
*
*
*
N-B
IO
2-B
3-B
*
*
*
N-C
1-C
2-C
LS
4-C
5-C
6-C
N-D
*
2-D
3-D
4-D
5-D
6-D
N-E
*
*
*
4-E
CP
*
Livelli prestazione strutturale
e
se
le
co ll
ap
life
-sa
f
re p
air
ab
co n
tinu
o cc
ed
up
an
cy
tion
ge
ma
e ra
B ase
Shear
Dem and
da
Livelli tipici di prestazione dell’edificio:
OL (Operational Level) : FUNZIONALITA’
IO (Immediate Occupancy) : AGIBILITA’
IMMEDIATA
LS (Life Safety) : SICUREZZA PER LA VITA
CP (Collapse Prevention) : NON COLLASSO
al
on
se t
Nota: * indica una prestazione non raccomandata
op
65
J o e ’s
J o e ’s
B eer!
F ood!
B eer!
F ood!
L a te r a l D e f o r m a t io n
Ord.3274
PRESTAZIONI + EVENTO SISMICO
ed. normali
Op. strat.
OBIETTIVI DI PROGETTO
PRESTAZIONI EDIFICIO
SEVERITA’ DEL
SISMA
66
Funzionalità
OL
Agibilità
immediata
IO
Sicurezza
vita
LS
Non
collasso
CP
50% / 50
a
b
c
d
20% / 50
e
f
g
h
10% / 50
i
j
k
l
2% /50
m
n
o
p
k+p = OBIETTIVO BASE DELLA PROGETTAZIONE per le FEMA 273
n = OBIETTIVO PER GLI OSPEDALI DELLA VETERAN ADMINISTRATION
Storia della classificazione e della normativa
67
PRIMA DEL 1900
27/3/1638 Calabria Io= XI Mm=7.1
5/2/1783 - 28/3/1783 Calabria Io= IX-XI Mm=7.1 30.000 vittime
Il governo di Ferdinando IV di Borbone individuò:
-le località
località dove potevano essere riedificati i centri distrutti, le
caratteristiche delle nuove costruzioni;
-le limitazioni alle sopraelevazioni, ai balconi in pietra e i valori
minimi alla larghezza delle strade,
-indicazioni sulla qualità
qualità delle murature e sulle malte, sulla
necessità di utilizzare gli orizzontamenti come elementi di
connessione fra i muri.
I concetti di base di quei provvedimenti si trasmisero a lungo nelle
normative successive, tutte caratterizzate dall’essere sollecitate
dall’accadimento di un evento sismico.
68
PRIMA DEL 1900
Vennero progettate e realizzate strutture in cui le forze orizzontali
generate dal sisma venivano riprese e trasmesse a terra da un
reticolo di elementi reagenti a sforzo normale. Pare che la Casa
Baraccata, adottata in Portogallo dopo il terremoto del 1755, sia
stata già realizzata in Italia dopo il terremoto del 1638 in Calabria.
69
PRIMI ANNI DEL 1900
8/9/1905 Calabria Io= XI Mm=7.1
28/12/1908 Area dello stretto di Messina Io= XI Mm=7.1 85.000
vittime
Dopo il sisma del 1905 furono varate specifiche norme per la
ricostruzione nei i territori colpiti. Queste norme si ritrovarono poi in
gran parte in quelle emanate a seguito del terribile terremoto del
1908
RD 18/4/1909, n. 193:
Vietate le costruzioni su:
su:
terreni paludosi, franosi, o atti a
scoscendere,
confine fra terreni di natura od
andamento diverso,
suolo a forte pendio, salvo
quando si tratti di roccia
compatta
70
PRIMI ANNI DEL 1900
le altezze massime e il numero dei piani degli edifici:
Hmax= 10 m, due piani; un solo piano per gli edifici in muratura di
pietra listata ogni 60 cm, ulteriormente ammesso un piano
cantinato, se incassato nel terreno.
deroghe per speciali esigenze, previo parere del Consiglio
Superiore dei LL.PP., ma non per edifici destinati ad uso di
alberghi,, scuole,, ospedali,, caserme,, carceri e simili.
larghezze delle strade e degli intervalli di isolamento
sistemi costruttivi: per gli edifici in muratura, era previsto di
di poter
affidare ad un’ossatura metallica o in legno (muratura armata,
animata od ingabbiata), inglobata nella muratura stessa, la funzione
funzione
di controventamento.
spessori dei muri perimetrali s > 1/8 h, ammorsature dei muri
perimetrali con i muri trasversali, questi ultimi posti a distanza
distanza < 5
m, catene sulla sommità
sommità dei muri maestri perimetrali e trasversali,
travi dei solai poggianti sull’intero
sull’
sull’intero spessore dei muri e impalettate
impalettate
esternamente, travi continue, nel caso di fabbricati costituiti da
corpi multipli.
71
PRIMI ANNI DEL 1900
Vietato l'impiego della ghisa e di qualunque altro materiale fragile
per travi, per colonne, e in genere per parti essenziali
dell'organismo resistente degli edifici
Nei calcoli di stabilità
stabilità delle costruzioni dovevano considerarsi:
- le azioni statiche dovute al peso proprio ed al sopraccarico,
aumentate di una percentuale che rappresentasse l’effetto
l’l’effetto delle
vibrazioni sussultorie;
- le azioni dinamiche dovute al moto sismico ondulatorio simulate
con accelerazioni applicate alle masse del fabbricato nelle due
direzioni.
Sono prescrizioni qualitative.
qualitative. La materia relativa alla ricostruzione
portò poi al Decreto Luogoteneziale 19 agosto 1917 n. 1399
“Approvazione
“Approvazione del Testo Unico delle disposizioni legislative
emanate in dipendenza del terremoto del 28 dicembre 1908”.
1908”
1908”.
72
F=ma
m=W/g
a(t)
a(t), F(t)
F - m a =0
Æ
Æ
f Æ
Æ
Æ
Æ
F=Σf
F
73
Necessità di sicure connessioni fra gli elementi strutturali
chiaro percorso di trasferimento delle forze sismiche ai terreni, Æ scelta
dell’acciaio e del calcestruzzo.
Nei riguardi delle caratteristiche costruttive, fu prescritto doversi dare la
preferenza ai tipi di fabbricati dotati di maggior resistenza d’insieme, e
pressoché monolitici, aventi il centro di gravità quanto più in basso
possibile, con fondazioni ben radicate nei suoli, e tali da ricevere e
trasmettere ad ogni loro parte le vibrazioni del suolo, col maggior
sincronismo conseguibile.
In omaggio a tali criteri ……. fu additata come preferibile, nei riguardi della
resistenza sismica, ogni costruzione che comprendesse una intelaiatura (in
genere di legno o di ferro) atta a resistere alle sollecitazioni di tensione,
flessione e taglio. A questa categoria appartengono le costruzioni
baraccate, intelaiate od ingabbiate, e quelle in cemento armato, per le quali
le commissioni suddette, ed altre successivamente nominate da
quest’Amministrazione, determinarono con esattezza e chiarezza i metodi
per l’istituzione dei calcoli di verifica di stabilità rispetto alle sollecitazioni
sismiche
Da “Ministero dei Lavori Pubblici – Direzione Generale dei Servizi Speciali, 1932, <L’azione del Governo Fascista per la
ricostruzione delle zone danneggiate da calamità>”
74
75
76
13/1/1915 Fucino Io= XI Mm=7.1 30.000 vittime
DLL 5/11//1916, n. 1526 .
- Aggiorna le forze sismiche e l’elenco dei comuni sismici,
• le azioni statiche dovute al peso proprio ed al sopraccarico
aumentate del 50% in modo da simulare l’effetto delle vibrazioni
sussultorie;
• le azioni dinamiche dovute al moto sismico ondulatorio, simulate
con accelerazioni applicate nel piano orizzontale alle masse del
fabbricato nelle due direzioni.
• I rapporti fra le forze orizzontali da
introdurre convenzionalmente nei
calcoli ed i corrispondenti pesi
dovevano essere uguali a 1/8 per il
piano terreno degli edifici, ad 1/6
per il piano superiore.
• I calcoli devono essere effettuati
da un ingegnere.
77
Regio decreto 18 aprile 1909, portante norme tecniche ed igieniche
obbligatorie per le riparazioni ricostruzioni e nuove costruzioni degli
edifici pubblici e privati nei luoghi colpiti dal terremoto del 28
dicembre 1908 e da altri precedenti elencati nel R.D. 15 aprile 1909
e ne designa i Comuni.
Regio decreto 15.07.1909 n.542 inserisce nuovi Comuni.
Vengono classificati in zona sismica solo i Comuni che sono colpiti
dal terremoto, senza tener conto della passata storia sismica. Così
continuerà fino alla fine degli anni 70
Garfagnana
1920
Rimini 1916
Monte Amiata
1917
1909
1916 - 1920
1915
78
17.05.1916 Alto Adriatico
(VIII)
16.08.1916 Riminese (VIII)
26.04.1917 Val Tiberina (IX-X)
26.04.1917 Val Tiberina (IX-X)
10.11.1918 Appenn.
Romagnolo (VIII)
16.08.1919 Mugello (IX)
10.09.1919 Toscana merid.
(VIII)
17.9.1920 Garfagnana (X)
RD 13 marzo 1927, n. 431,
Introdotte due categorie, in
relazione al “loro grado di
sismicità ed alla loro
costituzione geologica”, con
prescrizioni normative
differenziate (H, Np)
Nuovi inserimenti
Declassificazioni
79
26.12.1927 Colli Albani (VIII)
27.03.1928 Friuli (IX)
20.04.1929 Bolognese (VIII)
23.07.1930 Irpinia (X)
30.10.1930 Marche sett. (VIII-IX)
19.02.1932 Monte Baldo (VIII)
26.09.1933 Maiella (IX)
R.D.L. n.640
del 25/3/1935
Nuovi limiti di altezza
16 m e 4 piani in cat. 1
no strutture spingenti
cordoli ad ogni piano
Fh=0.1 W in cat 1
Fh=0.07 W in cat. 2
W= G + 1/3Q
H < 1.5 L
Progetto al Genio civile
Regole per c.a da
RD 29/7/1933, n. 1213
Nuovi inserimenti
Declassificazioni
80
Le declassificazioni tra il 1937 e il 1948
Tranne l’inclusione nelle liste dei Comuni delle Province di Ascoli Piceno e
Teramo conseguente al sisma del 3.10.43 si declassifica.
la richiesta si basa sulla considerazione che i danni prodotti in quella zona
dal terremoto del 1915 furono minimi ed imputabili, più che altro, alla
cattiva costruzione delle case, e che, d'altra parte, l'assoggettamento a
tali norme costituisce un notevole intralcio allo sviluppo di quella
zona eminentemente turistica;
... (Terminillo 1938)
… e che, d'altra parte, l'assoggettamento delle norme del decreto
citato costituisce un notevole intralcio allo sviluppo edilizio di quella
zona, di cui vari centri sono importanti stazioni balneari...
