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GNGTS 2009<br />

<strong>sessione</strong> <strong>2.3</strong><br />

Rischio sismico<br />

Convenor: S. Grimaz e A. Masi


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

VARIABILITÀ DEL MOTO: CONFRONTO FRA STIME EMPIRICHE E TEORICHE<br />

G. Ameri 1 , G. Cultrera 2 , A. Herrero 2 , F. Pacor 1<br />

1 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Milano<br />

2 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Roma<br />

La predizione del moto del suolo, per un dato sito ed un dato evento, è un elemento chiave nell’analisi<br />

di pericolosità sismica. Generalmente il moto sismico è stimato attraverso equazioni empiriche<br />

(Ground Motion Prediction Equations) calibrate selezionando data set di dati strong-motion.<br />

Questi modelli predicono i parametri strong-motion attraverso equazioni dipendenti da una serie di<br />

variabili che, nei modelli più semplici, corrispondono a magnitudo, distanza e classe di sito. Anche<br />

quando si utilizzano parametrizzazioni più complesse, ad esempio introducendo informazioni sullo<br />

meccanismo di faglia o sullo spessore dei sedimenti e la Vs30 (ad esempio Abrahamson et al.,<br />

2008), queste relazioni empiriche non sono in grado di descrivere l’intera complessità del fenomeno<br />

e il data set di partenza viene descritto in termini di predizioni medie e relativa incertezza. La<br />

misura di tale dispersione si valuta attraverso la varianza dei residui, che sarà composta da una componente<br />

aleatoria (dovuta alla natura stocastica dei processi) e da una epistemica (associata alla<br />

mancanza di conoscenze sui dati e sui modelli).<br />

Il moto del suolo può essere predetto anche attraverso le simulazioni numeriche basate su<br />

modelli sismologici teorici che, se da una parte sono in grado di rappresentare effetti complessi,<br />

quali fenomeni di direttività dovuti alle dimensioni finite della sorgente, dall’altra necessitano la<br />

definizione di molti parametri di descriventi la propagazione delle onde e la sorgente sismica che<br />

spesso sono noti con un notevole grado di incertezza.<br />

Al fine di valutare la variabilità del moto ottenuto dai modelli sismologici, in questo lavoro è<br />

stata raccolta una casistica di studi di scenario (si veda Ameri et al., 2008; Emolo et al. 2008; Ansal<br />

et al., 2008; Cultrera et al., 2009a; 2009b; Ameri et al., 2009), da cui vengono estratti alcune misure<br />

d’intensità del moto (quali il picco di accelerazione, di velocità e le ordinate spettrali) e messi a<br />

confronto con le predizioni empiriche.<br />

La variabilità ottenuta dalle simulazioni risulta, in generale, dello stesso ordine se non superiore<br />

a quella dei modelli empirici. L’origine della elevata variabilità delle simulazioni potrebbe essere<br />

imputata all’utilizzo di modelli approssimati e ad una campionatura non realistica dello spazio<br />

dei parametri del modello. Viceversa, sia i dati osservati durante eventi recenti che nuovi studi (ad<br />

esempio, Strasser and Bommer, 2009) suggeriscono che la variabilità del moto osservato potrebbe<br />

in realtà essere sensibilmente maggiore di quando compreso dalla varianza dei modelli empirici.<br />

Bibliografia<br />

Abrahamson N., Atkinson G., Boore D., Bozorgnia Y., Campbell K., Chiou B., Idriss I. M., Silva W. and Youngs R.; 2008:<br />

Comparisons of the NGA Ground-Motion Relations. Earthquake Spectra, 24, 1, 45–66.<br />

Ameri G., Pacor F., Cultrera G. and Franceschina G.; 2008: Deterministic Ground-Motion scenarios for engineering applications:<br />

The case of Thessaloniki, Greece. Bull. Seism. Soc. of Am., 98, 3, 1289–1303.<br />

Ameri G., Gallovi F., Pacor F. and Emolo A.; 2009: Uncertainties in strong ground-motion prediction with finite-fault synthetic<br />

seismograms: an application to the 1984 M 5.7 Gubbio, central Italy, earthquake, Bulletin of Seismological Society of<br />

America, 99, 3, 647–663.<br />

Ansal A., Akinci A., Cultrera G., Erdik M., Pessina V., Tonuk G. and Ameri G.; 2008: Loss estimation in Istanbul based on<br />

deterministic earthquake scenarios of the Marmara Sea region (Turkey). Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 29, 699-<br />

709.<br />

Cultrera G., Pacor F., Franceschina, G., Emolo A. and Cocco M.; 2009a: Directivity effects for moderate-magnitude earthquakes<br />

(Mw 5.6–6.0) during the 2 1997 Umbria–Marche sequence, central Italy. Tectonophysics, in press.<br />

doi:10.1016/j.tecto.2008.09.022<br />

Cultrera G., Cirella A., Spagnuolo E., Herrero A.,Tinti E. and Pacor F.; 2009b: Variability of kinematic source parameters and its<br />

implication on the choice of the design scenario. Bull. Seism. Soc. of Am., submitted February 2009.<br />

Emolo A., Cultrera G., Franceschina G., Pacor F., Convertito V., Cocco M. and Zollo A.; 2008: Ground motion scenarios for the<br />

1997 Colfiorito, Central Italy, earthquake. Annals of Geoph., 51, 2/3, 509-525.<br />

Strasser F.O., and Bommer J.J.; 2009: Large-amplitude ground-motion recordings and their interpretations, Soil Dynamics and<br />

Earthquake Engineering, 29, 1305–1329.<br />

429


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

INDIVIDUATION OF VUNERABILITY PARAMETERS<br />

BY PASSIVE TREMOR MEASUREMENTS<br />

F. Barazza, S. Grimaz, P. Malisan<br />

Dipartimento di Georisorse e Territorio, Università degli Studi di Udine<br />

Observations on the effects of various earthquakes in the world have shown that the presence<br />

of synchronization between the natural frequencies of the ground and the structure, and presence of<br />

torsional modes can increase the damage during an earthquake. So, even buildings designed according<br />

to the latest seismic standard may be called to respond in a more severe way if these effects<br />

occur. To investigate this phenomena, the passive tremor measurements on the ground and on<br />

buildings would be useful. Combined the measure with a FEM modeling information about the<br />

material used to built the structure could be inferred.<br />

Obviously, the simple passive tremor measurement not allowed high accuracy in the forecasting<br />

of seismic behavior. In fact, due to non-linear effects, the behavior of a structure (or a soil) could<br />

be different under an earthquake than a small tremor. The big displacement imposed by a seismic<br />

action cause a reduction of the stiffness of the materials and then a correspond reduction of the natural<br />

frequencies computed in an elastic hypothesis. Anyway if a synchronization ground-structure<br />

in elastic phase exists, then, probably, this condition will persist in a plastic phase too. On contrary,<br />

Fig. 1 - Plan of ground floor and first floor of the school of Corno di Rosazzo (UD), and positioning of the measurements<br />

point.<br />

430


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 2 - SSR on P1 and<br />

P2 position.<br />

if the natural frequencies of soil and structure are significantly different, then probably they remain<br />

different also during the seismic action, and the presence of torsional modes for small tremor, probably<br />

lead to the presence of the same modes during the seismic action too. So, the tremor measurement<br />

may allows to identify which are the buildings that most likely could suffer more damage due<br />

to the phenomena described above.<br />

Soil tremor measurement. In order to obtain a first<br />

estimation of the first natural frequency of the site the<br />

Horizontal to Vertical Spectral Ratio technique (HVSR)<br />

has been used. The method, widely used and cited, is<br />

really simple to use and have not negligible logistic<br />

advantage. On the other hand, the use of HVSR technique<br />

for assessing the amplification factor, instead, does<br />

not so straightforward, even if a clear peak is an index of<br />

presence of a impedence contrast.<br />

A case study: primary school in Corno di Rosazzo.<br />

A primary school in the Municipality of Corno di Rosazzo<br />

(UD, N-E of Italy) has been subject to a site investigation<br />

(to individuate the material, the geometry and so<br />

on) and a survey of passive tremor measurement. The<br />

school is a masonry buildings with two levels. The first<br />

Fig. 3 - HVSR for the ground tremor<br />

slab is built by concrete and the second one (the roof) is built by wood. Further, the school is connected<br />

by a tunnel to another building. Fig. 1 shows the plans of the school, the position of the connection<br />

with the other structure and the position of the points of measurement P0, P1 and P2. In<br />

order to detect the presence of torsional modes, P1 and P2 are placed close to the centre of the structure<br />

and one close to the outside structure respectively, just under the roof.<br />

Instead P0 has been placed to the ground in proximity of the structure.<br />

The examination of the standard ratio (SSR) between the spectra, P1 on P0 and P2 on P0 (Fig.<br />

2), give useful information about the natural frequencies and eigen-shapes of the school. Fig. 2<br />

shows that the lower natural frequencies of the building in P1 and P2 are about 5 Hz and 7.5 Hz<br />

respectively, and that both eigen-shapes are directed belong the y axes. Hence, since the amplitude<br />

of the peaks are different, the two frequencies are associated to a torsional modes.<br />

The examination of the HVSR computed on P0 (Fig. 3) show a presence of a peak at about 20<br />

Hz. This frequency is far from the natural frequency of the school, so there is not problem of synchronization<br />

between ground and structure.<br />

A FEM model has been implemented (Figs. 4 and 5 and Tab. 1) in order to:<br />

• to verify the macro-behavior of the structure;<br />

• to obtain an indirect assessment of mechanical characteristics of the material through a calibration<br />

aimed to define the coincidence between natural frequencies derived from measures and modeling.<br />

431


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 4 - Schematization of the simple FEM<br />

model of the school of Corno di Rosazzo<br />

(UD) and rappresentation of the first and<br />

second eigen-shapes associated to the frequencies<br />

5 Hz and 7.1 Hz respectively (computed<br />

by FEM model).<br />

Possibly, a FEM modeling can confirm or improve how obtained by tremor measurement and in<br />

some case the comparison between the measured natural frequencies and the FEM one may give<br />

information about the material. In this case the FEM model (Fig. 4) has confirmed both, the natural<br />

frequencies and the principal eigen-shapes (Tab. 1 and Fig. 5). The natural frequencies obtained<br />

via FEM model strongly depends from the loads and overall from the elastic characteristic of the<br />

material. Therefore it is possible to find for which type of material the FEM eigen-frequencies tend<br />

to the measured one. In the examined case the best result is obtained with simper stone posed with<br />

a good organization (see Tab. 3 for the elastic and mechanics characteristics).<br />

Tab. 1 - Natural frequencies and natural periods from FEM modeling.<br />

Tab. 2. Mechanical and elastic characteristic of masonry used in the FEM model.<br />

The measured natural frequency can be compared also with the values obtained by empirical<br />

relationship (i.e. Tab. 3). The empirical relationships are really fast to apply but obviously can give<br />

values that are significantly different from the real one, particularly for not regular buildings (see<br />

also Mucciarelli Tuberi, 2007, Mucciarelli et al., 2007).<br />

Tab. 3. Example of empirical relationship to compute the principal periods of some types of structures.<br />

432


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Tab. 4 - Comparison between the natural periods computed by empiric relationships and the measured one<br />

Conclusions. The contemporaneous passive tremor measurement on a buildings and on to the<br />

ground can lead to useful indication on vulnerability of the structure, and in particular permit to<br />

define the following instrumental vulnerability indicators:<br />

• structure-ground synchronization<br />

• presence of torsional modes<br />

• effects of boundary conditions<br />

In particular, the second one can lead useful information about the zones of major criticality.<br />

Finally, a combination between passive instrumental measurements and FEM modeling can give<br />

useful information about proprerty of materials of the structure analyzed.<br />

Acknowledgements. This work was develop in the ASSESS project, financed by the Civil Defense Department<br />

of Friuli Venezia Giulia Region (Italy).<br />

References<br />

Faccioli, E. Cauzzi, C., 2006. Macroseismic intensities for seismic scenarios, estimated from instrumentally based correlations, 1st<br />

European Conference on Earthquake Engineering and Seismology, 3-8 September, Geneva, Switzerland.<br />

Arai H, Tokimatsu K. Evaluation of local site effects based on microtremor H/V spectra. In: Proceedings of the second international<br />

symposium on the effects of surface geology on seismic motion, Yokohama, Japan; 1998.<br />

D.M. 16 Genuary 1996: Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche.<br />

Konno K, Ohmachi T. Ground-motion characteristics estimated from spectral ratio between horizontal and vertical components of<br />

microtremor. Bull Seismol Soc Am 1998;88:228–41.<br />

Lachet C, Bard PY. Numerical and theoretical investigations on the possibilities and limitation of Nakamura’s technique. J Phys<br />

Earth 1994;42(9):377–97.<br />

Muciarelli M., Tiberi P., 2007. Scenari di pericolosità sismica della fascia costiera marchigiana. La micro zonazione sismica di<br />

Senigallia. Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia. Protezione Civile Regione Marche.<br />

Mucciarelli M. et al. Increasing Seismic Safety by Combining Engineering Technologies and Seismological Data. Springer. 2007<br />

Nakamura Y. A method for dynamic characteristic estimation of subsurface using microtremor on the ground surface. Q Rep Railw<br />

