SIT-RESIS: Metodi e tecniche innovative per la riduzione del rischio sismico

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1 SIT-RESIS: Metodi e tecniche innovative per la riduzione del rischio sismico Ennio RUBINO(**), Elisabetta RISTORATORE (**), Giovanni FABBROCINO (*), Carmine PASCALE (**),Antonio Maria RINALDI(**) (*) Università del Molise (**) Consorzio TRE Abstract Il SIT-RESIS è un Sistema Informativo Territoriale sviluppato dal Consorzio TRE nell ambito del Progetto RESIS, progetto di Ricerca E Sviluppo per la sismologia e l Ingegneria Sismica, per conto dell Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia. Il fine del Sistema Informativo Territoriale corrisponde con la volontà di costituire un sistema di supporto alle attività di valutazione della vulnerabilità sismica a più livelli (infrastrutture, edilizia, territorio) per la gestione e programmazione degli interventi di messa in sicurezza o adeguamento strutturale. Principali fattori di innovazione sono rappresentati dai sistemi di input sviluppati in ambiente GIS per dispositivi portatili di acquisizione dati, dal sistema di archiviazione ed elaborazione, basato sull interazione di RDBMS sia cartografici che alfanumerici ed infine sul sistema di output che permette di rendere disponibili in rete i risultati della ricerca attraverso interfacce predisposte per diverse tipologie di utenti. I singoli sistemi, separatamente, rappresentano soluzioni all avanguardia per la risoluzione di problemi specifici; il SIT.RESIS, nella sua totalità rappresenta invece un sistema innovativo di supporto alle decisioni in campo di gestione del territorio e valutazione del rischio sismico. 1. Introduzione Nell ambito del PROgramma operativo di ricerca per la Sismologia e l Ingegneria Sismica (PRO.S.I.S.), promosso e attuato dall Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, per l individuazione di metodi e strumenti per la riduzione del rischio sismico, sono stati definiti due progetti interconnessi: Progetto per la creazione del CEntro per la Sismologia e l Ingegneria Sismica (CE.S.I.S.). Progetto di Ricerca E Sviluppo per la sismologia e l Ingegneria Sismica (R.E.S.IS). Il primo riguarda la realizzazione di un centro di studi e ricerche nel campo della sismologia e dell ingegneria sismica (denominato CE.S.I.S.) e l integrazione dell attuale rete sismica nazionale attraverso l installazione di stazioni sismometriche dotate di strumentazione tecnologicamente avanzata. Il secondo (denominato RE.S.I.S.) riguarda la realizzazione di attività di ricerca nel settore della riduzione del rischio sismico attraverso lo studio di metodi e strumenti per la valutazione della vulnerabilità sismica a più livelli (infrastrutture, edilizia, territorio) e per la gestione e programmazione degli interventi di messa in sicurezza o adeguamento strutturale. La fase sperimentale prevede l applicazione dei prodotti e sistemi individuati in aree particolarmente