(Provincia di Pesaro Urbino 1941)
... e che d'altra parte l'assoggettamento a tali norme sismiche
costituisce un notevole intralcio alla costruzione di nuovi fabbricati
e anche alla ricostruzione di quelli distrutti dalla guerra in un
momento in cui maggiormente è sentito il bisogno di nuovi alloggi;
... (Vittorio Veneto 1947)
81
La Legge 25 novembre 1962, n. 1684
limiti di altezza per cemento armato e
acciaio:
24.5 m e 7 piani in cat. 2
limiti di altezza per murature
2 piani in cat. 1
3 piani in cat. 2
1937
1 piano in meno per muratura in
pietrame listata
altezza limitata da strada
H< 2L
progettazione
Fv solo per sbalzi (40%)
Distribuzione delle forze in
proporzione alle rigidezze
Possibilità di ridurre le azioni sismiche
in condizioni geologiche favorevoli
(previa relazione geologica e
dispensa ministeriale)
II Ca tegor ia
I Categor ia
Comuni dec lassificati tra il
1935 ed il 1937
II Categoria
I Categoria
Comuni declassificati tra il
1962 ed il 1969
1969
82
Legge del 5 novembre 1971, n. 1086 GENERALE
Norme per la disciplina delle opere di conglomerato cementizio
armato normale e precompresso ed a struttura metallica.
tipologie di opere: Cemento armato, acciaio
la costruzione deve avvenire in base ad un progetto esecutivo
redatto da un ingegnere o architetto o geometra o perito industriale
edile iscritti nel relativo albo
analoghe figure tecniche devono intervenire nella direzione dei
lavori.
Il collaudo statico obbligatorio deve essere eseguito da un
ingegnere o da un architetto, iscritto all'albo da almeno 10 anni.
I progetti delle opere depositati all'Ufficio del Genio civile, prima
dell’inizio dei lavori.
Requisiti per la produzione in serie in stabilimenti di manufatti in
conglomerato normale e precompresso e di manufatti complessi in
metallo.
Laboratori Ufficiali per le prove obbligatorie sui materiali da
costruzione.
83
Legge 2 febbraio 1974, n. 64
Innova il quadro delle norme tecniche, sia in generale sia per le
zone sismiche.
Risente degli effetti del processo di attuazione del decentramento
amministrativo già avviato dal DPR 14 gennaio 1972, n. 8, in
particolare per quanto riguarda il trasferimento delle competenze
dello Stato in materia urbanistica alle Regioni.
non contiene più precise prescrizioni da seguire per le costruzioni
in zone sismiche, ma rinvia alla disciplina di specifiche norme
tecniche da emanarsi da parte del Ministero dei lavori pubblici, di
concerto col Ministero dell’interno, e da aggiornarsi,
eventualmente, ogni qual volta sia necessario, in relazione al
progredire delle conoscenze dei fenomeni sismici. Vengono però
stabiliti dalla legge stessa gli argomenti che dovranno essere
disciplinati dalle norme tecniche e vengono fornite indicazioni di
carattere generale.
Questa impostazione consente un aggiornamento più agile della
normativa tecnica, potendosi procedere per decreto.
84
In tutti i comuni della Repubblica le costruzioni sia pubbliche che private
debbono essere realizzate in osservanza delle norme tecniche riguardanti i
vari elementi costruttivi che saranno fissate con successivi decreti
decreti del
Ministro per i lavori pubblici, di concerto con
con ilil Ministro
Ministro per
per l'interno, sentito il
Consiglio superiore dei lavori pubblici, che si avvarrà
avvarrà anche della
collaborazione del Consiglio nazionale delle ricerche. Tali decreti
decreti dovranno
essere emanati entro un anno dall'entrata in vigore della presente
presente legge
Dette norme tratteranno i seguenti argomenti:
a)
a) criteri generali tecnico-costruttivi
tecnicotecnico-costruttivi per la progettazione, esecuzione e
collaudo degli edifici in muratura e per il loro consolidamento;
consolidamento;
b)
b) carichi e sovraccarichi e loro combinazioni, anche in funzione del tipo e
delle modalità
modalità costruttive e della destinazione dell'opera; criteri generali per
per
la verifica di sicurezza delle costruzioni;
c)
c) indagini sui terreni e sulle rocce,
stabilità
rocce, stabilità
stabilità dei
dei pendii
pendii naturali e delle
scarpate, criteri generali e precisazioni tecniche per la progettazione,
progettazione,
esecuzione e collaudo delle opere di sostegno delle terre e delle opere di
fondazione;
fondazione;
d)
d) criteri generali e precisazioni tecniche per la progettazione, esecuzione e
collaudo di opere speciali, quali ponti, dighe, serbatoi, tubazioni,
tubazioni, torri,
costruzioni prefabbricate in genere, acquedotti, fognature;
e)
e) protezione delle costruzioni dagli incendi.
85
3. Opere disciplinate e gradi di sismicità
sismicità
Tutte le costruzioni la cui sicurezza possa comunque interessare la
pubblica incolumità,
incolumità
…., sono
incolumità, da realizzarsi in zone dichiarate sismiche ….,
disciplinate, …..,
….., da specifiche norme tecniche che verranno emanate con
successivi decreti dal Ministro per i lavori pubblici, di concerto
concerto col Ministro
per l'interno, sentito il Consiglio superiore dei lavori pubblici,
pubblici, che si avvarrà
avvarrà
anche della collaborazione del Consiglio nazionale delle ricerche,
ricerche, entro sei
mesi dall'entrata in vigore della presente legge ed aggiornate con la
medesima procedura ogni qualvolta occorra in relazione al progredire
progredire delle
conoscenze dei fenomeni sismici.
sismici.
Con decreti del Ministro per i lavori pubblici emanati di concerto
concerto con il
Ministro per l'interno, sentiti il Consiglio superiore dei lavori pubblici e le
regioni interessate,
interessate, sulla base di comprovate
comprovate motivazioni tecniche, si
provvede:
a) all'aggiornamento degli elenchi delle zone dichiarate sismiche agli effetti
della presente legge e delle disposizioni precedentemente emanate;
emanate;
b) ad attribuire alle zone sismiche valori differenziati del grado di sismicità
sismicità
da prendere a base per la determinazione delle azioni sismiche e di
quant'altro specificato dalle norme tecniche;
c) all'eventuale necessario aggiornamento successivo degli elenchi delle
zone sismiche e dei valori attribuiti ai gradi di sismicità
sismicità
86
5. Sistemi costruttivi.
Gli edifici possono essere costruiti con:
a) struttura intelaiata in cemento armato normale o precompresso, acciaio o
sistemi combinati dei predetti materiali;
b) struttura a pannelli portanti;
c) struttura in muratura;
d) struttura in legname
13. Parere delle sezioni a competenza statale degli uffici del genio civile sugli
strumenti urbanistici.
Tutti i comuni nei quali sono applicabili le norme di cui al titolo II della presente
legge e quelli di cui al precedente articolo 2, devono richiedere il parere delle
sezioni a competenza statale del competente ufficio del genio civile sugli
strumenti urbanistici generali e particolareggiati prima della delibera di
adozione nonché sulle lottizzazioni convenzionate prima della delibera di
approvazione, e loro varianti ai fini della verifica della compatibilità delle
rispettive previsioni con le condizioni geomorfologiche del territorio.
15. Riparazioni.
Le riparazioni degli edifici debbono tendere a conseguire un maggiore grado
di sicurezza alle azioni sismiche di cui ai precedenti articoli.
16. Edifici di speciale importanza artistica.
Per l'esecuzione di qualsiasi lavoro di riparazione in edifici o manufatti di
carattere monumentale o aventi, comunque, interesse archeologico, storico o
artistico, ……., restano ferme le disposizioni vigenti in materia
87
17. Denuncia dei lavori, presentazione ed esame dei progetti.
Nelle zone sismiche di cui all'articolo 3 della presente legge, chiunque
intenda procedere a costruzioni, riparazioni e sopraelevazioni, è tenuto a
darne preavviso scritto, notificato a mezzo del messo comunale o
mediante lettera raccomandata con ricevuta di ritorno,
contemporaneamente, al sindaco ed all'ufficio tecnico della regione o
all'ufficio del genio civile secondo le competenze vigenti, indicando il
proprio domicilio, il nome e la residenza del progettista, del direttore dei
lavori e dell'appaltatore.
18. Autorizzazione per l'inizio dei lavori.
Fermo restando l'obbligo della licenza di costruzione prevista dalla vigente
legge urbanistica, nelle località sismiche, ad eccezione di quelle a bassa
sismicità all'uopo indicate nei decreti di cui al secondo comma del
precedente articolo 3, non si possono iniziare lavori senza preventiva
autorizzazione scritta dell'ufficio tecnico della regione o dell'ufficio del
genio civile secondo le competenze vigenti.
28. Utilizzazione di edifici.
Il rilascio da parte dei prefetti della licenza d'uso per gli edifici costruiti in
cemento armato e delle licenze di abitabilità da parte dei comuni è
condizionato all'esibizione di un certificato da rilasciarsi dall'ufficio tecnico
della regione o dall'ufficio del genio civile secondo le competenze vigenti,
che attesti la perfetta rispondenza dell'opera eseguita alle presenti norme
88
Il decreto ministeriale del 3/3/1975
nuovi criteri geotecnici per le opere di fondazione (in riferimento alla
circolare Min. LL.PP. 3797 del 1967)
nuovi limiti per le altezze massime ed il numero di piani (per edifici in
muratura, a pannelli portanti od in legno),
altezza illimitata per le costruzioni in cemento armato o acciaio
Possibilità di eseguire analisi sismica
statica o dinamica.
Spettro di risposta convenzionale, con
accelerazioni spettrali 0.1g e 0.07 g.
Nuovi coefficienti di proporzionalità e
di distribuzione delle forze sismiche, e
nuovi coefficienti di riduzione dei
1935: Spettro da prove
sovraccarichi
su tavola vibrante
Concomitante emanazione delle norme
per il cemento armato (normale e
precompresso) e per l’acciaio
0.08
0.06
R( T )
0.04
0.02
0
1
2
3
1975: Spettro
.
convenzionale
2° categoria
T
Due strutture duttili con stessa rigidezza
subiscono lo stesso spostamento (T>Tc)
detto
µ=du/dy =Fe/Fy
Æ La forza sulla struttura danneggiata è µ
volte più piccola di quella che agisce su
quella elastica
Spettri di risposta Zona 2
1
Spettro elastico
da registrazione
0.9
0.8
pseudo accelerazione (g)
89
Suolo B
DM96-SL
B q=4
Lo spettro di progetto è ottenuto a
partire dallo spettro elastico,
tenendo conto della duttilità della
struttura, quindi l’azione sismica è
diversa per strutture con diversa
duttilità
Lo spettro di progetto differisce dal
vecchio soprattutto nei periodi bassi.
colfiorito NS
0.7
Colfiorito NS q=4
0.6
Spettro elastico
di norma
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
0.5
1
periodo (s)
1.5
2
Spettro di progetto nuova norma
Spettro di progetto vecchia norma
2.5
Spettro elastico della registrazione di
Colfiorito della RAN. Sisma in Marche Umbria 1997 (00:33 del 26.9.97)
90
Il Progetto Finalizzato Geodinamica
Il progetto Finalizzato Geodinamica
del CNR nel 1979 realizzò le carte di
scuotibilità del territorio italiano sulle
quali, per quantificare il livello di
esposizione del paese al terremoto,
venivano valutati tre parametri:
Massima intensità macrosismica per
ciascun sito (periodo di osservazione
dal 1000 d.c. all’attuale)
L’intensità osservata all’interno di un
periodo di tempo (per valori assegnati
di 50,100,200,500 e 1000 anni)
Il valore del coefficiente C utilizzato
nella normativa sismica per il
progetto delle costruzioni
I risultati del progetto furono la base
per i DM di classificazione emanati
fra il 1981 ed il 1984.
