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Angelo Masi, La vulnerabilità sismicaCorso per Formatori Corso per Formatori di Protezione Civiledi Protezione Civile

Angelo MASI(con la collaborazione di Leonardo CHIAUZZI)

DiSGG, Università della Basilicata ReLUIS, Rete di Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica

LA VULNERABILITLA VULNERABILITÀÀSISMICASISMICA

Angelo Masi, La vulnerabilità sismica

Terremoto del Pollino 9.9.98Terremoto del Pollino 9.9.98IntensitIntensitàà

Il 9.9.1998 alle ore 13.28 una scossa di terremoto colpIl 9.9.1998 alle ore 13.28 una scossa di terremoto colpìì una vasta area una vasta area ai confini tra Basilicata, Calabria e Campania producendo danni,ai confini tra Basilicata, Calabria e Campania producendo danni,generalmente non gravi, in vari centri abitati. generalmente non gravi, in vari centri abitati. LL’’evento ebbe magnitudo Ml = 5.5 con epicentro strumentale collocaevento ebbe magnitudo Ml = 5.5 con epicentro strumentale collocato al to al confine tra le provincie di Potenza e di Cosenza in prossimitconfine tra le provincie di Potenza e di Cosenza in prossimitàà del del massiccio del Pollino.massiccio del Pollino.

. Intensità macrosismiche MCS rilevate nell’area epicentrale Località Comune Prov. I (MCS)Perricchio Latronico PZ VIIRivello Rivello PZ VI-VIICastelluccio I. Castelluccio I. PZ VICastelluccio S. Castelluccio S. PZ VIGallizi (Pedali) Viggianello PZ VILauria Lauria PZ VIMagnano Latronico PZ VIMileo Latronico PZ VINemoli Nemoli PZ VISapri Sapri SA VITrecchina Trecchina PZ VIViggianello Viggianello PZ VI


Terremoto del Pollino 9.9.98Terremoto del Pollino 9.9.98Danni agli edifici Danni agli edifici


Terremoto del Pollino 9.9.98Terremoto del Pollino 9.9.98InagibilitInagibilitàà

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 9.9.98Terremoto del Pollino 9.9.98VulnerabilitVulnerabilitàà nel 1998 nel 1998 …… OGGI ?OGGI ?

Le risorse complessivamente messe a disposizione per Castelluccio Inferiore dopo il terremoto del 1998 sono pari a circa 20 MEuro


IntensitIntensitàà e Vittime dei e Vittime dei TerremotiTerremoti

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

ÈÈ ll’’intensitintensitàà la la causa causa

principale delle principale delle vittime dei vittime dei terremoti ?terremoti ?

LL’’AQUILA AQUILA -- 20092009

Giappone 2011Giappone 2011

NZ NZ -- 20112011LL’’Aquila Aquila -- 20092009

Intensità del terremoto

Vitt

ine

del t

erre

mot

o

1 milione di vittime

100 vittime

Angelo Masi, La vulnerabilità sismicaIL RISCHIO SISMICOIL RISCHIO SISMICO

VULNERABILITVULNERABILITÀÀPERICOLOSITPERICOLOSITÀÀ ESPOSIZIONEESPOSIZIONE

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.

PERICOLOSITPERICOLOSITÀÀ ESPOSIZIONEESPOSIZIONEVULNERABILITVULNERABILITÀÀ

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

Angelo Masi, La vulnerabilità sismicaVULNERABILITAVULNERABILITA’’ e DANNOe DANNO

EdificioEdificio MENO VulnerabileVulnerabile EdificioEdificio PIU’ VulnerabileVulnerabile

UGUALE AZIONE SISMICA

Edificio Edificio MENOMENODanneggiatoDanneggiato

Edificio Edificio PIUPIU’’VulnerabileVulnerabile

Edificio Edificio MENOMENOVulnerabileVulnerabile

Edificio Edificio PIUPIU’’DanneggiatoDanneggiato


25m

Onna (AQ) Terremoto del 6 aprile 2009

VULNERABILITAVULNERABILITA’’ e DANNOe DANNO

Angelo Masi, La vulnerabilità sismicaVULNERABILITVULNERABILITÀÀ SISMICASISMICA

La vulnerabilitLa vulnerabilitàà sismica di un edificio sismica di un edificio èè un suo un suo carattere carattere comportamentalecomportamentale descritto attraverso una descritto attraverso una legge causa legge causa --effettoeffetto in cui la causa in cui la causa èè il il terremoto terremoto e le l’’effetto effetto èè il il danno danno ((SandiSandi, 1986)., 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 numero di edifici italiani ante 1980 da sottoporre a verifica èstato stimato in circa 75.000, di cui circa 35.000 nelle zone adalta e media pericolosità (zone 1 e 2).

