Sicurezza del patrimonio edilizio Vulnerabilità sismica degli edifici scolastici e ospedalieri

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1 SAIE BUILT ACADEMY Bologna, 23 ottobre 2014 Sicurezza del patrimonio edilizio Vulnerabilità sismica degli edifici scolastici e ospedalieri VALUTAZIONI DI VULNERABILITÀ SISMICA E STRATEGIE DI INTERVENTO SU SCUOLE ED OSPEDALI Scuola di Ingegneria, Università della Basilicata ReLUIS, Rete di Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica (angelo.masi@unibas.it)

2 LEZIONI DAI TERREMOTI DEL PASSATO IRPINIA-BASILICATA, 23 NOVEMBRE 1980, MAGNITUDO 6.9 Ospedale di Sant Angelo dei Lombardi (AV) Crollo parziale e gravi danni strutturali alla parte rimanente dell ospedale

3 LEZIONI DAI TERREMOTI DEL PASSATO L AQUILA, 6 APRILE 2009, MAGNITUDO 6.3 OSPEDALE SAN SALVATORE DE L AQUILA Struttura in c.a. progettata nel 1967 e completata nel 2000 Diffuso danneggiamento strutturale, non strutturale e impiantistico Evacuazione dell ospedale

4 LEZIONI DAI TERREMOTI DEL PASSATO EMILIA, MAGGIO 2012, MAGNITUDO 5.9 Ospedale di Mirandola Danni diffusi alle componenti non strutturali Evacuazione di tutto il plesso Crollo tamponature Caduta televisori Ribaltamento armadi (blocco di un uscita di sicurezza) Danneggiamento giunto con limitazione apertura porta

5 IL TERREMOTO DEL MOLISE DEL 2002 Il crollo della Scuola di S. Giuliano di Puglia: 28 vittime, 27 bambini e una maestra

6 Le valutazioni di vulnerabilità nella OPCM 3274/2003 OPCM 3274 del MARZO Articolo 2 3. E' fatto OBBLIGO DI PROCEDERE A VERIFICA,, da effettuarsi a cura dei rispettivi proprietari, ai sensi delle norme di cui ai suddetti allegati, sia degli EDIFICI DI INTERESSE STRATEGICO e delle opere infrastrutturali la cui funzionalita' durante gli eventi sismici assume rilievo fondamentale per le finalita' di protezione civile, sia degli edifici e delle opere infrastrutturali che possono assumere RILEVANZA IN RELAZIONE ALLE CONSEGUENZE DI UN EVENTUALE COLLASSO. Le VERIFICHE di cui al presente comma dovranno essere effettuate ENTRO CINQUE ANNI dalla data della presente ordinanza.

7 Articolazione della normativa NTC2008 Le costruzioni esistenti Capitolo 8 della NTC Principi generali ispirati ad un approccio prestazionale (8 pagine) Circolare commentario agli aspetti fondamentali guida alla applicazione del cap. 8 senza però entrare in aspetti tecnici di dettaglio, trattati nelle Appendici (23 pagine) Appendici alla Circolare: procedure e regole di dettaglio (48 pagine)

8 Cosa prevede la NTC2008 sulle costruzioni esistenti CRITERI GENERALI La valutazione della sicurezza e la progettazione degli interventi su costruzioni esistenti devono tenere conto dei seguenti aspetti: - la costruzione riflette lo stato delle conoscenze al tempo della sua realizzazione; - possono essere insiti e non palesi difetti di impostazione e di realizzazione; - la costruzione può essere stata soggetta ad azioni, anche eccezionali, i cui effetti non siano completamente manifesti; - le strutture possono presentare degrado e/o modificazioni significative rispetto alla situazione originaria.

9 Cosa prevede la NTC2008 sulle costruzioni esistenti CRITERI GENERALI Nella definizione dei modelli strutturali, si dovrà, inoltre, tenere conto che: - la conoscenza della geometria e i dettagli costruttivi dipende solo dalla documentazione disponibile e dal livello di approfondimento delle indagini conoscitive; - la conoscenza delle proprietà meccaniche dei materiali dipende ( ) dal livello di approfondimento delle indagini conoscitive e dell affidabilità delle stesse; - i carichi permanenti sono definiti e la loro conoscenza dipende dal livello di approfondimento delle indagini conoscitive.