Il progetto indicò la necessità di
approfondire un’ampia fascia di
territorio di sismicità inferiore alla 2°
categoria
91
6.5.1976 e 15.9.1976 Friuli (X)
11.3.1978 Calabria meridionale
(VIII)
15.4.1978 Golfo di Patti (VIII)
19.9.1979 Valnerina (VIII-IX)
23.11.1980 Irpinia & Basilicata (X)
D.M. del 3.6.1981 n.515
zona sismica di terza categoria
Grado di sismicità S:
S= 12
I categoria (1975)
S= 9
II categoria (1975)
S= 6
III categoria (1981)
Coefficiente sismico: C=(S-2)/100
C= 0.1
I categoria
C= 0.07 II categoria
C= 0.04 III categoria
D.M. 19.06.1984
livello di protezione sismica
differenziato per particolari categorie di
edifici:
-Strategici, I=1.4,
-A particolare rischio d’uso, I=1.2
99 comuni in categoria 3,
colpiti dal sisma del 1981
92
Il D.M. 16/1/1996
Le sollecitazioni dovute al’azione sismica (orizzontali e verticali)
devono essere valutate convenzionalmente per mezzo di una analisi
statica o dinamica,
Possono, in alternativa, eseguirsi analisi più approfondite, fondate
su un'opportuna e motivata scelta di un "terremoto di progetto" e su
procedimenti di calcolo basati su ipotesi e su risultati sperimentali
chiaramente comprovati.
Le costruzioni nelle quali sia prevista l'introduzione di isolatori
sismici, di qualunque tipo, possono essere realizzate previa
dichiarazione di idoneità del Presidente del Consiglio superiore dei
lavori pubblici, su conforme parere dello stesso Consiglio
93
L'analisi statica degli effetti sismici può essere effettuata per
costruzioni con struttura regolare e con elementi di luce
corrente. Gli effetti sismici possono essere valutati
convenzionalmente mediante analisi statica delle strutture
soggette a:
un sistema di forze orizzontali parallele alle direzioni ipotizzate per
il sisma; la risultante di tali forze viene valutata con
l'espressione:
Fh= C ⋅ R ⋅ I ⋅ W (C ⋅ R ⋅ I ⋅ W ε β per le strutture intelaiate)
dove:
C = (S-2)/100 è il coefficiente di intensità sismica (0.1, 0.07, 0.04)
S = Grado di sismicità (S≥2)
(12, 9 e 6)
R = il coefficiente di risposta relativo alla direzione considerata
I = coefficiente di protezione sismica (1.0, 1.2 e 1.4)
W = il peso complessivo delle masse. ε coefficiente di fondazione
Il coefficiente R è funzione del periodo fondamentale della
.
struttura T0:
⎛ del1.0
se T0
≤ del0.8
MiBAC - 30/06/08 Complesso
S. Michele , Linee guida per la valutazione
e riduzione
rischiosec.
sismico del patrimonio culturale – G. Di Pasquale: Rischio sismico
R ⎨
0.08
0.06
R( T )
0.04
0.02
0
1
2
3
T
94
Verifiche di spostamenti e deformazioni
ηd spostamenti elastici relativi tra due punti della struttura dovuti al
sisma convenzionale ,
ηp spostamenti elastici relativi tra i medesimi due punti della
struttura dovuti alle altre azioni da prendere in considerazione .
Per limitare la danneggiabilità delle parti non strutturali e degli
impianti, gli spostamenti relativi totali h, sono da valutare
convenzionalmente mediante la seguente formula
ηt = (ηp ± ληd)/x
λ = 2 se I=1.0 λ = 3 se I=1.2 λ = 4 se I=1.4
x = 1 se si usa il metodo delle t.a. x = 1.5 se si usa il metodo degli
stati limite
Per il soddisfacimento dei requisiti di sicurezza delle parti strutturali
gli spostamenti relativi totali ηt* , da valutare
convenzionalmente mediante la formula :
ηt* = (ηp ± 9ηd)/x
non devono causare perdita di connessione nei vincoli o
martellamento tra strutture adiacenti .
95
La Circolare n. 65/AA.GG. del 10 aprile 1997, recante “Istruzioni per
l’applicazione delle Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche
di cui al D.M. 16.1.96” introduce ulteriori disposizioni che di fatto
consentivano un avanzamento ulteriore rispetto al DM stesso. In
estrema sintesi, tale Circolare:
dichiara esplicitamente il carattere convenzionale delle verifiche sismiche
condotte in campo lineare a fronte di un’azione sismica descritta dal
tradizionale spettro di progetto, evidenziando come l’efficacia della
procedura ai fini della salvaguardia della vita umana fosse legata
all’effettiva disponibilità di duttilità strutturale;
prefigura la possibilità di effettuare valutazioni alternative (non
convenzionali) basate su un’opportuna e motivata scelta del terremoto
di progetto e su metodi di analisi non lineare più aderenti al reale
comportamento della struttura;
fornisce prime indicazioni sugli accorgimenti costruttivi necessari per
garantire la duttilità (dettagli costruttivi, percentuali minime di armatura,
maggiorazione dell’azione sismica per situazioni di piano soffice,
influenza degli elementi non strutturali);
richiama le tecniche innovative di protezione sismica già consolidate
(isolamento sismico e dissipazione di energia);
illustra le ragioni della valutazione degli spostamenti prodotti dal terremoto
come indicatori di danno.
La forza della Circolare è stata probabilmente inferiore al suo potenziale a
causa del suo carattere di “istruzione”, che non la rendeva di fatto
vincolante.
96
Piano debole:
Moltiplicatore 1.4
Schemi di funzionamento delle
tamponature
Circa 1200 comuni su 8100 sono classificati sismici all’inizio degli anni 80.
Il mercato delle costruzioni è particolarmente vivace negli anni 60 e 70, si
tratta in maggiornaza di abitazioni costruite in zone ancora non classificate
evoluzione della classificazione sismica e
dell'edilizia abitativa in Italia
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
06/07/2009
28/10/1995
18/02/1982
11/06/1968
03/10/1954
24/01/1941
18/05/1927
08/09/1913
0
00/01/1900
n. comuni classificati zone 1,2 e 3
97
data
Il numero di abitazioni costruite (barre, in migliaia) a confronto con il
progresso della classificazione sismica (linea, n. comuni)
97
superfici delle abitazioni totali e non protette
1.400.000.000
totale
1.200.000.000
costr. prima
della classif.
1.000.000.000
mq
98
Elaborazioni dei dati del censimento ISTAT 2001
dell’evoluzione della classificazione. (Uff. SAPE, 2008)
800.000.000
600.000.000
400.000.000
200.000.000
0
c.a.
muratura
tipologia costruttiva
altro
e
Superfici ad uso
abitativo in edifici
costruiti prima della
classificazione a
confronto con il
patrimonio abitativo
totale.
Solo il 18% è protetto
dal sisma
Numero degli edifici
costruiti prima
dell’emanazione
delle norme
antisismiche, per
zona sismica attuale
e per regione
98
99
Ordinanza 3274 del 20.3.03
Documento esplicativo
Allegato 1
Criteri per
l’individuazione
delle zone
sismiche
individuazione,
formazione ed
aggiornamento
degli elenchi ….
Allegato A
Classificazione
sismica dei
Comuni
Allegato 2
Allegato 3
Allegato 4
Norme tecniche
per il progetto, la
valutazione e
l’adeguamento
sismico degli
edifici
Norme tecniche
per il progetto
sismico dei ponti
Norme tecniche
per il progetto
sismico delle
opere di
fondazione e di
sostegno dei
terreni
Ordinanza modificata con successive OPCM
3316, 3333 e 3431
100
L’Ordinanza ha anche adottato, con integrazioni ed in sede di prima
applicazione, la proposta di riclassificazione sismica del territorio
nazionale predisposta nel 1998 da un altro gruppo di lavoro istituito
dall’allora sottosegretario alla Protezione civile, che già evidenziava la
necessità di classificare le zone colpite dal terremoto del Molise e molte
altre in diverse parti del Paese.
Gli allegati all’Ordinanza sono frutto di un lavoro condotto in tempi molto
serrati, e con l’intento, dichiarato dal gruppo di lavoro nella sua relazione
finale, di “innovare profondamente le norme tecniche adottando, in
modo omogeneo per tutto il paese, soluzioni coerenti con il sistema
di normative già definito a livello europeo”.
I documenti proposti, peraltro, “non consistono in una mera traduzione
del codice Europeo. Al contrario ne costituiscono una semplificazione ed
un adeguamento alla specifica situazione italiana, in modo da favorire il
passaggio dal sistema attuale all’uso integrale delle Norme Europee”.
100
100
Per le opere la cui resistenza al sisma è di
importanza primaria per le necessità
della protezione civile, per il coefficiente
di protezione sismica si assume I = 1,4.
Ord. 3274 del 20.3.2003
D.M. 14.9.2005
Eurocodice 8
Per costruzioni, la cui funzionalità è
necessaria anche dopo terremoti
violenti, si adottano azioni maggiori,
corrispondenti a probabilità di occorrenza
più vicine a quelle adottate per lo SLU.
Prestazione - evento
D.M. del 16.1.1996
Prescrizione
Prestazioni attese secondo la norma
Obiettivi di sicurezza sismica delle costruzioni nelle
Normative o Linee Guida
Tutte le costruzioni la cui sicurezza possa
Legge 64/74
101
interessare la pubblica incolumità … sono
disciplinate … da specifiche norme
tecniche… (L.64/74)
Per limitare la danneggiabilità delle parti
non strutturali e gli impianti gli spostamenti
relativi sono da valutare … (DM 16.1.96)
SLU Residua resistenza e rigidezza nei
confronti delle azioni sismiche ed intera
capacità per carichi verticali a seguito di
eventi sismici con probabilità di
superamento del 10% in 50 anni
SLD Danni non gravi e continuità d’uso
per eventi con probabilità di superamento
più elevata (50% in 50 anni)
MiBAC - 30/06/08 Complesso del S. Michele , Linee guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale – G. Di Pasquale: Rischio101
sismico
101
101
102
Il PFG, i decreti del 1981-1984, la proposta 1998 :
ciò che era disponibile per la ridefinizione della
III Categoria
II Categoria
I Categoria
1984
Proposta
1998
1979
Il PFG aveva individuato, oltre alle zone equiparabili a quelle di II
categoria, anche un ampio insieme di zone per le quali erano necessari
ulteriori approfondimenti ma che potevano avere una sismicità non
trascurabile. La proposta 1998 aveva evidenziato come fosse necessaria
una revisione della classificazione, specialmente in III categoria
102
103
•Con l’Allegato 1, l’Ordinanza, “nelle more dell’espletamento degli
adempimenti previsti dall’articolo 93 del D.Lgs 31.3.1998 n. 112, e
ferme restando le competenze delle regioni e degli enti locali di cui
all’articolo 94 del medesimo decreto”, definisce i criteri generali per
la classificazione del territorio, prevedendo:
•criteri di prima applicazione, rispetto ai quali adotta come
mappa di riferimento quella derivante dalla proposta di
classificazione avanzata nel 1998 da un Gruppo di Lavoro istituito
dal Sottosegretario alla Protezione Civile, unita alla classificazione
determinata dai decreti ministeriali succedutisi fino al 1984; in
sostanza non è stato declassificato alcun comune in attesa di studi
più avanzati;
•criteri a regime, basati sui valori di accelerazioni orizzontali di
picco al suolo riferite ad una probabilità di superamento del 10% in
50 anni (periodo di ritorno di 475 anni); tali valori definiscono
anche, nelle norme tecniche, le azioni sismiche da considerare nella
verifica dello stato limite ultimo delle costruzioni correnti.
