Vulnerabilità sismica, cos’è e come si effettuano le verifiche
La vulnerabilità sismica di una costruzione è la sua predisposizione a subire danni a seguito di un evento sismico. Scopri come effettuare le verifiche
L’elevato rischio sismico del territorio italiano dipende, oltre che dalla frequenza ed intensità dei terremoti che periodicamente lo colpiscono, soprattutto dall’elevata vulnerabilità del patrimonio edilizio.
La vulnerabilità sismica è la predisposizione di una costruzione a subire danneggiamenti e crolli in caso di sisma; può essere definita come una sorta di check-up per la struttura dell’edificio, con cui vengono analizzate le caratteristiche della costruzione per comprendere quanto essa possa resistere ad un evento sismico. Per eseguire l’analisi sismica e il calcolo strutturale di edifici nuovi ed esistenti in cemento armato, muratura, acciaio e legno devi necessariamente affidarti a specifici strumenti, come il software per il calcolo strutturale in grado di supportarti per ogni tua esigenza, dal sopralluogo alla classificazione del rischio sismico, nel pieno rispetto delle norme tecniche per le costruzioni.
Cos’è il rischio sismico?
Prima di affrontare il tema della vulnerabilità sismica, è opportuno chiarire innanzitutto il concetto di rischio sismico.
Il rischio sismico è un indicatore, frutto di un’analisi matematico-ingegneristica, che consente di valutare gli effetti (danni) che un evento sismico può provocare in una determinata area, in un dato periodo di tempo, in relazione alla sua probabilità di accadimento e alla sua intensità.
Il rischio sismico è legato a 3 fattori principali:
- pericolosità;
- vulnerabilità;
- esposizione.
La stima quantitativa del rischio sismico è il risultato del prodotto di questi tre fattori ed è definita dalla seguente relazione:
R = P · V · E
dove:
- R è il rischio sismico;
- P è la pericolosità sismica definita come la probabilità che si verifichi un terremoto di intensità superiore alla soglia di picco fissata; si tratta di un valore rappresentante la sismicità (frequenza e forza dei terremoti) di una data zona ed è legata alla caratteristica fisica del territorio;
- E è l’esposizione, ossia la valutazione socio/economica delle conseguenze, indica la possibilità che un’area subisca un danno in termini economici, di perdita di vite e di beni culturali; è legata ai contesti delle comunità;
- V è la vulnerabilità sismica.
Vulnerabilità sismica, cos’è
La vulnerabilità sismica degli edifici indica la predisposizione di una costruzione a subire dei danni a causa di un evento sismico. In sostanza, rappresenta la scarsa capacità o incapacità di una costruzione di resistere alle azioni sismiche. Quanto più un edificio è vulnerabile (per tipologia, progettazione inadeguata, scadente qualità dei materiali e modalità di costruzione, scarsa manutenzione), tanto maggiori saranno le conseguenze in termini di danni.
Dunque, maggiore sarà la vulnerabilità sismica tanto maggiori saranno le probabilità che la struttura venga danneggiata, o che addirittura crolli, durante un terremoto.
Vulnerabilità sismica NTC 2018
Come si fa la verifica di vulnerabilità sismica? Le norme tecniche delle costruzioni (NTC 2018), al paragrafo 8.5, definiscono il processo da seguire per la valutazione della sicurezza e l’individuazione delle criticità di un fabbricato e quindi della sua vulnerabilità.
Il processo si articola nelle seguenti fasi:
- analisi storico critica;
- rilievo geometrico e strutturale;
- caratterizzazione meccanica dei materiali;
- definizione dei livelli di conoscenza e dei fattori di confidenza;
- valutazione delle azioni e analisi strutturale;
- progettazione di eventuali interventi.
verifica vulnerabilità sismica
L’analisi storico-critica è la prima fase del percorso conoscitivo del manufatto; il progettista reperisce sia dalla committenza che dagli enti preposti tutta la documentazione progettuale disponibile con cui ottiene informazioni preliminari circa la geometria, i dettagli costruttivi e i materiali impiegati.
Le caratteristiche geometriche acquisite dai documenti progettuali, ove disponibili, vanno poi riscontrate in situ con rilievi finalizzati ad individuare il sistema sismoresistente, la presenza di difetti celati di progettazione o di danneggiamenti non manifesti.
La caratterizzazione meccanica dei materiali consiste nella valutazione della capacità di resistenza dei materiali mediante indagini svolte in situ o in laboratorio.
In funzione della documentazione disponibile e delle indagini eseguite, è possibile definire il cosiddetto livello di conoscenza, cui sono strettamente correlati i fattori di confidenza che sono coefficienti riduttivi delle proprietà meccaniche con un livello di severità tanto maggiore quanto minore è il livello di conoscenza. Con il software calcolo strutturale murature, dopo aver scelto il livello di conoscenza, ottieni in automatico il fattore di confidenza e operi facilmente nel rispetto delle NTC 2018.
