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LA PROGETTAZIONE ANTISISMICA Paolo Clemente, PhD

Ingegnere Strutturista, Dirigente di Ricerca

INFORMARE SUL TERREMOTO: DOVERE DI CRONACA, RIGORE SCIENTIFICO, DEONTOLOGIA

Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE

LA PROGETTAZIONE ANTISISMICA

RISCHIO SISMICO

P×V×ER=

S

RISCHIO

SISMICO

PERICOLOSITÀ

DEL SITO (P)

VULNERABILITÀ

DELLE

STRUTTURE (V)

ESPOSIZIONE

(E) RESILIENZA (S)


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


COME POSSIAMO RIDURRE IL RISCHIO SISMICO ?

RISCHIO

SISMICO

Non è possibile:

- modificare l’intensità

- la frequenza

- prevederne l’accadimento

La conoscenza della pericolosità

consente di calibrare gli interventi

È possibile:

- migliorare le caratteristiche

strutturali e non strutturali.

Gli interventi vanno calibrati

rispetto alla pericolosità del sito

ed alle prestazioni attese

È possibile:

- progettare l’uso del territorio

(distribuzione e densità abitativa,

infrastrutture, destinazioni d’uso)

- aumentare i livelli di protezione

(consapevolezza del rischio e

comportamenti in caso di sisma) 0.0

0.5

1.0

0.0

Fu

nzio

na

lità

t


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


LA SICUREZZA SISMICA IN ITALIA In Italia il 70% dell’edificato non è adeguato al sisma di progetto al sito

1980

25% in z 1 e 2

1981

43% in z 1, 2, 3

Evoluzione della

classificazione

sismica

Evoluzione della

normativa

tecnica

Qualità delle

costruzioni

Edifici storici,

tra cui:

(G+Q)2/8

(G+Q)1/8 0.5 (G+Q)

(G+Q)T/6

Fh3

Fh3

Fh3

z3

z2

z1

0.0

0.5

1.0

0 1 2 3 4

R

T (s)

0.8 sec

• Età > 50 anni per gran parte degli edifici

• Periodi di maggiore attività dopo eventi eccezionali (guerre,

terremoti): costruzioni edificate in fretta, senza adeguati controlli,

con sistemi e materiali scadenti

• Scuole, Ospedali, Musei, Strutture strategiche

2003

70% in z 1, 2, 3

Introd. Zona 4

2008

DL 5.11.1916

(TU) n.1526

forze statiche DM LLPP

03.03.1975

OPCM3274/03-

NTC2008

Spettri elastici

Stati Limite


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


PREVISIONE DEI TERREMOTI

Interv. Tempo Utilità Commenti

Brevis

-simo sec ÷

min early warning per impianti

RIR, treni AV, …

Possibile ma non utile in

Italia

Breve ore ÷

mese

preparare le risorse per

emergenza e l’evacuazione

Al momento non siamo in

grado di fare ciò

Medio mesi ÷ anni

individuare aree dove

intervenire prioritariamente

per ridurre il rischio

Esperimenti di previsione:

aree di grandi dimensioni e

tempi lunghi, non

utilizzabili al momento per

scopi di protezione civile

Lungo decine di anni

ridurre vulnerabilità e

esposizione, preparare le

popolazioni

Le mappe di pericolosità ci

danno questa informazione

Per salvare vite umane ► costruire edifici con criteri antisismici


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


Parametro di riferimento = PGA su suolo rigido (A)

per ciascun sito in funzione della probab. di superamento PNCR in 50 anni

PNCR = 10% in 50 anni PNCR = 63% in 50 anni PNCR = 2% in 50 anni

PERICOLOSITÀ SISMICA DI BASE: PGA

PNCR min = 2%

• Tempo di osservazione breve per individuare eventi poco frequenti

• No info su eventi in aree disabitate

Le mappe per PNCR molto bassi tengono conto delle incertezze


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


y = 0.55x

0.0

0.1

0.2

0.3

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

PG

AA

(g)

(PN

RC

50=

10

%)

PGAA (g) (PNRC50=2%)

TERREMOTO DI PROGETTO

y = 0.55 x

Si dovrebbe superare questo limite, assumendo:

- accelerazione orizzontale relativa alla minima probabilità di superamento o

- accelerazione orizzontale relativa al massimo evento credibile

azione sismica di progetto << massima azione possibile


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


PERICOLOSITÀ SISMICA BASE: FUTURI SVILUPPI Miglioramento conoscenze su pericolosità di base