103
104
La classificazione allegata all’OPCM 3274
III Categoria
II Categoria
I Categoria
1984
Proposta
1998
2003
104
105
S. Giuliano di P.
Classificazione sismica
secondo Allegato A
scendono di categoria
L’elenco presente
nell’allegato 1 è già una
classificazione sismica
immediatamente operativa,
anche se i criteri di prima
applicazione consentono alle
Regioni un’ampia possibilità
di variazione (1 classe)
105
106
Il recepimento della
classificazione di prima
applicazione da parte delle
Regioni fra il 2003 ed il
2006:
tolleranza di 1 zona
106
107
La classificazione sismica emanata con
l’OPCM 3274/03 prevede che
il territorio nazionale sia suddiviso in
zone sismiche, ciascuna contrassegnata
da un diverso valore di ag, accelerazione
orizzontale massima su suolo di
Zona
categoria A, avente probabilità di
superamento del 10% in 50 anni
1
La stessa suddivisione è prevista
2
dalle Norme Tecniche per le
Costruzioni (DM 14.9.05)
3
4
ag
0,35g
0,25g
0,15g
0,05g
La norma fornisce anche I valori dello spostamento e della velocità
orizzontali massimi del suolo (dg) e (vg), che sono:
dg= 0,025 ⋅ S ⋅ TC ⋅TD ⋅ ag
vg = 0,16 S ⋅ TC ⋅ag
In zona 1, ag = 0.35 g
Suolo
dg (cm)
vg (cm/s)
A
6.9
22.0
BCE
8.6
34.3
D
13.7
59.3
107
Effetti locali e scuotimento – gli spettri di norma (2003)
Suoli della norma
Spettro di risposta elastico - orizzontale
A - Formazioni litoidi o suoli
4.0
omogenei molto rigidi.
rigidi.
Suolo A
3.5
3.0
Suolo B-C-E
B - Depositi di sabbie o ghiaie
2.5
Suolo D
molto addensate o argille
2.0
molto consistenti
1.5
C - Depositi di sabbie e ghiaie
1.0
mediamente addensate,
addensate, o di 0.5
argille di media consistenza,
consistenza,
0.0
0
1
2
3
D - Depositi di terreni granulari da
sciolti a poco addensati
Spettro di risposta elastico - verticale
oppure coesivi da poco a
4.0
mediamente consistenti ,
3.5
E - Profili di terreno costituiti da
3.0
strati superficiali alluvionali,
alluvionali, 2.5
giacenti su di un substrato di 2.0
Verticale A, B, C; D, E
materiale più
più rigido con Vs30 1.5
1.0
> 800 m/s.
0.5
S1 ed S2 situazioni speciali con
0.0
rischio di collasso di
0
1
2
3
fondazione
o liquefazione
108
4
4
109
Il ruolo delle condizioni locali del terreno di fondazione ai fini
dell’azione sismica: un esempio italiano: Umbria – Marche (1997)
CESI
BASSA
CESI
VILLA
Effetti locali e scuotimento esempio italiano
110
Registrazioni SSN 7.10.97
CESI - 7.10.97 SSN - Spettri di risposta d=0.05
6.0
1.50
MONTE - NS
Monte EW
VALLE - NS
1.00
Valle NS
0.50
5.0
Valle EW
Monte NS
PSA (g/10)
4.0
3.0
0.00
-0.50
-1.00
2.0
CESI VILLA
-1.50
0.0
1.0
0.0
0.0
SOFT SOIL
0.2
0.4
0.6
Recent sand-clay
deposits
0 - 10 m: V S = 80 ÷ 100 Periodo
m/s
(s)
10 m – valley floor: V S = 200 ÷ 400 m/s
0.8
2.0
≈ VII M CS
I1.0
M inor damages
3.0
te m po (s )
6.0
1.0
CESI BASSA
I ≈ IX MCS
Severe damages
Collapses
Accelerometric
station
4.0
5.0
Accelerometric
station
~ 60 m
Bedrock
V S = 1000 ÷ 2000 m/s
~ 35 m
~ 350 m
Effetti locali e scuotimento esempio italiano
111
Cesi Villa
– VII MCS
Courtesy of F. Mollaioli
Cesi Bassa –
IX MCS
Effetti locali e scuotimento – fattori dell’amplificazione
112
1
H ab (ω ) =
cos(
ω ⋅H
v
q=
1.5
1 .5
2
) + q ⋅ sin(
ω n = ( 2 n − 1)
0.5
v
)2
ρ ⋅v
ω ⋅H
+
β
v
ρ o ⋅ vo
1.0
1 .0
ω ⋅H
0 .5
π ⋅v
2H
0.0
0. 0
0 .0
0 .0
-0 .5
1 .0
2.0
3 .0
5 .0- 0.5
4 .0
A
1. 0
2. 0
3. 0
4. 0
5.0
6.0
6 .0
B
- 1.0
-1 .0
-1 .5
- 1.5
v
ρ
H
ρo
vo
vo
113
Avanzamenti in tema di pericolosità ed azione sismica 2004 - 2007
Ulteriori risultati resi disponibili dal Progetto S1 della
convenzione DPC – INGV per la descrizione dell’azione
sismica
(Valutazioni riferite alla pericolosità di base – condizioni di
suolo A)
Utili per la definizione dell’azione sismica per opere
- a carattere strategico o suscettibili di conseguenze rilevanti in
caso di collasso (OPCM 3274);
- Per opere di classe diversa (DM 14.9.05)
-- per la verifica di differenti stati limite (SLD, SLU, DL, DS, CO)
Valori dell’accelerazione di picco al suolo per differenti
periodi di ritorno
Valori degli spettri elastici di risposta a pericolosità
uniforme per differenti periodi di ritorno
113
114
Pericolosità sismica
log N° events/year
zone1
zone 3
site
zone 2
magnitude
M3
M2
M1
distance (km)
exceedance probab.
peak ground acceler.
1- CATALOGO SISMICO
2- RELAZIONI DI RICORRENZA
ZONE SISMOGENETICHE
Per ogni zona va definita una relazione di
La sismicità all’interno di ogni zona è unifor- ricorrenza tra il numero di eventi osservati e
me: i terremoti hanno la stessa probabilità di la Magnitudo (o Intensità) che consente di
comparsa su tutta la zona e seguono la stessa attribuire a ciascuna Magnitudo la sua frelegge di ricorrenza. La sismicità dell’area,
quenza annua di osservazione o il suo inverla geologia e la geofisica forniscono general- so (periodo di ritorno).
mente la base per l’identificazione delle zone.
VALUTAZIONE
PROBABILISTICA DELLA
PERICOLOSITÀ SISMICA
(Cornell, 1968)
Il metodo di Cornell è basato sulle
seguenti ipotesi :
• i tempi di intercorrenza dei terremoti
seguono la distribuzione statistica di un
processo di Poisson (gli eventi sono
indipendenti tra loro e stazionari nel tempo);
200 years
50 years
100 years
peak ground accel.
4- STIMA DELLA PERICOLOSITA'
3- RELAZIONI DI ATTENUAZIONE
Servono per determinare il contributo attenu- Calcolo della frequenzaλ con cui il valore
delparametro scelto viene superato nel sito in
ato al sito (in termini di intensità, picco di
accelerazione, ecc.) di tutte le zone sismoge- esame. Calcolo (attraverso la distribuzione d
netiche. Tali relazioni vengono generalmente Poisson 1-e-λt) della probabilità di
stimate con analisi di regressione sui dati rac- eccedenza per diversi valori del parametro e
colti nella regione di interesse.
dei tempi di esposizione.
• la distribuzione statistica della magnitudo è
di tipo esponenziale e vale una legge di
ricorrenza del tipo log(N) = a - bM fra numero
di terremoti e loro intensità;
• la sismicità all’interno
sismogenetica è uniforme,
di
ogni
zona
115
Uno degli elementi innovativi della mappa INGV: L’albero logico
utilizzato per quantificare le incertezze epistemiche legate a:
Completezza, Mmax, tassi di sismicità, attenuazione
115
116
Dall’OPCM 3274/03 all’OPCM 3519/06
Classificazione: 1 applicazione
Mappa di pericolosità di riferimento
116
L’Allegato 2 alla OPCM 3274 è quello più corposo ed introduce il
maggior numero di innovazioni ed indicazioni di dettaglio rispetto al
DM16.1.96 e relative istruzioni.
In estrema sintesi:
de
lla
Co
llas
so
ia
Sa
lva
gu
ard
ara
bilit
à
Rip
io
da
nn
eg
gia
Co
me
mp
nto
let
ao
pe
rat
ivit
à
Op
era
tivit
à
•definisce le azioni sismiche alla
base dei requisiti di sicurezza
mediante la probabilità di eccedenza Taglio
alla
base
dell’ azione in 50 anni, o, in modo
equivalente, mediante la definizione
del tempo di ritorno dell’azione.
L’azione è variata per le opere
strategiche per le esigenze di
protezione civile o suscettibili di
conseguenze rilevanti in caso di
(da Ron Hamburger)
collasso;
vita
•definisce i requisiti di sicurezza attesi dalle costruzioni: esplicitamente nei
confronti dello Stato Limite Ultimo (a fronte di un evento raro la
struttura può subire danni gravi ma mantiene una residua
resistenza e rigidezza nei confronti delle azioni sismiche e la
capacità di sopportare le forze gravitazionali) e dello Stato Limite di
Danno (a fronte di un evento meno raro, non ci deve essere interruzione
d’uso dell’edificio; in sostanza esso deve risultare agibile);
Iniz
117
Spostamento laterale
117
118
•le azioni sismiche di riferimento sono legate alla classificazione sismica del
territorio e per tutte le zone è prevista la progettazione sismica delle
costruzioni, semplificata in zona 4, dove le Regioni possono decidere di non
adottarla o di adottarla solo per particolari opere;
•fornisce una caratterizzazione dell’azione sismica mediante spettri di
risposta elastici e dà la possibilità di utilizzare anche spettri derivanti da
studi di hazard, purché non risultino eccessivamente ridotti (max 20% in
meno) rispetto a quelli standard;
•per i metodi di progetto basati su analisi lineari, fornisce i coefficienti di
struttura e le regole che permettono di definire spettri di progetto coerenti con
le caratteristiche di regolarità e con il livello di duttilità che si vuole
conseguire;
•consente esplicitamente le analisi non lineari, sia per la verifica dei
coefficienti di struttura, sia come mezzo di analisi delle opere esistenti al fine
di esplorarne in maggior dettaglio le effettive capacità; inoltre, introduce la
progettazione basata sugli spostamenti, in linea con le più recenti normative
di settore;
118
119
•introduce la progettazione basata sulla gerarchia delle resistenze (in
sostanza, le strutture sono dimensionate in modo da pilotare e controllare i
meccanismi di danno ed evitare che rotture fragili precedano quelle duttili);
•fornisce indicazioni specifiche per le strutture protette con isolamento sismico
alla base: a partire dai materiali e dispositivi, fino ai tipi di analisi, verifiche e
controlli da effettuare;
•per le opere esistenti definisce un percorso di valutazione della capacità
basato su indagini necessarie per acquisire una conveniente conoscenza
delle stesse opere, armonizzazione dei livelli di conoscenza raggiunti con il
tipo di analisi utilizzato, fattori di confidenza da utilizzare e metodi più
opportuni di valutazione e di eventuale miglioramento. Fornisce, inoltre,
metodologie specifiche per l’analisi di sicurezza sismica dell’edificato storico,
codificando le analisi per macroelementi e cinematismi, che da tempo erano
riportate nella letteratura scientifica, ma che ancora non avevano trovato un
riscontro normativo puntuale, se non in alcune norme regionali;
•elimina le limitazioni di altezza degli edifici in funzione della larghezza
stradale, rimandando per esse agli strumenti urbanistici.
•L’Ordinanza 3431 prevede la predisposizione di Linee Guida per i
beni culturali, che sono state emanate a Gennaio 2008 come
Direttiva del PCM
119
120
Regole di
variazione del
rapporto resistenza
effettiva/resistenza
richiesta
Non sempre
“più resistente”
è meglio
Immagine concessa dal prof. Decanini
120
121
Classi di duttilità e principi di gerarchia delle resistenze
Per le strutture in CD"A", i momenti flettenti di calcolo nei pilastri si
ottengono moltiplicando i momenti derivanti dall’analisi per il fattore di
amplificazione α.
