all esperienza della ricostruzione a L Aquila

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1 La valutazione economica degli interventi in base all esperienza della ricostruzione a L Aquila 30 maggio 2017 Prof. Ing. Andrea Prota Università degli Studi di Napoli Federico II Dipartimento di Strutture per l Ingegneria e l Architettura (DiST) aprota@unina.it REte dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica

2 Perdita economica diretta come % di CR Perd dita eonom mica dire etta (% di CR) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Soglia di convenienza demolizione e ricostruzione (SLR) Prestazione prossima al Collasso (SLC, con P VR = 5%) Soglia di Salvaguardia Sl della Vita (SLV, con P VR = 10%) Sogliadi Limitazione del danno strutturale e non strutturale (SLD, con P VR = 63%) Sogliadi Limitazione del danno non strutturale (Operatività) (SLO, con P VR = 81%) Soglia di inizio del danno non strutturale (SLID, con P VR = 99,4%) 0% 0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 10% Frequenza media annua di superamento λ=1/t R

3 Il campione di edifici danneggiati L Attività della Filiera Fintecna-ReLUIS-Cineas richieste di contributo B o C richieste di contributo E richieste di contributo P.C U.I.C U.I.I P.C U.I.C. 728 U.I.I Edifici Sono stati rilasciati contributi per alloggi (U.I.I. e U.I.C.)

4 www. reluis.it

5 Esito di agibilità secondo scheda Aedes SLD SLV

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7 Edifici con esito di agibilità B o C

8 EDIFICIO IN C.A. Danno nullo a strutture verticali. Danno nullo agli orizzontamenti Danno D4-D5 alle partizioni/tamponature p Costo di riparazione: 160 /mq Sup. Coperta: 4066 mq Caso 1 Edificio C

9 EDIFICIO IN C.A. Caso 1 Edificio C

10 EDIFICIO IN C.A. Danno nullo a strutture verticali. Danno D1 agli orizzontamenti Danno D1 alle partizioni/tamponature p Costo di riparazione: 181 /mq Sup. Coperta: 1253 mq Caso 2 Edificio B

11 EDIFICIO IN C.A. Danno D1 e D2-D3 alle strutture verticali. Danno nullo agli orizzontamenti Danno D4-D5 alle partizioni/tamponature Costo di riparazione: 320 /mq Sup. Coperta: 2610 mq Caso 3 Edificio C

12 EDIFICIO IN C.A. Caso 3 Edificio C

13 Edifici B o C Costi di riparazione Edifici in c.a.: 1598 Costo medio di riparazione: 184 /mq Edifici in muratura: 899 Costo medio di riparazione: 217 /mq Edifici totali: 2497 Costo medio di riparazione: 196 /mq Ipotizzando un costo di ricostruzione i di circa 1,200 /mq: Perdita Economica Diretta (% di CR) = 16.3% (SLD)

14 Perdita economica diretta come % di CR - SLD Andamento di %RC in funzione dell intensità macrosismica i e dll della vulnerabilità EMS 98, in zona 1: CR = 13.6%; 15.9% Dati ricostruzione privata dopo il sisma di l Aquila del 2009: : CR = 16.3%

15 Perdita economica diretta SLD - Analisi voci di costo Totale campione c.a. Costo medio riparazione 184 /mq (15.3% CR) Sottocampione 10 edifici in c.a. parazione Percentu uale del costo di ri 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% B o C SLD Oneri cantiere: 24% Tegole, comignoli, pavimenti: 23% Impianti: 9% Tamponature: 41% (54% Rip. Strutturali: 3%

16 Edifici con esito di agibilità E

17 EDIFICIO IN C.A. Caso 1 Edificio E Danno D4-D5 alle strutture verticali. Danno D4 D5 alle strutture verticali. Danno nullo alle strutture orizzontali Danno D1 alle partizioni/tamponature Costo di riparazione: 209 /mq Sup. Coperta: 703 mq

18 Caso 1 Edificio E Distacco tamponatura 19 struttura Rottura nodo trave-pilastro

19 EDIFICIO IN C.A. Caso 2 Edificio E Danno D1 alle strutture verticali. Danno nullo alle strutture orizzontali Danno D4-D5 alle partizioni/tamponature Costo di riparazione: 709 /mq Sup. Coperta: 903 mq

20 Caso 2 Edificio E

21 Caso 3 Edificio E EDIFICIO IN MURATURA Danno D4-D5D5 alle strutture verticali. Danno nullo alle strutture orizzontali Danno D2-D3 alle partizioni Costo di riparazione: 608 /mq Sup. Coperta: 1057 mq