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

Nelle sole zone 1 e 2 sono da sottoporre a verifica (privi di protezione sismica):Scuole 150 milioni di mcOspedali 30 milioni di mc

IL DEFICIT IL DEFICIT DIDI PROTEZIONE PROTEZIONE SISMICASISMICA


□ 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...

CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE CHE CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE CHE INFLUENZANO LA VULNERABILITAINFLUENZANO LA VULNERABILITA’’ DELLE DELLE

STRUTTURESTRUTTURE

VULNERABILITVULNERABILITÀÀ SISMICASISMICA


STRUTTURE IN MURATURASTRUTTURE IN MURATURAComportamento SismicoComportamento Sismico

COMPORTAMENTO SCATOLARE IDEALECOMPORTAMENTO SCATOLARE IDEALE(solai rigidi, pareti e solai ben collegati) (solai rigidi, pareti e solai ben collegati)

QUALITA’ DELLE STRUTTURE MURARIE

RIGIDEZZA DEI SOLAI

EFFICACIA DEI COLLEGAMENTI TRA LE PARETI DIMURATURA TRA LORO E CON I SOLAI


IL COMPORTAMENTO “SCATOLARE”COLLASSI NEL PIANO E FUORI DEL PIANO DELLE PARETI



COLLASSI NEL PIANO DELLE MURATURE

11

Danni alle Strutture in Danni alle Strutture in Muratura (LMuratura (L’’Aquila, 2009)Aquila, 2009)



COLLASSI FUORI DEL PIANO DELLE MURATURE

1

2

2Danni alle Strutture in Danni alle Strutture in

Muratura (LMuratura (L’’Aquila, 2009)Aquila, 2009)



CAPACITA’resistenza e duttilità

Comportamento sismico degli edifici in c.a. soggetti ad azioni sismiche

RICHIESTAresistenza e duttilità

vs

STRUTTURE IN CEMENTO ARMATOSTRUTTURE IN CEMENTO ARMATOComportamento SismicoComportamento Sismico

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 armatoStrutture in cemento armatoLa DuttilitLa Duttilitàà

LA DUTTILITÀ

“… mi piego ma non mi spezzo”


Fattori che determinano le RICHIESTE di resistenzae duttilità nei singoli elementi

1. TIPOLOGIA STRUTTURALE1. TIPOLOGIA STRUTTURALE

- Strutture intelaiate- Strutture a pareti portanti- Strutture miste, composte sia da telai che da pareti

2. GEOMETRIA DELLA STRUTTURA2. 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



4. CARATTERISTICHE DI RIGIDEZZA E RESISTENZA DEGLI 4. CARATTERISTICHE DI RIGIDEZZA E RESISTENZA DEGLI ELEMENTI NON STRUTTURALIELEMENTI NON STRUTTURALI

- Tamponature e Tramezzi

5. GEOMETRIA E DISPOSIZIONE DEGLI ELEMENTI NON 5. GEOMETRIA E DISPOSIZIONE DEGLI ELEMENTI NON STRUTTURALISTRUTTURALI

3. CARATTERISTICHE DI RIGIDEZZA E RESISTENZA DEGLI 3. CARATTERISTICHE DI RIGIDEZZA E RESISTENZA DEGLI ELEMENTI STRUTTURALIELEMENTI STRUTTURALI

- Travi, Pilastri, Pareti, Scale, Vani ascensore, Controventi

Fattori che determinano le RICHIESTE di resistenza e duttilità nei singoli elementi



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



Collasso del nodo trave-pilastro

Scarsa staffatura

Ottima staffatura di un pilastro

IL “PARTICOLARE COSTRUTTIVO” DIVENTA FONDAMENTALE



Severo Danno Elementi Non Strutturali e Strutturali

Severo Danno Elementi Non Strutturali – Lieve Danno

Elementi Strutturali

COLLASSO DI PIANO

ESEMPI ESEMPI DIDI DANNI ALLE STRUTTURE DANNI ALLE STRUTTURE IN CEMENTO ARMATOIN CEMENTO ARMATO

Terremoto de L’Aquila 06.04.2009 (M6.3)


IL PIANO “SOFFICE”


Terremoto de L’Aquila 06.04.2009 (M6.3)

Angelo Masi, La vulnerabilità sismicaDANNI NON STRUTTURALI


L’OSPEDALE SAN SALVATORE (L’AQUILA)


Terremoto di Izmit (Turchia)17.8.1999 (M7.2)


Collassi parziali



Liquefazione Liquefazione terreno di terreno di fondazione fondazione



Pluviale nel pilastro !!


