Corso per Formatori di Protezione Civile LA VULNERABILITÀ SISMICA Angelo MASI (con la collaborazione di Leonardo CHIAUZZI) DiSGG, Università della Basilicata ReLUIS, Rete di Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica
Terremoto del Pollino 9.9.98 Intensità Il 9.9.1998 alle ore 13.28 una scossa di terremoto colpì una vasta area ai confini tra Basilicata, Calabria e Campania producendo danni, generalmente non gravi, in vari centri abitati. L evento ebbe magnitudo Ml = 5.5 con epicentro strumentale collocato al confine tra le provincie di Potenza e di Cosenza in prossimità del massiccio del Pollino.. Intensità macrosismiche MCS rilevate nell area epicentrale Località Comune Prov. I (MCS) Perricchio Latronico PZ VII Rivello Rivello PZ VI-VII Castelluccio I. Castelluccio I. PZ VI Castelluccio S. Castelluccio S. PZ VI Gallizi (Pedali) Viggianello PZ VI Lauria Lauria PZ VI Magnano Latronico PZ VI Mileo Latronico PZ VI Nemoli Nemoli PZ VI Sapri Sapri SA VI Trecchina Trecchina PZ VI Viggianello Viggianello PZ VI
Terremoto del Pollino 9.9.98 Danni agli edifici
Terremoto del Pollino 9.9.98 Inagibilità M. Dolce, A. Goretti, A. Masi, Analisi dei danni causati dal sisma del settembre 1998 nel Pollino, Ingegneria Sismica, n. 3, 1999.
Terremoto del Pollino 9.9.98 Vulnerabilità nel 1998 OGGI? Le risorse complessivamente messe a disposizione per Castelluccio Inferiore dopo il terremoto del 1998 sono pari a circa 20 MEuro
Intensità e Vittime dei Terremoti 1 milione di vittime È l intensità la causa principale delle vittime dei terremoti? M N. vittime L Aquila 2009 6.3 308 Haiti 2010 7.0 220.000 NZ 2010 7.1 0 Cile 8.8 521 Giappone 2011 9.0 26.000 NZ 2011 6.3 184 Vittine del terremoto L Aquila - 2009 NZ L AQUILA - 2011-2009 Giappone 2011 100 vittime Intensità del terremoto
IL RISCHIO SISMICO Il RISCHIO SISMICO viene valutato, per un territorio o per una popolazione di costruzioni, persone e beni, sulla base dei DANNI attesi a seguito di possibili eventi sismici. VULNERABILITÀ PERICOLOSITÀ VULNERABILITÀ ESPOSIZIONE La pericolosità sismica (spesso definita anche sismicità) è costituita dalla probabilità che si verifichino terremoti di una data entità, in un data zona ed in un prefissato intervallo di tempo. La vulnerabilità sismica misura la predisposizione di una costruzione, di una infrastruttura o di una parte del territorio a subire danni per effetto di un sisma di prefissata entità. L'esposizione é costituita dal complesso dei beni e delle attività che possono subire perdite per effetto del sisma
Edificio MENO Vulnerabile VULNERABILITA e DANNO Edificio PIU Vulnerabile UGUALE AZIONE SISMICA Edificio MENO Danneggiato Edificio PIU Danneggiato Edificio MENO Vulnerabile Edificio PIU Vulnerabile
VULNERABILITA e DANNO 25m Onna (AQ) Terremoto del 6 aprile 2009
VULNERABILITÀ SISMICA La vulnerabilità sismica di un edificio è un suo carattere comportamentale descritto attraverso una legge causa - effetto in cui la causa è il terremoto e l effetto l è il danno (Sandi,, 1986). Misura la predisposizione di una costruzione, di una infrastruttura o di una parte del territorio a subire danni per effetto di un sisma di prefissata entità Misura la incapacità, congenita e/o dovuta ad obsolescenza, di resistere ad azioni simiche.
IL DEFICIT DI PROTEZIONE SISMICA Il numero di edifici italiani ante 1980 da sottoporre a verifica è stato stimato in circa 75.000, di cui circa 35.000 nelle zone ad alta e media pericolosità (zone 1 e 2). Nelle sole zone 1 e 2 sono da sottoporre a verifica (privi di protezione sismica): Scuole 150 milioni di mc Ospedali 30 milioni di mc La stima delle volumetrie e del numero di opere potenzialmente interessate dalle verifiche è stata effettuata dal DPC (Dolce et al., 2007) estrapolando i dati del censimento LSU degli edifici strategici e rilevanti effettuato in alcune regioni italiane
VULNERABILITÀ SISMICA CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE CHE INFLUENZANO LA VULNERABILITA DELLE STRUTTURE Materiale: muratura, cemento armato, acciaio, ecc. Età di costruzione Norme tecniche utilizzate in fase di progetto Schema resistente: struttura a telai, pareti, ecc. Altezza della struttura Stato di conservazione Dettagli costruttivi Ecc...
