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
Firenze, 18 gennaio 2008
Task
Infrastrutture
Edilizia ordinaria
Edifici pubblici e strategici
Sistemi urbani e centri storici
Pianificazione e gestione
dell’emergenza
Monumenti
Sviluppo archivi dati e GIS
Task
Infrastrutture
Edilizia ordinaria
Edifici pubblici e strategici
Sistemi urbani e centri storici
Pianificazione e gestione
dell’emergenza
Monumenti
Sviluppo archivi dati e GIS
Task
Infrastrutture
Edilizia ordinaria
Edifici pubblici e strategici
Sistemi urbani e centri storici
Pianificazione e gestione
dell’emergenza
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
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
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”
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)
IEMS-98 = VIII
M1
M3
M4
M5
M6
1.00
1.00
A
0.80
B
C
0.60
A White
0.40
0.80
0.60
0.40
B White
C White
0.20
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
Analisi dei dati di danno su edifici raccolti in Italia negli ultimi 30
anni, al fine di definire curve di vulnerabilità rappresentative della
realtà del costruito (UNIPV)
Irpinia 1980
Sicilia Orientale 1990
Umbria-Marche 1997
Umbria 1998
Pollino 1998
Molise 2002
Dati utilizzati nella classificazione:
- tipo delle strutture verticali;
- numero di piani;
- danno alle strutture verticali.
La severità dello scuotimento è stata quantificata attraverso l’ordinata dello spettro di
spostamento valutata per il periodo di vibrazione che identifica la tipologia strutturale. Le
ordinate spettrali sono state valutate mediante la legge di attenuazione di Faccioli et al.
2007.
Edilizia ordinaria
Analisi dei dati di danno su edifici raccolti in Italia negli ultimi 30
anni, al fine di definire curve di vulnerabilità rappresentative della
realtà del costruito (UNIPV)
Confronti fra le curve di vulnerabilità valutate sui danni osservati e quelle analitiche per la
muratura 1-2 piani, stati limite di danno lieve e di collasso.
Danno lieve
Collasso
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 sugli interventi per gli edifici colpiti dal
sisma del 1997.
L’archivio dati, sistematizzato nel corso del 1° anno,
contiene informazioni relative a circa 4833 edifici in
muratura.
Scheda Tecnica di Accompagnamento al Progetto
(STAP):
- caratteristiche degli edifici;
- danno;
- interventi proposti e relativi costi stimati.
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
M
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
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
Sono state completate le analisi sulla base dati con il
calcolo delle tabelle:
- caratteristiche metriche e tipologiche;
- coefficiente C per ogni piano dell’edificio;
- interventi proposti;
- coefficiente C dopo l’intervento;
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
Repertorio dei meccanismi di danno (CNR-ITC)
Tavola illustrative del repertorio grafico
Edilizia ordinaria
Repertorio dei meccanismi di danno (CNR-ITC)
Le schede forniscono i criteri per il riconoscimento e l’analisi dell’equilibrio limite dei
meccanismi.
Esse descrivono:
- condizioni di vincolo;
- carenze e vulnerabilità associate al meccanismo;
- sintomi di attivazione;
- varianti nel modo di manifestarsi;
- formule e schemi di calcolo dei moltiplicatori;
- esempio applicativo della procedura di calcolo tramite foglio EXCEL;
- interventi finalizzati a contrastare l’attivazione.
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 UR 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
Sviluppo di metodi ad hoc per la valutazione della vulnerabilità di
edifici in c.a. basata su curve di fragilità (UNIBAS)
Le caratteristiche degli edifici realizzati in assenza di progettazione sismica sono state
determinate attraverso una progettazione simulata basata sulle norme in vigore, sui
manuali disponibili e sulla pratica costruttiva all’epoca della costruzione.
