Rete dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica
Progetto esecutivo 2005-2008
LINEA 10
DEFINIZIONE E SVILUPPO DI ARCHIVI DI DATI PER LA
VALUTAZIONE DEL RISCHIO, LA PIANIFICAZIONE E LA
GESTIONE DELL’EMERGENZA
Coordinatore:
Domenico Liberatore
Roma, 3 luglio 2007
Task
Edilizia ordinaria
Edifici pubblici e strategici
Sistemi urbani e centri storici
Pianificazione e gestione
dell’emergenza
Infrastrutture
Monumenti
Sviluppo archivi dati e GIS
Edilizia ordinaria
Modello per l’analisi di vulnerabilità sismica del costruito derivato
dalla EMS-98 (UNIGE)
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
NEARLY NONE
FEW
MOST
NEARLY ALL
MANY
Fuzzy pseudo-partition dell’intervallo numerico [0,
100] tramite 5 Fuzzy sets associati a “Nearly
none”, Few, Many, Most e “Nearly All”
CLASSE B
V
All-Few
VI
Many +
7/3Few
VII
7/3Few
VIII 1/3Few
IX
None
X
None
Few
Many
None
Few
None
None
None
None
None
None
Many
2Few
1/3Few
None
Many
Many
2Few
1/3Few
Few
Many
Many
2Few
None
None
Few
Many
XI
None
None
None
XII
None
None
None
Nearly
Few
None
None
Few
Many
Many+
Few
8/3Few
None
All
Most
Completamento linguistico delle definizioni
contenute nella scala EMS-98 per la classe
di vulnerabilità B
E’ stato proposto un modello innovativo dal punto di vista del trattamento dei dati di
esposizione e delle tipologie descrivibili a partire da dati poveri.
La metodologia proposta è stata ricavata sulla base delle definizioni contenute nella scala
macrosismica europea EMS-98 che, allo scopo di stabilire l’intensità macrosismica a
seguito di un evento a partire dal danno osservato, fornisce in termini linguistici (few,
many, most), la percentuale di occorrenza dei 5 diversi gradi di danno globale agli edifici
per sei classi di vulnerabilità correlate in modo sfocato a tipologie edilizie.
Edilizia ordinaria
Modello per l’analisi di vulnerabilità sismica del costruito derivato
dalla EMS-98 (UNIGE)
5
A_White
B_White
C_White
D_White
E_White
F_White
V=0.88
V=0.72
V=0.56
V=0.40
V=0.24
V=0.08
4
µD
3
2
1
0
5
6
7
8
9
I EMS-98
10
11
A
B
C
D
E
F
A
B
C
D
E
F
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-0.08
12
0.08
0.24
0.4
0.56
0.72
0.88
1
V
Curve I-µD corrispondenti ai valori centrali “White” delle
definizioni della scala per le 6 classi di vulnerabilità e
corrispondenti curve di vulnerabilità parametriche
Fuzzy sets delle classi di vulnerabilità
EMS-98 ottenuti mediando i valori di V e
corrispondenti fuzzy sets linearizzati
E’ stata inoltre ricercata una parametrizzazione delle funzioni di vulnerabilità attraverso
l’introduzione di un indice numerico V ∈ [0,1] (indice di vulnerabilità), indipendente
dall’intensità e misurato da un fuzzy set associato a ciascuna classe di vulnerabilità.
Fissando l’indice V e l’intensità I, una funzione analitica ben precisa, consente di
determinare il valor medio di una data distribuzione di danno:
 I + 6.25V - 12.7 
µD = 2.5 +3 tanh 
 ⋅ f ( V,I)
3


0 ≤ µD ≤ 5
dove f(V, I) è una funzione dipendente dall’indice di vulnerabilità e dall'intensità
Edilizia ordinaria
Modello per l’analisi di vulnerabilità sismica del costruito derivato
dalla EMS-98 (UNIGE)
IEMS-98 = VIII
M1
M3
M4
M5
M6
1.00
1.00
A
0.80
B
0.60
C
0.40
B White
A White
C White
0.20
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
0.00
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
% edifici inagibili
1
Fuzzy set che misura il valore atteso della
funzione che definisce la percentuale di edifici
inagibili per le classi di vulnerabilità A, B, C,
intensità macrosismica VIII
0.2
0.4
0.6
0.8
1
% unusable buildings
Fuzzy set che misura il valore atteso della funzione
che definisce la percentuale di edifici inagibili per le
tipologie edilizie presenti nelle sezioni di censimento
considerate per intensità macrosismica VIII
Il metodo macrosismico proposto consente di calcolare, in modo coerente con le definizioni
convenzionali di grado di danno e di intensità macrosismica fornite dalla EMS-98, valori
attesi di funzioni qualsiasi del danno sismico a popolazioni di edifici ordinari, a partire da
informazioni sistematiche, anche molto approssimative, relative al costruito.
Considerando una generica funzione reale f del danno, misurato dai 6 gradi della scala
convenzionale EMS-98 è possibile valutarne il valore atteso, per un valore fissato di
intensità macrosismica I, sia partendo dalle DPM direttamente ricavate dalla scala EMS98, sia dalle analoghe matrici parametrizzate rispetto all’indice di vulnerabilità V.
Edilizia ordinaria
Modello per l’analisi di vulnerabilità sismica del costruito derivato
dalla EMS-98 (UNIGE)
Si intende proseguire la ricerca particolarizzando le procedure per l’implementazione delle
due metodologie sia ai dati “poveri”, sperabilmente quelli più affidabili ricavati dal
Censimento ISTAT 2001, sia ad informazioni sistematiche più ricche dal punto di vista
dell’applicazione dei modificatori di comportamento.
In particolare dovranno essere ricercate ulteriori informazioni statistiche a supporto della
procedura bayesiana proposta per il riconoscimento delle distribuzioni di probabilità delle
classi di vulnerabilità EMS-98 per ciascuna tipologia modificata, eventualmente definendo
dei modificatori di carattere nazionale o regionale quando le definizioni medie a livello di
scala europea si dimostrino troppo lontane dalla realtà del costruito.