Terremoto di Atene

7.9.1999 (M5.9)

Angelo Masi, La vulnerabilità sismicaDEFICIT DEFICIT DIDI MANUTENZIONEMANUTENZIONE


A parità di sollecitazione sismica (domandadomanda) quanto piùl’edificio è capace di assorbire queste sollecitazioni senza subire danni (capacitcapacitàà) tanto meno è vulnerabile.

VULNERABILITÀ SISMICAValutazione e Riduzione

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


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

Il livello di dettaglio delle valutazioni dipende dalla Il livello di dettaglio delle valutazioni dipende dalla SCALA TERRITORIALE SCALA TERRITORIALE DIDI INDAGINEINDAGINE

VULNERABILITÀ SISMICAValutazione


STRUTTURE VERTICALI

STRUTTURE ORIZZONTALI

Muraturascadente

Muraturamedia

Muraturabuona

Cementoarmato

Volte ALTA (A) ALTA ALTA

Solai in legno ALTA ALTA MEDIA (B)

Solai in acciaio MEDIA MEDIA MEDIOBASSA

Solai in c.a. MEDIA MEDIOBASSA (C)

MEDIOBASSA

MEDIOBASSA

Edifici antisismici & adeguati BASSA (D) BASSA BASSA BASSA

METODI EMPIRICI:METODI EMPIRICI: la vulnerabilitla vulnerabilitàà viene attribuita in base alle viene attribuita in base alle strutture verticale ed orizzontale ed alla progettazione strutture verticale ed orizzontale ed alla progettazione (antisismica o meno) (antisismica o meno) –– MATRICI MATRICI DIDI PROBABILITAPROBABILITA’’ DIDI DANNODANNO

VULNERABILITÀ SISMICAValutazione


Classe AAlta

Vulnerabilità

Classe DEdifici

AntisismiciClasse C

Bassa Vulnerabilità

Classe BMedia

Vulnerabilità

MAPPE DI RISCHIO SISMICO DELLA BASILICATAMAPPE DI RISCHIO SISMICO DELLA BASILICATASTIMA DELLA VULNERABILITSTIMA DELLA VULNERABILITÀÀ SISMICA DEL SISMICA DEL

PATRIMONIO EDILIZIOPATRIMONIO EDILIZIO


VULNERABILITÀ SISMICARiduzione

EDIFICI EDIFICI DIDI NUOVA COSTRUZIONENUOVA COSTRUZIONERenderli 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 èrivolgersi a professionisti che siano esperti di ingegneria sismica.

EDIFICI ESISTENTIEDIFICI ESISTENTILa 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 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 SISMICARiduzione – Edifici in Muratura


Scuola Elementare D. Viola - Potenza

VULNERABILITÀ SISMICARiduzione – Controventi Dissipativi


2A

2B

Attenzione alle tipologie: un esempio dal Attenzione alle tipologie: un esempio dal terremoto Molise 2002terremoto Molise 2002


7.04.09

14.04.09

Fonte: prof. Felice Ponzo, Università della Basilicata

Attenzione al danno: un esempio Attenzione al danno: un esempio dal terremoto Abruzzo 2009dal terremoto Abruzzo 2009


La politica italiana di mitigazione del rischio sismico è stata prevalentemente una politica del DOPOLe azioni più importanti sono state in genere attivate DOPOterremoti tragici, a volte non particolarmente forti La elevata vulnerabilità del Sistema Paese, spesso ha determinato effetti sproporzionati rispetto al’intensità degli eventi

La mitigazione del rischio La mitigazione del rischio sismico in Italia sismico in Italia

-

10.000,00

20.000,00

30.000,00

40.000,00

50.000,00

60.000,00

1968 1972 1978 1980 1983 1990 1997 2000 2002 2003 2003

COSTO DEITERREMOTI ITALIANIDEGLI ULTIMI 40 ANNI (M€-2005)(fonte M. Dolce, DPC)

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Circa 3.5 Miliardi €/anno


Sul piano dell’impatto emotivo l’esperienza più drammatica degli ultimi anni è stato certamente il crollo della Scuola di S. GiulianoA 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 èavviato 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.

La mitigazione del rischio La mitigazione del rischio sismico in Italia sismico in Italia

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