2 vulnerabili, quali alcune zone del Sud Italia. Il progetto RESIS, prevede un approccio multiscala e multilivello alle problematiche connesse alla valutazione della vulnerabilità e alla riduzione del rischio sismico. L approccio è multiscala in quanto prevede ambiti di analisi a scala diversa (infrastrutture, edilizia, territorio) e multilivello in quanto sono previsti diversi livelli (I, II e III) di approfondimento delle analisi, che caratterizzano l affidabilità dei risultati ottenuti. Alla luce della recente riclassificazione del territorio dal punto di vista sismico, sono stati scelti due siti di sperimentazione, il Comune di Pomigliano d Arco (NA) ed il Comune di Sant Angelo dei Lombardi (AV) entrambi nel territorio della Regione Campania. Le attività svolte nell ambito del Progetto RESIS sono particolarmente articolate e riguardano le tematiche della riduzione della vulnerabilità sismica dei sistemi di rete, della valutazione della vulnerabilità sismica del patrimonio immobiliare e della definizione e applicazione di procedure di diagnostica strumentale ai fini della sicurezza. Nell ambito delle attività che riguardano la realizzazione di Sistemi innovativi per la riduzione del rischio sismico delle strutture e per il controllo e la pianificazione delle attività di messa in sicurezza delle strutture urbane il Consorzio TRE ha sviluppato il SIT-RESIS che, applicando tecniche innovative di acquisizione, gestione e pubblicazione dei dati, integra i risultati ed i sistemi realizzati nell ambito del Progetto RESIS al fine di costituire un Sistema di Supporto alle Decisioni (DSS) destinato alla definizione delle azioni di prevenzione, finalizzate al recupero e al mantenimento nel tempo, del patrimonio edilizio, architettonico e infrastrutturale. 2. L architettura del SIT.RESIS Nel corso della progettazione del Sistema Informativo Territoriale è stata definita una struttura unica, denominata SIT-RESIS, che si articola in due componenti fondamentali: una base dati, denominata DB SIT-RESIS, e un modulo di valutazione del rischio denominato DSS SIT-RESIS. Le due componenti del sistema, anche se distinte ed indipendentemente definite, sono totalmente integrate. La componente DB SIT.RESIS ha lo scopo di acquisire, archiviare e gestire tutti i dati necessari alla componente DSS SIT.RESIS, siano essi reperiti direttamente o ricavati dalle elaborazioni degli altri moduli del Progetto RESIS (VULSI: Sistema per la valutazione della vulnerabilità sismica del patrimonio immobiliare, sviluppato dal partner ICIE del Consorzio TRE; SISDIA: Sistema per la definizione e l applicazione di procedure di diagnostica strumentale ai fini della sicurezza sviluppato dai partner ICIE, ENEA e STRAGO del Consorzio TRE; VULSIN: Sistema per la riduzione della vulnerabilità sismica dei sistemi di reti, sviluppato dalla D Appolonia S.p.A.) e del Sistema di Monitoraggio sviluppato dall INGV nell ambito del Progetto CESIS.

3 Fig 1 L'architettura logica del SIT.RESIS La base dati costituisce, inoltre, lo strumento di archiviazione di tutti i dati di input per i predetti moduli.

4 Di fatto si realizza un'unica base dati centralizzata, che, integrando i dati cartografici con i dati di input di competenza dei singoli moduli e con i risultati delle loro elaborazioni, acquisisce e gestisce i dati necessari alle elaborazioni del DSS. Le funzioni del DB SIT-RESIS possono essere quindi riassunte in due parti: una che svolge funzioni di acquisizione dati e l altra con funzioni di gestione; quest ultima,inoltre, gestisce i sistemi di interfaccia da e per i moduli Vulsi, Sisdia e Vulsin e da e per il Sistema di Monitoraggio dell INGV. Il SIT.RESIS risulta composto da un sistema di input, da un sistema di archiviazione ed elaborazione e da un sistema di output. Il sistema di input è costituito da postazioni mobili di acquisizione dei dati di campagna, e da una postazione fissa che svolge funzioni di pre-processing dei dati. Il sistema di archiviazione ed elaborazione, che risiede su un unico server, è strutturato nei due componenti principali DB SIT-RESIS, con le interfacce verso i moduli Vulsi, Sisdia, Vulsin e Sistema di Monitoraggio (INGV), ed il DSS SIT-RESIS, che elaborando i dati archiviati dal DB SIT- RESIS costituisce un sistema di interpretazione dei risultati dei moduli. Il sistema di output è articolato in una postazione di gestione e pubblicazione dei dati costituita dal server web, e in n postazioni remote di accesso al sistema attraverso le quali gli utenti, utilizzando delle interfacce personalizzate, possono interagire con il sistema Il Sistema di Input Il Sistema di Input del SIT.RESIS è articolato in una postazione fissa e varie postazioni mobili costituite da Computer Palmari e Tablet PC, che consentono il rilievo dei dati di campagna. Sulla postazione fissa sono intallati i software ArcGIS ArcView 9 ed ArcPad Application Builder. Questa postazione è attrezzata per l editing di tutti i dati cartografici reperiti e la strutturazione degli stessi congruentemente con i formati previsti dai moduli di archiviazione ed elaborazione. Le postazioni mobili sono costituite da Computer Palmari, sui quali è installato il software ArcPad, e Tablet PC sui quali è installato ArcGIS ArcView 9.