Tech Res Inst 1989;30(1):25–33.<br />

Nakamura Y. Clear identification of fundamental idea of Nakamura’s technique and its application. In: Proceedings of the 12th<br />

world conference of earthquake engineering; 2000.<br />

NATO Project, Assessment of Seismic Site Amplification and Seismic Building Vulnerability in the FYR Macedonia, Croatia and<br />

Slovenia. http://nato.gfz.hr/<br />

D.M. 14 Genuary 2008: Norme tecniche per le costruzioni.<br />

THE L’AQUILA 2009 EARTHQUAKE: AN APPLICATION<br />

OF THE EUROPEAN MACROSEISMIC SCALE TO THE DAMAGE SURVEY<br />

M.S. Barbano 1 , R. Azzaro 2 , R. Camassi 3 , I. Cecic 4 , S. D’Amico 2 , A. Mostaccio 2 , L. Scarfì 2 ,<br />

A. Tertulliani 5 , T. Tuvè 2<br />

1 Dipartimento di Scienze Geologiche, Università di Catania, Italy<br />

2 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Catania, Italy<br />

3 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Bologna, Italy<br />

4 Agencija RS za Okolje, Ljubljana, Slovenia<br />

5 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Roma, Italy<br />

In April 2009 the Abruzzo region in Central Italy was hit by a strong earthquake (Ml 5.8, Mw<br />

6.3) with epicentre near the town of L’Aquila. In the following days some members of the QUEST<br />

team, the expert working group for macroseismic surveys, began a detailed inspection of the most<br />

damaged areas with the aim to apply the European Macroseismic Scale (EMS, Grünthal, 1998) for<br />

estimating the intensities. A field form, tested during many other campaigns, was used as a common<br />

433


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 1 – Field form used during survey with percentage of damage observed in Onna.<br />

base for collecting data (Fig. 1). At the end of the survey, that lasted for two months, about 100<br />

localities were visited. In the investigation, attention has been devoted to establish building typology,<br />

grade of damage and percentage of damaged buildings, that is all the basic information for evaluating<br />

diagnostics of the EMS. A preliminary analysis of collected data has shown that the application<br />

of the EMS allows to better discriminate the effects mainly for higher intensity values. On the<br />

other hand, for intensity representing the damage threshold, the MCS scale tends to saturate, skipping<br />

from grade V to VI. One of the reasons is that EMS takes into account the building vulnerability,<br />

so that damage effects can be partitioned into different classes. The examples of Onna, Coppito<br />

and L’Aquila are hereinafter briefly discussed, and EMS intensities compared with estimations<br />

obtained by using MCS scales. Onna was almost completely destroyed (Fig. 1). The MCS scale<br />

reports at grade IX, destruction and heavy damage in about half of buildings, while at grade X the<br />

destruction of about 3/4 of the buildings. The intensity evaluated by Galli and Camassi (2009) is<br />

IX-X MCS. In the EMS perspective, Onna is a village with 477 buildings, of which ca. 300 have<br />

vulnerability class A, 150 class B and 30 are C/D types (Fig. 2).<br />

The collected data do not match all the diagnostics expected for a given degree (Fig. 1). In the<br />

field we observed 20% of buildings with vulnerability class B suffering damage of grade 5 while<br />

buildings with vulnerability classes C and D are scarcely involved (10%), that is they suffer less<br />

damage than expected at intensity IX. However, the overall percentage of damage fits the best with<br />

intensity IX, discarding the occasional extreme cases. At Coppito the MCS intensity is VI-VII (Galli<br />

and Camassi, 2009) since damage was moderate and not diffuse. By using the EMS approach, we<br />

observed two buildings with vulnerability class A suffering damage of grade 4 (some collapse of<br />

roofs), and many buildings with damage of grade 3. Buildings with vulnerability class B had damage<br />

of grade 2, a few of grade 3 (partial collapse of chimneys and fall of tiles). A building of type<br />

C with a big antenna onto the roof, suffered the partial collapse (Fig. 3). Few buildings with vulner-<br />

434


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 2 – Onna, different building vulnerability classes: a) type A; b) type C; c) type D building. The type A house is<br />

destroyed, the type C is slight damaged, the type D is undamaged.<br />

ability class C or D showed damage of 2 grade. The overall observed effects are consistent with<br />

intensity VII EMS. The case of L’Aquila is quite complex to analyse. The town has been ‘divided’<br />

in different but homogeneous sectors for two reasons: i) different geotechnical conditions in contiguous<br />

quarters and ii) different building typologies occurring in the historical centre - mainly<br />

ancient buildings of vulnerability class A and B - with respect to the new districts (edifices with prevailingly<br />

vulnerability classes C and D). As a consequence, the level of damage was quite different<br />

Fig. 3 - Coppito. Different<br />

damage in buildings<br />

of vulnerability class C.<br />

435


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 4 - a) Cansantessa<br />

and b) Pettino. Different<br />

damage of grade 3<br />

in buildings of vulnerability<br />

class C and D.<br />

throughout the town. In the NW sector of the city, the new quarters of Cansantessa and Pettino (Fig.<br />

4), the buildings of vulnerability class C and D suffered damage of grade 2 and 3. Just one among<br />

the few buildings of class A - it is located along the main street - the roof collapsed. Estimated EMS<br />

intensity is VII-VIII. In the southeastern suburbs of L’Aquila, Torretta and Gignano suffered less<br />

damage on the whole (Fig. 5). Few buildings of vulnerability class C and D suffered damage of<br />

grade 2. Few buildings of vulnerability class B suffered damage of grade 3. Estimated EMS intensity<br />

is VII. Regarding the historical centre of l’Aquila, many buildings of vulnerability class A suffered<br />

damage of grade 4, some damage of grade 5. Many buildings of vulnerability class B suffered<br />

damage of grade 3, few damage of grade 4. The very few constructions of classes C and D were<br />

Fig. 5 -. a) Gignano;<br />

b) Torretta. Different<br />

damage of grade 2 in<br />

buildings of vulnerability<br />

class C and D<br />

and damage of grade<br />

3 in one building of<br />

type B.<br />

436


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

slightly damaged. We observed only a few partial collapses in the Casa dello studente, in other two<br />

C buildings located near it and in buildings in via Campo di Fossa. We estimated the intensity VIII-<br />

IX EMS, because much of the observed damage is of intensity VIII but some diagnostics are of<br />

intensity IX. The lack of buildings with classes C and D does not allow to discriminate. This preliminary<br />

evaluation for L’Aquila downtown, has been confirmed after the detailed analysis performed<br />

by Tertulliani et al. (2009).<br />

Acknowledgements. We are grateful to the other QUEST members who contributed with useful information.<br />

References<br />

Galli P., Camassi R. (eds.); 2009: Rapporto sugli effetti del terremoto aquilano del 6 aprile 2009, Rapporto congiunto DPC-INGV,<br />

12 pp. Sito internet: http://portale.ingv.it/primo-piano/archivio-primo-piano/notizie-2009/terremoto-6-aprile/copy_of_lasequenza-sismica-dell-aquilano-aprile-2009/<br />

Grünthal G. (ed.); 1998: European Macroseismic Scale 1998 (EMS-98). European Seismological Commission, subcommission on<br />

Engineering Seismology, working Group Macroseismic Scales. Conseil de l’Europe, Cahiers du Centre Européen de<br />

Géodynamique et de Séismologie, 15, Luxembourg, 99 pp.<br />

Tertulliani A., Arcoraci L., Berardi M., Bernardini F., Camassi R., Castellano C., Del Mese S., Ercolani E., Graziani L., Leschiutta<br />

I., Rossi A., Vecchi M. (2009) An application of EMS98 in a medium-sized city: the case of L’Aquila (Central Italy) after the<br />

April 6, 2009 Mw 6.3 earthquake, submitted to Bull. Earthq. Eng.<br />

VULNERABILITÀ DEL COSTRUITO ORDINARIO A DIVERSE SCALE TERRITORIALI:<br />

IL CASO ABRUZZO<br />

A. Bernardini 1 , S. Lagomarsino 2 , A. Mannella 3 , A. Martinelli 3 , L. Milano 3 , S. Parodi 2<br />

1 DCT, Università degli Studi di Padova<br />

2 DICAT, Università degli Studi di Genova<br />

3 CNR-ITC, l’Aquila<br />

In Italia le analisi di vulnerabilità del costruito, sono state storicamente sviluppate a partire da<br />

inventari più o meno accurati descrittivi delle caratteristiche degli edifici, spesso definite in situazioni<br />

di emergenza post-sismica al fine di registrare e classificare il danneggiamento fisico, anche<br />

al fine di quantificare il danno economico e le risorse necessarie per la ricostruzione. Ad esempio<br />

si possono citare le schede di rilievo dei singoli edifici prodotte dal GNDT (Gruppo Nazionale Difesa<br />

Terremoti), e articolate in una scheda tipologica e di rilievo del danno (denominata di primo livello)<br />

e schede specifiche (denominate di secondo livello) differenziate per tipologia strutturale (muratura<br />

e c.a.), contenenti informazioni di maggior dettaglio, con parametri rilevati o stimati sia di tipo<br />

qualitativo che quantitativo (parametri geometrici o meccanici). Ne sono scaturite metodologie differenziate<br />

basate da un lato sul riconoscimento tipologico e sulla definizione di matrici di probabilità<br />

di danno che riassumono l’evidenza statistica raccolta con le schede di rilievo (in particolare<br />

applicate al rilievo dei danni dei terremoti del Friuli (1976) e dell’Irpinia (1980)), dall’altro sulla<br />

definizione di indici di vulnerabilità dei singoli edifici definiti empiricamente anche sulla base di<br />

valutazioni approssimate della loro resistenza sismica. La diversità delle definizioni di danno e delle<br />

metodologie per prevederlo, hanno reso molto problematico il confronto dei risultati raggiunti ed<br />

insoluta la stima della loro affidabilità, soprattutto quando le applicazioni hanno riguardato non edifici<br />

isolati, ma complessi gruppi di edifici interagenti. Un certo progresso si è avuto negli anni ’90,<br />

quando è stata pubblicata la scala macrosimica europea EMS98 (Grunthal 1998), prima come bozza<br />

nel 1993 e in versione definitiva nel 1998. In Italia questo progresso si è concretato con la messa<br />

a punto della scheda di rilevamento del danno AeDES , impiegata per la prima volta per il rilievo<br />

degli edifici danneggiati nella regione Marche a seguito del terremoto del 1997 e definitivamente<br />

pubblicata nel 2000. Esplicitamente il “Gruppo di lavoro” promosso dallo stesso GNDT e dal<br />

Servizio Sismico Nazionale (SSN), licenziando la scheda AeDES, auspicava lo sviluppo di una nuova<br />

generazione di schede multi-livello e di collegate metodologie tra loro coerenti, perché basate su<br />

una definizione unificata dei gradi di danno (quelli definiti dalla EMS98), e con una lettura della<br />

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GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

vulnerabilità progressivamente più dettagliata. L’intento era quindi la creazione di una struttura ad<br />

albero delle informazioni descrittive dell’edificio ai diversi livelli, integralmente ripercorribile dal<br />

livello superiore a quello inferiore più basso. La coerenza a livello metodologico dovrebbe comportare<br />

l’esplicitazione dell’incertezza (dell’intervallo dei valori attesi del danno e delle perdite collegate)<br />

dei risultati raggiunti e della sua riduzione, per inclusione, passando dal livello inferiore a<br />

quello superiore.<br />

Il presente lavoro descrive un complesso di ricerche metodologiche e di applicazioni puntuali<br />

che si collocano nell’ambito di quello stesso obiettivo. Assumendo in forma convenzionale le definizioni<br />

di grado di danno e di classe di vulnerabilità date dalla EMS98, viene proposto uno specifico<br />

approccio per l’analisi di vulnerabilità sismica del costruito, denominato “macrosismico”, strutturato<br />

per essere applicabile a basi di dati con diverso livello di dettaglio. Il metodo proposto per<br />

analisi di vulnerabilità a livello territoriale (livello 1) è sostanzialmente basato sulle informazioni<br />

dedotte dai dati ISTAT 2001 (che per la prima volta in Italia sono stati raccolti con una effettiva<br />

scheda di fabbricato, comprensiva di tutte le unità, residenziali e non residenziali, contenute in un<br />

edificio fisico), peraltro integrate da informazioni aggiuntive che consentono una loro più realistica<br />

interpretazione in un territorio ben delimitato. A livello 1 l’oggetto dell’analisi di vulnerabilità<br />

resta comunque il costruito delle singole sezioni censuarie. L’applicazione è stata svolta prendendo<br />

in considerazione l’intera regione Abruzzo, peraltro in un periodo di tempo al terremoto che ha successivamente<br />

colpito l’area dell’Aquila.<br />

I risultati confermano l’alta vulnerabilità del costruito nell’area colpita. Per la valutazione della<br />

vulnerabilità caratterizzato da un maggiore livello di dettaglio (livello 2) si fa riferimento alle informazioni<br />

deducibili dalla scheda AeDES e ad una scheda di rilevamento speditivo degli edifici predisposta<br />

dall’Unità di Ricerca CNR-ITC-L’Aquila. A livello 2 l’oggetto dell’analisi di vulnerabilità<br />

