Indice di Operatività Strutturale nell'ambito

delle Condizioni Limite per l'Emergenza

Ing. Daniele Spina

DPC - Ufficio Rischio sismico e vulcanico

Giornata di studio

LA PREVENZIONE DEL RISCHIO SISMICO TRA

SOSTENIBILITÀ E RESILIENZA

ENEA - Via Giulio Romano, 41 - Roma, 20 ottobre 2016

SOMMARIO

1. Le Condizioni Limite per L’Emergenza (CLE) 2. Indice di Operatività Strutturale e SMAV 3. Analisi lineare equivalente 4. Iops come probabilità della condizione di operatività 5. La sperimentazione SMAV-Italia 6. Esempio 1: il COC di Terni (ca) 7. Esempio 2: il Municipio di Randazzo (CT) (muratura) 8. Confronto SMAV-risposta sismica sperimentale 9. Applicazione di IOPS nel PON 2014-2020

«Tra le diverse condizioni limite definibili per gli insediamenti urbani, la CLE corrisponde a quella condizione per cui a seguito di evento sismico, l’insediamento urbano nel suo complesso subisce danni fisici e funzionali tali da condurre all’interruzione di quasi tutte le funzioni urbane presenti, compresa la residenza. L’insediamento urbano conserva comunque la funzionalità della maggior parte delle funzioni strategiche per l’emergenza e la loro connessione ed accessibilità rispetto al contesto territoriale.» Manuale per l’analisi delle CONDIZIONI LIMITE PER L’EMERGENZA (CLE) ROMA 2014

LE CONDIZIONI LIMITE PER l’EMERGENZA (CLE)

DEFINIZIONE

Se arriva un terremoto… qual è la condizione minima per

superare l’emergenza

Condizione Limite per l’Emergenza

Si interrompe la

funzione

residenziale

Si interrompono

tutte le funzioni

urbane

Si interrompono

le funzioni

strategiche

Si interrompono le

funzioni

per la gestione

dell’emergenza

Intensità

Danno

Dis

tru

zio

ne t

ota

le

LE CONDIZIONI LIMITE PER l’EMERGENZA (CLE)

L’analisi della CLE come si procede: identificazione del

sistema di gestione dell’emergenza

ES 1 ES 2

ES 3

ES 4

ES 5

ES 6

ES 7

ES 8

AE 1

AE 2

AE 3

AE 4

AE 6

AE 7 AE 8

Edifici Strategici

Aree di Emergenza (AMMASSAMENTO)

Aree di Emergenza

(RICOVERO)

Infrastrutture di Connessione

Infrastrutture di Accessibilità

Aggregato

Strutturale interferente

Unità Strutturali

LE CONDIZIONI LIMITE PER l’EMERGENZA (CLE)

Indice di Operatività Strutturale

L’indice di Operatività Strutturale (Iops) di in Edificio Strategico (ES) per un dato periodo di ritorno Tr è la probabilità che l’edificio sia operativo (cioè utilizzabile) a seguito del terremoto atteso al sito per quel periodo di ritorno.

Iops è calcolato mediante il modello SMAV (Seismic Model from Ambient Vibrations) costruito a partire dai parametri modali sperimentali dell’edificio (frequenze proprie e forme modali) identicati da dati di vibrazione ambientale.

Il terremoto atteso è rappresentato dallo spettro di risposta elastico al sito ottenuto per Tr=100 e Tr=400 anni attraverso l’analisi della Risposta Sismica Locale .

INDICE DI OPERATIVITA’ STRUTTURALE E SMAV

Il comportamento sismico dell’edifico è calcolato attraverso un analisi (spettrale) lineare equivalente.

Le masse modali sono stimate utilizzando un modello cinematico-inerziale nel quale ciascun impalcato dell’edificio è suddiviso idealmante in n poligononi a comportamento rigido nel proprio piano (Multi Rigid Polygons Model ), nei cui baricentri è concentrata la massa dell’edificio.

Le misure di vibrazione ambientale devono essere eseguite in accordo al modello MRP adottato, posizionando due sensori biassiali per ciascun poligono rigido.