Poiché il comportamento degli edifici realizzati in assenza di progettazione sismica è
fortemente influenza dalle tamponature, sono stati considerati:
- edifici senza tamponature;
100%
- edifici con tamponature regolari;
80%
Sono state eseguite analisi dinamiche in
campo
non
lineare
utilizzando
accelerogrammi sia artificiali che naturali.
E’ stata svolta un’applicazione del
metodo per gli edifici residenziali in c.a.
del centro urbano di Potenza, anche
confrontando i risultati con quelli ricavati
col metodo delle matrici di probabilità di
danno (DPM).
P[D>ds]
- edifici con piano soffice.
Danno 4-5
Danno 3
Danno 2
Danno 1
60%
40%
20%
0%
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
PGA
Curve di fragilità di edifici alti (≥ 8 piani) in c.a. con
tamponature regolari, progettati a soli carichi verticali,
con calcestruzzo di buona qualità (C 20/25)
Edilizia ordinaria
Edifici in c.a. (UNINA-DIST)
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-DIST)
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-DIST)
Circa il 60% degli edifici ha
struttura a telaio in c.a.
Considerando il prodotto della
superficie in pianta per il numero
di piani, più dell’87% è costituito
da edifici costruiti in assenza di
normativa sismica.
La maggior parte degli edifici ha 8
piani.
Circa il 70% degli edifici in c.a. pre-norma ha pianta rettangolare, mentre le altre forme
coprono meno del 20% (forma a L) e 10% (forma a C).
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.
Edilizia ordinaria
Edifici in c.a. (UNINA-DIST)
Una seconda attività è relativa al metodo per la valutazione di rischio per classi di edifici. Il
metodo, implementato durante il primo anno, è stato applicato a classi di edifici selezionate
nel quartiere Arenella.
La vulnerabilità di una classe di edifici è calcolata a partire da analisi push-over eseguite
virtualmente per tutti gli edifici appartenenti alla classe. In particolare, i passi della
procedura sono:
a) Inventario degli edifici della classe;
b) Generazione di edifici campione attraverso la progettazione simulata;
c) Analisi Montecarlo eseguita estraendo parametri di input casuali dalle corrispondenti
statistiche;
c’) calcolo della capacità mediante
regressioni locali dalle capacità degli
edifici campione;
1.0
0.9
0.8
0.8
0.7
0.7
0.6
c’’) confronto tra capacità e domanda,
attraverso il metodo dello spettro di
capacità, al fine di determinare curve
di fragilità per i livelli di danno: lieve,
moderato, grave e collasso.
1.0
Pf
0.9
0.5
Gravitazionale
Sismica c=0.05
Pf
0.6
Gravitazionale
Sismica c=0.05
0.5
Sismica c=0.07
0.4
Sismica c=0.1
Sismica c=0.07
0.4
0.3
0.3
0.2
0.2
0.1
0.0
Sismica c=0.1
0.1
PGA
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2
PGA
0.0
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
Edilizia ordinaria
Attività previste per il completamento del progetto
(UNINA-DIST, 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.
Task
Infrastrutture
Edilizia ordinaria
Edifici pubblici e strategici
Sistemi urbani e centri storici
Pianificazione e gestione
dell’emergenza
Monumenti
Sviluppo archivi dati e GIS
Task
Infrastrutture
Edilizia ordinaria
Edifici pubblici e strategici
Sistemi urbani e centri storici
Pianificazione e gestione
dell’emergenza
Monumenti
Sviluppo archivi dati e GIS
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
Sviluppo di un database sulle indagini e verifiche di sicurezza delle scuole affidate a tecnici
professionisti dalla Regione Molise a seguito del sisma del 2002.
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.
Edifici pubblici e strategici
Banca dati degli edifici pubblici (CNR-ITC)
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.
