Un metodo sperimentale per la valutazione dell operatività di un edificio strategico che tenga conto della pericolosità sismica locale

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1 32 CONVEGNO GNGTS, Trieste Novembre 2013 TEMA 2: CARATTERIZZAZIONE SISMICA DEL TERRITORIO Sessione 2.2: Effetti di sito Un metodo sperimentale per la valutazione dell operatività di un edificio strategico che tenga conto della pericolosità sismica locale Federico Mori(CNR-IGAG) Daniele Spina (DPC) Alessandro Pagliaroli (CNR-IGAG)

2 Sommario A. Obiettivo generale B. Le fasi procedurali del metodo sperimentale Fase I Misure di rumore ambientale Fase II Valutazione della risposta dinamica dell edificio Fase III Valutazione del grado di operatività dell edificio C. Validazione del metodo con dati OSS (DPC) D. Esempio applicativo su ES della CLE di Faenza

3 A. Obiettivo generale fornire uno strumento per la valutazione della vulnerabilità degli edifici strategici nell ambito dell analisi della CLE e degli studi di MS attualmente in corso di realizzazione in Italia.

4 B. Il metodo sperimentale Il metodo valuta il grado di operatività degli edifici strategici secondo le seguenti Fasi: Fase I : misure sperimentali in situ sull edificio e sul terreno di fondazione; Fase II: elaborazione di modelli matematici per la definizione dei parametri di pericolosità sismica locale (microzonazione sismica) e della risposta dinamica degli edifici; Fase III: definizione di un Indice di Operatività (IOP) e di una probabilità di operatività funzionali a stabilire priorità di intervento per gli edifici strategici

5 B. Il metodo sperimentale Fase I : Misure di rumore ambientale Ia. Misure sul terreno Si eseguono misure, con tecnica a stazione singola, al fine di tarare il modello di sottosuolo per la definizione di uno spettro di input alle fondazioni dell edificio Ib. Misure sull edificio Si eseguono misure con accelerometri al fine di identificare le forme modali e le frequenze dell edificio (caratterizzazione del comportamento dinamico)

6 B. Il metodo sperimentale Fase II Valutazione della risposta dinamica dell edificio strategico IIa. Definizione dell input sismico Si definisce lo spettro di risposta medio in superficie con studi di microzonazione sismica di livello 2/3 (o con un analisi di risposta sismica locale se non è disponibile la microzonazione sismica) IIb. Identificazione dei parametri modali dell edificio Si definiscono i parametri modali dell edificio (frequenze, smorzamenti, deformate modali) tramite algoritmi riferibili alla Operational Modal Analysis (OMA identificazione sulla base della sola risposta strutturale eccitata da sorgenti ambientali)

7 B. Il metodo sperimentale Fase II Valutazione della risposta dinamica dell edificio strategico IIc. Previsione degli spostamenti relativi di piano (drift) con modello matematico dell edificio Si calcola la risposta dinamica dell edificio tramite l analisi dinamica lineare con sovrapposizione dei contributi modali definiti in Fase IIb e utilizzando, come input, lo spettro ottenuto dalla microzonazione sismica (o dalla risposta sismica locale) di Fase IIa. Le ipotesi alla base del modello dell edificio sono: Impalcati rigidi nel proprio piano; Masse concentrate ai piani.

8 B. Il metodo sperimentale Fase III Valutazione del grado di operatività di un edificio strategico IIIa. Si definiscono un: -indice di operatività IOP; -probabilità di operatività POP

9 C. Validazione del metodo con dati OSS (DPC) OSSERVATORIO SISMICO DELLE STRUTTURE Rete di sistemi di monitoraggio sismico del DPC installati in modo permanente su edifici pubblici, ponti e dighe edifici pubblici (48% scuole, 22% municipi, 12% ospedali, 18% altre tipologie), 7 ponti ed 1 diga -240 eventi sismici registrati (dal 2000)

10 C. Validazione del metodo con dati OSS (DPC) SIGLA COMUNE Denominazione Sistema costruttivo H[m] N registrazioni Max PGA[g] Max Drift 07ifo Forlì parte Ist.Tecn.Industriale Statale G.Marconi C.A sbm Barberino di Mugello Scuola comunale "Lorenzo De' Medici C.A sno Norcia Istituto comprensivo (Materna,Elementare, Media) S.M. S. Benedetto Norcia C.A bc064 Rovereto Scuola media Alcide De Gasperi MUR

11 D. Applicazione del metodo CLE Faenza : ES Casa di cura S.Pier Damiano

12 D. Applicazione del metodo Fase I Misure sul terreno

13 D. Applicazione del metodo Fase I -Misure sull edificio Strumentazione base: - 4 Poseidon (unità integrata formata da un accelerometro FB triassale + acquisitore a 24 bit + GPS per sincronizzazione+unità di trasmissione dati via rete wi-fi) PIANO 4 PIANO 3 PIANO 2 CONFIG.1 CONFIG.2 PIANO 1 CONFIG.3

14 D. Applicazione del metodo Fase II

15 D. Applicazione del metodo Fase II IDENTIFICAZIONE FORME MODALI DA RUMORE AMBIENTALE f1=2,88 Hz f2=3,49 Hz f3=4,00 Hz IN GENERALE le frequenze dell edificio durante l evento sismico sono più basse di quelle identificate da rumore ambientale a causa del diverso livello di scuotimento ANALISI NEL RANGE DI VARIAZIONE DELLE FREQUENZE ident modello 0,6 f fi f ident

16 D. Applicazione del metodo Fase III DEFINIZIONE DI INDICE DI OPERATIVITA IOP Drift( SLO) Max( Drift Modello ) Drift(SLO) 0,33% Condizione di operatività NTC08 IOP<1 NON OPERATIVO IOP>1 OPERATIVO ident modello 0,6 f fi f ident IOP i RISULTATI FINALI: -IOP medio con deviazione standard; -Probabilità di operatività dell edificio.

17 P(IOP) 32 Convegno GNGTS, Trieste Novembre 2013 D. Applicazione del metodo Fase III Input sismico IOP Operatività ES POP [%] MS2_REG NO 0.08% NTC NO 0.40% MS SI % MS2_IC SI 99.00% Distribuzione cumulativa lognormale

18 In corso di realizzazione Proposta alle Regioni per applicare il metodo, con procedura standard, sui tre edifici strategici che, per ciascun comune o unione di comuni, assolvono le seguenti funzioni fondamentali: coordinamento degli interventi soccorso sanitario intervento operativo

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