5 Fig 2 Schede unificate di rilievo Base cartografica e maschere di input I dati, sia cartografici che alfanumerici, acquisiti attraverso rilievi di campagna o dall import di basi dati esistenti (es. Dati ISTAT), vengono strutturati secondo i formati previsti dal modulo di archiviazione e gestione e trasferiti nel DB SIT-RESIS Il Sistema di Archiviazione e Gestione Il sistema di archiviazione e gestione è il cuore del SIT.RESIS,

6 In particolare, il sistema di archiviazione, denominato DB SIT-RESIS, è strutturato in ambiente ORACLE e gestisce anche i dati cartografici e di riferimento spaziale. Il DB SIT-RESIS prevede interfacce di comunicazione con i moduli esterni (VULSIN, VULSI e SISDIA), che vengono alimentati in input dal DB SIT-RESIS e restituiscono come output i risultati delle loro elaborazioni che vengono successivamente utilizzati dal DSS SIT-RESIS. Il sistema di gestione e di supporto alle decisioni, denominato DSS SIT-RESIS, è sviluppato in ArcInfo e attraverso il software ArcSDE si interfaccia con il database Oracle. Operando sovrapposizioni e combinazioni dei risultati delle analisi dei vari moduli, guida gli approfondimenti diagnostici in funzione del livello di rischio determinato, valuta le priorità di intervento a budget fisso, integra i costi di intervento e quelli di diagnostica, ai fini di una valutazione complessiva dei costi per la riduzione del rischio, della valutazione deterministica del danno in condizioni di emergenza e dell analisi dei costi per gli interventi di ricostruzione/mitigazione in funzione del danno rilevato Il Sistema di Output Il sistema di output gestisce la pubblicazione dei risultati delle analisi del DSS SIT-RESIS. Attraverso ArcIMS si rende disponibile, in funzione della tipologia di utente e dei relativi privilegi, l accesso alle varie funzioni di visualizzazione dei risultati o di interrogazione del sistema da postazioni remote. Fig 3 Sito web SIT.RESIS

7 3. IL DSS SIT.RESIS Il fine del SIT.RESIS, è quello di costituire un supporto alle attività di protezione, soccorso e recupero/ripristino che caratterizzano le zone colpite da eventi sismici. Questo supporto avviene attraverso la valutazione della vulnerabilità propria degli organismi edilizi e delle lifeline che disegnano l ambiente urbano, ed attraverso le indicazioni relative agli interventi e all impegno economico da sostenere in funzione delle caratteristiche e del livello di degrado degli edifici. La logica alla base del sistema è quella della gestione costante del territorio che prevede una sequenza continua di attività di indagine, analisi e supporto alle decisioni che si ripete ciclicamente nel tempo. A tale fine la scheda unificata di rilievo, utilizzata dal SIT-RESIS per l acquisizione dei dati sul patrimonio edificato che alimenta il database e di conseguenza i moduli VULSI e SISDIA, è integrata con delle sezioni relative al rilievo del danno post-sisma da utilizzare direttamente dal DDS del SIT-RESIS per le analisi deterministiche nella fase di ricostruzione/mitigazione Obiettivi del DSS SIT.RESIS L utilità del SIT-RESIS si evidenzia attraverso la sua capacità di rappresentare, sovrapporre e relazionare le informazioni di natura eterogenea raccolte e prodotte dai sistemi informatici con cui dialoga. In particolare, sono stati perseguiti i seguenti obiettivi: - Individuazione di situazioni in cui la presenza di elementi di criticità determina una priorità nelle operazioni di protezione e di accertamento dei danni, in funzione della classificazione sismica, ovvero individuazione delle entità che presentano un elevato livello di rischio. - Individuazione e valutazione economica degli interventi necessari, ricavati dalla conoscenza delle caratteristiche di ogni edificio e infrastruttura, in funzione della loro vulnerabilità sismica e del loro livello di degrado. - Indicazione degli accertamenti e delle indagini, anche in funzione del loro costo, da compiere sugli edifici per i quali il livello di criticità nel sistema urbano determina una priorità d intervento. - Valutazione preventiva del danno, ottenuta simulando l evento sismico con diverse manifestazioni in termini d intensità ed interrogando dinamicamente il sistema, per poter prospettare la capacità di risposta con i relativi interventi, al fine di verificare l efficacia dell investimento.