Scheda riepilogativa dell’edificio:
1. Individuazione e localizzazione delle singole unità strutturali nei complessi scolastici;
2. Dati tecnico-amministrativi relativi alla progettazione e agli interventi (se reperibili);
3. Dati dimensionale e tipologici;
4. Rilievi grafici;
5. Vulnerabilità e carenze strutturali;
6. Risultati di indagine e prove;
a. resistenze di acciaio e cls, ricavati tramite carotaggi e metodo sonreb;
b. resistenza murature, ricavata prevalentemente tramite prova con martinetti piatti;
c. caratterizzazione dinamica effettuata tramite prove ambientali;
d. risultati di prove di carico su solai;
e. risultati di indagini di caratterizzazione dei terreni;
7. Risultati delle verifiche semplificate effettuate con i modelli VC e VM, o altri tipi di analisi, in termini di
PGA di collasso e relativo periodi di ritorno;
8. Giudizio finale sulle condizioni di vulnerabilità e rischio;
9. Interventi di massima proposti dai tecnici.
Edifici pubblici e strategici
Banca dati degli edifici pubblici (CNR-ITC)
Palestra
9%
Mista
8%
Altro
2%
120
Materna
21%
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
È tuttora in corso l’acquisizione e l’integrazione dei dati attraverso l’analisi degli elaborati
tecnici e il controllo sull’applicazione dei modelli semplificati.
E’ attualmente in corso un confronto, per gli edifici in muratura, con i risultati del modello di
valutazione della PGA di collasso da dati di 2° livello GNDT, realizzato nell’ambito del
Progetto SAVE, e un confronto di diversi approcci metodologici su due casi di studio
rappresentativi delle tipologie di scuole in muratura e c.a.
Infine, in relazione alla prevista estensione del contratto di ricerca dell’U.R., è stata avviata,
in accordo con l’Ufficio Servizio Sismico del DPC, la realizzazione di una procedura per
l’archiviazione e il trasferimento al DPC dei dati della “Scheda di sintesi della verifica
sismica di livello I o di livello II per gli edifici strategici ai fini della Protezione Civile o
rilevanti in caso di collasso a seguito di evento sismico”.
Task
Infrastrutture
Edilizia ordinaria
Edifici pubblici e strategici
Sistemi urbani e centri storici
Pianificazione e gestione
dell’emergenza
Monumenti
Sviluppo archivi dati e GIS
Task
Infrastrutture
Edilizia ordinaria
Edifici pubblici e strategici
Sistemi urbani e centri storici
Pianificazione e gestione
dell’emergenza
Monumenti
Sviluppo archivi dati e GIS
Infrastrutture
Progettazione e sviluppo di un sistema tecnologico
in grado di eseguire valutazioni in tempo reale
del rischio e dell’affidabilità a livello di rete (UNITN)
Progettazione e produzione di elementi “intelligenti”, in grado di fornire informazioni
on-line sulla risposta strutturale dei ponti monitorati
1st Peak
PC
Reading Unit
2nd Peak
3rd Peak
Identity Line
6.0
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.
Infrastrutture
Progettazione e sviluppo di un sistema tecnologico
in grado di eseguire valutazioni in tempo reale
del rischio e dell’affidabilità a livello di rete (UNITN)
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.
E’ stato sviluppato e testato in laboratorio un sensore a fibre ottiche (FOS) adatto a essere
inglobato in elementi in c.a.p.
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.