STRUTTURE IN MURATURA Comportamento Sismico EFFICACIA DEI COLLEGAMENTI TRA LE PARETI DI MURATURA TRA LORO E CON I SOLAI QUALITA DELLE STRUTTURE MURARIE RIGIDEZZA DEI SOLAI COMPORTAMENTO SCATOLARE IDEALE (solai rigidi, pareti e solai ben collegati)
STRUTTURE IN MURATURA Comportamento Sismico IL COMPORTAMENTO SCATOLARE COLLASSI NEL PIANO E FUORI DEL PIANO DELLE PARETI
STRUTTURE IN MURATURA Comportamento Sismico COLLASSI NEL PIANO DELLE MURATURE 1 1 Danni alle Strutture in Muratura (L Aquila, 2009)
STRUTTURE IN MURATURA Comportamento Sismico COLLASSI FUORI DEL PIANO DELLE MURATURE 1 2 Danni alle Strutture in Muratura (L Aquila, 2009) 2
STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Comportamento Sismico Comportamento sismico degli edifici in c.a. soggetti ad azioni sismiche CAPACITA resistenza e duttilità vs RICHIESTA resistenza e duttilità La capacità di una struttura in cemento armato di sopportare terremoti di elevata intensità senza crollare, dipende fortemente da quanto è in grado di deformarsi oltre il limite elastico, ossia dalla sua DUTTILITÀ
Strutture in cemento armato La Duttilità LA DUTTILITÀ mi piego ma non mi spezzo
STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Comportamento Sismico Fattori che determinano le RICHIESTE di resistenza e duttilità nei singoli elementi 1. TIPOLOGIA STRUTTURALE - Strutture intelaiate - Strutture a pareti portanti - Strutture miste, composte sia da telai che da pareti 2. GEOMETRIA DELLA STRUTTURA - Forma della struttura in pianta e sviluppo in elevazione - Disposizione degli elementi strutturali - Rapporti di rigidezza e resistenza fra i vari elementi strutturali - Distribuzione delle masse
STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Comportamento Sismico Fattori che determinano le RICHIESTE di resistenza e duttilità nei singoli elementi 3. CARATTERISTICHE DI RIGIDEZZA E RESISTENZA DEGLI ELEMENTI STRUTTURALI - Travi, Pilastri, Pareti, Scale, Vani ascensore, Controventi 4. CARATTERISTICHE DI RIGIDEZZA E RESISTENZA DEGLI ELEMENTI NON STRUTTURALI - Tamponature e Tramezzi 5. GEOMETRIA E DISPOSIZIONE DEGLI ELEMENTI NON STRUTTURALI
STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Comportamento Sismico Fattori che determinano le CAPACITA dei singoli elementi in termini di resistenza e duttilità 1. QUALITA DEI DUE MATERIALI - Resistenze - Aderenza acciaio-cls - Dimensioni armature 2. QUANTITA DEI DUE MATERIALI - Rapporti di armatura longitudinale e trasversale 3. DISPOSIZIONE DEI DUE COMPONENTI - Disposizione armature tese e compresse nella sezione - Diffusione armature longitudinali e trasversali - Ancoraggi e giunzioni per sovrapposizione - Dettagli costruttivi dei nodi 4. CURA NELL ESECUZIONE DEI LAVORI
STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Comportamento Sismico IL PARTICOLARE COSTRUTTIVO DIVENTA FONDAMENTALE Ottima staffatura di un pilastro Collasso del nodo travepilastro Scarsa staffatura
ESEMPI DI DANNI ALLE STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Terremoto de L Aquila 06.04.2009 (M6.3) Severo Danno Elementi Non Strutturali Lieve Danno Elementi Strutturali COLLASSO DI PIANO Severo Danno Elementi Non Strutturali e Strutturali
ESEMPI DI DANNI ALLE STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Terremoto de L Aquila 06.04.2009 (M6.3) IL PIANO SOFFICE
DANNI NON STRUTTURALI
L OSPEDALE SAN SALVATORE (L AQUILA)
Terremoto di Izmit (Turchia) 17.8.1999 (M7.2)
Terremoto di Izmit (Turchia) 17.8.1999 (M7.2) Collassi parziali
Terremoto di Izmit (Turchia) 17.8.1999 (M7.2) Liquefazione terreno di fondazione
ESEMPI DI DANNI ALLE STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Terremoto di Atene 7.9.1999 (M5.9) Pluviale nel pilastro!!