8 - Indicazioni normative, attraverso il supporto alle attività di pianificazione, (organizzate per edificio, per zone omogenee, per lifeline, ecc ), al fine di prevedere ipotesi d intervento che tengano conto anche delle condizioni di vulnerabilità e di degrado del patrimonio edilizio Funzioni del DSS SIT.RESIS Per il perseguimento degli obbiettivi precedentemente citati sono state sviluppate una serie di funzioni che costituiscono il sistema di supporto alle decisioni (DSS) ma che sono svolte nell ambito dei singoli sistemi di input, di archiviazione e gestione, e di output: Acquisizione ed elaborazione dei dati di input Questa attività è stata svolta nell ottica del supporto agli operatori. Il rilievo dati avviene quindi attraverso apposite maschere di input che guidano il rilievo in funzione del livello di conoscenza (I, II o III livello), delle tipologie dei dati da acquisire e delle fasi temporali di acquisizione (prevenzione, emergenza, ricostruzione/mitigazione). Combinazione dei risultati delle analisi: supporto alle attività di prevenzione, gestione dell emergenza e ricostruzione/mitigazione del rischio. Le funzioni che maggiormente caratterizzano il modulo DSS sono quelle che, combinando i risultati delle analisi dei moduli specialistici, permettono la valutazione unitaria delle priorità di intervento a budget predefinito o la valutazione complessiva dei costi per la mitigazione dei rischi. Analizzando cronologicamente la logica di funzionamento del sistema si possono individuare vari gruppi di funzioni: sovrapposizione dei risultati delle analisi dei vari moduli; combinazione dei risultati dei vari moduli, al fine di guidare gli approfondimenti diagnostici in funzione del livello di rischio determinato; valutazione delle priorità di intervento a budget fisso, integrando i costi di intervento e quelli di di diagnostica; valutazione complessiva dei costi per la riduzione del rischio; valutazione deterministica del danno in condizioni di emergenza; analisi dei costi per gli interventi di ricostruzione/mitigazione in funzione del danno rilevato; definizione di indirizzi normativi in funzione della vulnerabilità e della esposizione degli elementi del sistema urbano; Pubblicazione dei risultati via Web Il sistema di output, componente finale del SIT-RESIS risponde alle esigenze di pubblicazione e divulgazione dei risultati delle analisi. Questo sistema è strutturato in diversi livelli di accesso (utente standard, utente avanzato e amministratore), e consente l accesso da postazioni