è il singolo edificio. La disponibilità dei dati di rilevo già raccolti con la “scheda speditiva”, ha<br />

suggerito l’opportunità di una specifica applicazione, anche per sottolineare come l’approccio<br />

macrosismico sia potenzialmente applicabile ad una descrizione anche più dettagliata dell’edilizia,<br />

a livello urbano (ad esempio il livello di un omogeneo centro storico).<br />

Le considerazioni finali riguardano confronti fra i risultati ottenuti a Livello 1 e 2 nello stesso<br />

ambito territoriale (il comune di Sulmona).<br />

Ringraziamenti. Il lavoro descritto è stato svolto nell’ambito della Linea 10 del Progetto di Ricerca triennale<br />

della Rete dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica. Si ringrazia il prof. Domenico Liberatore per il<br />

coordinamento ed il costante incoraggiamento.<br />

Bibliografia<br />

AA.VV., 2001. Censimento relativo alle emergenze a carattere monumentale ed ambientale nei Comuni ricadenti in tutto o in parte<br />

all’interno di Parchi naturali nazionali e regionale. Dipartimento della Protezione Civile, Gruppo Nazionale per la Difesa dai<br />

Terremoti, Ministero del Lavoro, Roma.<br />

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Bernardini, A., Giovinazzi, S., Lagomarsino, S., Parodi, S., 2007. Matrici di probabilità di danno implicite nella scala EMS98. XII<br />

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Bernardini, A., Giovinazzi, S., Lagomarsino, S., Parodi, S., 2007. Vulnerabilità e previsione di danno a scala territoriale secondo<br />

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438


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

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Parodi S., Milano L., Martinelli A., Mannella A., Lagomarsino S. and Bernardini A. Vulnerability and Damage assessment of<br />

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Spence, R., 1999. Intensity, damage and loss in earthquake. in A. Bernardini (ed), Seismic damage to masonry buildings, Balkema,<br />

Rotterdam, p. 27-40.<br />

IL TERREMOTO DI L’AQUILA DEL 2009:<br />

ANALISI DELLE REGISTRAZIONI ACCELEROMETRICHE E CONFRONTO<br />

CON LE AZIONI SISMICHE PREVISTE NELLE NTC 2008<br />

L. Chiauzzi, A. Masi, R. Ditommaso, M. Mucciarelli, M. Vona<br />

DiSGG, Università degli Studi della Basilicata, Potenza<br />

L’evento sismico che il 6 aprile scorso ha colpito la regione Abruzzo è stato il più forte terremoto<br />

verificatosi in Italia per il quale si possa disporre di registrazioni da stazioni accelerometriche<br />

situate in prossimità della sorgente sismica. Per tale ragione appare interessante effettuare alcune<br />

analisi delle registrazioni accelerometriche e confrontarle con quanto previsto nelle norme NTC<br />

2008.<br />

Analisi delle registrazioni accelerometriche. Le registrazioni dell’evento principale della<br />

sequenza sismica aquilana sono disponibili sulla banca dati ITACA per quattro stazioni della Rete<br />

Accelerometrica Nazionale (RAN), già presenti nell’area interessata al verificarsi del mainshock del<br />

6 aprile. In Tab. 1 sono riportati i valori massimi di accelerazione (PGA), velocità (PGV) e spostamento<br />

(PGD) al suolo, nonché di intensità di Housner (I H, valutata come l’area sottesa nello spettro<br />

in pseudovelocità con smorzamento 5%, nell’intervallo di periodi 0.2-2 s) per le diverse registrazioni<br />

e per le diverse componenti del moto. Il massimo valore di PGA (0.66 g) è stato registrato per la<br />

componente Est-Ovest (E-W) della stazione AQV. Per questa stazione anche l’accelerazione sulla<br />

componente verticale (V) assume il valore più elevato tra le registrazioni disponibili (0.52 g). Valori<br />

più bassi, ma comunque rilevanti, sono stati registrati dalle altre tre stazioni. Per le componenti<br />

orizzontali il valore di PGA non scende sotto il 33% di g (componente E-W di AQK). Per la componente<br />

verticale il limite inferiore è di 0.24g, registrato dalla stazione AQG. Anche in termini di<br />

velocità massima la stazione AQV mostra il valore più elevato (42.83 cm/s) per la componente N-<br />

S. Per la componente verticale il valore massimo di velocità (19.80 cm/s) è relativo alla stazione<br />

AQK. In termini di spostamento la stazione AQK, dove sono stati registrati i valori più bassi di<br />

PGA, presenta i massimi valori sia per la componente orizzontale (PGD=12.50 cm, direzione N-S)<br />

che per quella verticale (PGD=4.04 cm). In termini di intensità di Housner il massimo valore I H =110<br />

439


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Tab. 1 - Valori di PGA, PGV, PGD ed IH per ciascuna componente delle quattro registrazioni disponibili in area epicentrale,<br />

ubicazione di ciascuna stazione, indicazione della categoria del suolo di fondazione (Ameri et al., 2009) e<br />

relativa distanza dall’epicentro.<br />

cm è relativo alla componente E-W della stazione AQV, coerentemente con quanto già rilevato per<br />

il parametro PGA. Valori più bassi, ma comunque significativi, sono stati registrati dalle altre tre<br />

stazioni. In particolare, per le componenti N-S e E-W di AQK il valore di I H è prossimo a quello<br />

massimo (rispettivamente 109 cm e 107 cm), in controtendenza rispetto al parametro PGA che aveva<br />

mostrato i valori minimi alla stazione AQK, ma coerentemente con i valori ottenuti per il parametro<br />

PGD. Per le componenti orizzontali il valore più piccolo di I H (66 cm) è relativo alla componente<br />

N-S di AQA. Per la componente verticale il valore più elevato di I H (55 cm) è relativo alla stazione<br />

AQK (come ottenuto per il PGD, mentre per la PGA il massimo era stato rilevato alla stazione<br />

AQV), quello minimo (25 cm) alla stazione AQA. In Fig. 1 vengono riportati, per le quattro stazioni<br />

RAN, gli andamenti del modulo dell’accelerazione registrata nel tempo per le 3 componenti.<br />

Questa rappresentazione evidenzia delle differenze significative nel moto registrato alle diverse stazioni<br />

e per le tre componenti. Le Fig. 1.a, 1.b ed 1.d mostrano che l’accelerazione misurata nel pia-<br />

Fig. 1 - Confronto tra i valori assoluti delle componenti del moto (accelerazioni) ordinate in modo decrescente in<br />

funzione del tempo (AQA: (a), AQG: (b), AQK: (c), AQV: (d)).<br />

440


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

no verticale (Z) risulta sempre inferiore a quella orizzontale (N-S e W-E). Al contrario, la Fig. 1.c<br />

mostra l’unico caso in cui il modulo dell’accelerazione verticale si sovrappone, per quasi tutta la<br />

durata della finestra temporale, ai valori assoluti registrati per le componenti orizzontali. Le anomalie<br />

mostrate da tale registrazione emergono anche dal confronto con quanto previsto dalle NTC<br />

2008, oltre che rispetto alle altre registrazioni disponibili in area epicentrale. La registrazione alla<br />

stazione AQV (Fig. 1.d) evidenzia significativi effetti direzionali, come si può rilevare osservando<br />

che le componenti orizzontali hanno ampiezza diversa su tutta la durata della finestra temporale.<br />

Confronto con le norme NTC 2008. L’analisi delle registrazioni con spettro di risposta, ed il<br />

successivo confronto con i valori previsti dalle NTC 2008 considerando i periodi di ritorno T R di<br />

475 e 2475 anni, mostrano delle differenze variabili sia in funzione del parametro spettrale adottato<br />

che degli intervalli di periodo di vibrazione nei quali si effettua il confronto. In termini di accelerazione<br />

spettrale S a , i valori massimi previsti dalle NTC 2008 per T R = 475 anni sottostimano quelli<br />

derivanti dalle registrazioni in tutte le stazioni RAN considerate. In alcuni casi (stazioni AQA ed<br />

AQV) anche lo spettro di norma a 2475 anni viene superato da quello ottenuto per le rispettive registrazioni<br />

accelerometriche. In particolare, le azioni di norma sottostimano quelle registrate per valori<br />

del periodo di vibrazione in genere inferiori ad 1 secondo, mentre, per valori superiori, le azioni<br />

previste dalla norma, anche per T R = 475 anni, sovrastimano ampiamente quelle registrate. In termini<br />

di velocità spettrale S v , l’azione di norma valutata a 2475 è generalmente superiore a quella<br />

registrata, mentre l’azione prevista a 475 anni viene superata ma in un intervallo di periodi di vibrazione<br />

traslato su valori più alti arrivando fino a circa 2.5 secondi per la stazione AQK. Interessante<br />

è notare come gli stessi confronti, effettuati in termine di spostamento spettrale S d , restituiscano<br />

valori registrati inferiori a quelli previsti dalle NTC 2008, praticamente sempre per T R = 2475 anni,<br />

e in molti casi anche per T R = 475 anni. In Fig. 2 viene riportato il confronto in pseudoaccelerazione<br />

spettrale S a (T,ξ =5%) tra gli spettri elastici calcolati usando come input le registrazioni accelerometriche<br />

e quelli previsti dalle NTC 2008.<br />

In Fig. 3 viene presentato il confronto, in PGA ed intensità di Housner, tra i valori previsti dalle<br />

NTC 2008 e quelli registrati dalle stazioni RAN. Il confronto in termini di Housner mostra che,<br />

Fig. 2 - Confronto tra gli spettri in pseudoaccelerazione Sa(T, ξ =5%) dell’evento principale del 6 aprile 2009 e gli<br />

spettri in accelerazione, con periodo di ritorno di 475 e 2475 anni, previsti dalle NTC 2008.<br />

441


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 3 - Confronto tra i valori delle registrazioni e quelli ottenuti dalle NTC 2008 in termini di PGA e di Intensità<br />

di Housner per i periodi di ritorno di 475 e 2475 anni.<br />

per Tr=475 anni, pur sottostimando in alcuni casi l’azione registrata, le differenze tra norma e registrazioni<br />

sono molto limitate e non della stessa entità di quelle riscontrate utilizzando la PGA come<br />

parametro di confronto. Inoltre, per Tr=2475 anni, i valori di norma sono sempre maggiori di quelli<br />

registrati, contrariamente a quanto accade per la PGA nelle stazioni AQG e AQV.<br />

Considerazioni finali. L’analisi della sismicità storica al sito di L’Aquila mostra, dall’anno<br />

Fig. 4 – Relazione Intensità<br />

di Housner (in logaritmo<br />

naturale) verso intensità<br />

macrosismica in scala<br />

EMS-98.<br />

1315, dieci eventi con intensità macrosismica maggiore o uguale al VII grado MCS, di cui 3 con<br />

intensità superiore a VIII MCS. L’analisi dei tempi medi di ritorno restituisce valori prossimi a 100<br />

e 200 anni, rispettivamente per eventi con intensità macrosismica I MCS ≥VII e I MCS ≥VIII. Pertanto,<br />

terremoti come quello dello scorso 6 aprile (intensità VIII-IX MCS a L’Aquila) hanno tempi medi<br />

di ritorno dell’ordine dei 200-300 anni. Quindi, il confronto con il periodo di ritorno di 475 anni<br />

appare statisticamente più realistico rispetto a quello con 2475 anni. Ne risulta che, anche in termini<br />

di periodo di ritorno dedotti da dati storici, l’intensità di Housner riesce meglio a descrive la severità<br />

degli eventi sismici rispetto alla PGA. A conferma di quanto detto, in Fig. 4 viene riportata la<br />

relazione tra intensità macrosismica EMS-98 e intensità di Housner, definita in (Chiauzzi et al.,<br />

2009). Da questa relazione è possibile ricavare come, per l’intensità macrosismica stimata per la città<br />

di L’Aquila (VIII-IX MCS all’incirca pari ad una intensità VIII EMS), il corrispondente valore<br />

di intensità di Housner è pari a circa 1.00 m, dunque molto vicino a quello massimo effettivamente<br />

registrato dalle stazioni accelerometriche (Fig. 3: stazione AQV, componente E-W).<br />

442


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Le considerazioni fatte fino a questo punto confermano le intensità molto elevate che hanno<br />

caratterizzato l’evento sismico, anche in riferimento ai valori attesi di normativa, ma ne collocano<br />

l’entità in un ambito più contenuto rispetto ai periodi di ritorno cui l’evento va riferito, come emerge<br />

esaminando le azioni in termini di intensità di Housner.<br />

Bibliografia<br />

Ameri G., Augliera P., Bindi D., D’Alema E., Ladina C., Lovati S., Luzi L., Marzorati S., Massa M., Pacor F. and Puglia R., 2009.<br />

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Chiauzzi L., Masi A., Mucciarelli M., Vona M., 2009. Earthquake damage scenarios for Potenza (Italy) urban area based on hazard,<br />

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Masi A., Chiauzzi L., 2009. Preliminary analyses on the mainshock of the Aquilano earthquake occurred on April 06 2009:<br />

MODELLAZIONE NUMERICA DELLO SCUOTIMENTO SISMICO<br />

NEL SITO DI TREMESTIERI (MESSINA, SICILIA NORD-ORIENTALE)<br />

M. D’Amico, C. Saccà, F. Pizzolo, A. Bottari<br />

Osservatorio Sismologico, DIC, Università degli Studi di Messina<br />

Al fine di valutare il livello di scuotimento atteso per forti terremoti nell’area dello Stretto di<br />