Edilizia ordinaria
Edifici in muratura (UNIPD)
Aggiornamento delle procedure per la valutazione sistematica della vulnerabilità di edifici
esistenti in muratura basate sull’applicazione di modelli meccanici capaci di descrivere a
livello globale (Vulnus) e locale (c-Sisma) i cinematismi legati alla perdita di equilibrio di
macroelementi strutturali, in relazione alle nuove richieste prestazionali indicate
dall’Ordinanza 3431/2005.
Sono state proposte alcune integrazioni da apportare alla scheda di rilievo per la
catalogazione delle caratteristiche tipologiche, della vulnerabilità e del danno messa a
punto dalla UO POLIMI.
Sono state impostate alcune analisi sulle tipologie costruttive e di danno di alcuni aggregati
maggiormente complessi, rappresentativi di alcuni centri dell’Umbria, che hanno subito in
passato interventi di adeguamento (sostituzione di solai lignei, inserimento di cordoli, etc.).
L’analisi della vulnerabilità sismica e dell’influenza di eventuali interventi pregressi sulle
condizioni di vulnerabilità corrente saranno possibili a partire dall’applicazione delle
procedure di valutazione di vulnerabilità agli aggregati edilizi.
Edilizia ordinaria
Edifici in c.a. (UNIBAS)
Individuazione di schemi tridimensionali rappresentativi di edifici progettati senza criteri
antisismici (No-ERD) nel periodo antecedente il 1970 (No-ERD ante 70).
Esecuzione di simulazioni numeriche per l’ottenimento di Curve di Fragilità delle strutture
tridimensionali No-ERD ante 70 basate sulle Classi di Vulnerabilità assegnate.
Prosecuzione del lavoro di aggiornamento e di
verifica della completezza e della affidabilità dei
DB disponibili presso l’UR UniBas.
Prime analisi sul caso studio individuato nel
corso del I anno.
Criticità: mancata disponibilità dei dati
disaggregati del censimento ISTAT 2001.
VULNERABILITA' SISMICA CON
RIFERIMENTO AI VOLUMI DEGLI EDIFICI
27%
A
B
58%
1%
14%
C
D
Edilizia ordinaria
Edifici in c.a. (UNINA-DAPS)
Le schede inizialmente messe a punto per il rilievo di edifici in c.a. sono state ampliate
inserendo una sezione riguardante aspetti di danno/ammaloramento indipendenti da
fenomeni sismici.
In tal modo la scheda, inizialmente pensata con la sola finalità di rilievo dei parametri
geometrici e meccanici direttamente associabili al comportamento sismico degli edifici, può
essere utilizzata anche in campagne di rilievo per uno screening delle condizioni statiche
del patrimonio costruito, indipendentemente dall’accadimento di un fenomeno sismico.
La scheda è stata testata nel
quartiere
Arenella
in
Napoli,
ottenendo informazioni a diverso
livello di dettaglio.
La prima fase ha riguardato un rilievo
preliminare in situ con individuazione
dei singoli organismi strutturali
(edifici) a partire dagli aggregati
distinguibili in cartografia, il conteggio
del numero di piani entro e fuori terra
e la distinzione di edifici in muratura
rispetto a quelli in c.a..
Edilizia ordinaria
Edifici in c.a. (UNINA-DAPS)
Nella seconda fase è stato effettuato un rilievo “cartografico” delle forme e dimensioni in
pianta per gli edifici in c.a., nonché delle altezze degli edifici (carta quotata fornita dal
comune di Napoli) e delle epoche di costruzione degli stessi.
La terza fase ha riguardato il controllo in situ delle dimensioni e la compilazione delle altre
informazioni della scheda desumibili dal solo rilievo esterno degli stabili (distribuzione
tamponature, presenza di piano soffice, altezza d’interpiano ai diversi piani, eventuale stato
di danno presente). È stato possibile effettuare rilievo “parziale” dall’interno solo per una
porzione limitata di edifici, mentre per circa 40 edifici si sono procurati documenti
architettonici utili per integrare informazioni sul costruito (numero ed ampiezza campate
etc.).
Edilizia ordinaria
Edifici in c.a. (UNINA-DAPS)
Il rilievo è in fase conclusiva, ma
sono state comunque desunte
statistiche preliminari sui parametri
di interesse. In particolare, si è
riscontrato che oltre il 50% degli
edifici ha forma rettangolare
(regolare); la superficie in pianta
ha un estensione mediana di oltre
390 m2; gli edifici di 7-9 piani
costituiscono oltre il 60% del
costruito in c.a. all’Arenella.
Le statistiche sui parametri di rilievo sono utili ai fini della scelta del piano degli esperimenti
per il progetto simulato degli edifici di una classe.
E’ in fase di implementazione lo studio della vulnerabilità sismica delle classi di edifici in
c.a. presenti all’Arenella, mediante la definizione di curve di capacità rappresentative per le
stesse, nonché curve di fragilità per diversi stati di danno (lieve, moderato, esteso e
completo-collasso). Utilizzando le curve di capacità in associazione con le curve di fragilità
ricavate per una classe di edifici, sarà possibile condurre analisi di scenario per la
valutazione del danno atteso.
Edilizia ordinaria
Database degli edifici della Regione Marche colpiti dal terremoto
del 1997 (CNR-ITC)
Sono state svolte analisi approfondite dei dati di vulnerabilità e danno contenuti nel data
base “Tellus” nel quale la Regione Marche ha informatizzato le informazioni degli interventi
di ripristino degli edifici colpiti dal sisma del 1997.