Si definiscono 3 livelli di conoscenza:
- LC1 (livello di conoscenza 1), che richiede l’esecuzione dell’analisi storico-critica, il rilievo geometrico completo, indagini limitate sui dettagli costruttivi e prove limitate sulle caratteristiche meccaniche dei materiali;
- LC2 che richiede l’esecuzione dell’analisi storico-critica, il rilievo geometrico completo, indagini estese sui dettagli costruttivi e prove estese sulle caratteristiche meccaniche dei materiali;
- LC3 che richiede l’esecuzione dell’analisi storico-critica, il rilievo geometrico completo, indagini esaustive sui dettagli costruttivi e prove esaustive sulle caratteristiche meccaniche dei materiali.
Una volta acquisite tutte le informazioni che permettono la costruzione del modello strutturale, è possibile procedere con l’analisi strutturale, che può essere lineare o non lineare. Le analisi lineari sono le più comuni e sono solitamente eseguite per la progettazione di nuove strutture. Quelle non lineari, invece, sono più onerose, soprattutto dal punto di vista del calcolo numerico, ma hanno il vantaggio di cogliere al meglio il comportamento di una struttura quando sottoposta ad azioni sismiche. Ancora una volta, puoi eseguire il calcolo, sia in analisi lineare che non lineare di edifici in CA e ottenere la scheda di vulnerabilità utilizzando il software di calcolo strutturale.
Infine, la fase conclusiva consiste nella definizione degli eventuali interventi che consentano di rinforzare il manufatto, valutando il grado di miglioramento sismico conseguibile con ogni singolo intervento.
Indice di vulnerabilità sismica
L’indicatore di vulnerabilità sismica è un valore numerico utilizzato per riassumere gli esiti di una valutazione di vulnerabilità sismica. É definito come il rapporto tra l’azione sismica massima sopportabile della struttura (capacità) e l’azione sismica massima che si utilizzerebbe nel progetto di una nuova costruzione (domanda).
Come si calcola l’indice di vulnerabilità sismica?
L’indice di vulnerabilità sismica è dato dal rapporto capacità-domanda e può essere definito, per i vari stati limite, in termini di accelerazione o in termini di periodo di ritorno:
- indicatore di rischio in termini di PGA (accelerazione di picco al suolo): ζE(αPGA)=PGAC/PGAD;
- indicatore di rischio in termini di TR (periodo di ritorno): αTR = TRC/TRD.
L’indice di vulnerabilità sismica è un numero puro che definisce l’esito della verifica:
- struttura adeguata sismicamente se ζE > 1;
- struttura non adeguata sismicamente se ζE < 1.
Nel caso di struttura non adeguata sismicamente è comunque possibile quantificare un miglioramento sismico attraverso il confronto di ζE tra lo stato ante e lo stato post,
a meno di specifiche situazioni relative ai beni culturali, per le costruzioni di classe III ad uso scolastico e di classe IV il valore di ζE a seguito degli interventi di miglioramento, deve essere comunque non minore di 0,6, mentre per le rimanenti costruzioni di classe III e per quelle di classe II il valore di ζE, sempre a seguito degli interventi di miglioramento, deve essere incrementato di un valore comunque non minore di 0,1.” (§8.4.2 delle NTC 2018).
Classificazione del rischio sismico: metodo convenzionale
Le linee guida per la classificazione del rischio sismico delle costruzioni (dm 58/2017 smi) definiscono 2 metodologie per la determinazione della classe di rischio sismico:
- metodo convenzionale, applicabile a qualsiasi tipologia di costruzione;
- metodo semplificato, applicabile solo in alcuni casi.
Il metodo convenzionale è basato sull’applicazione dei normali metodi di analisi previsti dalle NTC 2018 e consente la valutazione della classe di rischio della costruzione sia nello stato di fatto sia nello stato conseguente all’eventuale intervento.
In pratica, assegna alla costruzione in esame una classe di rischio in funzione del parametro economico PAM (perdita annuale media attesa) e dell’indice di sicurezza della struttura IS-V (indice di sicurezza). Il PAM tiene in considerazione le perdite economiche associate ai danni agli elementi, strutturali e non, e riferite al costo di ricostruzione (CR) dell’edificio privo del suo contenuto.
Vulnerabilità sismica, EdiLus
Per determinare questi parametri (entrambi grandezze adimensionali) è necessario calcolare, in riferimento al sito in cui sorge la costruzione in esame, le accelerazioni di picco al suolo per le quali si raggiungono gli stati limite SLO, SLD, SLV ed SLC, utilizzando le usuali verifiche di sicurezza agli stati limite previste dalle NTC 2018. Esso è dunque applicabile a tutti i tipi di costruzione previsti dalle suddette norme tecniche.
La seguente immagine riporta lo stato di fatto, l’edificio risulta essere di classe D in quanto ha un IS-V = 33.00 % e un PAM = 2.54%.
Classificazione sismica dello stato di fatto -EdiLus
Scheda di vulnerabilità sismica
Ti riporto di seguito un esempio in PDF di vulnerabilità sismica su un edificio con struttura portante in cemento armato, elaborata con il software calcolo strutturale che consente la modellazione, l’analisi, la progettazione e la preparazione dei documenti di costruzione in conformità alle norme tecniche per la costruzione costantemente aggiornate.
Scheda di vulnerabilità sismica – EdiLus
Scarica la scheda in formato PDF.
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