9 remote sia per la visualizzazione dei risultati delle analisi dei moduli specialistici (VULSI, SISDIA e VULSIN), che per l accesso alle funzioni avanzate in fase di emergenza o per le operazioni di manutenzione e\o amministrazione del SIT.RESIS. 4. Conclusioni Il SIT-RESIS si propone come sistema all avanguardia per la gestione del territorio in funzione della riduzione del rischio sismico. Nell ambito del progetto RESIS i sistemi di valutazione e le procedure di analisi sperimentate, propongono un approccio innovativo alle problematiche proprie delle zone sismiche, delineando un sistema che permetta una gestione costante del territorio e del rischio ad esso connesso attraverso la riduzione della vulnerabilità dei sistemi analizzati. La logica proposta è quella della gestione continua del patrimonio edilizio che, attraverso il suo monitoraggio costante, permetta, a valle di un evento sismico, di integrare gli interventi di ricostruzione nel normale processo di mitigazione/prevenzione, gestito attraverso procedure di valutazione e di analisi diagnostica. Altro aspetto importante introdotto dal Progetto RESIS, è l interazione tra le varie componenti del sistema urbano, ovvero l edificato e le infrastrutture a rete, e la valutazione combinata dei costi per la riduzione del rischio che consente agli amministratori la definizione di strategie di intervento che tengano sempre conto delle interazioni tra i vari sistemi. Queste considerazioni, unitamente all approccio multilivello che consente il funzionamento del sistema anche con livelli di conoscenza minimi (I livello) fanno del SIT-RESIS un sistema di supporto alle decisioni completo e complesso, che, in più, è in grado di funzionare anche nella fase di start-up laddove iniziative simili sono destinate a fallire per mancanza di risultati immediati o per il notevole investimento, in termini di dati di input, da sostenere al loro avvio. Riferimenti Autori Giovanni Fabbrocino Università del Molise Via De Sanctis Campobasso Tel Fax giovanni.fabbrocino@unimol.it Ennio Rubino Consorzio TRE Via Colle di Mezzo, 15 Roma Tel Fax ennio.rubino@consorziotre.it Elisabetta Ristoratore Consorzio TRE - Via Privata D. Giustino, 3/A Agnano (Napoli) Tel Fax elisa.ristoratore@consorziotre.it Carmine Pascale Consorzio TRE - Via Privata D. Giustino, 3/A Agnano (Napoli) Tel Fax carmine.pascale@consorziotre.it Antonio Rinaldi Consorzio TRE - Via Privata D. Giustino, 3/A Agnano (Napoli) Tel Fax amrinald@unina.it

10 Bibliografia Cremonini, I. (A cura di), (1994), Rischio sismico e pianificazione nei centri storici, Alinea Editrice S.r.l., Firenze Cosenza, E. e Manfredi, G. (A cura di), (2000), Indici e misure di danno nella progettazione sismica. CNR - Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti, Roma Fabietti, W. (A cura di), (1999), Vulnerabilità sismica e trasformazione dello spazio urbano, Alinea Editrice S.r.l., Firenze Fistola, R., (2000), "Nuovi strumenti per il governo delle trasformazioni urbane e territoriali: i GIS in Papa, R. Lezioni di Urbanistica - Prima lezione, pagg. 3-56, Giannini, Napoli Severino, M., Di Pasquale, G., (2002), Procedure per la ricostruzione post-sisma: analisi e proposte, Dipartimento della Protezione Civile, Roma ALTRE INFORMAZIONI Consorzio TRE Il Consorzio T.R.E. è stato costituito nel luglio I soci sono: l'enea, L'Università degli Studi di Napoli "Federico II"; la Giustino Costruzioni S.p.A. di Napoli; l'icie S.c.r.l., Istituto Cooperativo per l'innovazione Edilizia di Roma; la STRAGO S.r.l. di Pozzuoli (Na), e la D'Appolonia S.p.A. Il Consorzio opera prevalentemente nel settore delle costruzioni, settore che ha un grosso peso per lo sviluppo economico del nostro paese; in esso sono racchiusi, tra soci pubblici e privati, tutti gli attori indispensabili per: - attuare azioni di trasferimento tecnologico - supportare nella fase di progettualità gli enti locali; - fornire servizi tecnico- scientifici integrati Tempi e Fasi di Realizzazione Il progetto ha durata quadriennale ( ) Software Utilizzati: Tipo Software Produttore Client GIS ArcGIS 9(ArcInfo, Arcview, ArcPad) ESRI Sviluppo interfacce Visual Basic, ArcPAD Application MICROSOFT Builder, ArcObjects ESRI Web GIS ArcIMS ESRI Gestione Database GIS ArcSDE ESRI Database ORACLE 9.1 Oracle