L’archivio dati, sistematizzato nel corso del 1° anno, contiene informazioni relative a circa
4800 edifici in muratura. Le elaborazioni di dettaglio volte nel corso del 2° anno hanno
riguardato la caratterizzazione tipologica, le stime di danno e di vulnerabilità, in particolare:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
Numero di piani
Epoca di costruzione
Epoca e tipo dell’ultimo intervento
Tipo di strutture verticali, orizzontali e coperture
Classificazione tipologica macrosismica
Distribuzioni di danno
Riguardo alle caratteristiche di vulnerabilità, i dati
disponibili sono stati utilizzati per:
8)
Valutazione dei parametri di vulnerabilità come definiti
nella Scheda GNDT di 2° livello
9) Valutazione indici di vulnerabilità
10) Alcune correlazioni tra indicatori di danno e vulnerabilità
N° progetti Tellus
1 - 13
13 - 33
33 - 63
63 - 160
160 - 359
Edilizia ordinaria
Database degli edifici della Regione Marche colpiti dal terremoto
del 1997 (CNR-ITC)
2100
100%
Distribuzione degli edif ici
per N° piani f uori terra
1500
N° edifici
1600
1400
1200
1000
800
80%
1200
60%
900
40%
600
600
400
I
H
G
F
E
D
C
B
200
0
L
A - mur. a sacco
B - mur. a sacco con spigoli, ...
C - mur. pietra sbozzata
D - mur. pietra sbozz. con spigoli, ...
E - mur. pietre arrotondate
F - mur. pietre arrot. con spigoli, ...
G - mur. blocchetti tufo o pietra squadrata
H - mur. blocchetti di cls con inerti ordinari
I - mur. blocchetti di cls con inerti leggeri
M
N
O
P
Q
R
4
5
6
7
8
A
S
T
L - mattoni pieni, semipieni o multifori
M - mur. in mattoni forati
N - pareti in calcestruzzo non armato
O - pareti in calcestuzzo armato
P - telai in c.a. non tamponati
Q - telai in c.a. con tamponature deboli
R - telai di c.a. con tamp. consistenti
S - ossatura metallica
T - miste
Si prevede di completare le analisi sulla base dati e
di realizzare come prodotti finali l’archivio dati
realizzato con le informazioni prelevate dal database
“Tellus” e quelle desunte attraverso elaborazioni
finalizzate con un rapporto conclusivo che illustra e
documenta la struttura dell’archivio realizzato,
l‘attività di studio svolta ed i risultati conseguiti.
3000
100%
2500
80%
2000
% cumulata
I
3
60%
1500
40%
1000
20%
500
0
0%
N.I.
H
2
>81
G
0%
1
71-81
F
0
61-70
E
46-60
D
19-45
C
<1919
B
N° edifici
A
20%
300
L
% cumulata
1800
Edilizia ordinaria
Attività previste per il completamento del progetto
(UNINA-PLINIVS, UNIBAS)
Aggiornamento dell’inventario a scala nazionale delle distribuzioni delle classi tipologiche di
vulnerabilità.
Aggiornamento delle mappe di vulnerabilità e rischio sismico a scala nazionale.
Miglioramento della procedura “SAVE” di assegnazione della classe di vulnerabilità.
Definizione di una procedura di valutazione della vulnerabilità avanzata basata sui dati
raccolti con la scheda “Medea” e riferita a modelli semplificati di meccanismi di
collasso proposti dalla scheda.
Indagine sulla fattibilità della costruzione di curve di fragilità per le diverse classi tipologiche
di vulnerabilità riferite alla velocità e/o alle accelerazioni di picco.
Tutte le attività indicate saranno svolte in stretta collaborazione col DPC.
Edifici pubblici e strategici
Banca dati degli edifici pubblici (CNR-ITC)
Anno di prima classificazione sismica
dei Comuni della Regione Molise
Classificazione sismica approvata
dalla Regione Molise nel 2006
Raccolta dati delle verifiche sismiche degli edifici per la formazione di un database
aggiornato a livello nazionale: gli edifici scolastici della regione Molise.
È stato portato avanti il programma di reperimento dei dati delle verifiche di sicurezza sugli
edifici scolastici e della loro elaborazione. Il lavoro ha interessato principalmente la
Regione Molise colpita dal sisma del 2002.
L’operazione ha previsto l’espletamento di incarichi professionali per l’esecuzione di
indagini e analisi strutturali per consentire alla Regione di acquisire una conoscenza
organica delle condizioni di rischio delle strutture scolastiche.
Edifici pubblici e strategici
Banca dati degli edifici pubblici (CNR-ITC)
Nel corso del 2003 la Regione ha approvato apposite Linee Guida (D. C. D. n. 71/2003),
redatte dal CNR-ITC (Istituto per le Tecnologie della Costruzione - L’Aquila), per rendere
indagini e valutazioni più agevoli, uniformate nelle modalità di espletamento e negli esiti e
anche, compatibilmente con le risorse disponibili, il più possibile in linea con le indicazioni
della nuova normativa antisismica emanata con la OPCM 3274.
A questo proposito sono stati resi disponibili due modelli di calcolo semplificato per gli
edifici in muratura ed in c.a. (Dolce e Moroni, 2005), basati sull’ipotesi di formazione di un
meccanismo di collasso di piano per rottura dovuta ad azioni nel piano delle pareti, nel
caso degli edifici in muratura, e plasticizzazione prevalente dei pilastri, nel caso degli edifici
in c.a..
Nonostante la complessità e i limiti imposti dalle risorse utilizzate, l’esteso programma di
verifica delle scuole del Molise è in corso di completamento.
Edifici pubblici e strategici
Banca dati degli edifici pubblici (CNR-ITC)
Palestra
9%
Mista
8%
Altro
2%
Materna
21%
120
108
Totale
Campobasso
Isernia
96
100
80
66
60
40
Superiore
18%
22
20
Media
13%
Elementare
29%
2
6
6
0
<1900
1900-1920 1921-1945 1946-1960 1961-1975 1976-1992
>1992
Per le finalità del lavoro di ricerca è stato predisposto un database per la raccolta
sistematica delle informazioni rilevate con le indagini, sintetizzate in un apposita scheda
riepilogativa (CISS – Carta di Identità Sismico Statica), che comprende:
- dati identificativi ed amministrativi degli organismi individuati (denominazione del
complesso, indirizzo, direzione didattica, scuole afferenti, numero di alunni, proprietario);
- dati relativi alle epoche di costruzione, agli interventi effettuati ed alla normativa sismica;
- dati metrico-dimensionali dei singoli edifici;
- dati relativi alle indagini e prove effettuate;
- dati tipologici derivanti dalle schede GNDT (la cui compilazione è richiesta dalle linee
guida per ciascun edificio rilevato);
- informazioni riguardanti l’agibilità ed il danno desunte dalle schede AeDES compilate dai
tecnici a seguito del terremoto;
- dati provenienti dalle elaborazioni di vulnerabilità semplificata (PGA calcolate e di riferimento, periodi di ritorno).