Il fattore di amplificazione, il cui scopo è quello di proteggere i pilastri
dalla plasticizzazione, è dato dall’espressione:
α = γRd ⋅
∑MRt
∑Mp
nella quale γ Rd = 1,20, è la somma dei momenti resistenti delle travi
convergenti in un nodo, aventi verso concorde, e è la somma dei
momenti nei pilastri al di sopra ed al di sotto del medesimo nodo,
ottenuti dall’analisi.
Al fine di escludere la formazione di meccanismi inelastici dovuti al
taglio, gli sforzi di taglio nei pilastri da utilizzare per le verifiche ed il
dimensionamento delle armature si ottengono dalla condizione di
equilibrio del pilastro soggetto all’azione dei momenti resistenti nelle
sezioni di estremità superiore ed inferiore secondo l’espressione:
V = γ Rd ⋅
MsRp + MiRp
lp
nella quale γRd = 1,20, lp è la lunghezza del pilastro.
122
Pericolosità sismica (All. A D.M. 14.1.08) (NTC08)
Le Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC) adottano un approccio
prestazionale alla progettazione delle strutture nuove e alla verifica di
quelle esistenti. Nei riguardi dell’azione sismica l’obiettivo è il
controllo del livello di danneggiamento della costruzione a fronte dei
terremoti che possono verificarsi nel sito di costruzione.
L’azione sismica sulle costruzioni è valutata a partire da una
“pericolosità sismica di base”, in condizioni ideali di sito di riferimento
rigido con superficie topografica orizzontale (di categoria A nelle
NTC).
Le valutazioni della “pericolosità sismica di base” debbono derivare
da studi condotti a livello nazionale, su dati aggiornati, con procedure
trasparenti e metodologie validate. I dati utilizzati per le valutazioni
devono essere resi pubblici, in modo che sia possibile la riproduzione
dell'intero processo.
La “pericolosità sismica di base”, nel seguito chiamata semplicemente
pericolosità sismica, costituisce l’elemento di conoscenza primario
per la determinazione delle azioni sismiche; le sue attuali fonti di
riferimento sono indicate nel seguito del presente paragrafo.
123
La pericolosità sismica in un generico sito deve essere descritta in modo
da renderla compatibile con le NTC e da dotarla di un sufficiente livello di
dettaglio, sia in termini geografici che in termini temporali; tali condizioni
possono ritenersi soddisfatte se i risultati dello studio di pericolosità
sono forniti:
in termini di valori di accelerazione orizzontale massima ag e dei
parametri che permettono di definire gli spettri di risposta ai sensi delle
NTC, nelle condizioni di sito di riferimento rigido orizzontale sopra definite
in corrispondenza dei punti di un reticolo (reticolo di riferimento) i cui
nodi sono sufficientemente vicini fra loro (non distano più di 10 km);
per diverse probabilità di superamento in 50 anni e/o diversi periodi di
ritorno TR ricadenti in un intervallo di riferimento compreso almeno tra 30
e 2475 anni, estremi inclusi;
L’azione sismica così individuata viene successivamente variata, nei modi
chiaramente precisati dalle NTC, per tener conto delle modifiche prodotte
dalle condizioni locali stratigrafiche del sottosuolo effettivamente
presente nel sito di costruzione e dalla morfologia della superficie. Tali
modifiche caratterizzano la risposta sismica locale.
124
La disponibilità di informazioni così puntuali e dettagliate, in
particolare il riferimento a più probabilità di superamento,
consente ad un tempo di:
a) adottare, nella progettazione e verifica delle costruzioni, valori
dell’azione sismica meglio correlati alla pericolosità sismica del
sito, alla vita nominale della costruzione e all’uso cui essa è
destinata, consentendo così significative economie e soluzioni
più agevoli del problema progettuale, specie nel caso delle
costruzioni esistenti;
b) trattare le problematiche di carattere tecnico-amministrativo
connesse alla pericolosità sismica adottando una
classificazione sismica riferibile anche a porzioni territoriali dei
singoli comuni.
In particolare è possibile separare le questioni di cui al punto a)
dalle questioni di cui al punto b.
125
Per ciascun nodo del reticolo di riferimento e per ciascuno dei
periodi di ritorno TR considerati dalla pericolosità sismica, i tre
parametri si ricavano riferendosi ai valori corrispondenti al
50esimo percentile ed attribuendo a:
ag il valore previsto dalla pericolosità sismica,
Fo e T*C i valori ottenuti imponendo che le forme spettrali in
accelerazione, velocità e spostamento previste dalle NTC
scartino al minimo dalle corrispondenti forme spettrali previste
dalla pericolosità sismica (la condizione di minimo è imposta
operando ai minimi quadrati, su spettri di risposta normalizzati
ad uno, per ciascun sito e ciascun periodo di ritorno).
Le forme spettrali previste dalle NTC sono caratterizzate da
prescelte probabilità di superamento e vite di riferimento. A tal
fine occorre fissare:
la vita di riferimento VR della costruzione,
le probabilità di superamento PVRnella vita di riferimento associate a
ciascuno degli stati limite considerati,
Per tutte le isole, con l’esclusione della Sicilia, Ischia, Procida, Capri
gli spettri di risposta sono definiti in base a valori di uniformi su
tutto il territorio di ciascuna isola
126
Pericolosità ed azioni sismiche nel D.M. 14.1.08
ag
Spettro di risposta 10%/50 anni
ID 20979 (43.585, 13.49)
50 percentile
0,6
84 percentile
Se(T) (g)
Allo stato attuale l’azione
sismica di si determina a
partire dalla mappa
nazionale di riferimento
(OPCM 3519/06) e dagli
spettri di risposta ad essa
associati (Progetto S1 DPCINGV).
Lo spettro di risposta
elastico di norma ha forma
“Eurocodice” determinata in
modo da minimizzare lo
scarto rispetto agli spettri
elastici “a probabilità
agF0
uniforme”, disponibili per
diverse probabilità di
eccedenza in 50 anni.
0,5
16 percentile
0,4
NTC 08
0,3
0,2
0,1
0
0
T*C
0,5
1
1,5
2
T (sec)
127
La vita nominale di un’opera strutturale VN : numero di anni nel quale la struttura,
soggetta alla manutenzione ordinaria, deve potere essere usata per lo scopo al quale
è destinata.
La classe d’uso di una costruzione: è definita con riferimento alle conseguenze di
una interruzione di operatività o di un eventuale collasso in presenza di sisma:
Classe I: Costruzioni con presenza solo occasionale di persone, edifici agricoli.
Classe II: Costruzioni il cui uso preveda normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per
l’ambiente e senza funzioni pubbliche e sociali essenziali. Industrie con attività non pericolose
per l’ambiente. Ponti, opere infrastrutturali, reti viarie non ricadenti in Classe d’uso III o in
Classe d’uso IV, reti ferroviarie la cui interruzione non provochi situazioni di emergenza. Dighe il
cui collasso non provochi conseguenze rilevanti.
Classe III: Costruzioni il cui uso preveda affollamenti significativi. Industrie con attività
pericolose per l’ambiente. Reti viarie extraurbane non ricadenti in Classe d’uso IV. Ponti e reti
ferroviarie la cui interruzione provochi situazioni di emergenza. Dighe rilevanti per le
conseguenze di un loro eventuale collasso.
Classe IV: Costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti, anche con riferimento
alla gestione della protezione civile in caso di calamità. Industrie con attività particolarmente
pericolose per l’ambiente. Reti viarie di tipo A o B, di cui al D.M. 5 novembre 2001, n. 6792, e di
tipo C quando appartenenti ad itinerari di collegamento tra capoluoghi di provincia non altresì
serviti da strade di tipo A o B. Ponti e reti ferroviarie di importanza critica per il mantenimento
delle vie di comunicazione, particolarmente dopo un evento sismico. Dighe connesse al
funzionamento di acquedotti e a impianti di produzione di energia elettrica.
128
Periodo di riferimento dell’azione sismica VR = VN CU (anni)
IMPORTANZA
(Tutte le azioni)
TIPI DI COSTRUZIONE
Opere provvisorie – Opere provvisionali - Strutture in
fase costruttiva
Opere ordinarie, ponti, opere infrastrutturali e dighe di
dimensioni contenute o di importanza normale
Grandi opere, ponti, opere infrastrutturali e dighe di
grandi dimensioni o di importanza strategica
Classe d’uso Æ
I
Coeff. CU Æ 0.70
VN
II
1.00
III
1.50
IV
2.00
VR
10
35
35
35
35
50
35
50
75
100
100
70
100
150
200
USO (sismica)
CLASSE USO Æ
PVR ↓
0.81
0.63
0.1
0.05
SLO
SLD
SLV
SLC
CLASSE USO Æ
PVR ↓
SLO
0.81
SLD
0.63
SLV
0.1
SLC
0.05
I
II
30
35
332
682
30
50
475
975
I
42
70
664
1365
OPERE con VN=50
III
IV
TR
45
60
75
101
712
949
1462
1950
OPERE con VN=100
III
IV
TR
60
90
120
101
151
201
949
1424
1898
1950
2475
2475
II
SLO: stato limite di operatività
Non ci sono
danni ed interruzioni d’uso significativi
SLD: stato limite di danno
danni che
non comportano rischi alle persone, modifica non
significativa di resistenza e rigidezza a forze
orizzontali, immediata utilizzabilità pur se
apparecchiature parzialmente interrotte
SLV: stato limite di salvaguardia della vita
Rotture e crolli NS, danni significativi strutturali,
margine di sicurezza rispetto al collasso per
azioni sismiche orizzontali
SLC: stato limite di prevenzione del collasso
129
Spettri elastici di risposta che definiscono l’azione sismica su sottosuolo rigido
di categoria A ad Ancona.
Opere ordinarie (classe II)
Opere importanti e strategiche (classe IV)
Opere in classe II
Opere in classe IV
0,90
0,90
0,80
TR=50 (SLD)
0,80
TR=120 (SLO)
0,70
TR=475 (SLV)
0,70
TR=201 (SLD)
0,60
0,60
0,50
0,50
0,40
0,40
0,30
0,30
0,20
0,20
0,10
0,10
Foag
ag
0,00
0
T*C
TR=1898 (SLV)
TR=2475 (SLC)
0,00
0,5
1
1,5
2
0
0,5
1
1,5
2
Regola di interpolazione
dei parametri di pericolosità
p (ag, Fo, T*C)
Risposta sismica locale D.M. 14.1.2008
130
131
S = SS + ST
132
Per categorie speciali di sottosuolo, per determinati sistemi geotecnici o se si intenda
aumentare il grado di accuratezza nella previsione dei fenomeni di amplificazione, le azioni
sismiche da considerare nella progettazione possono essere determinate mediante più
rigorose analisi di risposta sismica locale.
Queste analisi presuppongono un’adeguata conoscenza delle proprietà geotecniche dei
terreni e, in particolare, delle relazioni sforzi-deformazioni in campo ciclico, da determinare
mediante specifiche indagini e prove.
In mancanza di tali determinazioni, per le componenti orizzontali del moto e per le categorie
di sottosuolo di fondazione definite nel § 3.2.2, la forma spettrale su sottosuolo di categoria
A è modificata attraverso il coefficiente stratigrafico SS , il coefficiente topografico ST e il
coefficiente CC che modifica il valore del periodo T*C .
Opere in classe II SLV effetti stratigrafici
1,50
Opere in classe IV SLV effetti stratigrafici
SeA
1,50
SeB
1,25
SeC
1,00
SeB
SeC
1,00
SeD
SeE
0,75
SeA
1,25
SeD
SeE
0,75
0,50
0,50
0,25
0,25
0,00
0,00
0
0,5
1
1,5
2
0
0,5
1
1,5
2
133
VALUTAZIONI DI RISCHIO A SCALA NAZIONALE:
VULNERABILITA’
134
La VULNERABILITÀ SISMICA DI UN EDIFICIO è un
particolare modo di esprimere la PRESTAZIONE
attesa dall’oggetto edificio espressa in termini di
danno conseguente all’azione sismica (e alle forze
di gravità).
