IL RUOLO DELLA PERICOLOSITÀ SISMICA IN UNA METODOLOGIA PER LA VALUTAZIONE DEL DANNO DELL EDILIZIA RESIDENZIALE ALLA SCALA URBANA

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1 IL RUOLO DELLA PERICOLOSITÀ SISMICA IN UNA METODOLOGIA PER LA VALUTAZIONE DEL DANNO DELL EDILIZIA RESIDENZIALE ALLA SCALA URBANA Federico Mori, Gianluca Acunzo, Noemi Fiorini (CNR-IGAG) con la collaborazione di Giuseppe Naso, Daniele Spina (DPC)

2 PREMESSA Si sta sperimentando una metodologia che: - partendo da uno spettro di risposta in spostamento, ricavato da una Ground Motion Prediction Equation (GMPE), - utilizzando curve di vulnerabilità espresse in termini di elongamento del periodo fondamentale - deformazione globale dell edificio, - esegue un analisi lineare equivalente su oscillatori tipologici rappresentativi dell edificato residenziale (numero di piani e tipologie costruttiva). Il confronto tra spostamenti previsti e soglie di danno determina la distribuzione del danno dell edificato residenziale secondo la scala EMS98 (D0-D5). Il risultato finale si può anche leggere in termini di scenari di danno. OBIETTIVO Analisi di sensibilità di alcuni parametri per le analisi di scenario. I parametri analizzati saranno la magnitudo (M) e la distanza dalla sorgente (R), la velocità delle onde S (Vs) per la pericolosità e la tipologia strutturale per quanto riguarda l inventario degli edifici. In questa presentazione non si discuteranno in dettaglio le curve di vulnerabilità utilizzate.

3 MODELLI INNOVATIVI PER LA VULNERABILITA IN FASE DI SPERIMENTAZIONE MODELLO MATEMATICO SEMPLIFICATO DI EDIFICI Analisi lineare equivalente in cui la DOMANDA è rappresenta da uno spettro di risposta in spostamento (smorzamento convenzionale al 5%) e la CAPACITA da un oscillatore (distinzione fatta su numero di piani e tipologia costruttiva) la cui vulnerabilità è espressa da una curva elongamento del periodo fondamentale (T 0 ) vs drift medio MODELLO DI VULNERABILITA Curve PEC (Period Elongation Curve) T 0 =0.019 H per muratura T 0 =0.017 H per c.a. (regressioni da sperimentazione SMAV) T/T0 Drift medio [ ]

4 MODELLI DI SCUOTIMENTO ATTESO Modellazione della realtà fisica con GMPE (Graizer e Kalkan, 2015) I parametri in gioco: -Magnitudo momento M w -Distanza minima dal piano di rottura (R rup ) -Effetti stratigrafico (Modello 1D con profilo V s ) -Effetti near-fault -Effetti 2D

5 VALIDAZIONE DELLA METODOLOGIA Confronto risultati (identificati con la sigla PEC) con schede di rilievo di agibilità post sisma AeDES (danno alle strutture verticali) o parametri (drift interpiano) registrati da sistemi dell Osservatorio delle Strutture del DPC (OSS). Sono state condotte molte analisi, si presentano 3 CASI rappresentativi: Onna (2009) AeDES Campione di 100 edifici Mirandola (2012) AeDES Campione di 3000 edifici Edificio OSS di Visso (2016) Singolo edificio CONFRONTO in termini di distribuzione danno: D0-D1: danno lieve D2-D3: danno medio D4-D5: danno grave

6 VALIDAZIONE DELLA METODOLOGIA TERREMOTO 2009 ONNA PERICOLOSITA : Semplificazione parametri in gioco -Magnitudo momento M w =6.28 -Distanza minima dal piano di rottura R rup = 2.2 km -Effetto stratigrafico V s30 = 350 m/s (Dato MS) VULNERABILITA (Curva PEC Muratura di pietrame) CONFRONTO

