LA VULNERABILITÀ SISMICA

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1 Corso per Formatori di Protezione Civile LA VULNERABILITÀ SISMICA Angelo MASI (con la collaborazione di Leonardo CHIAUZZI) DiSGG, Università della Basilicata ReLUIS, Rete di Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica

2 Terremoto del Pollino Intensità Il alle ore una scossa di terremoto colpì una vasta area ai confini tra Basilicata, Calabria e Campania producendo danni, generalmente non gravi, in vari centri abitati. L evento ebbe magnitudo Ml = 5.5 con epicentro strumentale collocato al confine tra le provincie di Potenza e di Cosenza in prossimità del massiccio del Pollino.. Intensità macrosismiche MCS rilevate nell area epicentrale Località Comune Prov. I (MCS) Perricchio Latronico PZ VII Rivello Rivello PZ VI-VII Castelluccio I. Castelluccio I. PZ VI Castelluccio S. Castelluccio S. PZ VI Gallizi (Pedali) Viggianello PZ VI Lauria Lauria PZ VI Magnano Latronico PZ VI Mileo Latronico PZ VI Nemoli Nemoli PZ VI Sapri Sapri SA VI Trecchina Trecchina PZ VI Viggianello Viggianello PZ VI

3 Terremoto del Pollino Danni agli edifici

4 Terremoto del Pollino Inagibilità M. Dolce, A. Goretti, A. Masi, Analisi dei danni causati dal sisma del settembre 1998 nel Pollino, Ingegneria Sismica, n. 3, 1999.

5 Terremoto del Pollino Vulnerabilità nel 1998 OGGI? Le risorse complessivamente messe a disposizione per Castelluccio Inferiore dopo il terremoto del 1998 sono pari a circa 20 MEuro

6 Intensità e Vittime dei Terremoti 1 milione di vittime È l intensità la causa principale delle vittime dei terremoti? M N. vittime L Aquila Haiti NZ Cile Giappone NZ Vittine del terremoto L Aquila NZ L AQUILA Giappone vittime Intensità del terremoto

7 IL RISCHIO SISMICO Il RISCHIO SISMICO viene valutato, per un territorio o per una popolazione di costruzioni, persone e beni, sulla base dei DANNI attesi a seguito di possibili eventi sismici. VULNERABILITÀ PERICOLOSITÀ VULNERABILITÀ ESPOSIZIONE La pericolosità sismica (spesso definita anche sismicità) è costituita dalla probabilità che si verifichino terremoti di una data entità, in un data zona ed in un prefissato intervallo di tempo. La vulnerabilità sismica misura la predisposizione di una costruzione, di una infrastruttura o di una parte del territorio a subire danni per effetto di un sisma di prefissata entità. L'esposizione é costituita dal complesso dei beni e delle attività che possono subire perdite per effetto del sisma

8 Edificio MENO Vulnerabile VULNERABILITA e DANNO Edificio PIU Vulnerabile UGUALE AZIONE SISMICA Edificio MENO Danneggiato Edificio PIU Danneggiato Edificio MENO Vulnerabile Edificio PIU Vulnerabile

9 VULNERABILITA e DANNO 25m Onna (AQ) Terremoto del 6 aprile 2009

10 VULNERABILITÀ SISMICA La vulnerabilità sismica di un edificio è un suo carattere comportamentale descritto attraverso una legge causa - effetto in cui la causa è il terremoto e l effetto l è il danno (Sandi,, 1986). Misura la predisposizione di una costruzione, di una infrastruttura o di una parte del territorio a subire danni per effetto di un sisma di prefissata entità Misura la incapacità, congenita e/o dovuta ad obsolescenza, di resistere ad azioni simiche.

11 IL DEFICIT DI PROTEZIONE SISMICA Il numero di edifici italiani ante 1980 da sottoporre a verifica è stato stimato in circa , di cui circa nelle zone ad alta e media pericolosità (zone 1 e 2). Nelle sole zone 1 e 2 sono da sottoporre a verifica (privi di protezione sismica): Scuole 150 milioni di mc Ospedali 30 milioni di mc La stima delle volumetrie e del numero di opere potenzialmente interessate dalle verifiche è stata effettuata dal DPC (Dolce et al., 2007) estrapolando i dati del censimento LSU degli edifici strategici e rilevanti effettuato in alcune regioni italiane

12 VULNERABILITÀ SISMICA CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE CHE INFLUENZANO LA VULNERABILITA DELLE STRUTTURE Materiale: muratura, cemento armato, acciaio, ecc. Età di costruzione Norme tecniche utilizzate in fase di progetto Schema resistente: struttura a telai, pareti, ecc. Altezza della struttura Stato di conservazione Dettagli costruttivi Ecc...

