Studio di rischio sismico degli ospedali della Regione Lombardia

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1 AGE Conference Messina 100 anni dopo Novembre 2008 Messina EUCENTRE European Centre for Training and Research in Earthquake Engineering Studio di rischio sismico degli ospedali della Regione Lombardia Partecipanti al progetto: Università degli Studi di Pavia Istituto Universitario di Studi Superiori di Pavia Gian Michele Calvi Barbara Borzi Mauro Onida Gerolamo Corno Graziella Pasquale

2 Attività dello Studio Verifiche di livello 0 delle strutture ospedaliere Indagine per la raccolta dei dati di livello 0 Metodo per la valutazione del rischio sismico e degli scenari di danno degli ospedali Studio di pericolosità Vulnerabilità degli edifici ospedalieri Vulnerabilità degli impianti Vulnerabilità delle reti di distribuzione Esposizione degli ospedali Indagine di fattibilità per l implementazione di un sistema EEW Presentazione dei risultati nell applicazione GIS Verifiche di livello 1 e 2, cioè ai sensi della normativa sismica, delle strutture ospedaliere Redazione di linee guida

3 Indagine per la raccolta dei dati di livello 0 I dati di livello 0 possono essere raccolti mediante un sopralluogo, senza la necessità di disporre di documentazione di dettaglio. I dati che è necessario conoscere sono: Coordinate geografiche Dati dimensionali (superficie coperta, volume, numero dei piani) Materiali in cui sono edificate le strutture portanti Regolarità geometrica in pianta ed in altezza Anno di progettazione Anno di costruzione Anno di effettuazione di eventuali interventi di modifica sostanziale e tipologia di intervento Numero di posti letto Indice di occupazione della struttura Dati geomorfologici (pendenza del terreno, presenza di dirupi o creste, presenza di corpi franosi) Tipologie di impianto presenti nella struttura

4 Indagine per la raccolta dei dati di livello 0 I dati di livello 0 sono stati organizzati in schede di censimento quali: Scheda generale per presidi ospedalieri

5 Indagine per la raccolta dei dati di livello 0 Scheda strutture

6 Indagine per la raccolta dei dati di livello 0 Scheda Impianti

7 Metodo per la valutazione del rischio e degli scenari di danno

8 Studio di pericolosità dell INGV Studio di pericolosità

9 Definizione di vulnerabilità P ik = P[D d i S=s k ] Danno Scuotimento Metodi per la valutazione della vulnerabilità Metodi empirici basati sulle osservazioni Metodi meccanici Metodi ibridi

10 Definizione di vulnerabilità P ik = P[D d i S=s k ] Stati limite di danno Ref: OPCM 3274 Danno Scuotimento Accelerazione di picco a g Metodi per la valutazione della vulnerabilità Metodi empirici basati sulle osservazioni Metodi meccanici SP-BELA Metodi ibridi Elementi per la valutazione di P ik in metodi meccanici 1 Capacità della struttura 2 Domanda imposta dal sisma 3 Confronto 1 & 2

11 SP-BELA: Vulnerabilità degli edifici Tipologie prese in considerazione: Edifici in CA non sismicamente progettati Edifici in muratura La scelta delle tipologie è giustificata dalla composizione del campione: 90% degli edifici è in CA, muratura o muratura mista

12 SP-BELA: Vulnerabilità degli edifici Campione random di curve pushover (j=1,n) Campione random di forme spettrali (j=1,n) a gk (k=1,m) SL i (i=1,3) j=1 Da pushover: SLi, T SLi, μ SLi Da forma spettrale: S di (a gk, T SLi, μ SLi ) S di > SLi SI h j =1 h j =0 NO j=n? NO j=j+1 SI Pf (ag k, SL i )= h j /n i=3? NO i=i+1 k=k+1 NO SI k=m? SI Fine

13 SP-BELA: capacità degli edifici in CA Passo: Scelta di un edificio prototipo 2 Passo: Definizione delle v.a. che descrivono l edificio (es: carichi, proprietà dei materiali, dimensioni geometriche) 3 Passo: Generazione Monte Carlo di una popolazione di edifici 4 Passo: Progetto simulato dell edificio con riferimento alla normativa in vigore negli anni di progettazione della popolazione di edifici presa in considerazione

14 SP-BELA: capacità degli edifici in CA Passo: Analisi pushover semplificata sugli edifici Analisi della resistenza relativa travi-colonne Meccanismo di collasso Deformata: Ipotesi di deformazioni lineari in campo elastico Deformazioni consistenti con la deformata di collasso Resistenza Nota la deformata, le condizioni limite di riferimento e la resistenza.

