Indice di Operatività Strutturale nell'ambito delle Condizioni Limite per l'emergenza

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1 ENEA - Via Giulio Romano, 41 - Roma, 20 ottobre 2016 Giornata di studio LA PREVENZIONE DEL RISCHIO SISMICO TRA SOSTENIBILITÀ E RESILIENZA Indice di Operatività Strutturale nell'ambito delle Condizioni Limite per l'emergenza Ing. Daniele Spina DPC - Ufficio Rischio sismico e vulcanico

2 SOMMARIO 1. Le Condizioni Limite per L Emergenza (CLE) 2. Indice di Operatività Strutturale e SMAV 3. Analisi lineare equivalente 4. Iops come probabilità della condizione di operatività 5. La sperimentazione SMAV-Italia 6. Esempio 1: il COC di Terni (ca) 7. Esempio 2: il Municipio di Randazzo (CT) (muratura) 8. Confronto SMAV-risposta sismica sperimentale 9. Applicazione di IOPS nel PON

3 LE CONDIZIONI LIMITE PER l EMERGENZA (CLE) DEFINIZIONE «Tra le diverse condizioni limite definibili per gli insediamenti urbani, la CLE corrisponde a quella condizione per cui a seguito di evento sismico, l insediamento urbano nel suo complesso subisce danni fisici e funzionali tali da condurre all interruzione di quasi tutte le funzioni urbane presenti, compresa la residenza. L insediamento urbano conserva comunque la funzionalità della maggior parte delle funzioni strategiche per l emergenza e la loro connessione ed accessibilità rispetto al contesto territoriale.» Manuale per l analisi delle CONDIZIONI LIMITE PER L EMERGENZA (CLE) ROMA 2014

4 Distruzione totale LE CONDIZIONI LIMITE PER l EMERGENZA (CLE) Se arriva un terremoto qual è la condizione minima per superare l emergenza Intensità Condizione Limite per l Emergenza Si interrompono tutte le funzioni urbane Si interrompe la funzione residenziale Si interrompono le funzioni strategiche Si interrompono le funzioni per la gestione dell emergenza Danno

5 LE CONDIZIONI LIMITE PER l EMERGENZA (CLE) L analisi della CLE come si procede: identificazione del sistema di gestione dell emergenza Indice di Operatività Strutturale AE 1 Edifici Strategici Aree di Emergenza (AMMASSAMENTO) AE 6 AE 4 AE 3 ES 2 ES 1 Aree di Emergenza (RICOVERO) AE 7 AE 8 ES 8 ES 6 ES 5 ES 7 ES 4 AE 2 ES 3 Infrastrutture di Connessione Infrastrutture di Accessibilità Aggregato Strutturale interferente Unità Strutturali

6 INDICE DI OPERATIVITA STRUTTURALE E SMAV L indice di Operatività Strutturale (Iops) di in Edificio Strategico (ES) per un dato periodo di ritorno Tr è la probabilità che l edificio sia operativo (cioè utilizzabile) a seguito del terremoto atteso al sito per quel periodo di ritorno. Iops è calcolato mediante il modello SMAV (Seismic Model from Ambient Vibrations) costruito a partire dai parametri modali sperimentali dell edificio (frequenze proprie e forme modali) identicati da dati di vibrazione ambientale. Il terremoto atteso è rappresentato dallo spettro di risposta elastico al sito ottenuto per Tr=100 e Tr=400 anni attraverso l analisi della Risposta Sismica Locale.

7 INDICE DI OPERATIVITA STRUTTURALE E SMAV Le masse modali sono stimate utilizzando un modello cinematico-inerziale nel quale ciascun impalcato dell edificio è suddiviso idealmante in n poligononi a comportamento rigido nel proprio piano (Multi Rigid Polygons Model ), nei cui baricentri è concentrata la massa dell edificio. Le misure di vibrazione ambientale devono essere eseguite in accordo al modello MRP adottato, posizionando due sensori biassiali per ciascun poligono rigido. Il comportamento sismico dell edifico è calcolato attraverso un analisi (spettrale) lineare equivalente.