Messina, sono state effettuate simulazioni di strong motion mediante l’approccio stocastico, implementato<br />

nel codice di calcolo EXIM, basato sui concetti di faglia estesa e frequenza d’angolo dipendente<br />

dal tempo (Motazedian & Atkinson, 2005). L’area di rottura è suddivisa in sottofaglie, ciascuna<br />

delle quali è coinvolta nel processo di rottura (Beresnev and Atkinson, 1998a,b; 1999). Il moto<br />

del suolo al sito di interesse è dato dalla somma dei contributi di ciascuna sottosorgente. Sono state<br />

considerate sette differenti modellazioni dell’area di rottura ottenute sulla base della revisione del<br />

campo macrosismico del più forte terremoto (28 Dicembre 1908) registrato nell’area in studio<br />

(D’Amico et al., 2008). Tale evento, caratterizzato da magnitudo superiore a 7.0 (Working Group<br />

CPTI, 2004), può essere considerato come rappresentativo del livello di hazard sismico nell’area<br />

dello Stretto. Le superfici di rottura, ubicate in corrispondenza della sponda calabra, hanno le<br />

seguenti caratteristiche: lunghezza 40 km, larghezza compresa tra 16.6 e 25.6 km, strike NE-SW,<br />

dip 60°NW, top del piano di faglia variabile tra 5 e 17.8 km, magnitudo momento tra 6.9 e 7.1. Il<br />

punto di nucleazione è stato assegnato alla sottofaglia posta nell’estremo sudoccidentale della<br />

superficie di rottura (Michelini et al., 2005).<br />

Per ogni simulazione si sono considerati un fattore di qualità Q=79f 0.8 (Godano et al., 1992) ed<br />

un fattore k=0.04 s. Data la stretta vicinanza con la sorgente sismogenetica, è stato adottato un<br />

modello di diffusione geometrica di tipo 1/r. I valori medi di densità crostale e di velocità Vs sono<br />

rispettivamente 2.9 g/cm 3 e 3.7 km/s. Infine, è stata assunta una distribuzione random di slip. Per<br />

una griglia di 1490 punti (15.458°E 38.330°N / 15.900°E 38.040°N) con spacing di 0.005°, sono<br />

stati determinati le storie temporali e gli spettri di risposta (PSA) al bedrock ed in superficie, considerando<br />

gli effetti di amplificazione di sito dovuti alle diverse condizioni litostratigrafiche locali<br />

(Boore and Joyner, 1997), tenendo anche conto della non linearità dovuta a forti livelli di scuotimento<br />

(Atkinson and Beresnev, 2002). Fra i modelli sorgente testati, quello che aderisce in modo<br />

più soddisfacente alla distribuzione delle intensità macrosismiche osservate per il terremoto del 28<br />

dicembre 1908 (Bottai et al., 1986) è caratterizzato da una superficie di rottura di circa 900 km 2 e<br />

top a 5 km. Nel sito di Tremestieri, classificabile mediante stime di Vs30 come suolo di tipo C<br />

(Eurocode, 2008), sono state effettuate ulteriori simulazioni tenendo conto dei fattori di amplificazione<br />

locale ottenuti anche mediante tecnica HVSR (Pizzolo et al., 2009; D’Amico et al., 2009). Gli<br />

accelerogrammi determinati in superficie mediante tali metodologie sono confrontati con quelli<br />

ottenuti attraverso rigorose simulazioni numeriche del comportamento dinamico della geologia<br />

superficiale, dalla formazione rocciosa di base fino alla superficie. La propagazione delle onde<br />

443


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

sismiche è simulata utilizzando un algoritmo agli elementi finiti, sulla base delle caratteristiche geometriche<br />

della stratigrafia, della topografia e delle caratteristiche meccaniche elasto-plastiche degli<br />

strati attraversati. Il modello del sito d’interesse è sollecitato dall’accelerogramma ottenuto al<br />

bedrock attraverso l’approccio stocastico. La simulazione dell’effettivo fenomeno fisico su un<br />

modello rigoroso può riprodurre tutte le cause alla base dell’amplificazione locale (Safak, 2001) e,<br />

pertanto, fornisce informazioni preziose sulle caratteristiche del moto atteso al suolo, che possono<br />

essere fortemente modificate ed amplificate rispetto a quelle del moto al bedrock.<br />

Il confronto tra questi risultati, e quelli ottenuti mediante un approccio stocastico meno rigoroso,<br />

consente di valutare l’incertezza sull’utilizzo di tecniche speditive per la valutazione del livello<br />

di scuotimento del suolo. La definizione dei parametri sorgente dei terremoti potenzialmente<br />

distruttivi, finalizzata alla valutazione del moto atteso al suolo, rappresenta, inoltre, uno strumento<br />

fondamentale a supporto delle strategie di mitigazione del rischio sismico.<br />

Bibliografia<br />

Atkinson G.M., Beresnev A.; 2002: Ground motion at Memphis and St. Louis from M 7.5-8.0 earthquakes in the New Madrid<br />

seismic zone. Bull. Seism. Soc. Am., 92, 1015-1024.<br />

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Seism. Am., 89, 608-625.<br />

Boore D. M., Joyner W. B.;1997: Site amplification for generic rock sites. Bull. Seism. Soc. Am., 87, 327-341.<br />

Bottari A., Carapezza E., Carapezza M., Carveni P., Cefali F., Lo Giudice E., Pandolfo C.; 1986: The 1908 Messina Straits<br />

earthquake in the regional geostructural framework. J. Geodynamics, 5, 275-302.<br />

CEN; 2003: EUROCODE 8: Design of structures for eartquake resistance – Part 1: General rules, seismic acquisitions and rules<br />

for buildings. Final Draft, prEN 1998-1.<br />

D’Amico M., Bottari A., Carveni P.; 2008: Implicazioni sismotettoniche dalla modellazione dei parametri macrosismici delle<br />

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Ottobre, p. 138.<br />

D’Amico M., Pizzolo F., Cutrì S., Saccà C., Bottari A.; 2009: Site seismic response in the Messina Straits area for the structural<br />

design of wide structures. Geoitalia 2009, VII Forum Italiano di Scienze della Terra, Rimini, 9-11 Settembre.<br />

Godano A., Bottari a., Cocina O., Del Pezzo E., Marino A.;1992: Depth dependence of seismic attenuation in the Messina Strait<br />

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http://emidius.mi.ingv.it/CPTI/.<br />

RETE ACCELEROMETRICA NAZIONALE: CARATTERIZZAZIONE DINAMICA<br />

DELLE CABINE E LORO INFLUENZA SULLE REGISTRAZIONI ACCELEROMETRICHE<br />

R. Ditommaso, M. Mucciarelli<br />

DiSGG, Università degli Studi della Basilicata, Potenza<br />

Le ‘time-history’ registrate dalle stazioni poste all’interno o in prossimità di edifici potrebbero<br />

non essere rappresentative del vero free-field: queste potrebbero essere contaminate dalla presenza<br />

delle strutture [Ditommaso et al., 2009a e 2009b]. Tali effetti sono noti da anni per le strutture di<br />

grandi dimensioni, ma poche attenzioni sono state dedicate alle strutture con dimensioni modeste.<br />

444


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 1 - (a) Cabina PTZ; (b)<br />

HVSR rotazionali dei terremoti<br />

registrati a PTZ; (c)<br />

Valutazione delle frequenze di<br />

vibrazioni della cabina<br />

mediante le sue funzioni di<br />

trasferimento – Fonte delle<br />

immagini (Ditommaso et al.,<br />

2009a).<br />

La maggior parte delle stazioni accelerometriche della Rete Accelerometrica Nazionale (RAN) sono<br />

ubicate, generalmente, all’interno di cabine di proprietà dell’ENEL. Queste possono essere classificate<br />

in tre principali tipologie: cabine in muratura, in cemento armato e prefabbricate in c.a. . In<br />

generale, possono avere da uno a due piani. Sono state realizzate in epoche diverse, quindi con norme<br />

e dettagli costruttivi diversi, ma sono accomunate dall’avere dimensioni relativamente piccole.<br />

Generalmente il volume è inferiore a quello di un piccolo edificio ad uso abitativo. Recentemente<br />

sono stati condotti studi sull’influenza della risposta dinamica delle cabine sulle registrazioni accelerometriche<br />

utilizzando gli HVSR rotazionali (Horintal to Vertical Spectral Ratio).<br />

I risultati [Ditommaso et al., 2009a] dimostrano che la presenza delle cabine potrebbe essere un<br />

problema, rivelando una forte contaminazione delle registrazioni da parte della risposta dinamica<br />

della struttura. La cabina in questione non è una cabina ENEL, ma appartiene alla stessa tipologia<br />

ed ha dimensioni confrontabili. Quest’ultima, ubicata a Potenza, ospita la stazione accelerometrica<br />

‘PTZ’ della rete RAN. Dalla Fig. 1.b si vede come nel grafico degli HVSR rotazionali ci sia un picco<br />

marcato a circa 12 Hz, in corrispondenza di un angolo di rotazione, rispetto al nord, pari a circa<br />

55° e corrispondente ad una delle direzioni principali della cabina. Dalla Fig. 1.c è evidente che il<br />

picco a 12 Hz coincide con il primo modo di vibrazione della cabina.<br />

A partire da questi risultati, al fine di comprendere l’influenza delle strutture di piccole dimensioni<br />

sulle registrazioni accelerometriche, dopo il terremoto di L’Aquila (6 aprile 2009), è stata eseguita<br />

la caratterizzazione dinamica di alcune delle cabine che ospitano le stazioni accelerometriche<br />

della rete RAN. È stata caratterizzata anche la frequenza principale di vibrazione dei pilastrini, infissi<br />

nel terreno, sui quali sono fissate le stazioni accelerometriche. Tutte le cabine selezionate sono<br />

ubicate in prossimità dell’epicentro del terremoto. In particolare le indagini hanno riguardato cabine<br />

prefabbricate in c.a. e cabine in muratura. La struttura delle prime è composta da pilastri e pannelli<br />

in cemento armato, i pannelli hanno funzione portante e di tamponatura ed in essi sono ricavate<br />

le aperture per la porta di accesso e per il passaggio dei cavi conduttori. La copertura è realizzata<br />

mediante un elemento monolitico a piastra quadrata poggiata su un cordolo perimetrale; la fondazione<br />

è realizzata mediante una platea quadrata molto rigida, di area pari a 25 m 2 e spessore pari<br />

445


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 2 - (a) esempio di cabina in muratura, (b) esempio di cabina prefabbricata in c.a.<br />

a 0.7 m. Le cabine in muratura sono realizzate in mattoni pieni che formano pareti con spessore pari<br />

a 0.15 m. Il collegamento a terra viene realizzato mediante un cordolo in muratura con impronta di<br />

area pari a circa 1.7 m 2 . Le dimensioni geometriche di questo tipo di cabina non sono standard, ma<br />

variano sia quelle in pianta che quelle in elevazione [ISMES 1]. Entrambe le tipologie (facendo riferimento<br />

alle cabine ispezionate) presentano un foro circolare praticato sulla piastra di fondazione<br />

all’interno del quale è alloggiato un pilastrino a sezione circolare infisso parzialmente nel terreno<br />

per almeno 1 m. Il diametro del pilastrino è minore del diametro del foro praticato nella fondazione,<br />

questo consente al pilastrino di non avere una diretta interazione con la fondazione della cabi-<br />

Fig. 3: Funzioni di trasferimento relative alla Cabina di Scafa.<br />

446


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

na, dunque, evitando problemi di martellamento. La stazione accelerometrica è ubicata, in tutti i<br />

casi, sulla sommità libera del pilastrino. La caratterizzazione dinamica è stata fatta con l’ausilio del<br />

rumore ambientale misurato con un tromometro digitale tridirezionale (Tromino, Micromed) utilizzando<br />

una frequenza di campionamento costante pari a 256 Hz. Di volta in volta, ove possibile,<br />

sono state fatte misure di rumore in campo libero, alla base e sulla testa delle cabine, sulla testa del<br />

pilastrino e al piano intermedio delle cabine in muratura. Le cabine caratterizzate sono ubicate nei<br />

seguenti Comuni: Scafa, San Demetrio né Vestini, Bussi, Cittaducale. A titolo di esempio, si riporta<br />

in Fig. 3 il grafico delle funzioni di trasferimento utilizzate per stimare le caratteristiche dinamiche<br />

della cabina, e del relativo pilastrino, ubicata nel Comune di Scafa. La cabina appartiene alla<br />

tipologia delle cabine prefabbricate in cemento armato. Questa risulta abbastanza isolata e si può<br />

ritenere che durante l’intera campagna di misure non ci siano state variazioni significative del livello<br />

di rumore. Le funzioni trasferimento sono state valutate rapportando gli spettri calcolati dalle<br />

registrazioni effettuate in testa, alla cabina e al pilastrino, con gli spettri valutati dal segnale registrato<br />

alla base e usato come riferimento. Per la valutazione degli spettri è stata utilizzata una finestra<br />

mobile avente una lunghezza temporale pari a 10 sec ed un fattore di smoothing pari al 5%. In<br />

questo caso le frequenze stimate sono: 10.5 Hz per la cabina e 70 Hz per il pilastrino.<br />

In Tab. 1 sono stati sintetizzati i valori delle frequenze fondamentali di vibrazione stimati per le<br />

cabine e per i pilastrini.<br />

Tab. 1 - Frequenze fondamentali di vibrazione delle cabine e dei pilastrini.<br />