DEFICIT DI MANUTENZIONE
VULNERABILITÀ SISMICA Valutazione e Riduzione A parità di sollecitazione sismica (domanda) quanto più l edificio è capace di assorbire queste sollecitazioni senza subire danni (capacità) tanto meno è vulnerabile. 1. VALUTAZIONE DELLA VULNERABILITÀ: definire la (in)capacità di sopportare azioni sismiche 2. RIDUZIONE DELLA VULNERABILITÀ: intervenire per diminuire la domanda (ad es. alleggerendo l edificio) o aumentare la capacità
VULNERABILITÀ SISMICA Valutazione Il livello di dettaglio delle valutazioni dipende dalla SCALA TERRITORIALE DI INDAGINE METODI EMPIRICI: basati sull esperienza tratta da terremoti passati (confronto tra danno tipologia - intensità sismica) METODI ANALITICI: sono basati su modellazioni numeriche e cercano di rappresentare, nel modo fisicamente più prossimo alla realtà, il comportamento sismico delle strutture IPOTESI: a parità si azione sismica, strutture realizzate con caratteristiche costruttive simili presentano danni simili
VULNERABILITÀ SISMICA Valutazione METODI EMPIRICI: la vulnerabilità viene attribuita in base alle strutture verticale ed orizzontale ed alla progettazione (antisismica o meno) MATRICI DI PROBABILITA DI DANNO STRUTTURE VERTICALI STRUTTURE ORIZZONTALI Muratura scadente Muratura media Muratura buona Cemento armato Volte ALTA (A) ALTA ALTA Solai in legno ALTA ALTA MEDIA (B) Solai in acciaio MEDIA MEDIA MEDIO BASSA Solai in c.a. MEDIA MEDIO BASSA (C) MEDIO BASSA MEDIO BASSA Edifici antisismici & adeguati BASSA (D) BASSA BASSA BASSA
Classe A Alta Vulnerabilità MAPPE DI RISCHIO SISMICO DELLA BASILICATA STIMA DELLA VULNERABILITÀ SISMICA DEL PATRIMONIO EDILIZIO Classe B Media Vulnerabilità Classe C Bassa Vulnerabilità Classe D Edifici Antisismici
VULNERABILITÀ SISMICA Riduzione EDIFICI DI NUOVA COSTRUZIONE Renderli poco vulnerabili (l invulnerabilità è un mito) è abbastanza semplice e non comporta costi elevati: basta rispettare poche regole contenute nelle norme tecniche per le costruzioni in zona sismica. Molto importante è rivolgersi a professionisti che siano esperti di ingegneria sismica. EDIFICI ESISTENTI La riduzione della vulnerabilità può essere totale o parziale: interventi di adeguamento sismico finalizzato a dare all edificio lo stesso livello di sicurezza previsto per gli edifici nuovi dalle norme tecniche vigenti; interventi di miglioramento sismico finalizzati ad aumentare la sicurezza strutturale esistente, pur senza necessariamente raggiungere i livelli richiesti dalle norme vigenti; riparazioni o interventi locali di rafforzamento che interessino elementi isolati, e che comunque comportino un miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti.
IL RUOLO DELLE CATENE VULNERABILITÀ SISMICA Riduzione Edifici in Muratura Le catene limitano - se ben realizzate ed efficienti - il collasso fuori del piano delle murature. Ampia diffusione di tali elementi negli edifici meno danneggiati - del centro di L Aquila.
VULNERABILITÀ SISMICA Riduzione Controventi Dissipativi Scuola Elementare D. Viola - Potenza
Attenzione alle tipologie: un esempio dal terremoto Molise 2002 2A 2B
Attenzione al danno: un esempio dal terremoto Abruzzo 2009 14.04.09 7.04.09 Fonte: prof. Felice Ponzo, Università della Basilicata
La mitigazione del rischio sismico in Italia La politica italiana di mitigazione del rischio sismico è stata prevalentemente una politica del DOPO Le azioni più importanti sono state in genere attivate DOPO terremoti tragici, a volte non particolarmente forti La elevata vulnerabilità del Sistema Paese, spesso ha determinato effetti sproporzionati rispetto al intensità degli eventi COSTO DEI TERREMOTI ITALIANI DEGLI ULTIMI 40 ANNI (M -2005) (fonte M. Dolce, DPC) 60.000,00 50.000,00 40.000,00 30.000,00 20.000,00 10.000,00 BELICE FRIULI IRPINIA-BASILICATA Circa 3.5 Miliardi /anno UMBRIA MARCHE MOLISE-PUGLIA - 1968 1972 1978 1980 1983 1990 1997 2000 2002 2003 2003
La mitigazione del rischio sismico in Italia Sul piano dell impatto emotivo l esperienza più drammatica degli ultimi anni è stato certamente il crollo della Scuola di S. Giuliano A partire dal terremoto del Molise 2002 la politica di mitigazione del rischio sismico è cambiata radicalmente (OPCM 3274/2003) Con il recente tragico terremoto dell Abruzzo 2009, si è avviato un processo in cui il DOPO può sempre più essere sostituito dal PRIMA (OPCM 3907/2010) Per applicare in modo concreto e diffuso il concetto di PREVENZIONE SISMICA sono necessari tecnici competenti, politici lungimiranti e, soprattutto, cittadini informati e consapevoli.