applicazioni dell` early warning in campania

Centro di Competenza
Applicazione dell’ Early Warning Sismico: Studio di Fattibilità per la Regione Campania
Gaetano Manfredi1, Iunio Iervolino1*
1Dipartimento
di Ingegneria Strutturale, Università di Napoli Federico II
EARLY WARNING
…prima, durante e dopo l’evento sismico…
Secondi prima del terremoto:
shut-down di impianti critici (impianti chimici ed industriali, reti di servizio);
interruzione traffico ferroviario e viario su viadotti critici ed in gallerie.
Durante il terremoto:
shut-down di impianti critici con segnali di allarme per implementare misure di emergenza,
interruzione di processi industriali.
Immediatamente dopo il terremoto:
definizione carte di danno per l’ottimizzazione delle operazioni di emergenza nella fase post-sisma.
BENEFICI
Le conseguenze principali della realizzazione di un sistema di Early Warning
sono:
Riduzione del numero di perdite in termini di vite umane, e diminuzione
del danno agli edifici
Preavvertimento della popolazione
Interruzione dei processi industriali a rischio
Interruzione del traffico ferroviario
Prevenzione del danno grave agli impianti industriali
Prevenzione da danni innescati dal sisma - frane, incendi, inondazioni,
etc. ( eventi in cascata)
Applicazioni dell’Early Warning:
Aziende Sanitarie:
•attivazione di generatori di emergenza di energia
•messa in sicurezza di attrezzature
•shut - off di impianti di gas/elettrici
SVILUPPI
Servizi di emergenza (Stazione dei pompieri, Caserme..):
•attivazione di misure di sicurezza (ad es. apertura automatica di garage)
Edifici per civile abitazione:
•misure di allarme
•attivazione di valvole di shut - off del gas
Impianti Industriali:
•prevenzione del danno di impianti nucleari/chimici
•misure di controllo negli aeroporti per operazioni di decollo/atterraggio
APPLICAZIONI DELL’ EARLY WARNING:
IL CONTROLLO STRUTTURALE
Stazioni di rifornimento carburante:
•sistemi di shut - off
•Il controllo strutturale per le strutture in presenza di sisma:
•Controllo Passivo:
modifica, durante l’evento
sismico, della rigidezza e/o
dello
smorzamento
per
migliorare il comportamento
strutturale
•Controllo Semi-Attivo:
modifica, prima del verificarsi
del sisma, delle caratteristiche
dinamiche,
in
modo
da
raggiungere
una
risposta
strutturale ottimale.
•Controllo Attivo:
basato sulla disponibilità di
attuatori capaci di bilanciare le
forze
di
inerzia
dovute
all’evento sismico
ANALISI DI PERICOLOSITÀ SISMICA IN TEMPO REALE
Recentemente i sismologi hanno sviluppato alcuni metodi per stimare la magnitudo e la localizzazione di un evento basati sulla limitata informazione delle onde P per le applicazioni in tempo reale. Poiché è possibile
assumere che, ad un dato istante, sono disponibili le distribuzioni di probabilità di magnitudo e distanza, la previsione dei parametri di intesità del moto sismico al sito può essere realizzata mediante una PSHA in tempo reale.
Real-time distribution of magnitude
•Esempio di strumentazione utilizzata per il controllo strutturale:
Variando l’intensità del campo magnetico
applicato allo smorzatore è possibile
modificare il comportamento fisico dello
smorzatore.
(
)
( )
fIM|M,R ( im|m,r) fM|τ1,τ2 ,...,τν m|τν fR|ν1,ν2 ,...,νν r|ν dr dm
fIM (im) =
MR
Controllable range
Ordinary Attenuation Relationship
Real-time distribution of source-to-site distance
SISTEMI INDUSTRIALI
L’integrale di pericolosità in tempo reale è formalmente lo stesso della PSHA classica.
La principale differenza consistente nelle distribuzioni di magnitudo e distanza che
sono fornite in tempo reale dalla rete. Di conseguenza, tali distribuzioni sono
statisticamente condizionate alle misure della rete. In fig. 1 è mostrato un esempio di
previsione in tempo reale della magnitudo per il sistema Campano.
Applicazioni Industriali dei Sistemi di Early Warning, al fine di:
Prevenire esplosioni
Prevenire incendi
Prevenire dispersioni tossiche
Ridurre il danno
Ridurre i danni ambientali
FIG. 1. Esempio di stima evolutiva della magnitudo per un evento di
magnitudo 7 al cresere del tempo dal primo rilevamento della rete.
APPLICAZIONI DELL’ EARLY WARNING IN CAMPANIA
L’area campana è una zona a rischio sismico, in quanto soggetta a terremoti di origine
vulcanica e tettonica, quest’ultimi aventi epicentro nell’area degli Appennini, a circa 70
km dalla città. Nell’area sono presenti numerose infrastrutture a rischio, tra le quali
ospedali ed impianti industriali. Un sistema di Early Warning è una soluzione efficace
per mitigare il rischio sismico dell’area campana.
RISULTATI
PROSPETTIVE PER LA CAMPANIA
Sistema di Early Warning per:
Protezione di edifici strategici (ospedali, caserme, scuole, etc.)
Prevenzione di danni severi ad impianti industriali (ad es. gli impianti
di estrazione che saranno realizzati in aree a rischio sismico)
Protezione di gasdotti/oleodotti
Le curve di pericolosità
sismica in tempo reale
per Napoli, per 200
differenti
eventi
di
magnitudo 6, con una
distanza epicentrale di
121 km sono mostrate in
fig.2. Nella stessa figura,
per confronto, la curva
rossa rappresenta la
pericolosità
quando
magnitudo e distanza
sono
note
deterministicamente; la
probabilità
di
superamento della PGA
è stimata mediante la
legge di attenuazione di
Sabetta e Pugliese.
Site
Epicenter
121km
M=6
Network
FIG. 2. PSHA in tempo reale per il sito di Napoli per 200 eventi M6
Una volta fissato un
criterio decisionale,
è
possibile
calcolare
le
probabilità
di
mancato e di falso
allarme.
Per
esempio, se la
soglia di allarme
corrisponde
ad
un’accelerazione
con una probabilità
di superamento di
0.2, le probabilità di
falso e mancato
allarme sono quelle
in figura 3.
FIG. 3. Probabilità di falso e mancato allarme per 10000
eventi di magnitudo 7 a 110 km da Napoli.
Il sistema di EW può essere
utilizzato per prevedere in
tempo reale l’input sismico
su una specifica struttura.
Tale previsione porta con sé
una significativa incertezza
che deve essere presa in
considerazione per prendere
decisioni nella gestione del
rischio sismico. I risultati
portano a concludere che il
rischio in tempo reale è
semplice da ottenere quando
magnitudo e distanza sono
noti. Il metodo di simulazione
sviluppato
permette
di
stimare la probabilità di
mancato e falso allarme per
ciascun evento rilevato dalla
rete campana.