INDICE DI OPERATIVITA’ STRUTTURALE E SMAV

f1

d1

f2

d2

1.0

0.50

0.75

0.25

curva caratteristica di decremento delle

frequenze naturali con il drift medio

(specifica per ciascuna tipologia strutturale)

f3

d3

Analisi Lineare Equivalente

fa

calcolo

spostamenti

variazione

frequenza

(fi+1-fi)/fi<e NO SI

risposta sismica

lineare equivalente

ANALISI LINEARE EQUIVALENTE

IPOTESI FONDAMENTALE SMAV le forme modali sono invarianti al crescere della deformazione

Tamponatura=Puntone diagonale equivalente

Legame costitutivo del puntone equivalente

Relazione drift - frequenza

Analisi Montecarlo

Curve per Analisi Lineare Equivalente

Funzione di Probabilità Cumulata

Indice di Operatività Strutturale

probabilità che il drift max edificio sia minore o uguale a 0.002

IOPS è la probabilità che l’edificio sia operativo per un dato input sismico

IOPS COME PROBABILITA’ DELLA CONDIZIONE DI OPERATIVITA’

probabilità che l’edificio non sia operativo per un drift massimo uguale a 0.003

LA SPERIMENTAZIONE SMAV NELLE REGIONI ITALIANE

DISTRIBUZIONE GEOGRAFICA DEGLI EDIFICI

OGGETTO DELLE SPERIMENTAZIONE 17 REGIONI

19 COMUNI

50 EDIFICI

10 UNIVERSITÀ' O ENTI RICERCA

Valori medi di Iops per edifici in CA e muratura

Valori medi di Iops i funzione e del numero di piani

ESEMPIO 1: CENTRO OPERATIVO COMUNALE DI TERNI

PCB 393B31 resolution 10 g

SCADAS XS a 6 canali (dinamica 150 dB)

Disposizione accelerometri e SCADAS XS

-6

i segnali dei diversi SCASAS sono sincronizzati con il segnale del GPS

p1

p4 p5

p3 p2

ESEMPIO 1: CENTRO OPERATIVO COMUNALE DI TERNI

ANALISI MODALE OPERATIVA CON TEST.LAB

Forme modali

MAC modi identificati

Modal Phase Collinearity

Il modello SMAV accetta solo modi reali per cui i modi complessi devono essere “reificati”

ESEMPIO 1: CENTRO OPERATIVO COMUNALE DI TERNI

VASCO-SMAV: GEOMETRIA E MATRICE DI MASSA

Coeff. ortogonalità modi rispetto a M

punto di misura

punto di interesse

baricentro poligono

Massa Sismica

Confronto modi originari

modi rigidi

ESEMPIO 1: CENTRO OPERATIVO COMUNALE DI TERNI

VASCO-SMAV: PUNTI MISURA E PARAMETRI MODALI

Intervallo periodi edificio

ESEMPIO 1: CENTRO OPERATIVO COMUNALE DI TERNI

VASCO-SMAV: INPUT SISMICO

Edificio in c.a. o in muratura se in c.a. tamponatura: mattoni pieni mattoni forati

ESEMPIO 1: CENTRO OPERATIVO COMUNALE DI TERNI

VASCO-SMAV: RISPOSTA SISMICA EDIFICIO (TR=475 anni)

Iops=0.47 Tr=475 anni

funzione densità probabilità massimo drift edificio

funzione densità cumulata Stato Limite di Danno

IL SOFTWARE VASCO-SMAV: CALCOLO IOPS

Iops=0.96 Tr=100 anni

ESEMPIO 3: MUNICIPIO DI RANDAZZO (MURATURA)

misure eseguite

OMA: frequenze

OMA: MAC forme modali

Iops

intervallo confidenza max drift

SCHEDA RIASSUNTIVA

2.25 Max drift di interpiano

Max spostamento relativo

2.15

0.89 g 0.50 g

Frequenze proprie e masse modali

CONFRONTO SMAV – RISPOSTA SISMICA SPERIMENTALE

Terremoto del 24/08/16: scuola di Norcia (OSS)

Iops ES

Organizzazione

È un programma di supporto al rafforzamento

della governance in materia di riduzione del

rischio sismico e vulcanico ai fini di protezione

civile.

Il Dipartimento della protezione civile,

attraverso una apposita convenzione con

l’Agenzia per la coesione territoriale, è il

soggetto attuatore del programma di

affiancamento alle regioni.

APPLICAZIONE DI IOPS NEL PON 2014-2020

GRAZIE PER

L'ATTENZIONE