Task
Infrastrutture
Edilizia ordinaria
Edifici pubblici e strategici
Sistemi urbani e centri storici
Pianificazione e gestione
dell’emergenza
Monumenti
Sviluppo archivi dati e GIS
Task
Infrastrutture
Edilizia ordinaria
Edifici pubblici e strategici
Sistemi urbani e centri storici
Pianificazione e gestione
dell’emergenza
Monumenti
Sviluppo archivi dati e GIS
Sistemi urbani e centri storici
Modello di rete neuronale per lo studio di scenari di
rischio sismico urbano (CNR-ITC, UNIBAS, UNISANNIO, DPC)
Caratteristiche principali del modello di tipo neuronale:
- sistemi attivabili per un evento sismico atteso simulato, applicato istantaneamente per
singola sequenza sismica, a costruire corrispondenti sequenze di relazioni, che per ogni
sequenza diano luogo alla identificazione di un “attrattore neuronale”;
- l’azione sismica (principale e repliche) viene ipotizzata lungo un asse tempo-durata in
scala logaritmica;
- per ogni sistema viene individuata la capacità di risposta iniziale: C0j (valore normalizzato),
con una soglia di risposta del sistema;
- i sistemi vengono quindi attivati per ogni sequenza con modalità di evoluzione (modifica
della capacità dello stesso sistema) o correlazione (modifica della capacità di un sistema per
effetto di altri sistemi);
- raggiungimento di capacità ridotte dei sistemi: Cij relative all’attrattore neuronale;
- modalità di restituzione della capacità di alcuni sistemi per:
interventi esterni di aumento di capacità (prodotti da interventi della Protezione
Civile);
resilienza interna del sistema urbano.
Sistemi urbani e centri storici
Modello di rete neuronale per lo studio di scenari di
rischio sismico urbano (CNR-ITC, UNIBAS, UNISANNIO, DPC)
Sistemi urbani e centri storici
Modello di rete neuronale per lo studio di scenari di
rischio sismico urbano (CNR-ITC, UNIBAS, UNISANNIO, DPC)
Articolazione in sottogruppi di lavoro:
GdL1 (CNR-ITC): pervenire alla valutazione del “livello 0” con i dati ANCITEL, considerando
anche la caratterizzazione urbano-tipologica dei Centri con modelli-tipo, e l’implementazione
dati relativi ai Beni Culturali;
GdL2 (CNR-ITC, POLIMI, UNIPD): rilievo, indagini in situ e sistematizzazione dei dati
raccolti, lettura dei dati attraverso una sorta di “unità minima”, di dimensione non inferiore
alla sezione censuaria, e approccio di tipo “induttivo” per i sottosistemi indagati;
GdL3 (UNIPD): studio con analisi capacitive semplificate utilizzando dati poveri o dati da
schede di vulnerabilità, utilizzando dati forniti dal GdL2;
GdL4 (DPC): metodologia di analisi della componente “valore” e della componente “sociale”
presente nell’unità minima.
Sistemi urbani e centri storici
Analisi sul centro campione di Sulmona
(CNR-ITC, UNIBAS, UNISANNIO, DPC)
L’U.R. CNR-ITC ha individuato e proposto il Comune di Sulmona quale centro campione
per la sperimentazione delle metodologie e degli strumenti di valutazione della vulnerabilità,
del rischio e la gestione dell’emergenza.
Sistemi urbani e centri storici
Analisi sul centro campione di Sulmona
(CNR-ITC, UNIBAS, UNISANNIO, DPC)
È stata acquisita e implementata nella base dati e nel GIS una indagine relativa alla
espansione edilizia all’esterno del centro storico e, all’interno di quest’ultimo, i dati di
esposizione in termini di popolazione residente.
L’insieme delle informazioni raccolte e strutturate in basi dati e GIS sono state messe a
disposizione di tutte le U.R. impegnate nei Task.
Si prevede di estendere ulteriormente l’indagine di vulnerabilità all’edificato esterno al
centro storico, soprattutto per ricomprendere almeno un’area significativa della espansione
più recente che è in prevalenza costituita da edifici in c.a. e di raccogliere informazioni
relative ad altre componenti fisiche del sistema urbano e a quelle relative all’esposizione.
Si prevede infine di completare il confronto fra metodologie e strumenti di rilievo, con
l’obiettivo di delineare un possibile sistema unificato di procedure di valutazione della
vulnerabilità e per la costruzione di scenari, anche di tipo multilivello, che comprenda
schede di raccolta dati standard condivise fra approcci diversi.