22 Caso 3 Edificio E Pt 26 Pt 45 Pt 45 Pt 13 Pt 26 Pt 13 Pt 13

23 Caso 3 Edificio E Pp 8 Pp11 Pp 5 Pp 8 Pp8 Pp 5

24 Edifici E Costi di riparazione Edifici in c.a.: 447 Costo medio di riparazione: 533 /mq Edifici in muratura: 313 Costo medio di riparazione: 448 /mq Edifici totali: 760 Costo medio di riparazione: 498 /mq Ipotizzando un costo di ricostruzione i di circa 1,200 /mq: Perdita Economica Diretta (% di CR) = 41.5% (SLV)

25 Perdita economica diretta come % di CR - SLD Andamento di %RC in funzione dell intensità macrosismica i e dll della vulnerabilità EMS 98, in zona 1: CR = 45.8%, 51.5% Dati ricostruzione privata dopo il sisma di l Aquila del 2009: : CR = 41.5%

26 Perdita economica diretta SLV - Analisi voci di costo Totale campione c.a. Costo medio riparazione 533 /mq (44.4% CR) Sottocampione 10 edifici in c.a. parazione Percentu uale del costo di ri 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% E SLV Oneri cantiere: 32% Tegole, comignoli, pavimenti: 16% Impianti: 12% Tamponature: 37% (54%) Rip. Strutturali: 3%

27 Perdita economica diretta - Analisi voci di costo Correlazione costi tamponature t danno edificio i in c.a Cos sto di ripa arazione /mq Relazione Danno Costo di riparazione Altre riparazioni Riparazioni tamponature 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 DF Indice di Danno

28 Qualche considerazione su costi e tipi di intervento

29 Ricostruzione leggera Costi di riparazione e rafforzamento Edifici i privati in c.a. Esito B o C: 1598 Edifici contributo medio: 218 /mq Costi medi di riparazione: i 184 /mq (84%) Costi medi di rafforzamento locale: 34 /mq (16%) FRP CAM

30 Ricostruzione leggera Costi di riparazione e rafforzamento Edifici i privati in muratura Esito B o C: 899 Edifici contributo medio: 285 /mq Costi medi di riparazione: 217 / mq (76%) Costi medi di rafforzamento locale: 68 /mq (24%) Incatenamento Costi di rafforzamento locale: il doppio rispetto agli edifici in c.a.(in ogni caso minore del massimo finanziabile 150 /mq)

31 Ricostruzione leggera Costi di rafforzamento (8.4.3) Edifici i privati in c.a. Esito B o C: 1598 Edifici Costi medi di rafforzamento locale: Esempio: Appartamento di 130 mq Costo intervento locale a mq: 150 euro/mq Costo stimabile: 130 mq x 150 euro/mq = 19,500 euro

32 Interventi locali (8.4.3) Metodo Semplificato COSTRUZIONI IN MURATURA

33 Interventi locali (8.4.3) Metodo Semplificato CAPANNONI INDUSTRIALI

34 Interventi locali (8.4.3) Metodo Semplificato COSTRUZIONI IN CEMENTO ARMATO

35 La ricostruzione leggera - Interventi

36 TIPICO RISULTATO PUSH-OVER CURVA DI CAPACITA' 250 V [kn] d [m] 0 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08

37 ANALISI DEI MECCANISMI Prima crisi elemento a taglio 250 V [kn] CURVA DI CAPACITA' (nodo) d [m] 0 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08

38 ANALISI DEI MECCANISMI CURVA DI CAPACITA' Prima crisi elemento a taglio V [kn] (pilastro) d [m] 0 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08

39 ANALISI DEI MECCANISMI 250 V [kn] CURVA DI CAPACITA' Capacità deformativa insufficiente d [m] 0 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08

40 ANALISI DEI MECCANISMI 250,0 V [kn] CURVA DI CAPACITA' Prima crisi elemento a taglio (nodo/pilastro/trave) 200,0 Capacità in termini di spostamento SLV 150,0 (formazione 1 cerniera plastica 3/4q u ) 100,0 50,0 d [m] 0,0 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 Richiesta in termini di spostamento SLV Verifiche non soddisfatte in termini di resistenza o di duttiltà. E necessario intervenire per migliorare/adeguare la struttura