• studi su sismica storica e faglie attive e capaci

• nuovi eventi

Profili di sismica a riflessione

• mappatura del sottosuolo (10-20 km)

• obiettivo = definire i massimi eventi

possibili nelle varie aree

Studi molto costosi

• da prendere in considerazione,

cominciando da

aree a maggiore pericolosità

aree interessate dalla ricostruzione


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


SORGENTE – PERCORSO – SITO

Trasmissione delle onde

• l’energia si trasmette nei mezzi che

attraversa, con riflessioni, rifrazioni,

attenuazioni

• l’effetto si smorza al crescere della

distanza dall’epicentro

Amplificazione locale

• dal basso verso l’alto le onde

modificano le loro proprietà

• lo stesso terremoto produce effetti

diversi in siti diversi

Meccanismo focale

• determina intensità e

caratteristiche del sisma

• terremoti diversi

producono effetti diversi


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


MICROZONAZIONE SISMICA

Pianificazione territoriale

• Scelta siti per nuove

strutture

• Definizione priorità di

intervento su esistente

Livello I

•Zone instabili

•Zone stabili (pianeggianti, VS30 > 800 m/s)

•Zone stabili ma suscettibili di amplificazione

Livello II: coefficienti di amplificazione

attraverso abachi (situazioni semplici 1D)

Livello III: coefficienti di amplificazione

attraverso misure in sito e modellazione Livello III

MOPS ► Microzone Omogenee

in Prospettiva Sismica

(amplificative e non)


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


no crolli,

molti danni

PROGETTAZIONE TRADIZIONALE

Scopo: assicurare che in caso di sisma

• sia protetta la vita umana

• siano limitati i danni

• rimangano funzionanti le strutture essenziali

Sisma di

progetto

SLU

Principio non

sostenibile

Principio non

compatibile

con lo scopo

delle norme

Strutture strategiche

funzionanti (strutture di

protezione civile, ponti,

ospedali, caserme, ecc.)

Costi di ricostruzione

Strutture a rischio di

incidente rilevante

sicure (Impianti nucleari,

chimici, contenenti

materiali pericolosi)


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


PROGETTARE IN CAMPO ELASTICO

Ridurre

Domanda

Isolamento

sismico

Dissipazione

di energia

Verifica ► Capacità ≥ Domanda

Aumentare

Capacità

Tecnologie

tradizionali

Tecnologie

Innovative

► Increm. T

► Increm.

Materiali con

fk/ maggiore

Pgt in campo

elastico

► Ricerca

► Possibile

in LSA e MSA


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


ISOLAMENTO SISMICO


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


TEMPIO DI DIANA A EFESO “Grecae magnificentiae vera admiratio extat templum Ephesiae Dianae CXX

annis factum a tota Asia. In solo id palustri fecere, ne terrae motus sentiret

aut hiatus timeret, rursus ne in lubrico atque instabili fondamenta tantae

molis locarentur, calcatis ea substravere carbonibus, dein velleribus lanae”

Gaio Plinio Secondo, Naturalis Historia, Libro XXXVI, §95

Fondazioni: platea di pietrame separata dal suolo paludoso

mediante uno strato di argilla, carbone e cenere Carpani B., Base isolation from a historical perspective, Proc. 16WCEE 2017


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


GIUNTO ASISMICO (STEVENSON, 1868)

Primo moderno sistema di isolamento:

• sfere in nicchie per proteggere il

sistema di illuminazione in Giappone

• ancoraggio centrale antiribaltamento

Carpani B., Base isolation from a historical perspective, Proc. 16WCEE 2017


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


SCUOLA “ANGELI DI SAN GIULIANO”

61 HDRB + 12 SD

Isolamento sismico:

P. Clemente (coord.), M. Dolce, A. Parducci, G. Buffarini

Monitoraggio sismico: ENEA, DPC, Comune S. Giuliano di P.


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


CENTRO PROT. CIVILE FOLIGNO

-0.10

-0.05

0.00

0.05

0.10

30 40 50 60

a (g

)

t (s)

Foligno CPC TP151 A01

-0.10

-0.05

0.00

0.05

0.10

30 40 50 60

a (g

)

t (s)


-0.10

-0.05

0.00

0.05

0.10

30 40 50 60

a (g

)

t (s)


Pgt strutture: A. Parducci

Monitoraggio sismico: ENEA, Regione Umbria


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


COSTRUZIONI ESISTENTI: LA VERA SFIDA

Grave errore dell’ingegneria strutturale negli anni ’70 e ’80:

• Aver applicato alle strutture esistenti gli stessi concetti e le stesse

tecniche sviluppati per le nuove costruzioni

Miglioramento o adeguamento ?