Un lavoro specifico riguarderà l’utilizzo in questo ambito dei dati ISTAT e la verifica della
loro rispondenza alle finalità nel caso di studio di Sulmona.
Sistemi urbani e centri storici
Analisi sul centro campione di Sulmona
(CNR-ITC, UNIBAS, UNISANNIO, DPC)
Il 25/05/2007 si è svolto un Convegno del Task a Sulmona, nel corso del quale sono stati
presentati:
- Il “Sistema informativo completo statistico territoriale sugli Enti Locali esistente in Italia”
curato nella forma di banca dati dall’ANCITEL, acquistata dal DPC e resa disponibile al
Task.
- Il database di raccolta e organizzazione dati per gli edifici del Centro Storico di Sulmona,
censiti e strutturati secondo diversi parametri di vulnerabilità. Tale database, risulta
georiferibile sulla base delle sezioni censuarie del centro di Sulmona, favorendo così un
utile confronto con i dati ISTAT per le stesse sezioni censuarie.
160
900
140
N° edif ici speditiva
120
N° edif ici ISTA T-2001
800
600
80
500
60
400
40
300
20
Classi tipo MSK
700
100
200
0
100
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
0
Sezioni censuarie
A
900
B
C1
C2
D1
D2
800
Stato di fatto
800
686
Rilevo Speditivo
Vulnerabilità
ISTAT-2001
700
600
600
500
400
400
302
300
200
200
115
100
20
0
Buono
Medio
Cattive
64
23
21
3
0
:-1
0: 9
10: 19 20: 29
30: 39 40: 49 50: 59 60: 69
Sistemi urbani e centri storici
Analisi sul centro campione di Sulmona
(CNR-ITC, UNIBAS, UNISANNIO, DPC)
Sono in corso le seguenti elaborazioni relative alla messa a punto del modello neuronale di
Livello 0:
- elaborazioni riguardanti i sistemi demografico, residenziale, servizi, sanità, istruzione,
viabilità e trasporti, energia e reti, amministrativo, economico ed emergenza, su dati
acquisiti dalla banca dati ANCITEL (UNIBAS, DPC, CNR-ITC);
- elaborazioni riguardanti i sistemi socio-antropologico, culturale, artistico e storico da
diverse banche dati (DPC);
- elaborazioni riguardanti il sistema pericolosità di area e locale dai dati INGV (INGVRoma).
L’U.R. UNISANNIO ha proseguito l’attività di individuazione e messa a punto di procedure
per l’inserimento del modello in ambiente GIS e per la sistematizzazione dei dati.
Sistemi urbani e centri storici
Analisi sul centro campione di Sulmona (POLIMI)
Caratterizzazione delle murature e prove sperimentali
Adozione della “Scheda per la valutazione della qualità muraria” messa a punto nell’ambito
del Progetto ReLUIS Linea 1.
Campagna di rilevamento delle tipologie murarie osservabili nel centro storico di Sulmona.
Riconoscimento delle tipologie edilizie presenti nel centro storico di Sulmona in base alla
mappa catastale e successiva verifica in loco.
Identificazione di aggregati significativi e applicazione della “Scheda per il rilievo tipologico
e dei danni sismici agli edifici” (U.R. POLIMI) per una valutazione della loro vulnerabilità.
Sistemi urbani e centri storici
Analisi sul centro campione di Sulmona (UNIPD)
Nell’ambito del Gruppo di Lavoro 2 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 dall’U.R. POLIMI: tali integrazioni hanno l’obiettivo
di individuare in modo più preciso, fin dal momento del rilievo e della compilazione della
scheda, tutti i parametri specifici (compresi quelli relativi alla presenza di interventi
pregressi sulle strutture) necessari allo svolgimento delle successive analisi su edifici
storici in zona sismica.