Edifici pubblici e strategici
Banca dati degli edifici pubblici (CNR-ITC)
La realizzazione di una procedura per il trasferimento automatico delle informazioni relative
agli edifici scolastici del Molise, verso la scheda analoga preparata successivamente dal
DPC (“Scheda di sintesi della verifica sismica di livello 1 o di livello 2 per gli edifici strategici
ai fini della protezione civile o rilevanti in casi di collasso a seguito di evento sismico”) è
stata sospesa in attesa della definizione della struttura del sistema di archiviazione di
quest’ultima.
Sono stati Individuati alcuni casi di studio rappresentativi delle tipologie prevalenti in
muratura e c.a. dell’edilizia scolastica della Regione Molise per approfondire i confronti
mediante verifiche sismiche condotte secondo la nuova normativa.
Riguardo alla prevista possibilità di incrementare la raccolta dati attraverso la
collaborazione con altre unità di ricerca operanti nella Linea 10 e l’attivazione di intese con
enti e soggetti che hanno svolto indagini sugli edifici pubblici, si evidenzia la fattiva
collaborazione avviata con la Regione Abruzzo (Collaborazione da parte del responsabile
della UR alla preparazione delle Linee Guida e partecipazione al Tavolo Tecnico previsto
per il coordinamento ed il controllo delle indagini) al che ha nel frattempo varato
definitivamente la campagna di “Verifica delle opere strategiche e rilevanti di cui alla
OPCM 3274/2003” (6 complessi ospedalieri ed oltre 180 edifici), avendo assegnato gli
incarichi a professionisti selezionati con apposito bando di gara.
Edifici pubblici e strategici
Banca dati degli edifici pubblici (CNR-ITC)
Attività previste per il completamento del progetto
Si prevede di completare, nei limiti del possibile rispetto alla effettiva disponibilità delle
informazioni, la banca dati degli edifici scolastici della Regione Molise e di acquisire anche
quello relativo alle attività di indagine sugli edifici strategici nella Regione Abruzzo.
Si prevede di svolgere anche un particolare lavoro di controllo e taratura sulla metodologia
messa sviluppata nell’ambito del Progetto SAVE che utilizza i dati di 2° livello del database
LSU-96 degli edifici pubblici per la valutazione delle PGA di collasso di quelli in muratura,
attraverso un confronto con i risultati delle verifiche. Questa attività può consente di
affinare la metodologia proposta e di validare e valorizzare ulteriormente la banca dati
LSU-96 per le esigenze connesse alle valutazioni di rischio e scenario a scala nazionale
del DPC-USSN ed anche alla programmazione delle attività di verifica stesse in ambito
regionale.
Edifici pubblici e strategici
Banca dati degli edifici pubblici (CNR-ITC)
Attività previste per il completamento del progetto
Si prevede altresì di svolgere un lavoro di raccordo con la UO UNIBAS, che detiene una
profonda esperienza ed una ricca raccolta di dati sviluppate nell’ambito delle attività di
verifica sulla sicurezza sismica delle strutture pubbliche nella Regione Basilicata, per
promuovere un lavoro di analisi, confronto e sintesi in comune.
Da recenti contatti intercorsi con i referenti USSN, è emersa la necessità di predisporre in
tempi brevi di uno strumento software adeguato e di pronta diffusione per
l’informatizzazione dei dati della “Scheda di sintesi della verifica sismica di livello 1 o di
livello 2 per gli edifici strategici ai fini della protezione civile o rilevanti in casi di collasso a
seguito di evento sismico”, con la quale il DPC-USSN ha inteso acquisire in forma sintetica
le risultanze delle verifiche sismiche previste dalla OPCM/3274 e già in corso di
finanziamento e realizzazione. A tal fine è stata concordata l’opportunità di avviare la
realizzazione del sistema di informatizzazione citato e richiesta la collaborazione dell’URITC per tale realizzazione che trova una giusta collocazione nell’ambito delle attività e delle
finalità della Linea 10.
Sistemi urbani e centri storici
Modello di rete neuronale per lo studio di scenari di
rischio sismico urbano (CNR-ITC, UNIBAS)
Sistemi che possono presentare perdite, danni o riduzione di funzionalità a seguito di un
evento sismico:
• Costruzioni
• Reti
• Attività economiche
• Servizi
• Valore storico-artistico
Di tali sistemi sono stati individuati parametri sensibili al sisma e la loro vulnerabilità (SAVE
GNDT-INGV 2000-2002).
Nell’ambito di questo Progetto, il modello di risposta di un centro urbano al verificarsi di un
evento sismico viene affinato attraverso:
Sistemi urbani e centri storici
Modello di rete neuronale per lo studio di scenari di
rischio sismico urbano (CNR-ITC, UNIBAS)
• il riconoscimento dei sistemi minimi necessari con cui schematizzare l'organizzazione
fisica e funzionale di Centri/Sistemi Urbani;
• l’individuazione di parametri (di tipo fisico-meccanico) o indicatori (di tipo prestazionale),
minimi necessari a descrivere la perdita di capacità/capacità residua di un sistema, partendo
dalla capacità posseduta prima dell’evento sismico, a fronte della domanda nel corso della
sequenza dell’evento stesso;
• l’individuazione di tutte le interazioni possibili tra sistemi all’interno del Centro e delle
condizioni di contorno del Centro/Sistema Urbano;
• la metodologia di indagine da applicare ai Centri indagati, con una base di dati ricavata
sinteticamente (primo livello), di dati ottenuti con una indagine speditiva (secondo livello) o
di dati puntuali e specifici (terzo livello), utilizzando la stessa logica di costruzione del
modello;
• la valutazione della pericolosità, di area e locale, da associare al modello per la
valutazione del rischio e delle perdite, in emergenza ed a regime;
• la valutazione della resilienza di Centri/Sistemi Urbani, dalle fasi di emergenza fino a
regime.