8 ANALISI LINEARE EQUIVALENTE Analisi Lineare Equivalente fa curva caratteristica di decremento delle frequenze naturali con il drift medio (specifica per ciascuna tipologia strutturale) 1.0 f1 f2 f calcolo spostamenti variazione frequenza d1 d2 d3 IPOTESI FONDAMENTALE SMAV le forme modali sono invarianti al crescere della deformazione NO (fi+1-fi)/fi<e SI risposta sismica lineare equivalente

9 IOPS COME PROBABILITA DELLA CONDIZIONE DI OPERATIVITA Relazione drift - frequenza Tamponatura=Puntone diagonale equivalente Analisi Montecarlo Legame costitutivo del puntone equivalente Curve per Analisi Lineare Equivalente probabilità che il drift max edificio sia minore o uguale a Funzione di Probabilità Cumulata Indice di Operatività Strutturale probabilità che l edificio non sia operativo per un drift massimo uguale a IOPS è la probabilità che l edificio sia operativo per un dato input sismico

10 LA SPERIMENTAZIONE SMAV NELLE REGIONI ITALIANE DISTRIBUZIONE GEOGRAFICA DEGLI EDIFICI OGGETTO DELLE SPERIMENTAZIONE 17 REGIONI 19 COMUNI 50 EDIFICI 10 UNIVERSITÀ' O ENTI RICERCA Valori medi di Iops per edifici in CA e muratura Valori medi di Iops i funzione e del numero di piani

11 ESEMPIO 1: CENTRO OPERATIVO COMUNALE DI TERNI SCADAS XS a 6 canali (dinamica 150 db) Disposizione accelerometri e SCADAS XS p1 p2 p3 p4 p5 i segnali dei diversi SCASAS sono sincronizzati con il segnale del GPS PCB 393B31-6 resolution 10 g

12 ESEMPIO 1: CENTRO OPERATIVO COMUNALE DI TERNI ANALISI MODALE OPERATIVA CON TEST.LAB MAC modi identificati Modal Phase Collinearity Forme modali Il modello SMAV accetta solo modi reali per cui i modi complessi devono essere reificati

13 ESEMPIO 1: CENTRO OPERATIVO COMUNALE DI TERNI VASCO-SMAV: GEOMETRIA E MATRICE DI MASSA

14 ESEMPIO 1: CENTRO OPERATIVO COMUNALE DI TERNI VASCO-SMAV: PUNTI MISURA E PARAMETRI MODALI Coeff. ortogonalità modi rispetto a M Confronto modi originari modi rigidi baricentro poligono punto di misura Massa Sismica punto di interesse

15 ESEMPIO 1: CENTRO OPERATIVO COMUNALE DI TERNI VASCO-SMAV: INPUT SISMICO Intervallo periodi edificio

16 ESEMPIO 1: CENTRO OPERATIVO COMUNALE DI TERNI VASCO-SMAV: RISPOSTA SISMICA EDIFICIO (TR=475 anni) Edificio in c.a. o in muratura se in c.a. tamponatura: mattoni pieni mattoni forati

17 IL SOFTWARE VASCO-SMAV: CALCOLO IOPS funzione densità probabilità massimo drift edificio funzione densità cumulata Stato Limite di Danno Iops=0.47 Tr=475 anni Iops=0.96 Tr=100 anni

18 ESEMPIO 3: MUNICIPIO DI RANDAZZO (MURATURA) SCHEDA RIASSUNTIVA misure eseguite OMA: frequenze OMA: MAC forme modali Iops intervallo confidenza max drift

19 CONFRONTO SMAV RISPOSTA SISMICA SPERIMENTALE Terremoto del 24/08/16: scuola di Norcia (OSS) Frequenze proprie e masse modali 0.50 g 0.89 g Max drift di interpiano Max spostamento relativo

20 APPLICAZIONE DI IOPS NEL PON Organizzazione È un programma di supporto al rafforzamento della governance in materia di riduzione del rischio sismico e vulcanico ai fini di protezione civile. Il Dipartimento della protezione civile, attraverso una apposita convenzione con l Agenzia per la coesione territoriale, è il soggetto attuatore del programma di affiancamento alle regioni. Iops ES

21 GRAZIE PER L'ATTENZIONE