Nell’ambito del Gruppo di Lavoro 3, al fine di raccogliere le informazioni preliminari sui
modelli sintetici di comportamento strutturale, utili alla definizione dei parametri di capacità
e delle funzioni descrittive la perdita di capacità relativamente al modello di “livello 1”, è
stato proposto a tutte le U.R. coinvolte nel task un questionario di raccolta delle
metodologie di analisi utilizzate dai vari Gruppi di Lavoro. Il questionario, anche per facilità
di compilazione, è stato predisposto sulla base di documenti già proposti nell’ambito di altri
temi del Progetto ReLUIS.
Si è incontrata una certa difficoltà nella definizione di metodi e criteri per la valutazione
della riduzione di capacità, soprattutto con dati poveri come quelli risultanti da analisi
speditive, a partire da procedure già disponibili. Attualmente si sta quindi impostando uno
studio per l’individuazione di possibili approcci che possano descrivere la capacità e la
perdita di capacità di edifici in muratura, utilizzando dati speditivi, coerentemente con la
conoscenza di I livello.
Sistemi urbani e centri storici
Integrazione dei database ingegneristici con dati
geologici, geomorfologici e geofisici (CNR-ITC)
E’ stato completato un censimento delle schede per il rilievo multidisciplinare dei centri
storici utilizzate a partire dal terremoto di Umbria-Marche (1997).
Due nuove schede sono state testate, dei dati qualitativi morfo-litologici (I livello) e delle
informazioni quantitative (II livello) su un edificio o su un sito. A partire dai dati delle schede,
viene calcolato un indice di pericolosità locale. Queste nuove schede stanno per essere
testate nelle aree colpite dal terremoto dell’Irpinia-Basilicata (1980) e del Molise (2002).
Nel terzo anno del Progetto, esse saranno utilizzate nel centro storico di Sulmona.
Sarà sviluppata anche una nuova scheda per il rilievo morfo-litologico, orientata ai centri di
dimensioni medio-piccole, finalizzata alla raccolta di informazioni di base.
In riferimento ai modelli neuronali, viene fornito un contributo alla definizione dell’input
sismico da utilizzare dal modello di rete neuronale. Al fine di considerare l’amplificazione
locale dovuta alle condizioni di sito toprografiche e litologiche, sono stati utilizzati due set di
dati:
- dati estratti dal database ANCITEL, relativi alle caratteristiche topografiche e areali dei
Comuni;
- mappa dei suoli prodotti dall’INGV nel 2004.
Task
Infrastrutture
Edilizia ordinaria
Edifici pubblici e strategici
Sistemi urbani e centri storici
Pianificazione e gestione
dell’emergenza
Monumenti
Sviluppo archivi dati e GIS
Task
Infrastrutture
Edilizia ordinaria
Edifici pubblici e strategici
Sistemi urbani e centri storici
Pianificazione e gestione
dell’emergenza
Monumenti
Sviluppo archivi dati e GIS
Monumenti
Schedatura, analisi e protocolli d’intervento
per i monumenti della Basilicata (UNIBAS)
E’ stato effettuato il rilievo di circa 100 edifici a carattere monumentale della Regione
Basilicata, in collaborazione con la Soprintendenza ai Beni Architettonici e per il Paesaggio
e con la Direzione Regionale per i Beni Culturali e Paesaggistici della Basilicata. 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
per i 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
Influenza delle condizioni topografiche sul danneggiamento
(INGV-Roma, UNIGE)
Il rilievo delle chiese colpite dal terremoto del Molise (2002), ha evidenziato come parte del
danno non possa essere messo in relazione alla vulnerabilità intrinseca. L’analisi
topografica condotta su numerose chiese ha permesso di valutare alcuni parametri
geometrici per la situazione morfologica più frequente: la cresta. Queste osservazioni sono
state sintetizzate in un modificatore dovuto alla morfologia locale (ΔVml).