Sistemi urbani e centri storici
Modello di rete neuronale per lo studio di scenari di
rischio sismico urbano (CNR-ITC, UNIBAS)
Il modello proposto utilizza l'analogia con le reti neuronali: più precisamente la similitudine
tra processi complessi di modifica e di interazione presenti in Centri/Sistemi Urbani ed i
processi di eccitazione e rilascio di energia tra neuroni e sinapsi nel sistema nervoso
centrale e periferico.
La descrizione di un processo neuronale si basa, come è noto, nella rappresentazione
sequenziale, su una scala temporale che parte da un istante iniziale non sollecitato, di
diversi "stati" successivi, dove vengono riportati gli stessi neuroni originari e le relazioniinterazioni tra loro che contribuiscono alla modifica dello stato, dal tempo i al tempo i+1; a
livello neuronale, le relazioni tra gli stessi neuroni in stati successivi sono dette evoluzioni
mentre le relazioni tra neuroni diversi sono dette connessioni.
Si possono assimilare a "neuroni" i sistemi che individuano l'evoluzione fisica e funzionale
del Centro/Sistema Urbano; i vari "stati" dei sistemi partono da un istante t = 0, che
rappresenta le condizioni di capacità degli stessi sistemi prima che inizi l'evento sismico; in
tal modo si possono rappresentare stati successivi a tempi diversi: ad esempio al tempo 1 il
primo effetto dell'evento sismico; al tempo 2 gli effetti dell'azione dei soccorsi, al tempo 3 il
completamento dell'emergenza, etc., fino ad un tempo n, che rappresenta la condizione di
regime: è evidente che con tale metodo si può cogliere l'azione sismica nella successione di
evento principale e repliche e non come azione cumulata, come avviene di solito.
Sistemi urbani e centri storici
Coj
C1j
C2j
Cij
ABIT – MUR
.8
.6
.4
.6
ABIT C.A.
.9
.9
.7
.6
ED PUB STR
.8
.7
.5
.8
VIABILITA’
.8
.6
.3
.7
MURI SOST
.8
.6
.3
.7
GEOL LOC
.7
.4
.4
.4
SERV TRASP
.8
.8
.3
.7
PROTEZ CIV
.9
intervento
0
SUCCESS. EVENTI
E
INTENSITA’
scossa iniz.
30’
replica
420’
.8
asse tempo (log)
sciame sismico
Sistemi urbani e centri storici
Modello di rete neuronale per lo studio di scenari di
rischio sismico urbano (CNR-ITC, UNIBAS)
Articolazione in sottogruppi di lavoro:
• architettura e prima taratura del modello neuronale;
• schedatura e modalità di raccolta dati, rielaborazione delle schede Centri Urbani, Reti e
Infrastrutture;
• raccolta di modelli sintetici di comportamento strutturale;
• morfologia dei sistemi urbani ed aspetti di interesse culturale e sociale.
Tramite il Servizio Sismico, si è riusciti a ottenere l’accesso al data base ANCITEL, che può
consentire la definizione del "livello 0" del modello, estendendo la valutazione di scenario a
un notevole numero di centri.
Nell'incontro del 25/05/07 a Sulmona sono stati inoltre definiti una serie di criteri che
riguardano la definizione del "livello 1" e che sono attualmente in fase di elaborazione.
Gli stessi criteri, adottando solo un maggiore approfondimento per la diversa scala di
indagine, varranno per la definizione del "livello 2", oggetto di elaborazione per l'ultimo anno
di ricerca.
Sistemi urbani e centri storici
Analisi sul centro campione di Sulmona (CNR-ITC)
L’attività dell’UO ITC-CNR dell’Aquila è stata rivolta alla raccolta delle informazioni e alla
formazione della base dati del centro campione di Sulmona (AQ) individuato e condiviso
dalle varie UR della Linea 10, quale contesto urbanizzato dedicato alla sperimentazione ed
al confronto di metodologie e strumenti operativi.
Sistemi urbani e centri storici
Analisi sul centro campione di Sulmona (CNR-ITC)
L’edilizia in muratura e c.a. ordinaria presente nel CS è stata oggetto di un rilevamento a
tappeto, con gli strumenti schedografici speditivi di livello 2 inizialmente definiti per lo studio
della vulnerabilità del CS di Catania, successivamente migliorati in altre ricerche finalizzate
alle valutazioni di rischio sismico e per la costruzione di scenari di danno in aree urbane.
Anche le altre tipologie edilizie quali chiese e edifici strategici e rilevanti sono state rilevate.
PLANIMETRIE DEL PRG DEL COMUNE (DWG)
VARIANTE AL PRG (CARTACEO e DWG)
Comprende anche:
Analisi dei dati ISTAT ‘91: modi d’uso, condizioni abitative, funzioni insediate, stato di conservazione
RILIEVO DEGLI ISOLATI CON PIANI TERRA E FRONTI STRADALI DEL CENTRO STORICO
(Soprintendenza - 1997)
Morfologia urbana, formazione e trasformazione del tessuto edilizio
Abaco delle tipologie del centro storico
INDAGINE STORICO URBANISTICA CON ZOONING SULLA PLANIMETRIA (DWG)
PIANO DI PROTEZIONE CIVILE DEL COMUNE IN (DWG)
RILIEVO DI VULNERABILITÀ SISMICA DEGLI EDIFICI PUBBLICI DI 1° e 2° LIVELLO
Dati del censimento della Regione Abruzzo (1993) LSU (1996-1998)
Dati aggiornati in parte di recente dalla Regione Abruzzo
RILIEVO DI VULNERABILITÀ SISMICA DELLE CHIESE DEL CENTRO STORICO (15)
Con scheda a 18 meccanismi e relative valutazioni di vulnerabilità
RILIEVO SPEDITIVO DI VULNERABILITÀ DEGLI EDIFICI DEL CENTRO STORICO
Comprende circa 163 aggregati strutturali e 1200 edifici in muratura e 60 edifici in c.a.,
elaborazioni sulle caratteristiche tipologico-costruttive, scenari di danno
DATI DELLA POPOLAZIONE RESIDENTE
Dati dell’archivio anagrafico comunale del C.S. collegati agli edifici del C.S.