1) Valutare lo stato di salute attuale, ossia “capire” la struttura:

• Capire come è stata concepita e costruita

• Interventi e modifiche successive

• Interpretare il suo attuale comportamento globale e locale

2) Intervento, in caso di verifica non soddisfacente

• migliorare la struttura,

• agire sui suoi elementi e meccanismi più deboli,

• non stravolgerne la concezione originaria (con risultati pessimi)


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


BENI CULTURALI: INTERVENTI IMPROPRI ?


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


BENI CULTURALI: NO INTERVENTI ?

Opere arrivate a noi: grazie alla manutenzione


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


LOCUZIONI DA MODIFICARE

NO !! SI

Mettere in sicurezza Aumentare la sicurezza

Mettere a norma

Edificio antisismico Edificio progettato con criteri

antisismici

Edificio progettato per resistere a

un’azione sismica pari a …

Adeguamento sismico Adeguamento sismico alle norme

vigenti


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


PRIORITÀ E INCENTIVI

E’ necessaria

un’oculata programmazione della spesa e degli interventi, stabilendo:

• Patrimonio pubblico: priorità di intervento su opere strategiche o di

particolare rilevanza, quali prefetture, caserme, ospedali, scuole, ecc.

OPCM 3274/2003: valutazione

Circ. DPC/SISM/0083283 del 04.11.2010

• Patrimonio privato:

Incentivi


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


ED. PUBBLICI: GRADO DI SIC. ACCETTABILE ?

Risposta facile:

• quando la struttura rispetta

le norme, ossia quando è

adeguata alle norme o,

meglio, come nuova

Livello minimo accettabile di sicurezza

• Su questo punto devono esprimersi le autorità nazionali preposte

• Decisioni non possano essere lasciate ai singoli amministratori

• Variabile in funzione della destinazione d’uso

• ≥ 33% azione sismica massima al sito, valore che non garantirebbe a fronte

di terremoti violenti, ma consentirebbe di fare una prima selezione e una scala

di priorità

Il punto di partenza, cioè la situazione della sicurezza sismica in Italia, non

consente al momento di essere più severi

Ecco perché a questa è una domanda finora non ha risposto

compiutamente nessuno

Gran parte del costruito, se non tutto,

dovrebbe essere abbandonato o

demolito: scelta non economicamente

sostenibile


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


ED. PRIVATI: ANAGRAFE DEL COSTRUITO

Censimento a tappeto ► stato di salute degli edifici privati

Per ciascun edificio:

• Controlli sperimentali e verifica a prefissati intervalli di tempo (25-50 anni)

• Aggiornamento a ogni intervento sull’edificio ► sistema dinamico

Costi contenuti

ma vanno previsti

incentivi,

quali bonus fiscali

1) Recupero documentazione esistente

+ accurata indagine visiva

2) Rilievo strutturale, architettonico e

impiantistico + prove sperimentali su

materiali e strutture (ove necessario)

3) Valutazione dello stato di salute ►

classificazione strutturale

• Se Classe non soddisfacente ► progetto di miglioramento sismico


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


INCENTIVARE LA SICUREZZA

Sistema virtuoso che:

• Invogli (costringa) i cittadini a investire sulla sicurezza dei propri immobili

• Non gravi sullo Stato

• Non arricchisca una categoria a scapito di altre o dei cittadini stessi

• Contribuisca ad un rilancio del settore edile (manutenzione anziché nuove

costruzioni) e del mercato immobiliare

SICUREZZA STRUTTURALE (CLASSE) ► VALORE DI MERCATO

Strumenti:

• Bonus fiscali (sisma bonus)

• Assicurazione obbligatoria e fondo per il miglioramento strutturale


Roma, 8 giugno 2017

PAOLO CLEMENTE


Edifici con grado di sicurezza non soddisfacente:

• No scuole

• No ospedali

• No edifici strategici

Distinguere:

• Edifici storici: da salvare sempre

• Edifici semplicemente vecchi: demolizione e ricostruzione

PREVENZIONE = INFORMAZIONE

EDIFICIO

IN

CLASSE

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