13 STRUTTURE IN MURATURA Comportamento Sismico EFFICACIA DEI COLLEGAMENTI TRA LE PARETI DI MURATURA TRA LORO E CON I SOLAI QUALITA DELLE STRUTTURE MURARIE RIGIDEZZA DEI SOLAI COMPORTAMENTO SCATOLARE IDEALE (solai rigidi, pareti e solai ben collegati)

14 STRUTTURE IN MURATURA Comportamento Sismico IL COMPORTAMENTO SCATOLARE COLLASSI NEL PIANO E FUORI DEL PIANO DELLE PARETI

15 STRUTTURE IN MURATURA Comportamento Sismico COLLASSI NEL PIANO DELLE MURATURE 1 1 Danni alle Strutture in Muratura (L Aquila, 2009)

16 STRUTTURE IN MURATURA Comportamento Sismico COLLASSI FUORI DEL PIANO DELLE MURATURE 1 2 Danni alle Strutture in Muratura (L Aquila, 2009) 2

17 STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Comportamento Sismico Comportamento sismico degli edifici in c.a. soggetti ad azioni sismiche CAPACITA resistenza e duttilità vs RICHIESTA resistenza e duttilità La capacità di una struttura in cemento armato di sopportare terremoti di elevata intensità senza crollare, dipende fortemente da quanto è in grado di deformarsi oltre il limite elastico, ossia dalla sua DUTTILITÀ

18 Strutture in cemento armato La Duttilità LA DUTTILITÀ mi piego ma non mi spezzo

19 STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Comportamento Sismico Fattori che determinano le RICHIESTE di resistenza e duttilità nei singoli elementi 1. TIPOLOGIA STRUTTURALE - Strutture intelaiate - Strutture a pareti portanti - Strutture miste, composte sia da telai che da pareti 2. GEOMETRIA DELLA STRUTTURA - Forma della struttura in pianta e sviluppo in elevazione - Disposizione degli elementi strutturali - Rapporti di rigidezza e resistenza fra i vari elementi strutturali - Distribuzione delle masse

20 STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Comportamento Sismico Fattori che determinano le RICHIESTE di resistenza e duttilità nei singoli elementi 3. CARATTERISTICHE DI RIGIDEZZA E RESISTENZA DEGLI ELEMENTI STRUTTURALI - Travi, Pilastri, Pareti, Scale, Vani ascensore, Controventi 4. CARATTERISTICHE DI RIGIDEZZA E RESISTENZA DEGLI ELEMENTI NON STRUTTURALI - Tamponature e Tramezzi 5. GEOMETRIA E DISPOSIZIONE DEGLI ELEMENTI NON STRUTTURALI

21 STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Comportamento Sismico Fattori che determinano le CAPACITA dei singoli elementi in termini di resistenza e duttilità 1. QUALITA DEI DUE MATERIALI - Resistenze - Aderenza acciaio-cls - Dimensioni armature 2. QUANTITA DEI DUE MATERIALI - Rapporti di armatura longitudinale e trasversale 3. DISPOSIZIONE DEI DUE COMPONENTI - Disposizione armature tese e compresse nella sezione - Diffusione armature longitudinali e trasversali - Ancoraggi e giunzioni per sovrapposizione - Dettagli costruttivi dei nodi 4. CURA NELL ESECUZIONE DEI LAVORI

22 STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Comportamento Sismico IL PARTICOLARE COSTRUTTIVO DIVENTA FONDAMENTALE Ottima staffatura di un pilastro Collasso del nodo travepilastro Scarsa staffatura

23 ESEMPI DI DANNI ALLE STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Terremoto de L Aquila (M6.3) Severo Danno Elementi Non Strutturali Lieve Danno Elementi Strutturali COLLASSO DI PIANO Severo Danno Elementi Non Strutturali e Strutturali

24 ESEMPI DI DANNI ALLE STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Terremoto de L Aquila (M6.3) IL PIANO SOFFICE

25 DANNI NON STRUTTURALI

26 L OSPEDALE SAN SALVATORE (L AQUILA)

27 Terremoto di Izmit (Turchia) (M7.2)

28 Terremoto di Izmit (Turchia) (M7.2) Collassi parziali

29 Terremoto di Izmit (Turchia) (M7.2) Liquefazione terreno di fondazione

30 ESEMPI DI DANNI ALLE STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Terremoto di Atene (M5.9) Pluviale nel pilastro!!