DATI ISTAT DEL CENSIMENTO DEGLI EDIFICI E SEZIONI CENSUARIE
IMPLEMENTAZIONE GIS dell’insieme dei dati rilevati relativi al CS.
Sistemi urbani e centri storici
Analisi sul centro campione di Sulmona (CNR-ITC)
Attualmente è in corso una prima fase di
ampliamento del rilievo dell’edificato del Centro
campione di Sulmona, che interessa l’edificato
immediatamente a ridosso del CS e quello della zona
di espansione in direzione Sud-Est risalente al primo
dopoguerra e agli anni ’50 e ’60.
160
140
N° edifici speditiva
120
N° edifici ISTA T-2001
100
80
60
40
20
0
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Sezioni censuarie
900
Sono state avviate iniziative di coordinamento per la
sperimentazione e il confronto delle metodologie e
degli strumenti di valutazione della vulnerabilità,
riferite anche agli aggregati strutturali (UNIGE,
UNIPD, UNIBAS) e lo sviluppo di un sistema GIS per
il caso di Sulmona (UNISANNIO).
Stato di fatto
800
600
500
400
300
200
100
0
Buono
Medio
900
800
Classi tipo MSK
700
600
500
Per lo sviluppo delle metodologie e degli strumenti
schedografici, il CNR-ITC ha seguito l’attività della
Linea 1 sull’edilizia in muratura. E’ stata avviata una
collaborazione con POLIMI per la definizione di una
procedura e relativa scheda multilivello per
l’identificazione delle tipologie murarie e per la
costruzione di un sistema informatizzato destinato
alla creazione di un archivio nazionale.
Rilevo Speditivo
ISTAT-2001
700
400
300
200
100
0
A
B
C1
C2
D1
D2
800
686
Vulnerabilità
600
400
302
200
115
20
23
64
21
3
0
:-1
0: 9
10: 19 20: 29
30: 39 40: 49 50: 59 60: 69
Cattive
Sistemi urbani e centri storici
Analisi sul centro campione di Sulmona (CNR-ITC)
Attività previste per il completamento del progetto
Estendere l’indagine di vulnerabilità all’edificato esterno al centro storico del centro
campione;
Contribuire all’implementazione delle altre componenti fisiche del sistema urbano e di
quelle relative all’esposizione nel sistema GIS;
Contribuire a effettuare la sperimentazione ed il confronto delle metodologie di valutazione
della vulnerabilità, come pure alla definizione e sperimentazione dei modelli e strumenti
relativi al modello dinamico-neuronale per l’emergenza;
Contribuire alla definizione di metodologie e degli strumenti di rilievo unificati di livello 1
basate su dati ISTAT e di livello 1-2 basata su rilievi di tipo speditivo;
Contribuire alla definizione della scheda e dell’archivio per le tipologie murarie.
Sistemi urbani e centri storici
Analisi sul centro campione di Sulmona (UNIPD)
Attività previste per il completamento del progetto
Nell’ambito del Gruppo di Lavoro 2 (schedatura e modalità di raccolta dati, rielaborazione
delle schede Centri Urbani, Reti e Infrastrutture per il I e II livello) è prevista, in
collaborazione con l’UO POLIMI alle operazioni di rilievo in sito mediante schede nel
Centro Storico di Sulmona e di applicazione delle prove non distruttive e debolmente
distruttive.Successivamente, saranno svolte valutazioni di vulnerabilità e di rischio dei
sistemi edilizi accorpati nel centro storico tramite le procedure di analisi della vulnerabilità
di edifici esistenti in muratura a livello globale (Vulnus) e locale (c-Sisma).
Nell’ambito del Gruppo di Lavoro 3 (raccolta di modelli sintetici di comportamento
strutturale in termini di perdita di capacità a fronte di domanda sismica di edifici ed
infrastrutture, in muratura o altra tipologia strutturale), al fine di raccogliere le informazioni
preliminari sui modelli sintetici di comportamento strutturale, utili alla definizione dei
parametri di perdita di capacità per la loro implementazione nei modelli neuronali per la
valutazione del rischio dei Sistemi Urbani, è stato proposto un questionario di raccolta delle
metodologie di analisi di vulnerabilità utilizzate dai vari Gruppi di Lavoro. Le risposte al
questionario sono arrivate dai seguenti Gruppi di Lavoro: Milano, Genova (2 metodologie)
e Napoli. Si è quindi impostato lo studio per l’individuazione di possibili approcci che
possano descrivere perdita di capacità per edifici, utilizzando dati speditivi, coerentemente
con la conoscenza di I livello.
Monumenti
Schedatura, analisi e protocolli d’intervento
sui monumenti della Basilicata (UNIBAS)
E’ in corso la schedatura di 100 edifici monumentali della Basilicata soggetti a rischio. Tra
questi, 10 saranno oggetto di un’analisi di dettaglio. Le analisi conoscitive dei singoli edifici
comprendono lo studio delle fasi storiche, delle tipologie costruttive, dei materiali strutturali
e compositivi dell’organismo architettonico, indispensabili per la valutazione delle situazioni
di rischio.
Monumenti
Schedatura, analisi e protocolli d’intervento
sui monumenti della Basilicata (UNIBAS)
Sulla base dei dati dei singoli manufatti, saranno definiti i protocolli teorici di azione e i
documenti d’intervento collegati al singolo manufatto (analisi dei danni temuti e delle
relative tipologie di danno) e saranno individuate le strategie e le tecniche di intervento più
urgenti da adottarsi in emergenza.
I documenti d’intervento confluiranno in una banca dati con possibilità di accesso condiviso
delle informazioni.
Monumenti
Chiese ed effetti di sito (INGV-Roma, UNIGE)
Sono state svolte analisi su chiese del Molise danneggiate dal terremoto del 2002
utilizzando sia l'approccio macrosismico che quello meccanico.