I valori ricavati sperimentalmente per le diverse tipologie di cabine e per i diversi pilastrini differiscono<br />

da quelli proposti nei rapporti ISMES 1 e ISMES 2. Tuttavia gli autori dei rapporti<br />

ammettono la possibilità che i valori delle frequenze principali di vibrazione, sia per le cabine che<br />

per i pilastrini, possano variare in funzione delle condizioni al contorno.<br />

A completamento di questo studio, dopo aver caratterizzato dal punto di vista dinamico le cabine,<br />

verranno analizzate le registrazioni delle stazioni accelerometriche ospitate all’interno delle<br />

cabine sopraelencate. Tali analisi mireranno all’individuazione di eventuali fenomeni di interazione<br />

dinamica struttura-terreno-pilastrino che potrebbero aver compromesso la corretta registrazione<br />

del moto in campo libero. Inoltre, alla luce dei risultati ottenuti per la stazione PTZ, sono in corso<br />

studi che mirano alla messa a punto di algoritmi per la correzione del segnale ‘contaminato’ al fine<br />

di ‘depurarlo’ dalla risposta dinamica della struttura.<br />

Ringraziamenti. Questo studio è stato finanziato dal Dipartimento Nazionale di Protezione Civile attraverso la<br />

Convenzione DPC-INGV 2007-2009 (Progetto S4).<br />

Bibliografia<br />

Ditommaso R., Mucciarelli M., Gallipoli M.R., Ponzo F.C. (2009a) Effect of a single vibrating building on free-field ground<br />

motion: numerical and experimental evidences. Bull Earthq Eng. DOI:10.1007/s10518-009-9134-5<br />

Ditommaso R., Parolai S., Mucciarelli M., Eggert S., Sobiesiak M., Zschau J. (2009b) Monitoring the response and the backradiated<br />

energy of a building subjected to ambient vibration and impulsive action: the Falkenhof Tower (Potsdam Germany).<br />

Bull Earthq Eng, DOI: 10.1007/s10518-009-9151-4.<br />

ISMES 1. Doc. RAT-DMM 4155: Analisi del comportamento dinamico delle cabine di trasformazione: Rapporto illustrativo.<br />

ISMES s.p.a.<br />

ISMES 2. Doc. RAT-DMM 4093: Analisi del comportamento dinamico dei piastrini di sostegno degli accelerografi: Rapporto<br />

illustrativo. ISMES s.p.a.<br />

447


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

RIVISITANDO GLI SPETTRI DI PROGETTO DELLE NTC08<br />

DOPO IL TERREMOTO DELL’AQUILA<br />

H. Crowley 1 , M. Stucchi 2 , C. Meletti 2 , G.M. Calvi 1 , F. Pacor 2<br />

1 European Centre for Training and Research in Earthquake Engineering (EUCENTRE), Pavia<br />

2 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), sezione di Milano-Pavia<br />

Il terremoto del 6 aprile 2009 è sicuramente uno degli eventi per il quale si è avuto il maggior<br />

numero di registrazioni; questo ha fatto sì che sono diventate possibili molte analisi, anche molto<br />

particolareggiate, e tra queste il confronto tra gli spettri di risposta registrati e quelli previsti dalle<br />

recenti Norme Tecniche per le Costruzioni (rilasciate nel 2008 e in vigore in via definitiva dal 1°<br />

luglio 2009, NTC08). Questo tipo di confronto è stato sicuramente suggerito dal fatto che in alcune<br />

stazioni in area epicentrale si siano superati i valori di PGA previsti dalla mappa di riferimento<br />

della pericolosità sismica (MPS04, Gruppo di Lavoro MPS, 2004) per il periodo di ritorno di 475<br />

anni. Viene quindi affrontato dapprima il problema se le registrazioni di un unico terremoto possono<br />

essere utilizzate per validare il modello di riferimento e se le eventuali differenze possano pertanto<br />

considerarsi significative. Viene poi analizzato il ruolo di alcuni elementi di input della valutazione<br />

della pericolosità sismica, in particolar modo le relazioni di attenuazione utilizzate, generalmente<br />

considerate poco affidabili per brevi distanze dalla faglia. Viene infine valutata la procedura<br />

adottata nella predisposizione di NTC08, che sembra aver privilegiato un migliore adattamento agli<br />

spettri a pericolosità uniforme rilasciati da INGV (http://esse1.mi.ingv.it) rispetto a considerazioni<br />

di cautela contenute sia negli stessi dati di pericolosità sismica che nella prassi corrente in molti paesi.<br />

La serie di confronti tra registrazioni accelerometriche e spettri di progetto previsti dalle NTC08<br />

che è stata condotta suggerisce diverse chiavi di lettura che verranno presentate e discusse.<br />

Bibliografia<br />

Gruppo di Lavoro MPS; 2004: Redazione della mappa di pericolosità sismica prevista dall’Ordinanza PCM del 20 marzo 2003<br />

n.3274 All. 1. Rapporto conclusivo per il Dipartimento della Protezione Civile, INGV, Milano-Roma, aprile 2004, 65 pp. + 5<br />

allegati, http://zonesismiche.mi.ingv.it/.<br />

STRATEGIA PER LA STIMA DELLA SICUREZZA SISMICA<br />

DEGLI EDIFICI SCOLASTICI IN MURATURA<br />

N. Gattesco, R. Franceschinis, F. Zorzini<br />

Dipartimento di Progettazione Architettonica e Urbana, Università di Trieste<br />

In Italia, molti degli edifici presenti nelle zone classificate di media e alta sismicità, che ospitano<br />

attività di tipo strategico o rilevante nei confronti della pubblica incolumità, non sono stati progettati<br />

con criteri antisismici per cui, spesso, risulta necessario procedere con interventi di rinforzo.<br />

Essendo elevato il numero di edifici da sottoporre alla valutazione e ad eventuale intervento di adeguamento,<br />

ed essendo limitate le risorse economiche che si rendono disponibili al momento, è<br />

necessario stabilire una scala di priorità in modo di procedere agli interventi iniziando dagli edifici<br />

con maggiori carenze in termini di resistenza all’eccitazione sismica. Il presente lavoro è stato sviluppato<br />

nell’ambito di un progetto per l’analisi degli scenari sismici riguardanti gli edifici scolastici<br />

della Regione Friuli Venezia Giulia (progetto ASSESS). Tale progetto prevede lo studio della<br />

situazione del patrimonio dell’edilizia scolastica regionale, costituito da circa 1000 scuole, al fine<br />

di compilare una scala di priorità di intervento per la mitigazione del rischio sismico. Oltre alla vulnerabilità<br />

intrinseca della struttura, la sicurezza dell’edificio può essere fortemente condizionata da<br />

altri fenomeni innescati dal terremoto quali la liquefazione del suolo di fondazione, l’attivazione di<br />

frane da versanti in prossimità e la pericolosità indotta da opere rilevanti critiche (dighe, serbatoi,<br />

impianti industriali di sostanze tossiche o esplosive, ecc.) che si trovano ad una distanza inferiore<br />

alla distanza di sicurezza. Questi fenomeni devono essere tenuti in debita considerazione nella defi-<br />

448


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

nizione del grado di vulnerabilità generale dell’edificio. Dai dati raccolti attraverso l’Anagrafe dell’Edilizia<br />

Scolastica (Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca), è risultato che circa<br />

la metà delle scuole presenti nella Regione Friuli Venezia Giulia ha struttura portante in muratura.<br />

Sono state, quindi, elaborate delle specifiche procedure per quantificare in maniera semplificata<br />

la resistenza sismica di tali tipologie di edifici.<br />

Le metodologie disponibili per la valutazione della vulnerabilità degli edifici e la redazione di<br />

una scala di priorità di intervento sono varie e sono basate su principi diversi. Le raccomandazioni<br />

FEMA 154 (2002) e le schede GNDT (2007) per il rilevamento della vulnerabilità sismica degli edifici,<br />

propongono delle schede per il rilievo di carenze da compilare durante rapidi sopralluoghi visivi.<br />

Mediante l’assegnazione di punteggi e indici di vulnerabilità si giunge alla definizione di una<br />

graduatoria. Le procedure di questo tipo sono di rapida applicazione, ma non permettono una quantificazione<br />

della resistenza dell’edificio. In letteratura sono proposti metodi che quantificano la resistenza<br />

sismica degli edifici in muratura e in c.a. basandosi su approcci semplificati per la stima dell’accelerazione<br />

resistente (e.g. Restrepo Velez e Magenes 2004, Dolce e Moroni 2007). Anche la<br />

Direttiva del Presidente del Consiglio dei Ministri per la valutazione e la riduzione del rischio sismico<br />

del patrimonio culturale con riferimento alle norme tecniche per le costruzioni (DPCM<br />

12.10.2007), fornisce importanti indicazioni riguardo ai modelli meccanici semplificati al fine di<br />

definire un’accelerazione resistente allo stato limite ultimo per gli edifici da analizzare. In questi<br />

lavori, però, risulta ancora troppo onerosa la parte dell’analisi e quindi di difficile applicazione su<br />

larga scala. Infatti, vista la numerosità degli edifici da esaminare, è troppo impegnativo eseguire per<br />

ciascuno un’analisi completa, perciò è stato necessario impostare un’opportuna strategia di valutazione,<br />

al fine di ottimizzare i tempi ed i costi delle operazioni. Per ridurre il campione di edifici da<br />

analizzare sono state proposte procedure basate su tre livelli di approfondimento successivo, che<br />

considerano un livello di dettaglio crescente e campioni di studio sempre meno numerosi (Dolce et<br />

al. 2004, Calvi et al. 2007). L’esclusione di determinati edifici dal livello di studio successivo avviene<br />

attraverso la scelta di una soglia limite in termini di differenza tra l’accelerazione che l’edificio<br />

è in grado di resistere e l’accelerazione al suolo attribuita dalla normativa (deficit di PGA).<br />

La strategia sviluppata in questo lavoro è organizzata in tre fasi operative e mira ad ottenere per<br />

tutti gli edifici il medesimo grado di accuratezza della valutazione. Infine, la graduatoria ottenuta al<br />

termine delle tre fasi deve essere corretta in funzione della presenza o meno per l’edificio di situazioni<br />

di rischio indotto da cause esterne.<br />

La prima fase operativa, alla quale vengono sottoposti tutti gli edifici, consiste in uno studio<br />

documentale riguardante l’analisi dei dati raccolti dall’Anagrafe dell’Edilizia Scolastica, arricchiti<br />

e supportati dall’indagine di archivio dei progetti depositati presso i Servizi Tecnici Regionali, il<br />

Genio Civile e la Prefettura. Questa analisi consente di individuare le date di costruzione, le norme<br />

tecniche utilizzate nella progettazione, le tipologie costruttive adottate e le fasi di eventuali interventi<br />

di ampliamento e di ristrutturazione che hanno interessato ciascun edificio. In questo modo si<br />

possono separare i fabbricati progettati per resistere all’azione sismica, o adeguati sismicamente nel<br />

corso degli anni, da quelli che invece non sono stati progettati seguendo criteri antisismici (Fig. 1).<br />

Dalla data di costruzione dell’edificio o di eventuali ampliamenti e ristrutturazioni e dall’ubicazione<br />

dello stesso, è possibile associare un’accelerazione resistente in base alle norme sismiche<br />

vigenti all’epoca della costruzione stessa e da questa una stima grossolana del deficit di PGA. Gli<br />

edifici che sono stati progettati in zone non classificate sismiche all’epoca della costruzione devono<br />

essere soggetti a visite di sopralluogo.<br />

Nella seconda fase, infatti, questi sono sottoposti a un sopralluogo visivo (rapid visual sceening)<br />

al fine di poter quantificare anche per essi, attraverso una metodologia semplificata, un’accelerazione<br />

resistente (Fig. 1). La programmazione delle visite di sopralluogo viene fatta dando la precedenza<br />

a quegli edifici ai quali la prima stima grossolana del deficit di PGA ha attribuito un valore più<br />

elevato. Le visite ispettive consistono in un sopralluogo dell’edificio in esame al fine di identificare<br />

la geometria della struttura, i dettagli costruttivi ed i materiali utilizzati. È, infatti, necessario sta-<br />