La VULNERABILITÀ può essere definita, più in
generale, per oggetti diversi dagli edifici (ponti,
tubazioni, dighe …) esprimendo il danno in modi
diversi (strutturale, economico, limitazione della
funzionalità...), ed anche a fronte di azioni di
diversa natura (vento, cedimenti….)
135
Diverse possibili definizioni di vulnerabilità
DANNO (D)
AZIONE SISMICA (E)
Spettro di risposta
Danno apparente
EDIFICIO (B)
0,70
0,60
Nor
ma
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
Accelerazione al suolo
( a)
CF
,
)
M(a
DP
Norma
E
IV G
NDT
I)
M(
P
D
Danno strutturale
forza
D
spostamento
Danno economico
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
D = fB(E)
136
Metodi di valutazione della Vulnerabilità
E
D
affidabilità
à puntuale
Costo, tempo, affidabilit
Fattibilità su singoli edifici, di solito scelti come esemplari o prototipi

Simulazioni numeriche del comportamento della struttura
Edificio come organismo unico, di cui si ha approfondita conoscenza della
struttura e dei materiali che la compongono
Ingente impiego di risorse, fattibilità su edifici, aggregati o anche piccoli centri

Studio di fattori di vulnerabilità → Indice di vulnerabilità
Edificio come organismo la cui vulnerabilità può essere descritta attraverso
indicatori (organizzazione sistema resistente, resistenza globale, degrado, etc.
Giudizio esperto di sintesi di conoscenze eterogenee, fattibilità su molti oggetti

Numero oggetti trattabili
Sperimentazioni in campo o in laboratorio
Elaborazione statistica dei dati rilevati

Edificio come membro di una classe tipologica, definita in funzione dei
materiali, della tecnica costruttiva, etc.
Utilizzata per stime che interessano aree vaste (regioni, nazioni)
Metodi di valutazione : sperimentazione
137
Sperimentazioni in campo o in laboratorio
STRUTTURA REALE
AZIONE
SISMICA
sisma
E
DANNO
D
secondi
MISURE DI :
Materiali (originali o simili)
Struttura da sperimentare
( o modello di dimensioni ridotte)
• Spost./rotaz. (e,p)
• Deformazioni (e,p)
• Forze reattive
• Duttilità/capacità
• Periodi propri
• Smorzamento
• ……..
D = f(E)
Metodi di valutazione in altri campi: sperimentazione
138
Sperimentazioni in altri settori : crash tests
Vantaggi
•Azioni controllate
•Prestazioni misurabili
Svantaggi
•Molto onerosi
•applicabili a casi
singoli o esemplari
(prodotti standard)
Metodi di valutazione : simulazioni numeriche
139
Simulazioni numeriche del comportamento strutturale
EDIFICIO REALE
AZIONE
SISMICA
sisma
secondi
E
DANNO
DEFORMED XVMIN -10.39
ADINA
DEFORMEDXVMAX
XVMIN 7.071
-10.39
ADINA
LOAD_STEP
7.071
LOAD_STEP
Y XVMAX
VMIN -1.429
TIME
13.99 1.526
VMIN21.84
-1.429
TIME 13.99 1.526
Y YVMAX
Y VMAX 21.84
X
Y
Z
X
Spost./rot.
Def. e/p
Duttilita’
Periodi
Fess/schiacc
.
• …….
Y
CLOSED
CLOSED
CRACKS
CRACKS
Materiali costituenti
carico
Modello matematico
deformazione
D
•
•
•
•
•
Z
D = f(E)
Un modello sofisticato deve essere sostenuto da
un livello di conoscenza adeguato
vulnerabilità
140
Elaborazione statistica dei dati rilevati
I
di
Vulnerabilità sismica di un edificio espressa da una relazione
tra:
Intensità macrosismica, I
livelli di danno, di
-
-
Attribuzione
della costruzione
ad una Classe di
Vulnerabilità
Danno descritto in successivi
stati o livelli: di
Eccitazione sismica espressa in Intensità:
I
Matrici di probabilità di danno DPM(d|I)
Vulnerabilità: matrici di probabilità di danno
141
Identificazione delle Classi di Vulnerabilità
-
str.oriz\str.vert.
Muratura in pietrame
non squadrato
Volte
solai in legno
solai con putrelle
solai in c.a.
Muratura in pietrame
sbozzato
A
A
B
C
A
A
B
C
Muratura in
mattoni o blocchi
A
C
C
C
-
c.a.
\
\
\
C
(Braga et al. 1985)
Vulnerabilità: Descrizione del danno
Livelli di danno (MSK ‘76)
livello 0 - nessun danno
livello 1 - danni lievi : esili crepe negli intonaci, caduta
piccoli pezzi di intonaco
livello 2 - danni moderati : piccole lesioni nei muri,
caduta di grandi pezzi di intonaco, caduta di tegole, lesioni
comignoli,caduta parti di comignoli
livello 3 - danni forti: lesioni ampie e profonde nei muri;
caduta di comignoli
livello 4 - distruzioni :lesioni ampie e profonde nei muri,
crolli di parti di edifici, crolli muri interni, le parti
dell’organismo strutturale perdono unione
livello 5 - danni totali: collasso totale
142
Vulnerabilità: Matrici di probabilità di danno
143
Elaborazioni statistiche dei rilievi di danno
Analisi statistica di campioni di edifici con schede
GNDT di I e II livello raccolti dopo gli eventi sismici
seguenti:
¾
¾
¾
Terremoto IRPINIA (1980)
Terremoto Abruzzo (1984)
Terremoto Sicilia (1990)
CAMPIONE IRPINIA PER INTENSITA' E CLASSE
DI VULNERABILITA' (53774 abitazioni)
8000
ABITAZIONI
Risultati delle analisi:
zDefinizione del legame tra
Intensità macrosismica e danno
osservato. Individuazione delle
matrici DPM
6000
4000
2000
B
C1
C2
0
zCriteri di attribuzione delle
costruzioni alle classi di
vulnerabilità su base statistica
5
6
7
8
9
A
CLASSE DI
VULNER.
10
INTENSITA'
144
Elaborazioni statistiche dei rilievi di danno
Sicilia 13.12.1990
n. totale abitazioni
I
6
6
6
6
classe
A
B
C1
C2
abitaz
2759
193
2254
5752
Abruzzo 7 ed 11.5.1984
10958
I=VI
I
6
6
6
6
p
0.2078
0.1709
0.1232
0.0675
Ripartizione del campione per classi di
vulnerabilità
classe
A
B
C1
C2
abitaz
320
1179
538
159
I=VII
p
0.1706
0.0797
0.0197
0.0076
7
7
7
7
classe
A
B
C1
C2
abitaz
2365
7158
2730
1023
p
0.3158
0.1896
0.0606
0.0327
Ripartizione del campione per classi di
vulnerabilità
C2
8%
A
25%
A
17%
C1
21%
B
2%
C2
52%
C1
21%
B
54%
2685
8337
3268
1182
145
Definizione delle matrici di
probabilità di danno
Dato un valore di intensità I, per ciascuna classe di vulnerabilità, la
matrice esprime la frequenza di oggetti che subiscono il livello di danno
di
(=probabilità di osservare un certo livello di danno: P[d|T])
Intensità VII - DPM per classi A e C1
0.60
probabilità di osservazione del
danno
CLASS A
0.50
CLASS C1
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
0
1
2
3
4
5
livello di danno
Ciascuna classe, a parità di intensità, ha un comportamento diverso.
146
matrici di probabilità di danno dall’Irpinia
danno medio normalizzato: cl. A
DPM BINOM. PAR.REG.: CLASSE A
0.7
%
0.6
p
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
8
7
6
0
1
2
LIV. DANNO
5
3
4
5
9
10
INT.
p-regol
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
regres
Sicilia
Abruzzo
5
6
7
8
9
10
Intensità
Ad ogni intensità e ad ogni tipologia corrisponde una distribuzione di danni
147
matrici di probabilità di danno dall’Irpinia
0.800
0.900
coeff. binomiali : classe B
0.800
0.600
0.700
p-regol
regres
Sicilia
Abruzzo
0.400
p-regol
regres
Abruzzo
0.600
p
0.500
p
1.000
coeff. binomiali : classe A
0.700
0.500
0.400
0.300
0.300
0.200
0.200
0.100
0.100
0.000
0.000
5
6
7
8
9
5
10
6
1.000
8
9
10
1.000
coeff. binomiali : classe C1
0.900
0.900
0.800
coeff. binomiali : classe C2
0.800
0.700
0.700
p-regol
regres
Abruzzo
Sicilia
0.500
0.400
p-regol
regres
Sicilia
Abruzzo
0.600
p
0.600
p
7
Intensità
Intensità
0.500
0.400
0.300
0.300
0.200
0.200
0.100
0.100
0.000
0.000
5
6
7
8
9
10
5
6
Intensità
7
8
9
10
Intensità
Valori del danno medio normalizzato = coefficiente binomiale
148
Determinazione dell’inventarrio a scala nazionale
Censimento ISTAT e classi di vulnerabilità
Il censimento ISTAT 1991 della popolazione e delle abitazioni fornisce un
rilievo completo delle condizioni abitative dell’Italia, ripetuto ogni 10 anni.
Nel 1991 sono stati censiti 25 milioni di abitazioni e 57 milioni di abitanti.
La popolazione è suddivisa in fasce d’età. Le informazioni relative alle
abitazioni sono “povere” dal punto di vista strutturale ( tipologia
costruttiva (c.a. o muratura), presenza di piano pilotis, età di costruzione
habitations from ISTAT 1991 census
14
12
BUILT AREA (m2)
50%
%
percentage of total
16
BUILDINGS (estimated n.)
60%
Perc
masonry
18
DWELLINGS (n.)
70%
reinforced concrete
20
POPULATION (n.)
40%
30%
10
8
6
20%
4
10%
2
0%
0
<1919
1919-1945 1946-1960 1962-1971 1972-1981 1982-1991
construction age
C1
C2
B
A
VULNERABILITY CLASSES
Le classi di età sono state trasformate in classi di vulnerabilità mediante
una correlazione derivata statisticamente dai dati di Irpinia e Abruzzo.
149
Determinazione dell’inventarrio a scala nazionale
ISTAT 1991 : 5 classi di età
<1919 1919-1945 1946-1960 1961-1970 1971-1980 1981 - 1991
Riportate a 3 3 classi di vulnerabilità per la muratura: A, B, C
Il campione utilizzato per la correlazione comprende 54000 abitazioni
rilevate in Irpinia (1980) e 18000 in Abruzzo (1984)
A
perc
B
A
C1
B
C1
.711 .253 .036
<1919
.5 .45 .05
.505 .398 .096
19191919-1945
.2
.242 .458 .30
19461946-1960
.033 .281 .686
19611961-1970
.02 .20 .78
.014 .163 .823
19711971-1980
.01 .15 .84
perc
.6
.2
.1 .45 .45
ABRUZZO
IRPINIA
Determinazione delle conseguenze del danno a scala nazionale
Dal danno apparente alle perdite
Costo di rimpiazzo
1
SSN
Damage Factor
0,9
0,8
ATC13(streched)
0,7
Tiedemann
0,6
GNDT
Danno diretto agli edifici
D5 Æ crollati
D4 + 40% D3 Æ inagibili
60% D3 + D2 Æ danneggiati
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
1
2
3
4
5
Dam age level
Danno diretto alla popolazione
D5 Æ 30% morti
D4 + 40% D3 Æ senza tetto
150
151
Mappa di Vulnerabilità
Vulnerabilità
Distribuzione delle
abitazioni
appartenenti alla
classe di vulnerabilità
vulnerabilità
più
più elevata (A) in
percentuale rispetto
alle abitazioni totali
del comune
(“GdL SSNSSN-INGING-GNDT”
GNDT” del DPC
-1996)
152
Pericolosità
Mappa di pericolosità GdL 1996 : Occorrenze annue di
risentimenti in ciascun comune.