10 Cosa prevede la NTC2008 sulle costruzioni esistenti CRITERI GENERALI I metodi di analisi e di verifica devono dipendere dalla completezza e dall affidabilità dell informazione disponibile. Nelle verifiche di sicurezza si dovranno adottare adeguati fattori di confidenza, che modificano i parametri di capacità in funzione del livello di conoscenza relativo a geometria, dettagli costruttivi e materiali. La CIRCOLARE suggerisce che: Livello di Conoscenza (LC) Fattore di Confidenza FC) LIMITATO (LC1) 1.35 ADEGUATO (LC2) 1.20 ACCURATO (LC3) 1.00

11 f f med FC Il ruolo dei Fattori di Confidenza Le NTC 2008 consentono una graduazione dei Fattori di Confidenza FC in base al Livello di Conoscenza acquisito: f med = resistenza media ottenuta dalle indagini f d d = resistenza di calcolo FC = Fattore di Confidenza Con indagini approfondite si consegue un livello di conoscenza che consente di adottare resistenze di calcolo f d più elevate in modo da poter ridurre entità e costo degli interventi IMPORTANZA DELLA DIAGNOSI RUOLO DEL PROGETTISTA PER INTERVENTI PIÙ EFFICACI ED EFFICIENTI

12 Cosa prevede la normativa NTC2008 REQUISITI DI SICUREZZA I requisiti di sicurezza fanno riferimento allo stato di danno della struttura relativo ai seguenti quattro Stati Limite (SL): SL di Collasso (SLC) SL di Salvaguardia della Vita (SLV) SL Ultimi SL di Danno (SLD) SL di Operatività (SLO) SL Esercizio Per le costruzioni esistenti sono obbligatorie le verifiche rispetto ai soli SLU, opzionali quelle rispetto agli SLE. Per gli SLU di norma si considera il solo SLV.

13 DOMANDA Intensità sismica nel sito in esame (per il terremoto relativo allo stato limite di verifica) LA VALUTAZIONE DEL RISCHIO Capacità vs Domanda CAPACITA Valutazione della resistenza sismica (rispetto ad un certo stato limite) SL = Capacità/Domanda

14 Quanto costa una VERIFICA sismica LA SICUREZZA L IMPORTANZA DELLA VALUTAZIONE - Mediamente 2,5 Euro/mc - Per un edificio di mc sono necessari circa Euro Quanto costa un INTERVENTO di rafforzamento - Mediamente tra 150 e 400 Euro/mc (dipende dal tipo di intervento e dall esito della verifica) - Per un edificio di mc possono essere necessari fino a Euro Vale la pena di fare le VERIFICHE? - SI (se ben fatte): se ne ricava tipo, entità ed urgenza dell intervento - SI: basta un risparmio sull intervento di poche unità per cento per ripagare il costo della verifica

15 LA VALUTAZIONE DEL RISCHIO DELLE SCUOLE L Anagrafe Nazionale dell Edilizia Scolastica 50 43,8 40 % edifici ,4 15,6 25,0 10 4,2 0 ante '45 46-'60 61-'80 post '80 periodo di costruzione

16 LA VALUTAZIONE DEL RISCHIO DELLE SCUOLE L esperienza della regione Basilicata A seguito della OPCM 3274 la Regione Basilicata ha varato 2 programmi di verifiche su edifici non progettati con regole sismiche: 1 Programma: 2004, 68 ospedali e 113 edifici scolastici 2 Programma: 2005, 338 edifici scolastici 1.0 SLV 0.50 Rapporto Capacità/Domanda per lo SLV α SLV media SLV ID

17 RISCHIO ELEVATO Demolizione. e ricostruzione DALLA VALUTAZIONE AGLI INTERVENTI Livello di Rischio Costo di intervento Relazione tra costo di intervento e livello di rischio attuale dell edificio RISCHIO MEDIO-ALTO Adeguamento o miglioramento RISCHIO BASSO Adeguamento o nessun intervento Ci C max Costo di intervento Costo di ricostruzione SLV

18 Indice di rischio globale IR IR( t) LE STRATEGIE DI INTERVENTO Adeguamento o Miglioramento sismico? 1 1 i ( t) S S i i t i ( t) S S i i IR IR0 IR(t M ) MIGLIORAMENTO t M tutti gli edifici sono migliorati determina un livello di protezione minore: IR(t M ) > 0 richiede tempi e costi minori ADEGUAMENTO t A tutti gli edifici sono adeguati non presenta un rischio residuo IR(t A ) = 0 richiede tempi e costi maggiori tra t A e t M alcuni edifici NON SONO ADEGUATI 1 2 t M t A t (anni)

19 RIDUZIONE della VULNERABILITÀ SISMICA CONTROVENTI DISSIPATIVI Scuola D. Viola Potenza, anni Force (kn) ,50-1,00-0,50 0,00 0,50 1,00 1,50 Displacement (mm)

20 RIDUZIONE della VULNERABILITÀ SISMICA ISOLAMENTO SISMICO Struttura fissa alla base Spostamenti grandi Danni elevati Struttura isolata alla base Spostamenti piccoli Danni trascurabili

21 LEZIONI DAI TERREMOTI DEL PASSATO SAN FERNANDO, CALIFORNIA 9 FEBBRAIO 1971, MAGNITUDO 6.6 Olive View Hospital, California inaugurato un mese prima del terremoto 4 vittime danni strutturali gravissimi completa evacuazione A seguito del terremoto lo Stato della California emanò l Hospital Seismic Safety Act per l adeguamento sismico di tutti gli ospedali californiani Nel sisma di Northridge 1994 l intervento sull Olive View Hospital garantì ottime prestazioni strutturali ma vi furono gravi danni alle componenti non strutturali da cui derivò la perdita di funzionalità dell Ospedale