41 Pushover Logica interventi locali Minimum Safety level

42 TERREMOTO 30 AGOSTO Mw6.5 SCUOLAROMOLO CAPRANICA BEFORE AFTER 24/08/2016 AFTER 25/10/2016 AFTER 30/10/2016

43 La ricostruzione leggera - Interventi

44 Ricostruzione pesante Costi di riparazione e miglioramento Edifici i privati in c.a. Edifici E: 447 Edifici Costo medio di miglioramento sismico: 309 /mq Costo medio per le prove e l ad. energetico: 84 /mq Forte impulso all innovazione In 59 edifici sono stati adottati gli isolatori Controventi:25 edifici Controventi ti dissipativi: 7 edifici Quasi sempre 2 o più tecniche sono state adottate in maniera combinate

45 Ricostruzione pesante Costi di riparazione e miglioramento Edifici i privati in c.a. Edifici E: 447 Edifici contributo medio: 926 /mq Superficie lorda coperta = 749,48 m 2 Safety level = 69,5% (%NBS New Building Standard) Cost Unit cost ,84 556,52 /mq Strengthening cost Unit strengthening cost ,29 229,78 /mq

46 Ricostruzione pesante - Interventi EDIFICI IN C.A.: INTERVENTI COMBINATI INSERIMENTO DI CONTROVENTI IN ACCIAIO ED INTERVENTI LOCALIZZATI DI CALASTRELLATURA Superficie lorda coperta = 628,6060 m 2 Percentuale di Adeguamento Raggiunta = 78 % Costo totale Costo per unità di superficie Costo di rinforzo locale Costo per unità di superficie , ,86 /mq ,36 335,40 /mq

47 Ricostruzione pesante - Interventi EDIFICI IN C.A.: INTERVENTI COMBINATI CALASTRELLATURA CONTROVENTI IN ACCIAIO (in special modo nelle zone di concentrazione sollecitazioni controventi)

48 Ricostruzione pesante Interventi EDIFICI IN C.A.: INTERVENTI COMBINATI SETTI E ED INCAMICIATURA PILASTRI ADIACENTI (per incremento sforzi di taglio) RINFORZI IN FRP (rotture fragili di nodi non confinati e taglio travi)

49 L Aquila: la ricostruzione pesante Ricostruzione pesante: 447 Edifici contributo medio: 926 /mq Isolamento sismico progettato per 72 edifici realizzato in 59 edifici (13 sono andati a demolizione e ricostruzione) Superficie lorda coperta = 1169,92 m 2 Costo totalet Costo per unità di Costo di rinforzo o locale Costo per unità superficie di superficie , ,17 /mq ,87 399,86 /mq

50 Ricostruzione pesante Costi di riparazione e miglioramento Edifici i privati in c.a. Edifici E: 447 Edifici Costi medi di miglioramento: Esempio: Appartamento di 130 mq Costo intervento locale a mq: 400 euro/mq Costo stimabile: 130 mq x 400 euro/mq = 52,000 euro

51 Caso Studio 1: Edificio L Aquila miglioramento FRP Carenza dettagli antisismici (barre lisce, mancanza di staffe nei nodi e staffatura non adeguata 6/200) Calcestruzzo scadente (f cm =14 MPa) Fessurazione nodo d angolo Danni significativi alle tamponature Edificio esistente con sistema resistente a telai in CA (1973) Riparazione/Miglioramento Superficie: 544 m 2 Progettazione con moderate azioni sismiche (pilastri rettangolari, centrifugazione delle inerzie, telai in entrambe le direzioni, travi rovesce in fondazione) Costo Riparazione: Costo Miglioramento: N unità immobiliari: 2

52 Caso Studio 1: Classe di rischio ante operam SLU (SLV) VERIFICHE ALLO STATO LIMITE DI SALVAGUARDIA VITA (SLV) Capacità molto limitata (attingimento di crisi fragili) Attingimento prima crisi fragile PGA=0.04g PGA c /PGA d =12.5% Tr=3anni<10 anni PGA d =0,261 SLV - L Aquila Capacità molto limitata rispetto alla prestazione richiesta Tr = 475 anni cui corrisponde = 0.2% Tr=10 anni SLV = 1/Tr=1/10=10% Cii Crisi a taglio travi e nodi

53 Caso Studio 1: Classe di rischio ante operam SLU (SLV) VERIFICHE ALLO STATO LIMITE DI SALVAGUARDIA VITA (SLV) %C CR % 80% %CR 100% 60% 40% SLR SLC SLV Costruzione Curva di Riferimento curva edificio i i esistente V R =50 anni (SLV) SLV' SLV =10% %CR = 50% 20% SLD 0% SLO SLID 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% =1/Tr = = 1/Tr=1/475=0.2% = 1/Tr=1/10=10%