λ (I=VI MCS)
λ (I=VIII MCS)
153
Rischio GdL 1996 : perdite attese in termini economici
occorrenze di I=X MCS
Le occorrenze annue di intensità
(λI) entrano direttamente nella
detrminazione delle perdite
attese.
Per un edificio singolo
E($) = ΣIλI [ΣDP(D|I)*DF(D)]*S$
E(V) = ΣIλI P(D5|I)*npersone*M
λ (I=X MCS)
154
Seismic risk assessment
Mappa di rischio
Percentuale annua
attesa di superficie
danneggiata delle
abitazioni in ciascun
comune
GNDT” del DPC 1996)
155
Mappa di rischio
Percentuale annua
attesa di popolazione
residente in abitazioni
suscettibili di crollo in
ciascun comune
GNDT” del DPC 1996)
INCENTIVI ALLA PREVENZIONE SISMICA : il rischio sismico
156
Lo studio di rischio sismico del G.d.l. promosso
dalla Protezione Civile (GNDT-ING-SSN,1996)
Codice
ISTAT
Regione
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
REGIONE
Piemonte
Valle d'Aosta
Lombardia
Trentino A. A.
Veneto
Friuli
Liguria
Emilia Romagna
Toscana
Umbria
Marche
Lazio
Abruzzo
Molise
Campania
Puglia
Basilicata
Calabria
Sicilia
Italia (Sardegna
esclusa)
popolazione
residente
abitazioni
(numero)
(numero)
4,302,565
115,938
8,856,074
890,360
4,380,797
1,197,666
1,676,282
3,909,512
3,529,946
811,831
1,429,205
5,140,371
1,249,054
330,900
5,630,280
4,031,885
610,528
2,070,203
4,966,386
55,129,783
2,119,244
90,856
3,765,454
424,198
1,778,815
561,324
957,810
1,782,607
1,546,676
339,540
616,615
2,272,397
602,740
157,932
1,979,108
1,705,220
267,341
1,017,154
2,358,629
24,343,660
danno totale danno totale
annuo medio
medio /
superficie
(mq equiv.)
129,170
4,296
213,637
40,494
252,106
115,018
75,860
487,986
210,428
179,317
266,445
551,392
202,162
61,030
299,262
112,220
68,249
291,929
254,392
3,815,393
%
0.071
0.065
0.063
0.109
0.136
0.217
0.101
0.286
0.147
0.544
0.441
0.285
0.373
0.440
0.173
0.076
0.323
0.336
0.125
0.170
popolazione
residente in
abitazioni
crollate
popolazione
residente in
abitazioni
crollate
(numero)
(%)
4
0
7
3
107
31
15
36
19
66
88
217
103
84
377
111
137
893
553
2851
0.0001
0.0000
0.0001
0.0003
0.0024
0.0026
0.0009
0.0009
0.0006
0.0082
0.0062
0.0042
0.0082
0.0254
0.0067
0.0027
0.0224
0.0431
0.0111
0.0052
INCENTIVI ALLA PREVENZIONE SISMICA: l’articolo 12 della legge finanziaria
157
L. 449/97: ‘Misure per la stabilizzazione della finanza
pubblica’
Art. 12:
Agevolazioni per i territori delle regioni Umbria e
Marche colpiti da eventi sismici e per le altre zone ad elevato
rischio sismico
Le disposizioni di attuazione dell’art. 12 sono stabilite con decreto del
Ministro per il coordinamento della protezione civile, di concerto con il
Ministro del tesoro, del bilancio e della programmazione economica e con
il Ministro delle finanze
Il soggetto che è chiamato a definire gli aspetti tecnici è la protezione
civile (art. 2 comma 1a e art. 3 commi 2 e 3 L.225/92 : previsione e
prevenzione delle varie ipotesi di rischio)
Obiettivo : incentivare gli interventi finalizzati all’adozione di misure
antisismiche
INCENTIVI ALLA PREVENZIONE SISMICA: l’articolo 12 della legge finanziaria
Art.12 L. 449/97: Agevolazioni per i territori delle regioni
Umbria e Marche colpiti da eventi sismici e per le altre zone ad
elevato rischio sismico
Criteri di definizione delle zone ad elevato rischio sismico
(Commissione Grandi Rischi - Sezione rischio sismico)
COMUNI
A) nei quali il rischio individuale è superiore alla media nazionale,
B) classificati sismici ai sensi della L. 64/74,
C) nei quali sono state osservate Intensità macrosismiche almeno pari
al IX grado MCS,
D) sono in corso interventi di ricostruzione a seguito di recenti
terremoti.
Ordinanza del Ministero dell’Interno 2788 del 12.6.98 : Individuazione
dei comuni ad elevato rischio sismico del territorio nazionale
158
INCENTIVI ALLA PREVENZIONE SISMICA: il rischio sismico
159
A) Determinazione del livello di rischio individuale
Dati di base: Carta del rischio sismico promossa dal Dipartimento della
Protezione Civile nel 1996 e prodotta dal G.d.L. GNDT- ING - SSN.
Rischio per la vita umana
Rischio economico
Perdita annua attesa: popolazione
del comune residente in abitazioni
crollate
Perdita annua attesa: superficie
equivalente al danno economico
subito dalle abitazioni del comune
Dato relativo:
rapportato alla
popolazione
residente
Dato assoluto:
perdita
complessiva
del comune
Dato assoluto:
perdita
complessiva
del comune
Dato relativo:
rapportato alla
superficie totale
delle abitazioni
Indice di rischio complessivo:
rischio per la vita & rischio economico
160
Definizione dell’indice di rischio complessivo a partire dal rischio per la
vita e dal rischio economico.
Valore annuo atteso della
percentuale di popolazione del
comune interessata dal crollo
delle abitazioni
pc
Valore annuo atteso della
percentuale del valore del
patrimonio abitativo del comune
perduto per eventi sismici
pd
Indice di rischio complessivo
irisc =
pc
pd
×α +
× (1 − α )
pcmax
pdmax
Pcmax valore massimo fra i pc di tutti i comuni (0.128 a Carpanzano in Calabria),
pdmax: valore massimo fra i pd di tutti i comuni (2.80 a Preci in Umbria),
α : peso dell’indice di rischio per la vita (doppio di quello economico: 0.67 contro 0.33)
161
Statistiche dell’indice di rischio
Rischio economico (superficie abitativa danneggiata)
rischio per la vita (residenti in abitaz ioni crollate)
NORD
CENTRO
S UD
3
IS OLE
0.12
irisc (% d i sup e rficie )
p c (% an n u a atte sa)
0.14
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
NORD
CENTRO
SUD
ISOLE
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0
0
1000
pc
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
0
1000
2000
co mu n i in o rd in e ISTAT
3000
4000
5000
6000
comuni in ordine ISTAT
7000
8000
pd
Indice di rischio per i comuni italiani
0.9
NORD
CENTRO
S UD
IS OLE
0.8
0.7
irisc
irisc
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
com uni in ordine IS TAT
INCENTIVI ALLAPREVENZIONE SISMICA : il rischio sismico
162
A) Carta finale dell’indice di rischio individuale
num e ro di com uni con irisc < =
C u mu lata dell'in dice di risch io
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
irisc
163
Statistiche dell’indice di rischio e definizione della soglia oltre la quale
un comune è ad elevato rischio sismico
Valore medio dell’
dell’Indice di rischio complessivo
∑irisc× popol
∑ popol
MEDIA(irisc) = c omuni
c omuni
Valore medio di irisc = 0.0455
5522 comuni con indice inferiore al
valore medio
2578 comuni con valore superiore
Cu mu lata dell'in dice di risch io
0.7
irisc
0.6
irisc < media
0.5
irisc > media
0.4
0.3
0.2
MEDIA
0.1
7786
7267
6748
6229
5710
5191
4672
4153
3634
3115
2596
2077
1558
520
1039
1
0
num e ro di com uni con irisc < =
0.8
9000
8000
7000
6000
5000
4000
MEDIA
Indice di rischio pe r i comuni italiani
0.9
3000
2000
1000
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
irisc
n. d'ordine de l com une
INCENTIVI ALLAPREVENZIONE SISMICA : il rischio sismico
164
B) Carta delle intensità massime risentite (G.d.l. GNDT-ING-SSN)
C) Carta della classificazione sismica vigente (Min. LL.PP.)
Intensità
massime
risentite nel
territorio di
ciascun
comune
Classificazione
sismica ai sensi
della L. 64/74
Su 8100 comuni (dati
ISTAT 1991)
368 S=12
2498 S=9
99 S=6
1996
Decreti di
classificazione dal
1909 fino al 1984
INCENTIVI ALLAPREVENZIONE SISMICA
165
Carta finale dei comuni ad elevato rischio sismico
Dipartimento per la
protezione civile
Commissione grandi
rischi - Sezione rischio
sismico
Carta dei comuni ad
elevato rischio sismico
n.
comuni
Comuni con indice di rischio
>= 0.0455
2578
Comuni classificati con
indice di rischio < 0.0455
749
Comuni non classificati, con
IMAXOSPO >= 9 e indice di
rischio < di 0.0455
25
Comuni interessati da
ricostruzione post sismica
42
Comuni che non rientrano
nell'ordinanza
4706
8100
Area in
Kmq
Popolazione
residente al Comuni Area Popol.
1991
(%)
(%)
(%)
109890
11889708 32% 36% 21%
41845
12406346
1940
744065
0.3% 0.6% 1.3%
646773
0.5% 0.7% 1.1%
2160
146283
302118
9%
14% 22%
31091139 58% 48% 55%
56778031
166
Comuni ai quali
sono estesi i
benefici di
cui al collegato
alla legge
finanziaria 1998
167
VALUTAZIONE E MITIGAZIONE DEL RISCHIO DI
OPERE STRATEGICHE E RILEVANTI
168
Ospedale nuovo (al
1976) di Gemona
I danni sismici negli ospedali
1976
05/1976 (Ms=6.5), 09/76 Ms=6, 900 morti
In costruzione
dopo il sisma
La demolizione
169
11/1980 (M=6.8), oltre 2500 morti
1980
Crollo di tamponature:
Pescopagano, (I=IX)
Crollo strutturale: S. Angelo
dei Lombardi, I=X(a norma)
170
Danni alle apparecchiature, terremoti del 1976 e 1980
2
2
2
1
2
2
2
0
2
2
med. gas
heat
2
2
2
1
2
2
2
2
0
1
telecom.
water
IX-X
2 2
VII
0 2
IX
3 2
VII
1 2
X
n.a. 2
VIII n.a. 2
VIII
2 2
VII
0 2
VII-VIII 0 2
VII
0 2
fire
electric
elevators
Hospitals
S.Angelo d Lombardi
Bisaccia
Pescopagano
S.Severino
Gemona
Tolmezzo
S.Daniele
Cividale
Spilimbergo
Maniago
0
1
2
3
MCS I
working
partial interruption
out of service
not present
2 2 2
3 2 0
1 2 0
3 1 0
n.a. 2 n.a.
n.a. n.a. n.a.
n.a. n.a. 2
n.a. 0 0
n.a. 2 0
0 n.a. 0
Irpinia
1980
Friuli
1976
171
Danno alle partizioni:
Foligno
Umbria e Marche (1997)
9/1997 (M=5.9), 11 morti
1997
Danno alle attrezzature:
Foligno, I =VII
172
Particolari situazioni: ospedale di Larino (sima del 2002 in
Molise
Edificio costruito mediante blocchi giuntati sostenuti da pilastri di altezza
variabile da 3 a 14 metri.