15 SP-BELA: capacità degli edifici in muratura 1 Meccanismo di collasso nel piano 1 Passo: Formulazione del moltiplicatore di collasso = c -1 min { i } 2 Passo: Definizione della capacità di spostamento attraverso valori di rotazione interpiano che identifichino ciascuna condizione limite di danno 3 Passo: Definizione delle v.a. che descrivono l edificio (es: carichi, proprietà dei materiali, dimensioni geometriche) 4 Passo: Generazione Monte Carlo di una popolazione di edifici

16 SP-BELA: capacità degli edifici in muratura 2 Meccanismo di collasso nel piano 5 Passo: Analisi pushover semplificata sugli edifici Definizione della deformata al limite del comportamento elastico ed a collasso Nota la deformata, le condizioni limite di riferimento e la resistenza.

17 SP-BELA: domanda di spostamento 1 Passo: Scelta di una forma spettrale Ref: OPCM 3274; forme spettrali per i siti della Regione Lombardia 2 Passo: Definizione delle v.a. che descrivono la forma spettrale (es. periodi di controllo, coefficiente di amplificazione dinamica 3 Passo: Generazione Monte Carlo di una popolazione di forme spettrali

18 Vulnerabilità degli impianti Metodologia per la definizione delle curve di vulnerabilità degli impianti: Classificazione degli impianti in: Suscettibili alle deformazioni imposte Suscettibili alle accelerazioni imposte Studio di vulnerabilità di Hazus:.. valore di a g si calcola in valore medio della accelerazione al piede dell edifico e l incertezza su tale valore

19 Vulnerabilità delle reti di ditribuzione

20 Applicativo GIS Barra strumenti Eucentre Funzione ricerca presidio Imp oss ibil e vis

21 Applicativo GIS Funzione strutture Se si selezione un presidio

22 Applicativo GIS Funzione strutture Se si selezione un presidio

23 Funzione impianti Applicativo GIS

24 Funzione visulaizza rischio e scenario Applicativo GIS

25 Applicativo GIS Funzione visulaizza rischio e scenario

26 Stato Limite di Danno Severo Risultati Evento di scenario probabilità di superamento del 10% in 50 anni Finestra temporale di osservazione 50 anni

27 Risultati Rischio sismico in 50 anni in relazione al numero di edifici Edifici Impianti sensibili alle deformazioni imposte Impianti sensibili alle accelerazioni imposte

28 Risultati Rischio sismico degli edifici in 50 anni in relazione al numero di posti letto Posti letto totali Posti letto mediamente occupati

29 Earthquake Early Warning - EEW Possibile schema del sistema EEW molto utile poco utile inutile P ma : probabilità mancati allarmi P fa : probabilità falsi allarmi

30 Conclusioni E stato condotto uno studio di vulnerabilità che ha previsto la definizione di curve di vulnerabilità ad hoc per gli edifici ospedalieri e gli impianti in essi alloggiati E stato organizzato un censimenti di dati di livelli 0 tramite la compilazione via web di schede ad opera dei responsabili degli uffici tecnici dei presidi ospedalieri E stata sviluppata una applicazione GIS per l interrogazione dei DB nei quali sono stati salvati i dati collezionati e la visualizzazione di mappe di rischio e scenario di danno Dalla analisi dei rischi si osserva come: Per la maggior parte degli ospedali e posti letto, la probabilità di riportare danni che producano la necessità di evacuare l ospedale è abbastanza piccola (inferiore a 1%) Esistono, nonostante la Lombardia sia una regione a moderata sismicità, un centinaio di edifici che, con riferimento ad una finestra temporale di 50 anni, hanno una probabilità non del tutto remota di essere evacuati e demoliti dopo il terremoto I risultati di questo studio sono uno strumento nelle mani della regione per stabilire un ordine sulle priorità di intervento, cioè per identificare quei presidi/edifici ospedalieri nella direzione dei quali investire le disponibili risorse per analisi a livello di dettaglio superiore ed eventuali adeguamenti