22 GLI OSPEDALI SONO SISTEMI COMPLESSI Struttura Elementi non strutturali Impianti Apparecchiature La capacità di cura in condizioni di emergenza dipende da: Componenti fisiche Componenti umane Componenti organizzative

23 LA VALUTAZIONE DEL RISCHIO DEGLI OSPEDALI L esperienza della regione Basilicata Strutture prive di protezione sismica 12 plessi ospedalieri 69 edifici (non antisismici) 2000 posti letto, mq α SLV,med =0.41

24 LE CURVE DI RISCHIO Tempi e costi degli interventi in Basilicata TEMPI E COSTI RICHIESTI PER Adeguamento (modello N1) Miglioramento (modello N4) adeguamento miglioramento Modello di costo N1 N4 D [MEuro/anno] Costi totali [MEuro] Tempo Δt [Anni] Rischio residuo Una disponibilità econ. annua D troppo bassa determina tempi di adeguamento troppo elevati (D=10 t 60 anni) Il miglioramento lascia un rischio residuo significativo

25 IL RISCHIO SISMICO DEGLI OSPEDALI ITALIANI (*) dati parziali Rapporto Commissione Senato sul SSN, 2013 ( * ) ( * ) α SLV,med =0.57 α SLV,med =0.11 ( * ) α SLV,med =0.41 α SLV,med =0.18

26 LE STRATEGIE DI INTERVENTO Obiettivo dell intervento: CAPACITÀ > DOMANDA Domanda Domanda Capacità Capacità 0 Condizione iniziale I possibilità II possibilità III possibilità IV possibilità

27 Livelli di Confidenza Costo degli interventi L esempio delle regione Basilicata Risparmi potenziali sui costi totali di adeguamento sismico conseguenti a diversi Livelli di Conoscenza (dal minimo LC1 al più elevato LC3) (MEuro) LC1 LC2 LC3 Scuole Ospedali SCUOLE risparmio di circa 40 MEuro (-10%) passando da LC1 a LC3 OSPEDALI risparmio di circa 20 MEuro (-15%) passando da LC1 a LC3 Il risparmio complessivo in Basilicata, pari a circa 60 MEuro, estrapolato al territorio nazionale fornirebbe una stima del risparmio su tutto il patrimonio edilizio scolastico ed ospedaliero pari a circa 3 Miliardi di Euro

28 DAGLI STUDI AGLI INTERVENTI From Knowledge to Action LA SICUREZZA DI SCUOLE, OSPEDALI, CASE, le verifiche, gli interventi,... i tempi!!!! Report GEM, giugno 2012 Understanding GEM s Potential Beneficiaries: A Study of Earthquake Risk Reduction Activities, Needs, and Barriers

29 APPROFONDIMENTI Augenti N., E. Cosenza, M. Dolce, G. Manfredi, A. Masi, L. Samela, Performance of School Buildings during the 2002 Molise, Italy, Earthquake, Earthquake Spectra, Special Issue on the Molise 2002 earthquake, Vol. 20, N. S1, pp. S257-S270 Manfredi G., A. Masi, R. Pinho, G. Verderame, M. Vona, Manuale per la valutazione degli edifici esistenti in c.a., IUSS PRESS, 2007, Pavia. Masi A., G. Santarsiero, L. Monaco, Strategie di riduzione del rischio sismico degli ospedali della Basilicata, Atti del XIII Convegno Nazionale L Ingegneria Sismica in Italia, giugno 2009, Bologna Masi, G. Santarsiero, C. Samela, M. Vona, Stima dei costi di intervento per la riduzione della vulnerabilità sismica del patrimonio edilizio pubblico, L Edilizia, n. 162, 2010 Masi A., Santarsiero G., Gallipoli M.R., Mucciarelli M., Manfredi V., Dusi A., Stabile T.A., Performance of the health facilities during the 2012 Emilia (Italy) earthquake and analysis of the Mirandola Hospital case study, Bulletin of Earthquake Engineering, Vol. 12, N. 5, Masi A., Santarsiero G., Chiauzzi L., Development of a seismic risk mitigation methodology for public buildings applied to the hospitals of Basilicata region (Southern Italy), Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol. 65, October 2014, Pages 30 42

30 SAIE BUILT ACADEMY Bologna, 23 ottobre 2014 Sicurezza del patrimonio edilizio Vulnerabilità sismica degli edifici scolastici e ospedalieri GRAZIE PER L ATTENZIONE Scuola di Ingegneria, Università della Basilicata ReLUIS, Rete di Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica (angelo.masi@unibas.it)