E’ stata analizzata l'incidenza nel danneggiamento di probabili effetti di amplificazione
topografica dello scuotimento sviluppatasi in corrispondenza di creste, aventi caratteristiche
litologiche nel sottosuolo omogenee, tali da far ipotizzare un loro comportamento
pressocché elastico sotto sollecitazione dinamica.
190
α
α
H
Nell’approccio macrosismico è stato possibile
29
170
27
150
osservare come il livello di danno medio atteso,
25
130
calcolato attraverso l’utilizzo delle curve di
23
110
vulnerabilità, produca scenari di danno che nel
21
90
caso di edifici posti su creste aventi inclinazione
19
70
del pendio a ≥ 15° e altezza H ≥ 30m (EC8,
17
50
OPCM
3431/05)
sottostimano
il
reale
15
30
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
danneggiamento osservato. Per le chiese ubicate
∆V
in siti aventi queste caratteristiche topografiche è
Modificatore di comportamento (DVML) in
stato pertanto introdotto un modificatore per la
funzione dell’inclinazione (α) e dell’altezza
morfologia locale (∆VML).
(H) del pendio.
ml
H [m]
31
Monumenti
Chiese ed effetti di sito (INGV-Roma, UNIGE)
33
α
31
190
H
170
29
150
27
110
23
H [m]
130
25
α
Seguendo l’approccio meccanico, lo studio degli
effetti di amplificazione topografica è stato
effettuato calcolando il fattore di amplificazione
Fa, inteso come rapporto tra l’intensità spettrale di
output e di input negli intervalli di periodo 0.1-0.5
s e 0.5-1.5 s, e gli spettri di risposta elastici ,
attraverso modellazioni numeriche 2D della RSL
tramite un codice di calcolo basato su un modello
ad elementi al contorno. Il confronto tra i valori
degli Fa ottenuti dalle modellazioni e le
caratteristiche morfologiche dei siti ha confermato
quanto emerso nell’analisi condotta secondo
l’approccio macrosismico, sottolineando la
sostanziale equivalenza dell’applicazione delle
due metodologie.
90
21
19
70
17
50
15
30
0.9
1
1.1
1.2
Fa
1.3
1.4
1.5
Fattore di amplificazione topografica, Fa
(0.1-0.5 s), in funzione dell’inclinazione (α)
ed dell’altezza (H) del pendio.
A breve verrà avviata la sperimentazione di una nuova scheda di I livello di rilievo delle
caratteristiche geomorfologiche dei siti di ubicazione di edifici strategici e monumentali,
messa a punto nel primo anno di attività. La scheda sarà testata su un campione di chiese
danneggiate dal terremoto del Molise 2002.
Infrastrutture
Tecnologie per la gestione del rischio sismico delle
infrastrutture stradali (UNITN)
Sviluppo di sensori a fibra ottica per il monitoraggio dei ponti
1st Peak
2nd Peak
3rd Peak
Identity Line
6.0
PC
Reading Unit
5.0
Peak position [mm]
4.0
meas. field 3
FBGs
Couple III
meas. field 2
FBGs
Couple II
meas. field 1
FBGs
Couple I
3.0
2.0
1.0
0.0
-1.0
-2.0
-2.0
-1.0
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
Linear stage position [mm]
Affinché l’adozione di un sistema automatico di monitoraggio per un ponte sia
economicamente conveniente, è essenziale disporre di sensori che siano affidabili per
l’intera vita utile del ponte. I sensori a Fibra Ottica (FOS) sono stati individuati come quelli
che meglio rispondono alle esigenze di durabilità e precisione richieste.
Tali sensori potranno essere impiegati in una tecnica costruttiva, economicamente
accettabile, basata su elementi prefabbricati “intelligenti” per il monitoraggio permanente e
in tempo reale dello stato di condizione. L’idea è quella di produrre elementi prefabbricati
che incorporano un sistema di sensori: è previsto che i sensori siano prodotti in pacchetti
standard, concepiti come parte integrante dell’elemento prefabbricato.
Infrastrutture
Tecnologie per la gestione del rischio sismico delle
infrastrutture stradali (UNITN)
Sviluppo di algoritmi di identificazione basati sulla statistica bayesiana
3.7
3.7
contour plot of the
Gaussian fitting
3.6
15
3.5
0.35
3.6
0.30
3.4
10
φ
ε [µε]
0.25
3.5
3.3
5
3.4
34.5
3.1
0
e)
ht sid
g (rig
in
r
a
be
6
-5
0
10
position [m]
0.20
3.2
ide)
left s
ing (
bear
20
28
0
1
2
3
4
5
beam [number]
Esempio di risposta prodotta dal
FEM: rottura di un trefolo.
35.0
35.5
36.0
starting
point
3.0
0.10
0.05
2.9
2.8
34
0.15
35
36
37
38
Ec [GPa]
39
40
41
0.00
0
10
position [m]
20
28
42
44
46
48
50 51
time [day]
Esempio di identificazione tramite tecniche di Monte Carlo:
riconoscimento del modulo di Young, del coefficiente viscoso, della
posizione e dell’istante di rottura.
L’approccio bayesiano all’interpretazione delle misure del monitoraggio permette di
stabilire se sia accaduto o meno un evento (ad es. un danno): a tale scopo è necessario
sia correlare l’evoluzione della misura alle varie azioni presenti sulla struttura che
quantificare l’affidabilità dell’identificazione così ottenuta.
Il progetto si propone di sviluppare un algoritmo probabilistico che elabori le misure di
deformazione, accelerazione e spostamento dei vincoli, e che conseguentemente stimi il
livello di rischio per vari scenari di danno.
Infrastrutture
Tecnologie per la gestione del rischio sismico delle
infrastrutture stradali (UNITN)
Attività previste per il completamento del progetto
I sensori FOS a bassa coerenza sviluppati saranno inseriti in piccole travi post-compresse
in c.a. che saranno testate in laboratorio, tramite carichi concentrati. Le misure dei sensori
saranno quindi elaborate dall’algoritmo bayesiano, che potrà quindi valutare la probabilità
di occorrenza di fenomeni di danno, quali fessurazioni o snervamento dell’armatura.