54 Caso Studio 1: Classe di rischio ante operam SLU (SLC) VERIFICHE ALLO STATO LIMITE DI COLLASSO (SLC) %C CR % 80% %CR 100% 60% 40% SLR SLC SLV Costruzione Curva di Riferimento curva edificio i i esistente V R =50 anni (SLC) In via semplificata SLC =0.49* SLV SLC =4.9% SLV' %CR = 80% 20% SLD 0% SLO SLID 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% =1/Tr = = 1/Tr=1/975==0.1% = 0.49 SLV =4.9%

55 Caso Studio 1: Classe di rischio ante operam %CR 100% 80% %RC 100% Costruzione curva edificio esistente V R =50 anni Curva di Riferimento SLC SLC' SLV anticipa SLD e SLO 60% 40% SLV SLV' Nel tracciare la curva si traslano SLD e SLO in corrispondenza SLV 20% 0% SLD SLD' SLO SLO' SLID' SLID 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% =1/Tr = 1/Tr Nel tracciare la curva si traslano SLD, SLO in corrispondenza SLV = max = max

56 Caso Studio 1: Classe di rischio ante operam Classe di rischio G PAM: G IS-V: F Cla assi di risc chio Classe di rischio G

57 Caso Studio 1: Intervento di miglioramento FRP SLU (SLV) PGA c /PGA d =63.5% PGA d =0,261 SLV - L Aquila Elementi da rinforzare (taglio travi pilastri e nodi) Per indice di sicurezza>60% Tr=142 anni SLV = 1/Tr=1/142=0,7% Miglioramento: incremento di capacità, ma capacità inferiore rispetto ad adeguamento, prestazione richiesta Tr = 475 anni cui corrisponde = 0.2%

58 Caso Studio 1: Classe di rischio ante operam SLE (SLD) VERIFICHE ALLO STATO LIMITE DI DANNO (SLD) La norma prevede che per le costruzioni in classe d uso I e II si debba verificare che l azione sismica di progetto non produca agli elementi costruttivi senza funzione strutturale danni tali da rendere la costruzione temporaneamente inagibile ( NTC 08) per tamponamenti collegati rigidamente alla struttura che interferiscono con la deformabilità della stessa: dr < 0,005 h per tamponamenti progettati in modo da non subire danni a seguito di spostamenti di interpiano dr p, per effetto della loro deformabilità intrinseca ovvero dei collegamenti alla struttura: dr dr p 0,01 h d r h

59 Caso Studio 1: Classe di rischio ante operam SLE (SLD) VERIFICHE ALLO STATO LIMITE DI DANNO (SLD) Sisma in dir X Sisma in dir X Livello E1 E2 E1+30%E2 h (dr/h) x E3 E4 E1+30%E3 h (dr/h) x [m] [m] [m] [m] [%] [m] [m] [m] [m] [%] I II III Raggiungimento (dr/h)=0.5% PGA c =0.124g PGA c /PGA d =120% Tr=71 anni PGA d =0,104 SLD - L Aquila Capacità maggiore rispetto alla prestazione richiesta Tr = 50 anni cui corrisponde = 2% = 1/Tr=1/71=1.4%

60 Caso Studio 1: Classe di rischio post operam (FRP) Il punto relativo a SLC si ottiene da SLV con formulazione semplificata Il punto relativo a SLD è lo stesso del caso non rinforzato (FRP non modifica SLD); SLO si ottiene da SLD con formulazione semplificata %CR %CR 100% 80% SLC 60% SLV 40% SLR (SLV) SLV =0,7% Costruzione curva edificio esistente rinforzato V R =50 anni %CR = 50% Curva di Riferimento SLV' 20% SLD SLO SLID 0% 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% =1/Tr = (SLC) SLC =0.49* SLV SLC =0.3% %CR = 80% (SLD) SLD =1.4% %CR = 15% (SLO) SLO =167* 1.67 SLD SLO =2.3% %CR = 7%

61 Caso Studio 1: Classe di rischio post operam (FRP) IS-V V= PGA c /PGA d =63.5% PAM (%CR)=1.18% Classe di rischio B PAM: B IS-V: B Cla assi di risc chio Classe di rischio B

62 Caso Studio 1: Classe di rischio post operam (FRP) Interventi mirati a sanare le crisi fragili (taglio nodi e travi/pilastri) Edificio originario verificato allo SLE Interventi mirati a ridurre il PAM ed incrementare l indice di sicurezza alla SLV Class si di rischio di rischio Classi Classe di rischio B Classe di rischio G Incremento di 5 classi