449


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 1 – Schema della procedura di valutazione<br />

della scala di priorità di intervento.<br />

bilire quali sono le dimensioni dei pannelli<br />

murari, la tessitura e la tipologia<br />

della muratura, la tecnologia costruttiva<br />

dei solai e delle coperture ed evidenziare<br />

l’eventuale presenza di carenze strutturali.<br />

I dati raccolti durante la visita<br />

ispettiva vengono elaborati con una procedura<br />

numerica sviluppata per ricavare<br />

il taglio resistente dell’edificio in argomento<br />

e definire quindi l’accelerazione<br />

resistente globale dell’edificio, da confrontare<br />

con quella richiesta dalla normativa<br />

(PGA deficit). Questa procedura<br />

consente di compilare una graduatoria<br />

che tiene conto sia del comportamento<br />

complessivo dell’edificio, considerando<br />

l’effettiva distribuzione delle masse e<br />

degli elementi resistenti, sia di evidenziare<br />

l’eventuale presenza di criticità<br />

locali, che possono condurre alla formazione<br />

di cinematismi. La procedura di<br />

analisi del comportamento globale tratta<br />

separatamente le strutture in muratura<br />

con solaio rigido e le strutture in<br />

muratura con solaio deformabile. È noto<br />

che, quando i solai possono essere considerati rigidi (e.g. Gattesco et al. 2009), essi ripartiscono il<br />

taglio di piano fra i maschi murari proporzionalmente alla rigidezza di questi. Quando la condizione<br />

di rigidezza del solaio viene a mancare la ripartizione delle azioni taglianti tra i maschi avviene<br />

in funzione delle loro aree di influenza. Le due metodologie messe a punto per valutare l’accelerazione<br />

resistente dell’edificio rispetto al collasso globale tengono conto di questa differenza nella<br />

ripartizione delle azioni.<br />

La procedura di analisi del comportamento locale è necessaria in quanto gli edifici in muratura,<br />

costruiti in zone che all’epoca della loro edificazione non erano classificate sismiche, possono presentare<br />

criticità locali, dovute al mancato collegamento delle pareti con i solai o delle pareti tra loro<br />

ortogonali oppure alla presenza di strutture spingenti, con il possibile collasso di porzioni del fabbricato.<br />

Lo studio del comportamento locale inizia con la compilazione di una scheda semplificata<br />

da eseguire in sito durante la visita di sopralluogo. In questa scheda sono indicate le carenze strutturali<br />

che possono favorire la formazione di un cinematismo ed i presidi che possono ostacolare l’attivazione<br />

del cinematismo stesso; l’intersezione tra carenze e presidi presenti evidenzia se ci sono<br />

possibilità di attivazione dei meccanismi. Mediante opportuni abachi è possibile stimare rapidamente<br />

in sito la capacità resistente di alcuni meccanismi. Questi abachi, attraverso le dimensioni di base,<br />

altezza e spessore di una parete, consentono di quantificare il valore dell’accelerazione al piede dell’edificio<br />

che causa il collasso dell’elemento locale. Per gli altri meccanismi e in caso di incertezza<br />

della soluzione grafica, si passa alla fase successiva dove, mediante una semplice procedura nume-<br />

450


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

rica si ottiene una quantificazione del valore dell’accelerazione al piede necessaria per l’attivazione<br />

del meccanismo in argomento. La terza fase, di approfondimento, si sviluppa su un numero ridotto<br />

di edifici. Si vanno, infatti, ad individuare alcuni edifici campione, rappresentativi delle tipologie<br />

costruttive presenti sul territorio, da sottoporre ad analisi più approfondite. Attraverso indagini<br />

locali più approfondite, anche di tipo strumentale, è possibile individuare dei parametri correttivi<br />

atti a migliorare i valori di PGA valutati mediante le analisi semplificate della seconda fase (Fig. 1).<br />

In conclusione è stata proposta una procedura per la valutazione della vulnerabilità sismica degli<br />

edifici scolastici in grado di fornire una quantificazione della resistenza degli edifici stessi espressa<br />

in termini di accelerazione al piede e da questa il deficit di PGA. L’attendibilità della scala di<br />

priorità che si ottiene dall’applicazione della procedura, è strettamente legata alla qualità delle informazioni<br />

e all’aderenza dei modelli utilizzati alla realtà. Per questo motivo, sono stati costruiti degli<br />

strumenti di supporto alla visita (tabelle, abachi) che aiutano l’ispettore a comprendere già in sede<br />

di sopralluogo il comportamento della struttura quando soggetta ad eccitazione sismica, in modo<br />

che egli possa raccogliere tutti i dati necessari per eseguire un’analisi esauriente.<br />

La procedura proposta è utilizzata nella redazione di una graduatoria di rischio sismico riguardante<br />

tutte le scuole della Regione Friuli Venezia Giulia.<br />

Ringraziamenti. Questo lavoro è stato realizzato con il contributo finanziario della Regione Friuli Venezia<br />

Giulia, nell’ambito del Progetto ASSESS 2008-2011: “Analisi degli scenari sismici relativi agli edifici strategici<br />

scolastici finalizzata alla definizione delle priorità di intervento per la riduzione del rischio sismico”.<br />

Bibliografia<br />

Calvi G.M., Pinho R., Goretti A., Crowley H., Colombi M., Grant D.N., Bomber J.J., 2007: Metodologia per definire le priorità e<br />

le tempistiche necessarie all’intervento sismico nelle scuole in Italia. ANIDIS 2007, XII Convegno: L’Ingegneria sismica in<br />

Italia, 10-14 giugno; Pisa.<br />

Dolce M., Masi A., Moroni C., Liberatore D., Laterza M., Ponzo F., Cacosso A., D’Alessandro G., Faggella M., Gigliotti R., Perillo<br />

G., Samela L., Santarsiero G., Spera G., Suanno P.,Vona M., 2004. Valutazione della vulnerabilità sismica di edifici scolastici<br />

della Provincia di Potenza. ANIDIS 2004, XI Convegno: L’Ingegneria sismica in Italia, Genova 25-29 gennaio 2004.<br />

Dolce M., Moroni C., 2007. Le procedure VC e VM per la valutazione della vulnerabilità e del rischio sismico degli edifici<br />

pubblici. Congresso Anidis 2007, 10-14 giugno; Pisa, IT.<br />

DPCM 12.10.2007. Direttiva del Presidente del Consiglio dei Ministri per la valutazione e la riduzione del rischio sismico del<br />

patrimonio culturale con riferimento alle norme tecniche per le costruzioni. G.U. n. 24 del 29 gennaio 2008.<br />

FEMA 154, 2002. Rapid Visual Screening of Buildings for Potential Seismic Hazards: A Handbook. Federal Emergency<br />

Management Agency, 2002. Marzo 2002.<br />

Gattesco N., Benussi F., Macorini L., 2009. Tecniche di irrigidimento in piano di solai lignei caratterizzate da elevata reversibilità.<br />

ANIDIS 2009, XIII Convegno: L’Ingegneria sismica in Italia, 28 giugno/2 luglio; Bologna.<br />

GNDT, 2007. Manuale per il rilevamento della vulnerabilità sismica degli edifici - Istruzioni per la compilazione della scheda di<br />

2° livello. 2007.<br />

Restrepo Velez L.F., Magenes G., 2003, Simplified procedure for the seismic risk assessment of unreinforced masonry buildings.<br />

Proc. of the 13° World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, Canada, 2004.<br />

LA MESSA IN SICUREZZA POST-SISMA DEGLI EDIFICI. SOLUZIONI E STRUMENTI<br />

MESSI A PUNTO IN OCCASIONE DEL TERREMOTO DE L’AQUILA<br />

S. Grimaz<br />

Dipartimento di Georisorse e Territorio – Università degli Studi di Udine<br />

Il Terremoto dell’Aquila ha rappresentato un significativo tavolo di prova per l’intero sistema di<br />

protezione civile, evidenziando sia i punti di forza sia i settori nei quali ci sono ancora spazi di<br />

miglioramento. Il fatto che il terremoto abbia colpito un capoluogo di regione, provocandone<br />

l’intero sfollamento con la definizione di una zona rossa accessibile al solo personale di soccorso,<br />

ha determinato una situazione senza precedenti. Un’intera città e il suo hinterland sono stati messi<br />

in ginocchio anche sotto il profilo dell’accessibilità. Molto elevato infatti è stato il numero di edifici<br />

che, pur non avendo subito danni significativi, sono stati dichiarati inagibili perché non<br />

raggiungibili in condizioni di sicurezza o perché su di essi incombevano altri edifici pericolanti o<br />

451


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

altre situazioni di rischio. La complessità dello scenario creatosi, unitamente all’urgenza e alla<br />

tipologia degli interventi di messa in sicurezza per il ripristino della viabilità e la salvaguardia del<br />

patrimonio edilizio e monumentale, ha portato al coinvolgimento primario del Corpo nazionale dei<br />

Vigili del Fuoco. Presso la Direzione regionale VVF dell’Abruzzo, con sede a L’Aquila, è stato<br />

quindi istituito un apposito Nucleo per il Coordinamento delle Opere Provvisionali (NCP) al quale<br />

è stato affidato il compito di garantire l’uniformità nella realizzazione delle opere provvisionali<br />

effettuate dai Vigili del Fuoco e monitorarne lo stato di avanzamento, in sinergia con gli Enti del<br />

sistema di Protezione Civile nazionale preposti alla gestione dell’emergenza. In particolare, al NCP<br />

sono state affidate le seguenti funzioni:<br />

- elaborazione di procedure tecnico-organizzative per la gestione degli interventi nello specifico<br />

contesto operativo emergenziale, sviluppando intese e collaborazioni con gli organismi esterni ai<br />

Vigili del Fuoco (DICOMAC, COM, Sovrintendenza ai beni architettonici e culturali, Università,<br />

Comunità scientifica, Enti locali, etc.);<br />

- elaborazione di standard progettuali e soluzioni tipo per le opere provvisionali;<br />

- consulenza tecnica, informazione e formazione del personale per l’effettuazione di lavori di particolare<br />

complessità;<br />

- monitoraggio degli interventi riguardanti la realizzazione di opere provvisionali attraverso l’acquisizione<br />

e gestione dei relativi dati.<br />

L’autore della presente memoria è stato chiamato a far parte del Nucleo con compiti di coordinamento<br />

scientifico nell’elaborazione degli standard progettuali e di supporto nel raccordo operativo<br />

tra Vigili del fuoco e rappresentati scientifici della Funzione Tutela dei Beni Architettonici e<br />

Culturali. Nel seguito si illustrano brevemente gli strumenti e le soluzioni organizzative che si sono<br />

messe a punto nell’ambito di tale mandato. Per quanto riguarda l’elaborazione di standard progettuali,<br />

risultato delle attività è stata la predisposizione di un Vademecum di Schede Tecniche sulle<br />

Opere Provvisionali (Vademecum STOP) riportante le soluzioni progettuali più ricorrenti per la<br />

messa in sicurezza dei manufatti danneggiati, quali puntelli di ritegno e di sostegno, tirantature, cerchiature,<br />

etc., compresi i relativi particolari costruttivi (connessioni tra gli elementi, vincoli, nodi,<br />

Fig.1 - Vademecum STOP (estratto versione 2.2).<br />

452


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

etc.). Obiettivo delle schede è quello di rendere agevole e pratico il dimensionamento, sul campo,<br />

delle opere da parte delle squadre dei Vigili del Fuoco già dalle prime fasi dell’emergenza postsismica.<br />

Le soluzioni progettuali proposte sono state individuate tenendo conto dei mezzi e delle<br />

tecniche in uso nel Corpo Nazionale, della tipologia di materiale disponibile, delle problematiche<br />

connesse con le operazioni costruttive, quali sicurezza degli operatori, semplicità e tempistica di<br />

realizzazione. Le schede, concepite come uno strumento di supporto alle decisioni, sono state suddivise<br />

in diverse sezioni ove vengono riportati, sinteticamente, gli aspetti essenziali che orientano<br />

la scelta progettuale:<br />

- tipologia di struttura danneggiata e meccanismo di collasso in atto, per contrastare il quale l’opera<br />

si rende necessaria;<br />

- indicazioni generali e schemi per il dimensionamento degli elementi principali e secondari;<br />

- evidenziazione delle criticità da gestire, con indicazioni esecutive e particolari costruttivi;<br />

- istruzioni per l’uso della scheda.<br />

Schemi ed abachi sono la sintesi di considerazioni che combinano aspetti teorico-scientifici con<br />

le conoscenze derivanti dall’elevata professionalità ed esperienza dei Vigili del Fuoco, acquisita sia<br />

nell’attuale che nelle passate calamità. Attraverso un approccio del tipo “work in progress”, basato<br />

su un continuo feed-back tra progettazione e controllo realizzativo, sono stati assemblati i vari contributi<br />

forniti dai tecnici del Nucleo e degli operatori, tra i quali quello degli specialisti VVF-SAF<br />

(soccorso Speleo Alpino Fluviale).<br />

Le schede STOP hanno riscosso un notevole gradimento da parte del personale direttivo e operativo<br />

VVF, soprattutto perché si sono dimostrate essere un agevole strumento per eseguire le opere<br />

provvisionali in emergenza superando l’onere, spesso insormontabile, della progettazione tradizionale<br />

attraverso laboriosi calcoli. La possibilità di velocizzare il computo a piè d’opera del materiale<br />

necessario alla realizzazione ha reso altresì più efficace e standardizzabile il reperimento del<br />

materiale, rendendo più rapido il processo di messa in sicurezza. La definizione di particolari<br />

costruttivi e la standardizzazione delle soluzioni ha consentito di eliminare anche alcune difficoltà<br />

connesse sia alla realizzabilità delle opere che al passaggio di consegne negli avvicendamenti tra<br />

squadre operative e responsabili tecnici. Nella fase di messa a punto delle schede sono state realizzate<br />

anche opere prototipali, sfruttate poi anche sul piano della formazione e addestramento interno.<br />

Un esempio è l’opera di puntellamento della Chiesa di Sant Eusanio Martire a Sant Eusanio Forconese<br />

(AQ) (Fig. 2).<br />

Oltre alla elaborazione di standard è stata curata, di concerto con i responsabili scientifici del<br />

MiBAC, la realizzazione di interventi complessi o particolari in alcuni dei quali è stato sperimentato<br />

l’impiego di nuove tecnologie (ad esempio l’uso di fibre di carbonio) in operazioni urgenti e in<br />