A seguire, il progetto si indirizzerà verso la produzione di prototipi di cassoncini in c.a.p. in
scala reale (circa 28 m), strumentati con una fila di sensori, che possano essere impiegati
nella costruzione di ponti. Si prevede di realizzare due prototipi: uno sarà utilizzato nella
costruzione nell’impalcato di un nuovo ponte, mentre l’altro sarà testato in laboratorio.
Pianificazione e gestione dell’emergenza
Abitazioni per la gestione delle emergenze (UNINA-ARCH)
Durante il primo anno di attività è stato redatto uno stato dell’arte sulle abitazioni per la
gestione delle emergenze. Tutti I dati raccolti saranno organizzati in un catalogo che sarà
implementato in un database durante il prossimo anno del progetto. Il catalogo
rappresenterà un utile strumento che consentirà al DPC di identificare un sistema esistente
sulla base delle specifiche richieste.
Pianificazione e gestione dell’emergenza
Abitazioni per la gestione delle emergenze (UNINA-ARCH)
Capitolato speciale per le abitazioni per la gestione delle emergenze.
Pianificazione e gestione dell’emergenza
Abitazioni per la gestione delle emergenze (UNINA-ARCH)
Attività previste per il completamento del progetto
Completamento del Capitolato speciale per le abitazioni per la gestione delle emergenze.
La terza parte sarà completata con una definizione dettagliata dei requisiti tecnologici e
ambientali, e con la definizione dei codici per la valutazione delle prestazioni del sistema
per ciascuna tecnologia.
Al termine del documento saranno definite alcune schede di prodotto, che descriveranno il
sistema e le sue prestazioni. Esse dovrebbero fornire al DPC uno strumento per valutare
l’efficienza dei sistemi proposti e procedere alla loro catalogazione.
Pianificazione e gestione dell’emergenza
Scheda di agibilità degli edifici (CNR-ITC)
Attività previste per il completamento del progetto
Si prevede di realizzare in stretta collaborazione con il DPC-Servizio Sismico Nazionale
l’aggiornamento della scheda di agibilità degli edifici ed il relativo manuale di istruzione per
la sua compilazione.
Pianificazione e gestione dell’emergenza
Scenari di danno sismico per l’esercitazione nazionale
di Protezione Civile “Terremoto Val D’Agri 2006” (UNIBAS)
Gli obiettivi dell’esercitazione sono stati quelli di testare le
procedure di funzionamento del Sistema di Protezione Civile
locale, con particolare riferimento al modello previsto nel Pino
di Protezione Civile della Provincia di Potenza, e di
sensibilizzare e informare Enti locali, cittadini e associazioni di
volontariato svolgendo, tra l’altro, svariate attività di
formazione.
Mappe delle intensità
EMS nei 3 scenari
messi a punto
Immagine del centro abitato di
Montemurro dopo il sisma del 1857.
Pianificazione e gestione dell’emergenza
Scenari di danno sismico per l’esercitazione nazionale
di Protezione Civile “Terremoto Val D’Agri 2006” (UNIBAS)
Distribuzione del danneggiamento (numero di
edifici) conseguente allo scenario 3.
Distribuzione percentuale degli edifici inagibili,
dei senzatetto e della popolazione coinvolta in
crolli.
Pianificazione e gestione dell’emergenza
Scenari di danno sismico per l’esercitazione nazionale
di Protezione Civile “Terremoto Val D’Agri 2006” (UNIBAS)
Confronto tra gli edifici inagibile stimati da
UNIBAS e dalla SOP.
Confronto tra le stime di inagibilità effettuate da
UNIBAS secondo (Lucantoni et al.) e dalla SOP.
Pianificazione e gestione dell’emergenza
Opere provvisionali nell’emergenza sismica (UNIBAS)
Attività previste per il completamento del progetto
La sperimentazione, già avviata in una precedente ricerca, sarà ulteriormente sviluppata e
approfondita, prendendo in considerazione altre configurazioni di puntelli e tirantature e
altri meccanismi di danneggiamento (ad es. doppia cerniera).
Gli interventi di cerchiatura saranno indagati prendendo in esame nuove configurazioni di
pilastri in muratura (muratura a sacco, pilastri snelli, pilastri con muratura non regolare).
I codici di calcolo speditivi per il dimensionamento delle opere provvisionali verranno
integrati da interfacce con le schede basate sui meccanismi di danno.
Sviluppo archivi dati e GIS
Sviluppo di una procedura in ambiente GIS per
l’applicazione dell’approccio neuronale alla valutazione
del rischio di un sistema urbano (UNISANNIO)
Individuazione dell’ambiente di sviluppo SW del sistema informativo maggiormente idoneo
per le caratteristiche di strutturazione e la diffusione presso le amministrazioni locali;
Individuazione e reperimento delle basi numeriche utili alla descrizione dei livelli della
logica neuronale;
Omogeneizzazione, georeferenziazione ed allineamento dei dati grafici ed alfanumerici
relativi ai sistemi urbani scelti per la definizione della procedura (applicazione al Com,une
di Sulmona);
Prima definizione dell’architettura del sistema compatibile con l’articolazione in livelli della
logica neuronale.
Sviluppo archivi dati e GIS
Sviluppo di una procedura in ambiente GIS per
l’applicazione dell’approccio neuronale alla valutazione
del rischio di un sistema urbano (UNISANNIO)
Attività previste per il completamento del progetto
Costruzione e popolamento del livello 0 e del livello 1 (il livello 1 sarà definito per un’area
comunale individuata come case study);
Definizione delle caratteristiche del livello 2 e del livello 3;
Costruzione e popolamento del livello 2 e del livello 3 (per un’area comunale individuata
come case study);
Studio di algoritmi in grado di formalizzare la concatenazione degli effetti neuronali;
“capacità” delle entità e loro variazioni in caso di evento sismico considerando le
caratteristiche fisico/funzionali descritte;
Definizione di scenari connessi alla perdita di capacità dei sistemi urbani in oggetto.