OK per funzionalità in condizioni normali (degenze e cure su un unico
piano, ottima vista sulla valle).
NO per deformabilità in caso di sisma (osservati urti fra blocchi, sfilamenti
di elementi strutturali, panico).
Per un sisma che a Larino ha avuto IMCS=VI
173
Terremoto di San Fernando
•9 Febbraio 1971
•M = 6.6
•65 morti, 1000 feriti
•Olive View Hospital 3 morti
•Sylmar Veterans Hospital 64 morti
174
175
176
Il miglioramento delle caratteristiche di alcune opere si riflette in un
vantaggio collettivo maggiore per la particolare natura delle opere
stesse.
E’ stata avviata la ricognizione dello stato di sicurezza che durerà 5
anni ed interesserà (art.2 comma 3 OPCM 3274/’03):
1) gli edifici di interesse
strategico
e
le
opere
infrastrutturali
la
cui
funzionalità durante gli eventi
sismici
assume
rilievo
fondamentale per le finalità di
protezione civile
MUNICIPI
O
Municipi, Ospedali
Caserme
Ponti
Chiese
2) gli edifici e le opere
infrastrutturali che possono
assumere rilevanza in relazione
alle
conseguenze
di
un
eventuale collasso
Scuole
177
Le tipologie di opere che presentano le caratteristiche sopra riportate
sono state individuate dal DPC e dalle Regioni, rispettivamente per
quanto di competenza. La definizione ha tenuto conto di quanto già
disposto da normative statali e regionali e di quanto presente anche in
normative di altri Paesi.
Le verifiche accertano il
livello di adeguatezza delle
opere rispetto agli standard
definiti dalle norme tecniche
e
dalla
classificazione
sismica emanati con l’OPCM
3274.
Obiettivi
verifiche
Opere progettate
secondo le norme
sismiche > 1984 con
categorie/zone
sismiche
corrispondenti:
Verifica non
obbligatoria
I risultati delle verifiche
consentono
di
stabilire
priorità di intervento da
considerare in sede di
programmazione.
Rischio
Priorità
di
intervento
178
Proiezioni nazionali sulla base del censimento LSU
per gli edifici strategici e per l’istruzione
Zona sismica (2003)
1
Aliquota di popolazione
2
3
4
25.7%
33.6%
5.3%
35.4%
Istruzione
20.5
130.0
94.9
123.6
Civile
9.4
49.8
36.8
47.4
Sanità
4.9
24.9
18.5
23.8
Stima volumi (milioni di m3)
Stima del numero di edifici ante 1980 da sottoporre a verifica
di cui circa
35000 nelle zone 1 e 2
circa 75.000,
Ad essi occorre aggiungere le infrastrutture, le lifelines, le opere
d’arte e gli edifici a destinazione commerciale/industriale
179
L’articolo 32-bis della legge
326/03
ha
istituito
un
apposito
Fondo
per
interventi
straordinari
finalizzati alla riduzione della
vulnerabilità
sismica
autorizzando a tal fine la
spesa di euro 73.487.000
per l’anno 2003 e di euro
100.000.000 per ciascuno
degli anni 2004 e 2005.
PRIMI
FINANZIAMENTI
REGIONI & EE.LL.
Ord.za 3362/2004
(G.U. n°165 del 16-7-04)
AMM.NI STATALI
Ord.za 3376/2004
(G.U. n°225 del 24-9-04)
Con le ORDINANZE 3362/04 e 3376/04 recanti “Modalità di attivazione del
Fondo per interventi straordinari della PCM istituito ai sensi dell’art. 32 bis …”
sono state disposte:
● la ripartizione dei finanziamenti per ciascuna
Regione e/o Amm.ne Statale (tenendo conto dei
differenziati livelli di rischio che caratterizzano i diversi
territori regionali)
● le modalità di utilizzo di tali finanziamenti.
180
REGIONI & EE.LL.
32.5 milioni € Stato
Art. 1 comma 2
PRIMI
FINANZIAMENTI INTERVENTI AMMESSI
200
milioni €
100 milioni €
Anno 2004
100 milioni €
Anno 2005
Disciplinati con
Ordinanza 3376/04
67.5 milioni €
Regioni
Ripartiti con tab.
seguente
Interventi ammessi a finanziamento
(art. 1, comma 4)
A. verifiche tecniche (art.2, c.4, Ord. 3274/03);
B. interventi di adeguamento o miglioramento a seguito di
verifiche;
C. interventi di adeguamento o miglioramento in base a
studi precedenti, anche in assenza di verifiche.
181
REGIONI & EE.LL.
14,000,000.00
ripartizione fondi 2004 e 2005 ed economie riassegnate alle regioni
OM 3362/04
OM 3505/06
12,000,000.00
8,000,000.00
6,000,000.00
4,000,000.00
2,000,000.00
regioni
Sardegna
Sicilia
Calabria
Basilicata
Puglia
Molise
Campania
Abruzzo
Lazio
Marche
Umbria
Toscana
Liguria
Emilia-Romagna
Veneto
Friuli- Venezia
Giulia
Lombardia
Provincia Aut.
Trento
Piemonte
Valle d'Aosta
-
Per=Σz=1,3 agz pz,r
RIPARTIZIONE FINANZIAMENTI Determinati in base alla
popolazione equivalente (anno 2005 con minimo 200.000€)
182
REGIONI & EE.LL.
PRIMI
FINANZIAMENTI
fondi 2005
10,000,000.00
Ogni Regione ha predisposto un programma temporale
delle verifiche ed un piano degli interventi in cui indicare:
- Costi convenzionali (secondo criteri stabiliti nell’all.2
dell’Ord. 3362/04);
- Quota % finanziabile con proprie risorse;
- Ente beneficiario;
- Soggetto attuatore.
Analoghi piani e programmi sono stati predisposti dagli
Enti Statali, rispetto ai quali DPC ha redatto una
graduatoria di priorità secondo valutazioni di riduzione del
rischio sismico.
I DPCM per la ripartizione dei fondi 2004 fra le singole
Amministrazioni Statali e quelli per la ripartizione regionale
sono stati emanati nel 2005 e le relative somme sono già
state trasferiti.
183
AMM.NI STATALI
32.5 milioni € per l’anno 2004
Art. 1 comma 2
32.5 milioni € per l’anno 2005
Interventi ammessi a finanziamento
(art. 1, comma 3)
A. verifiche tecniche (art.2, c.4, Ord. 3274/03);
B. interventi di adeguamento o miglioramento a seguito di
verifiche;
C. interventi di adeguamento o miglioramento in base a
studi precedenti, anche in assenza di verifiche.
184
Verifiche Tecniche – Costo Convenzionale
Verifiche sismiche edifici
100000
50000
100000
Costo
convenzionale
0
0
50000
Verifiche sismiche ponti
Costo convenzionale(€
Costo convenzionale(€
150000
100000
150000
volume edificio (mc)
50000
Costo convenzionale
0
0
5000
10000
15000
superficie ponte (mq)
185
Interventi di adeguamento o miglioramento sismico in assenza di
verifiche tecniche – Costo Convenzionale & Quota % Finanziabile
• Il volume degli EDIFICI (in m3) è valutato dallo spiccato delle fondazioni
• La superficie dell'impalcato dei PONTI (in m2) è valutata dai giunti di spalla
MUNICIPIO
EDIFICI
PONTI
Costo
unitario
3
(€/m )
Costo
unitario
2
(€/m )
150,00
450,00
• In caso di necessità di indagini più approfondite la Regione può
aumentare i costi fino al 20%.
Tabella di finanziamento
zona sismica
% finanziabile
1
60%
2
50%
3
30%
• In caso di condizioni di rischio grave ed attuale, la Regione può
disporre % di contributo superiori a quelle della tabella.
186
Interventi di adeguamento o miglioramento sismico successivi ai risultati
delle verifiche tecniche – Costo Convenzionale & Quota % Finanziabile
• Il volume degli EDIFICI (in m3) è valutato dallo spiccato delle fondazioni
• La superficie dell'impalcato dei PONTI (in m2) è valutata dai giunti di spalla
MUNICIPIO
EDIFICI
PONTI
Costo
unitario
3
(€/m )
Costo
unitario
2
(€/m )
150,00
450,00
La quota % finanziabile è legata al rischio sismico dell’opera,
stimato attraverso indicatori del livello di adeguatezza dell’opera
rispetto all’azione sismica attesa
187
Alternativi
delle verifiche tecniche – Costo Convenzionale & Quota finanziabile
Indicatore rischio di collasso
PGA CO
αu =
PGA 2%
α u ≈ 0.8 − 1.0
PGA DS
αu =
PGA10%
α u ≈ 0.0 − 0.2
PGA DL
αe =
PGA 50%
BASSO LIVELLO di RISCHIO.
Prossimo a quello richiesto dalla
Norma.
OK
ALTO LIVELLO di RISCHIO.
Lontano da quello richiesto
dalla Norma.
NO
Indicatore rischio di inagibilità
BASSO LIVELLO di RISCHIO.
Prossimo a quello richiesto
α e ≈ 0.8 − 1.0
dalla Norma.
α e ≈ 0.0 − 0.2
OK
ALTO LIVELLO di RISCHIO.
Lontano da quello richiesto
dalla Norma.
NO
188
delle verifiche tecniche – Costo Convenzionale & quota finanziabile
α = min(α u ; α e )
Edifici od opere strategiche
Edifici od opere rilevanti in caso
di collasso
α = αu
100
100%
0%
se α < 0.2
se α > 0.8
⎡ 380 − 400α ⎤
⎢
⎥ % se 0.2 ≤ α ≤ 0.8
3
⎣
⎦
percentuale finanziabile
Quota % finanziabile
80
60
40
20
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
parametro alfa
189
Numero di verifiche e di interventi nei piani finanziati
DPCM 6.6.05,15.12.06, 6/8/05 e DPCM di luglio 07
n.
Importo n.
verifiche verifiche interven
(M€)
ti
Importo
interven
ti (M€)
Totale
(M€)
Regioni
2004
2544
21,20
125
44,18
65,38
Regioni
2005
2735
21,61
40
17,59
39,20(*)
Stato
2004
902
21,92
11
10,47
32,39
Stato
2005
714
32,17
4
0,75
32,92
6895
96,90
180
72,99
169,89
TOTALE
(*) Risorse rimanenti già ripartite da impegnare
190
Rapporto fra costo convenzionale e finanziamento concesso alle
Regioni per lavori (media 2004-2005)
191
CONCLUSIONI
La Normativa tecnica è lo strumento principe per incidere concretamente sul
rischio sismico: essa opera immediatamente sulle nuove costruzioni, mentre
è più lenta sulle opere esistenti.
In Italia il rischio sismico è elevato sia per la frequenza ed intensità dei
terremoti sia per la vulnerabilità di molte opere costruite quando il territorio
non era ancora classificato sismico.
L’OPCM 3274 ha dedicato particolare attenzione alla conoscenza delle
condizioni di rischio delle opere esistenti strategiche o rilevanti (incluse
quelle di interesse storico-artistico).
Con i finanziamenti disciplinati dalle OPCM 3362 e 3376 si è avviata
un’azione conoscitiva delle condizioni di rischio sismico di circa 7000 opere e
primi interventi su 180 di esse.
L’insieme delle opere di questo tipo è dell’ordine di decine di migliaia, quindi
l’azione copre una quota piccola delle necessità.
Resta l’immenso problema delle costruzioni ordinarie private per le quali è
stato fatto fino ad ora poco in prevenzione (Sicilia Orientale, Umbria..)
192
FINE

Il rischio sismico

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