Fig. 2 – Puntellatura di ritengo della chiesa di S. Eusanio Martire a Sant Eusanio Forconese (AQ) - soluzione tipo<br />

R3 Vademecum STOP. a) Fase di sollevamento con l’autogru dell’opera costruita a terra in zona di sicurezza. b)<br />

Opera completata.<br />

453


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 3 – Intervento di messa in sicurezza della cella campanaria del campanile della Chiesa di San Felice Martire a<br />

Poggio Picenze (AQ) mediante l’utilizzo di fibre di carbonio. a) Precarietà d’equilibrio generata dal danno alla torre<br />

campanaria con possibilità di crollo incipiente sulla chiesa. b) Applicazione delle fibre di carbonio con impiego<br />

di tecniche in quota da parte del personale VVF-SAF. c) Opera di messa in sicurezza della cella campanaria completata.<br />

condizioni operative particolarmente difficili sotto il profilo della sicurezza degli operatori. Un<br />

esempio in tal senso è stata la messa in sicurezza della cella campanaria del campanile della Chiesa<br />

di San Felice Martire a Poggio Picenze (AQ) (Fig. 3).<br />

Sul fronte organizzativo, presso l’NCP, è stato costituito un tavolo di raccordo operativo tra i<br />

rappresentanti del MiBAC e gli operatori VVF, le cui riunioni si svolgevano a cadenza giornaliera.<br />

Tale tavolo ha permesso di definire congiuntamente correzioni e varianti che venivano validate in<br />

tempo reale dai soggetti coinvolti permettendo così una significativa velocizzazione nel passaggio<br />

tra la definizione della soluzione/modifica progettuale e la sua effettiva realizzazione. L’esperienza<br />

fatta consente di trarre alcune considerazioni utili in una prospettiva di miglioramento. Si è infatti<br />

constatato che la definizione di strumenti operativi e gestionali, quali il Nucleo di coordinamento<br />

delle opere provvisionali, il vademecum STOP e le riunioni operative inter-forze, si è dimostrata<br />

vincente. Sul piano operativo tali strumenti, affiancati alle procedure istituzionali, hanno infatti facilitato<br />

e velocizzato le attività di raccordo tra soggetti, favorendo l’attivazione di sinergie. Al contrario,<br />

nelle prime fasi, quando le procedure istituzionali predisposte non erano affiancate da tali strumenti<br />

operativi, si sono più volte prodotti dei colli di bottiglia e intoppi incompatibili con le esigenze<br />

e le tempistiche che caratterizzano un’operazione urgente in emergenza. L’esperienza fatta evidenzia<br />

dunque come la definizione di strumenti di supporto alle decisioni sia sul fronte gestionale<br />

che operativo può migliorare l’efficacia del sistema di risposta di protezione civile producendo<br />

sinergie estremamente positive tra le Istituzioni coinvolte. Gli stessi strumenti di standardizzazione<br />

454


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

(soluzioni tipo) possono anche essere, in prospettiva, un utile elemento da sfruttare per facilitare e<br />

velocizzare il raccordo tra la fase di valutazione del danno, nella quale si individuano anche le<br />

potenziali esigenze di opere provvisionali, e la successiva fase di realizzazione.<br />

Ringraziamenti. Il lavoro è stato svolto nell’ambito delle attività del Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco nell’emergenza<br />

sismica del terremoto dell’Abruzzo dal Nucleo di coordinamento delle opere provvisionali insediato<br />

presso la Direzione regionale VVF dell’Abruzzo, dove l’autore ha curato il coordinamento scientifico del<br />

gruppo di lavoro per la redazione delle schede STOP. Si ringraziano gli Ingg. S. Basti, D. Ambrosini L.<br />

Munaro, M. Cavriani, E. Mannino, M. Bellizzi, M. Caciolai, L.Ponticelli, C. Bolognese, A. Maiolo, A.<br />

D’Odorico del Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco con in quali si è efficacemente e proficuamente collaborato<br />

e i colleghi dell’Università di Udine Ingg. F. Barazza, P. Malisan e A. Moretti per il contributo fornito nella<br />

realizzazione del Vademecum.<br />

Bibliografia<br />

Cavriani M., Grimaz S. (Coord.), Mannino E., Munaro L.; 2009: Schede tecniche di opere provvisionali (STOP) per la messa in<br />

sicurezza post-sisma. www.vigilfuoco.it<br />

IMPLEMENTAZIONE DI SUPPORTI ALLE DECISIONI NELLA MESSA IN SICUREZZA<br />

POST-SISMA DEL PATRIMONIO CULTURALE<br />

S. Grimaz, A. Moretti<br />

Dipartimento di Georisorse e Territorio, Università degli Studi di Udine<br />

Gli ultimi due eventi sismici significativi che hanno colpito l’Italia, ovvero il terremoto dell’Umbria-Marche<br />

del 1997 e quello dell’Abruzzo del 2009, hanno rappresentato dei momenti chiave<br />

per la gestione del patrimonio culturale in emergenza. Nel 1997, per la prima volta, è stata utilizzata<br />

una scheda per la valutazione del danno alle chiese (che costituiscono la gran parte del patrimonio<br />

architettonico storico) fungendo da vera e propria guida del rilevatore per il riconoscimento<br />

e l’analisi dei meccanismi di danno provocati dal sisma negli edifici colpiti. La scheda rappresentava<br />

un importante punto di sintesi degli studi di vulnerabilità sismica a posteriori per le chiese, sviluppati<br />

negli anni immediatamente precedenti al sisma in particolare in Friuli. L’impostazione alla<br />

base della valutazione del danno, che presuppone un’analisi di tipo cinematico delle varie parti della<br />

chiesa (i “macroelementi”) era però conosciuta solo da un ristretto gruppo di esperti che avevano<br />

svolto degli studi sull’argomento.<br />

D’altro canto il metodo si era dimostrato intuitivo ed estremamente efficace specialmente in<br />

condizioni d’emergenza, tanto che in occasione del terremoto Umbria-Marche è stato possibile,<br />

anche in considerazione del gran numero di beni architettonici presenti sul territorio colpito, affidare<br />

il rilevamento del danno alle chiese a tecnici di diversa formazione e competenza. Per questa<br />

ragione il rilevamento dei danni ha avuto innanzitutto il significato di una grande operazione di formazione<br />

sul campo dei rilevatori. Lo strumento predisposto era costituito da una scheda tradizionale<br />

che, oltre a raccogliere i dati identificativi del bene architettonico, procedeva nell’analisi ordinata<br />

dei vari macroelementi costituenti la chiesa, guidando il rilevatore nell’osservazione sul campo.<br />

L’abaco con la schematizzazione dei meccanismi di danno tipici, allegato alla scheda consentiva<br />

anche a rilevatori non particolarmente esperti di riconoscere per comparazione i fenomeni di danno<br />

e di darne una valutazione di gravità secondo criteri normalizzati. L’utilizzo della scheda come strumento<br />

di supporto alle decisioni si è rivelato estremamente proficuo; le valutazioni del danno sono<br />

state effettuate con criteri omogenei e i decisori hanno potuto disporre di rapporti tecnici immediatamente<br />

comprensibili e comparabili nelle fasi successive del processo di ricostruzione post-sisma,<br />

come è avvenuto con nella Regione Marche dove è stato redatto il Piano di Ripristino, Recupero e<br />

Restauro del patrimonio danneggiato che ha ordinato le priorità di intervento su <strong>2.3</strong>85 monumenti<br />

a partire, in primis, dai dati del rilevamento di danno normalizzati.<br />

La scheda è stata testata e migliorata in tempi successivi e utilizzata in ogni evento dopo quel-<br />

455


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 1- Estratto della scheda attualmente utilizzata per il rilevamento del danno alle chiese messa a punto nel 2006<br />

dal Dipartimento della Protezione Civile e dal Ministero per i Beni e le Attività Culturali (Modello A – DC).<br />

lo dell’Umbria-Marche, fino a diventare lo strumento ufficiale del Dipartimento della Protezione<br />

Civile e del Ministero per i Beni e le Attività Culturali per il rilievo del danno alle chiese (scheda<br />

A-DC) e ai palazzi (scheda B-DP). Nell’attuale versione della scheda a 28 meccanismi è prevista<br />

una sezione per l’individuazione e la descrizione sintetica delle misure di pronto intervento che il<br />

rilevatore, all’atto del sopralluogo, ritiene necessari per la messa in sicurezza del monumento. Le<br />

indicazioni di carattere tecnico su tali misure di salvaguardia sono però estremamente sintetiche e<br />

non consentono di fornire delle indicazioni esecutive per la loro realizzazione. La progettazione prima<br />

e la realizzazione poi delle opere di messa in sicurezza sono quindi delle operazioni che vengono<br />

decise di caso in caso, con criteri di dimensionamento e di esecuzione diversificati. Nel terremo-<br />

Fig. 2 - Sezione A20 della scheda “chiese” che riporta i provvedimenti di pronto intervento suggeriti dal rilevatore;<br />

non sono previste delle indicazioni di carattere tipologico. La fase dell’analisi del danno è disgiunta dalla fase di<br />

esecutiva del progetto di messa in sicurezza.<br />

456


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 3 - Estratto del Vademecum delle schede STOP elaborato dal Corpo Nazionale dei Vigili del fuoco (gruppo di<br />

lavoro istituito nell’ambito del Nucleo di Coordinamento delle Opere Provvisionali del CNVFF coordinato da<br />

S.Grimaz). La struttura delle schede consente di definire un raccordo immediato con i meccanismi di collasso individuati<br />

con la scheda “chiese” (confronta Fig. 2).<br />

to dell’Abruzzo, a differenza di quanto accaduto con gli altri terremoti anche recenti (Piemonte,<br />

Molise, Garda), la realizzazione delle opere provvisionali è stata affidata in modo sistematico al<br />

Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco, che si è dotato di una apposita struttura tecnica di coordinamento<br />

ed indirizzo degli interventi. Questa struttura ha normalizzato le procedure di intervento, elaborato<br />

degli standard progettuali e una efficace documentazione tecnica di carattere operativo per<br />

la realizzazione delle opere provvisionali (schede STOP). L’operazione si è basata sullo stesso pre-<br />

Fig. 4 - Proposta di integrazione della scheda “chiese” con la definizione di un rimando alle configurazioni delle<br />

Schede STOP del Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco nelle quali sono date indicazioni di fattibilità e di carattere<br />

esecutivo utili in sede di scelta del tipo specifico di provvedimento, di dimensionamento e di stima rapida del materiale<br />

necessario per la sua realizzazione.<br />

457


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

supposto con il quale è stato affrontato il rilevamento dei danni in Umbria-Marche, ovvero quello<br />

costruire degli strumenti di supporto alle decisioni per i tecnici non necessariamente esperti chiamati<br />

ad operare con rapidità in un contesto post-sismico. L’analogia fra le due operazioni non risiede<br />

solamente nei presupposti e nella filosofia (il supporto alle decisioni), ma ha anche un notevole<br />

grado di congruenza tecnica. Infatti le schede STOP individuano un percorso logico che parte dalle<br />

esigenze di intervento per arrivare fino ai dettagli esecutivi; le esigenze di intervento sono a loro<br />

volta chiaramente messe in evidenza nell’analisi per macroelementi della scheda. Si propone quindi<br />

una integrazione delle due procedure che consenta di eliminare il gap esistente fra il momento di<br />

analisi del danno e quello di realizzazione del pronto intervento (Fig. 4). I vantaggi di questa integrazione<br />

sono diversi. Innanzitutto la valutazione congiunta fra tecnici (Tutela dei beni architettonici<br />

e Vigili del fuoco) consente di comporre in un’unica soluzione anche gli aspetti connessi alla<br />

fattibilità in emergenza delle opere provvisionali. Inoltre con un esito di sopralluogo che produca<br />

anche il progetto dei provvedimenti di pronto intervento secondo schemi pre-codificati si possono<br />

ridurre i tempi per la messa in sicurezza degli edifici. Nello specifico per realizzare tale integrazione<br />

si propone per la schede “chiese” e “palazzi” una sezione “interfaccia” con le soluzioni tipo previste<br />

nel Vademecum delle schede STOP del CNVVF, nella quale sia possibile descrivere la tipologia<br />

e localizzare le opere provvisionali definite in forma interdisciplinare direttamente in sede di<br />

sopralluogo.<br />

Bibliografia<br />

Doglioni F., Petrini V., Moretti A.; 1994: Le chiese e i terremoto. Dalla vulnerabilità constatata nel terremoto del Friuli al<br />

miglioramento antisismico nel restauro. Verso una politica di prevenzione. Lint Editoriale Associati, 320 pp.<br />

Cavriani M., Grimaz S. (Coord.), Mannino E., Munaro L.; 2009: Schede tecniche di opere provvisionali (STOP) per la messa in<br />

sicurezza post-sisma. www.vigilfuoco.it<br />

VALUTAZIONE DI VULNERABILITÀ DELLA CHIESA DI SAN MARTINO AD ARTEGNA<br />

(UD) E CONFRONTO CON I DANNI PROVOCATI DAL SISMA DEL 1976<br />

A. Gubana, F. De Monte<br />

Dipartimento di Ingegneria Civile ed Architettura, Università di Udine<br />

La Chiesa di San Martino ad Artegna (UD) rappresenta, per la sua storia peculiare, un valido<br />

riferimento su cui verificare le procedure di valutazione della vulnerabilità e di analisi della risposta<br />

sismica. L’edificio, riedificato dopo il terremoto del 1511, era stato riaperto al pubblico appena<br />

pochi giorni prima del terremoto del 1976, alla conclusione di lavori di restauro curati dalla Soprintendenza.<br />