31 DEFICIT DI MANUTENZIONE

32 VULNERABILITÀ SISMICA Valutazione e Riduzione A parità di sollecitazione sismica (domanda) quanto più l edificio è capace di assorbire queste sollecitazioni senza subire danni (capacità) tanto meno è vulnerabile. 1. VALUTAZIONE DELLA VULNERABILITÀ: definire la (in)capacità di sopportare azioni sismiche 2. RIDUZIONE DELLA VULNERABILITÀ: intervenire per diminuire la domanda (ad es. alleggerendo l edificio) o aumentare la capacità

33 VULNERABILITÀ SISMICA Valutazione Il livello di dettaglio delle valutazioni dipende dalla SCALA TERRITORIALE DI INDAGINE METODI EMPIRICI: basati sull esperienza tratta da terremoti passati (confronto tra danno tipologia - intensità sismica) METODI ANALITICI: sono basati su modellazioni numeriche e cercano di rappresentare, nel modo fisicamente più prossimo alla realtà, il comportamento sismico delle strutture IPOTESI: a parità si azione sismica, strutture realizzate con caratteristiche costruttive simili presentano danni simili

34 VULNERABILITÀ SISMICA Valutazione METODI EMPIRICI: la vulnerabilità viene attribuita in base alle strutture verticale ed orizzontale ed alla progettazione (antisismica o meno) MATRICI DI PROBABILITA DI DANNO STRUTTURE VERTICALI STRUTTURE ORIZZONTALI Muratura scadente Muratura media Muratura buona Cemento armato Volte ALTA (A) ALTA ALTA Solai in legno ALTA ALTA MEDIA (B) Solai in acciaio MEDIA MEDIA MEDIO BASSA Solai in c.a. MEDIA MEDIO BASSA (C) MEDIO BASSA MEDIO BASSA Edifici antisismici & adeguati BASSA (D) BASSA BASSA BASSA

35 Classe A Alta Vulnerabilità MAPPE DI RISCHIO SISMICO DELLA BASILICATA STIMA DELLA VULNERABILITÀ SISMICA DEL PATRIMONIO EDILIZIO Classe B Media Vulnerabilità Classe C Bassa Vulnerabilità Classe D Edifici Antisismici

36 VULNERABILITÀ SISMICA Riduzione EDIFICI DI NUOVA COSTRUZIONE Renderli poco vulnerabili (l invulnerabilità è un mito) è abbastanza semplice e non comporta costi elevati: basta rispettare poche regole contenute nelle norme tecniche per le costruzioni in zona sismica. Molto importante è rivolgersi a professionisti che siano esperti di ingegneria sismica. EDIFICI ESISTENTI La riduzione della vulnerabilità può essere totale o parziale: interventi di adeguamento sismico finalizzato a dare all edificio lo stesso livello di sicurezza previsto per gli edifici nuovi dalle norme tecniche vigenti; interventi di miglioramento sismico finalizzati ad aumentare la sicurezza strutturale esistente, pur senza necessariamente raggiungere i livelli richiesti dalle norme vigenti; riparazioni o interventi locali di rafforzamento che interessino elementi isolati, e che comunque comportino un miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti.

37 IL RUOLO DELLE CATENE VULNERABILITÀ SISMICA Riduzione Edifici in Muratura Le catene limitano - se ben realizzate ed efficienti - il collasso fuori del piano delle murature. Ampia diffusione di tali elementi negli edifici meno danneggiati - del centro di L Aquila.

38 VULNERABILITÀ SISMICA Riduzione Controventi Dissipativi Scuola Elementare D. Viola - Potenza

39 Attenzione alle tipologie: un esempio dal terremoto Molise A 2B

40 Attenzione al danno: un esempio dal terremoto Abruzzo Fonte: prof. Felice Ponzo, Università della Basilicata

41 La mitigazione del rischio sismico in Italia La politica italiana di mitigazione del rischio sismico è stata prevalentemente una politica del DOPO Le azioni più importanti sono state in genere attivate DOPO terremoti tragici, a volte non particolarmente forti La elevata vulnerabilità del Sistema Paese, spesso ha determinato effetti sproporzionati rispetto al intensità degli eventi COSTO DEI TERREMOTI ITALIANI DEGLI ULTIMI 40 ANNI (M -2005) (fonte M. Dolce, DPC) , , , , , ,00 BELICE FRIULI IRPINIA-BASILICATA Circa 3.5 Miliardi /anno UMBRIA MARCHE MOLISE-PUGLIA

42 La mitigazione del rischio sismico in Italia Sul piano dell impatto emotivo l esperienza più drammatica degli ultimi anni è stato certamente il crollo della Scuola di S. Giuliano A partire dal terremoto del Molise 2002 la politica di mitigazione del rischio sismico è cambiata radicalmente (OPCM 3274/2003) Con il recente tragico terremoto dell Abruzzo 2009, si è avviato un processo in cui il DOPO può sempre più essere sostituito dal PRIMA (OPCM 3907/2010) Per applicare in modo concreto e diffuso il concetto di PREVENZIONE SISMICA sono necessari tecnici competenti, politici lungimiranti e, soprattutto, cittadini informati e consapevoli.