31
190
α
H
170
27
150
25
130
23
110
21
90
19
70
17
50
15
0
0.05
0.1
0.15
0.2
ΔVml
0.25
0.3
H [m]
α
29
30
0.35
D’altra parte, il metodo meccanico definisce la vulnerabilità attraverso curve di fragilità,
espresse in funzione della PGA. Al fine di validare i risultati ottenuti attraverso l’approccio
macrosismico col metodo meccanico, sono state eseguite analisi 2-D della risposta locale.
Monumenti
Chiese ed effetti di sito (INGV-Roma, UNIGE)
Il confronto tra i differenti approcci (macrosismico e meccanico) conferma un discreto
accordo tra il modificatore indotto dalla morfologia locale e il fattore di amplificazione,
sebbene alcune differenze siano inevitabili.
Al fine di estendere il confronto, occorre ampliare il database. A tal fine sono stati
considerati ulteriori dati provenienti dai seguenti terremoti:
Irpinia-Basilicata (1980),
Appennino abruzzese (1984),
Molise (2002).
Nell’ottobre 2007, una prima campagna di rilievo è stata
condotta nei seguenti Comuni della Regione Basilicata,
colpiti dal terremoto dell’Irpinia-Basilicata (1980):
Calvello (PZ)
Marsico Nuovo (PZ)
Muro Lucano (PZ)
Vaglio Basilicata (PZ)
Tricarico (MT)
Questi centri si trovano su cresta con caratteristiche
litologiche di roccia.
Task
Infrastrutture
Edilizia ordinaria
Edifici pubblici e strategici
Sistemi urbani e centri storici
Pianificazione e gestione
dell’emergenza
Monumenti
Sviluppo archivi dati e GIS
Task
Infrastrutture
Edilizia ordinaria
Edifici pubblici e strategici
Sistemi urbani e centri storici
Pianificazione e gestione
dell’emergenza
Monumenti
Sviluppo archivi dati e GIS
Pianificazione e gestione dell’emergenza
Abitazioni per la gestione delle emergenze (UNINA-COSTRARC)
Sulla base del report sullo stato dell’arte redatto durante il primo anno, è stata predisposta
una prima bozza del “Capitolato Speciale per le abitazioni per la gestione delle emergenze”.
Il Capitolato è diviso in 5 parti; attualmente è pronta la bozza delle prime 3 parti.
Pianificazione e gestione dell’emergenza
Abitazioni per la gestione delle emergenze (UNINA-COSTRARC)
Nella terza parte, vengono definite nel dettaglio le specifiche generali (dimensioni
geometriche, tempi di costruzione, tipologia delle fondazioni, etc.), e i requisiti strutturali,
tecnologici e ambientali. Questa parte specifica la vita utile e le azioni corrispondenti. I
requisiti strutturali sono definiti per abitazioni provvisorie, considerando una vita utile
uguale a 10 anni, come prescritto dagli attuali codici nazionali ed europei (DM. LL.PP.
14/09/2005 e UNI EN 1990 01/05/2004).
Al termine del documento saranno definite alcune schede di prodotto, che descriveranno il
sistema e le sue prestazioni. Esse forniranno al DPC uno strumento per valutare
l’efficienza dei sistemi proposti e procedere alla loro catalogazione.
Pianificazione e gestione dell’emergenza
Sviluppo e messa a punto di una procedura per la valutazione delle
perdite economiche (UNIBAS)
La procedura è basata sulla stima del costo di riparazione, condizionato dal livello di danno
e dal tipo di edificio.
La stima del costo di riparazione è stata condotta da Di Pasquale e Goretti (2001)
utilizzando i dati raccolti tramite la scheda di agibilità GNDT-SSN dopo i terremoti di
Umbria-Marche (1997) e del Pollino (1998), ottenendo un database di 50.000 edifici. E’
stato valutato un indice di danno economico Cr,r, definito come rapporto tra costo di
riparazione e costo di sostituzione. Le curve ottenute indicano che Cr,r dipende solo dal
livello di danno, mentre la classe di vulnerabilità, ossia il tipo di sistema strutturale può
essere trascurato. Poiché Cr,r è una variabile aleatoria delimitata tra 0 e 1, la sua densità di
probabilità può essere descritta da una distribuzione beta standard.