7 VALIDAZIONE DELLA METODOLOGIA TERREMOTO 2012 MIRANDOLA PERICOLOSITA : Semplificazione parametri in gioco -Magnitudo momento M w = Distanza minima dal piano di rottura R rup = 6.60 km -Effetto stratigrafico V sh = 356 m/s (Dato MS) VULNERABILITA (Curva PEC Muratura di mattoni) CONFRONTO

8 VALIDAZIONE DELLA METODOLOGIA TERREMOTO 24 agosto 2016 VISSO (Scuola monitorata da OSS) PERICOLOSITA : Semplificazione parametri in gioco -Magnitudo momento M w =6.00 -Distanza minima dal piano di rottura R rup = 13 km -Effetto stratigrafico V s30 = 275 m/s VULNERABILITA (Curva PEC Muratura a spacco e T0 conosciuto) CONFRONTO Risultato PEC: 3.05 (D3-D2) Risultati analisi OSS: Tabella IDR (D2-D3)

9 ANALISI DI SENSIBILITA -Distanza Rrup -Effetto stratigrafico (Vs30) -Vulnerabilità -Magnitudo (ONNA)

10 ANALISI DI SENSIBILITA (HASSANI 2016) -Magnitudo momento -Distanza Rrup -Vulnerabilità f=frequenza fondamentale -Effetto stratigrafico (MIRANDOLA ) VL=velocità del layer VR=velocità del bedrock Vs30=208 m/s Correzione Vs30 in funzione della frequenza del sito e del contrasto d impedenza (Hassani 2016)

11 ANALISI DI SENSIBILITA -Magnitudo momento -Effetto stratigrafico (Vs30) -Vulnerabilità -Distanza (Scuola di VISSO) Dati registrati da OSS PEC Rrup Rjb Rhypo Repi MIDR (-45%) 0.82(-73%) 0.76(-76%) DG D3 D2 D1 D1 Previsione di danno in relazione al parametro di distanza (Rrup con GMPE GK15) ( Rjb, Rhypo, Repi) con GMPE Akkar Bommer 2014)

12 -Magnitudo momento -Distanza Rrup -Effetto stratigrafico (Vs30 corretta) -Inventario (MIRANDOLA ) ANALISI DI SENSIBILITA

13 SANT EUSANIO FORCONESE (2009) VALUTAZIONE POST EVENTO vs VALUTAZIONE INTER EVENTO

14 PROPOSTE PER IL MIGLIORAMENTO DELLE ANALISI DI SCENARIO DI DANNO A SCALA URBANA IN TEMPO INTER EVENTO Miglioramento delle conoscenze sismotettoniche Estensione della sorgente in relazione all estensione del contesto da valutare Miglioramento dell analisi di disaggregazione Utilizzo di GMPE che contemplino la fisica della sorgente Miglioramento di mappe di scuotimento al sito partendo da pericolosità di base specifica per i periodi di interesse (T0 e T elongato) dell edificato o dell oggetto da valutare (vedi metodologia FONTS e Conditional Mean Spectrum CMS Baker et al 2011) Art.11 Dati MS Miglioramento della conoscenza del patrimonio edilizio ( Mappe comunali di tipologia muraria) Miglioramento del modello di vulnerabilità ( Curve PEC probabilistiche) Ragionamento sul Tempo di ritorno da richiedere agli oggetti fisici necessari o interagenti con i sistemi di gestione dell Emergenza alla luce dei risultati mostrati

15 CONCLUSIONI 1. Lo studio in corso di sperimentazione punta a identificare i parametri che modificano il calcolo di uno scenario di danno 2. Una specifica analisi di questi parametri in tempo inter evento permetterà un miglioramento nella quantificazione delle incertezze per un modello di pericolosità da utilizzare in uno scenario sismico a scala urbana 3. La sperimentazione proseguirà con un caso studio in cui sono disponibili dati di MS e l inventario degli edifici con la caratterizzazione della tipologia muraria