La procedura proposta fornisce il valor medio μ e la deviazione standard σ delle
distribuzioni, insieme ai corrispondenti valori del parametri q e r della distribuzione beta,
ottenuti in forma chiusa da Masi et al.
Le DPMs forniscono la probabilità di osservare i diversi livelli di danno Ld per ogni classe di
vulnerabilità V, data l’intensità sismica I. Combinando queste probabilità con le CDFs del
Cr,r, si ottiene la probabilità totale associata a ciascun valore di Cr,r.
Task
Infrastrutture
Edilizia ordinaria
Edifici pubblici e strategici
Sistemi urbani e centri storici
Pianificazione e gestione
dell’emergenza
Monumenti
Sviluppo archivi dati e GIS
Task
Infrastrutture
Edilizia ordinaria
Edifici pubblici e strategici
Sistemi urbani e centri storici
Pianificazione e gestione
dell’emergenza
Monumenti
Sviluppo archivi dati e GIS
Sviluppo archivi dati e GIS
Raccolta, sistematizzazione e analisi dei database di
vulnerabilità e danno relativi all’edilizia ordinaria della
Regione Basilicata (UNIBAS)
Database Potenza 1990
41 Comuni, dei quali 21, compreso il Comune di Potenza, sottoposti al rilievo sistematico di vulnerabilità e danno di tutti
gli edifici. Scheda di 1° livello GNDT90. GIS non disponibile. Totale: 50.000 edifici.
Database Pollino 1998
27 Comuni, di cui 3 (Lauria, Rivello e Castelluccio Superiore) sottoposti al rilievo sistematico di vulnerabilità e danno di
tutti gli edifici. Utilizzata una vecchia versione della scheda AeDES 1997). Totale: 20.000 edifici. GIS non disponibile.
Database Val D’Agri 2002
9 Comuni, tutti sottoposti al rilievo sistematico di vulnerabilità di tutti gli edifici. Utilizzata una versione aggiornata della
scheda AeDES (AeDES 2000). Totale: 11.000 edifici. GIS parzialmente disponibile.
VULNERABILITA' SISMICA CON
RIFERIMENTO AI VOLUMI DEGLI EDIFICI
27%
A
B
58%
1%
C
D
14%
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 software del sistema informativo maggiormente
idoneo per le caratteristiche di strutturazione e la diffusione presso le amministrazioni
locali.
Studio del processo di trasposizione in ambiente GIS della logica neuronale.
Individuazione e reperimento delle basi numeriche utili alla descrizione dei livelli della
logica neuronale;
Omogeneizzazione, georeferenziazione e allineamento dei dati grafici e alfanumerici
relativi ai sistemi urbani scelti per la definizione della procedura (applicazione al Comune 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)
Sono stati individuati ed analizzati i dati necessari all’applicazione e definizione del modello
neuronale relativamente alle analisi a livello comunale (Livello 0 – relativi all’intero territorio
nazionale) e a livello di sezioni di censimento fino a livello del singolo edificio (Livelli 1 e 2 –
relativi per l’ambito comunale scelto quale caso studio: Sulmona).
Successive azioni hanno riguardato l’omogeneizzazione delle strutture dati ai vari livelli di
analisi al fine di ottenere la medesima struttura dati ma con livelli di precisione e di
dettaglio delle informazioni crescenti con il livello di analisi.
Per la corretta definizione del modello e per completare l’implementazione del sistema
restano da studiare gli algoritmi in grado di formalizzare la concatenazione degli effetti
neuronali tra tutti i sottosistemi.
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, 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 (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, con riferimento al
Comune di Sulmona
GRAZIE per l’attenzione
e
BUON LAVORO