La ricerca d’archivio ha consentito di individuare molteplici documenti, tra cui il progetto<br />

dei lavori a suo tempo effettuati e numerose immagini della Chiesa appena prima e dopo le scosse<br />

del 6 maggio e successivamente a quelle del 15 settembre. I danni rilevati erano anche stati schedati<br />

ed analizzati in Doglioni et al. (1994). Le ricerche condotte sulla vulnerabilità degli edifici storici<br />

a seguito di più recenti eventi sismici (i.e. Giuffrè (1988), Lagomarsino (1998 e 1999)) hanno<br />

messo in evidenza la necessità di un diverso approccio nell’analisi della risposta sismica di questi<br />

edifici, ed in particolare degli edifici di culto. La fabbrica è stata quindi analizzata individuando i<br />

macroelementi, i meccanismi di collasso e valutando i moltiplicatori di carico dei cinematismi,<br />

mentre in parallelo sono state eseguite un’analisi non lineare di tipo push-over, un’analisi dinamica<br />

modale ed una statica lineare (De Monte (2007)).<br />

I risultati delle verifiche hanno confermato che i macroelementi, costituenti la chiesa di San<br />

Martino, non erano in grado di sopportare le azioni orizzontali in occasione del sisma del 1976 ed<br />

i risultati teorici sono in buon accordo con le evidenze documentali Infatti i meccanismi evidenziati<br />

dall’analisi limite, ovvero quelli con il moltiplicatore di collasso minore, hanno trovato una puntuale<br />

corrispondenza nel quadro dei danni rilevati.<br />

L’analisi globale dell’edificio con il metodo push over è risultata cautelativa in una delle due<br />

458


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 1 – Chiesa di San Martino ad Artegna (UD)<br />

dopo i restauri.<br />

direzioni, mettendo quindi in luce la<br />

necessità di una più precisa valutazione<br />

della richiesta di spostamento locale e/o<br />

dell’utilizzo di un diverso valore del fattore<br />

di smorzamento negli spettri di risposta<br />

in spostamento per queste tipologie di<br />

edifici. Infine alcune indicazioni utili da<br />

utilizzare a corredo possono venire dai<br />

risultati delle analisi statica lineare e<br />

dinamica modale, principalmente come<br />

supporto per l’individuazione della possibile<br />

posizione d’innesco delle linee di<br />

fessurazione.<br />

Fig. 2 – Chiesa di San Martino ad Artegna (UD) dopo il terremoto del 1976 (Archivio fotografico di Udine della<br />

Soprintendenza per i BAPPSAE del FVG).<br />

Bibliografia<br />

De Monte F.; 2007. Analisi non lineari e meccanismi di collasso per gli edifici monumentali: esempio di studio della Chiesa di San<br />

Martino ad Artegna. Tesi di Laurea, Relatore: A.Gubana, Università di Udine.<br />

Doglioni F., Moretti A., Petrini V.; 1994. Le Chiese e il terremoto, Edizioni LINT, Trieste.<br />

Giuffrè A.;1988. Monumenti e terremoti, Multigrafica Editrice, Roma.<br />

Lagomarsino S.;1998. A new methodology for the post-earthquake investigation of ancient churces; Proc. of the XI European<br />

Conference on Earthquake Engineering, Paris.<br />

Lagomarsino S.; 1999. Damage survey of ancient churces: the Umbria-Marche experience, Proc. of the International Workshop on<br />

Measures of seismic damage to masonry buildings, Monselice.<br />

459


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

SEISMIC SITE EFFECTS FOR A PRELIMINARY EVALUATION<br />

OF SEISMIC RISK OF SCHOOL BUILDINGS: A FIRST APPLICATION<br />

ON GEMONA DEL FRIULI AND TARCENTO CASE STUDIES<br />

P. Malisan, S. Grimaz, F. Barazza<br />

Dipartimento Georisorse e Territorio, Università degli Studi di Udine<br />

In Friuli Venezia Giulia (North-Eastern Italy) the ASSESS project (financed by the Regional<br />

Civil Protection and developed by the Istituto Nazionale di Oceanografia e Geofisica Sperimentale,<br />

the University of Trieste and the University of Udine) studies the seismic scenarios of strategically<br />

school buildings. Due to the large amount of buildings that should be investigated (1022) the work<br />

develops in several steps with different widening.<br />

The purpose of the first step is to set a ranking among all the buildings (prioritization), in order<br />

to define the subsequent ranking analyses. The ranking is based on values of risk evaluated simply<br />

by computing the potential damage of a building, and sorting the results first in descending order of<br />

potential damage, and secondly by considering the number of students presents in each building.<br />

The data used are obtained from the “Anagrafe degli edifici scolastici” database (from now on,<br />

called “Anagrafe” database, i.e. a register of school buildings), available for almost all the school<br />

buildings of the Region. In this paper the authors present the results on potential damage obtained<br />

using the macroseismic method proposed by Lagomarsino and Giovinazzi (2006). This method has<br />

been adapted to the available data (i.e. the ones of the “Anagrafe” database). Shortly, the Lagormarsino<br />

and Giovinazzi method consists in assigning to each building a vulnerability base score<br />

depending from its typology; afterwards some modifiers are computed by looking at all the features<br />

(available into the database) able to affect the seismic behavior. The method and the ranges derive<br />

from the EMS-98 macroseismic scale (Grünthal, 1998), and are defined starting from statistical<br />

considerations. For further information on the application and the results of the method, see Malisan<br />

et al. (2009).<br />

In this work the authors will highlight the importance of the evaluation of the action (seismic<br />

input) in the final definition of the potential damage. The function that defines the potential damage<br />

is defined in Lagomarsino and Giovinazzi (2006) article, and characterizes the potential<br />

(expected) damage through the EMS-98 damage grades.<br />

First of all, the vulnerability index for each school building has been computed, as described<br />

above. The evaluation of the potential damage has been done by using the values of peak ground<br />

acceleration both starting from the values of the seismic zones both from the “punctual” values of<br />

PGA defined by Gruppo di Lavoro (2004) for the<br />

whole Nation.<br />

In the Friuli Venezia Giulia Region exists also a<br />

map of the NEHRP zones (ASSESS, 2009). The data<br />

of this map have been used to improve the evaluation<br />

of the potential damage in the first level of the project.<br />

The results are plot in Fig. 1, where in most of the<br />

cases the value of potential damage calculated from the<br />

value of PGA of the zone is higher than the one calculated<br />

with the punctual PGA, but there are some cases<br />

particularly significant in which the value of a g punctual<br />

is higher than the other (i.e. the ones in zone 4 and<br />

some buildings in the 3 rd zone). In the figure, the dots<br />

Fig. 1 – Comparison among potential damage calculated from<br />

the value of PGA of the zone and the one calculated with the<br />

punctual PGA.<br />

460


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 2 – Classification of geo-morphotypes [from Grimaz, 2009].<br />

represent the values computed without considering the NEHRP class, while the empty squares the<br />

ones with NEHRP classification. In the figure to a point can correspond to more than one building.<br />

According to Eurocode 8 (1998), Grimaz (2009) defined several geo-morphotypes, presented in<br />

Fig. 2. These geo-morphotypes have been geo-located in two sites of Friuli Venezia Giulia: Gemona<br />

del Friuli (UD) and Tarcento (UD) (Fig. 3). After the earthquake on 6 May 1976 in Friuli about<br />

85000 damage inspection sheets were compiled by specific technician groups. These sheets have<br />

been collected and entered in a geo-located database (Di Cecca and Grimaz, 2008).The analyses of<br />

these data lead to conclusions regarding average values and variability range of ground motion<br />

Fig. 3 – Geo-morphotypes present in Gemona del Friuli (a) and Tarcento (b) and average values and variability range<br />

of ground motion parameters estimated for the different geo-morphotypes of Gemona and Tarcento (c and d)<br />

[from Grimaz, 2009].<br />

461


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 4 – Comparison of potential<br />

damage computed with geo-morphotypes<br />

and the one without.<br />

parameters in some of the geo-morphotypes individuated (Fig. 3c and 3d). The first evaluation of<br />

the geo-morphotypes in Gemona del Friuli and Tarcento allows the authors to compare the results<br />

obtained for the school buildings by using:<br />

- the action (PGA) in correspondence to the bedrock;<br />

- the action obtained by considering also the NEHRP class of the soil;<br />

- average relative amplification factors (ARAF) of each geo-morphotype (Fig. 4).<br />

Looking at Fig. 4 it is possible to observe that the potential damage always increases when geomorphotypes<br />

are considered (if the value of PGA is fixed). If then we compare the positions of the<br />

buildings in the ranking list (created just for the two areas) we see that for most of the buildings the<br />

ranking position will change (for example the building that would be the 16 th position without geomorphotypes<br />

is 4 th in the ranking with geo-morphotypes). The data analyzed give us a certain variability<br />

on the results and certainly the intrinsic variability of the ARAF takes the authors to use it<br />

just as an indicator of potential critic zone that requires further analyses (i.e. microzonation).<br />

Works in progress will lead the authors to define the geo-morphotypes for all the Region and to<br />

improve therefore the knowledge of the values of ARAF and on their variability. This mean values<br />

should be considered just as a<br />

raw indication for the possible<br />

increase of the action in correspondence<br />

to a certain scenario.<br />

Certainly they indicate the<br />

necessity of further (and deeper)<br />

analysis of the whole scenario in<br />

which the building is set (comprehending<br />

also the analysis of<br />

Fig. 5 – Comparison among the ranking<br />

list obtained with geo-morphotypes<br />

and the two lists without them<br />

(with ag defined from seismic zones<br />

and with ag defined punctually).<br />

462


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

the building). In any case, the potential effects of geo-morphologic scenarios could be taking into<br />

account in the risk assessment in order to consider the different priority of investigation.<br />

Acknowledgements. This work develops in the ASSESS project, financed by the Civil Defense Department of<br />

Friuli Venezia Giulia Region (Italy)<br />

References<br />

Di Cecca M., Grimaz S.; 2008, accepted: The new Friuli earthquake Damage database (Fr.E.D.). Boll. Geof. Teor. Appl.<br />

Eurocode 8; 1998 – EN 1998: Design of structures for earthquake resistance.<br />

Gruppo di Lavoro, 2004: Redazione della mappa di pericolosità sismica prevista dall’ordinanza PCM del 20 marzo 2003. All. 1.<br />

Rapporto conclusivo per il Dipartimento di Protezione Civile. INGV, Milano-Roma, aprile 2004, 65 pp + 5 appendici.<br />

Grimaz S., 2009, accepted: Seismic site effects estimation from Probit analysis of the data of the 1976 Friuli earthquake (NE Italy).<br />

Boll. Geof. Teor. Appl.<br />

Grimaz S., Malisan P., Barazza F., Del Pin E.; 2009: Potenziale influenza degli effetti di sito nelle stime di rischio sismico a livello<br />

territoriale. XIII convegno ANIDIS, Bologna.<br />

Grünthal G.; 1998. “European Macroseismic scale 1998”. Chaiers du Centre Europèèn de Géodynamique et de Séismologie,<br />

Volume 15, Luxembourg. 15<br />

Lagomarsino S., Giovinazzi, S.; 2006: Macroseismic and mechanical models for the vulnerability and damage assessment of<br />

current buildings. Bull. Earthquake Eng., 4, 415-443.<br />

Malisan P., Grimaz S., Barazza F.; 2009: Prime valutazioni sul rischio sismico delle scuole del Friuli Venezia Giulia a partire dai<br />

dati dell’Anagrafe degli edifici scolastici. XIII convegno ANIDIS, Bologna.<br />

ASSESS, 2009: Relazione congiunta attività fase I. Istituto Nazionale di Oceanografia e Geofisica Sperimentale, Università di<br />

Trieste, Università di Udine.<br />

LE AZIONI SISMICHE PREVISTE NELLE NTC 2008:<br />

ANALISI E CONFRONTI CON PRECEDENTI NORME SISMICHE<br />

V. Manfredi, A. Masi<br />

Dipartimento di Strutture, Geotecnica, Geologia applicata, Università degli studi della Basilicata, Potenza<br />

Introduzione. La classificazione sismica di un territorio, dunque la definizione delle azioni con<br />

cui devono essere progettate le costruzioni, è uno strumento fondamentale per la mitigazione del<br />

rischio sismico. In Italia la prima classificazione fu proposta dopo il disastroso terremoto di Reggio<br />

Calabria e Messina nel 1908. Successivamente, purtroppo sempre e solo a seguito di eventi verificatisi<br />

nei decenni successivi, si arrivò fino al 1980 ad individuare a rischio quasi il 25% del territorio<br />

nazionale. Negli ultimi decenni, in particolare dopo i terremoti del 1980 in Campania-Basilicata<br />

e del 2002 in Molise, gli studi di pericolosità sismica effettuati hanno portato a classificare quasi<br />

il 70% del territorio nazionale, ed inoltre con la OPCM 3274 del 2003, anche alle aree precedentemente<br />

non classificate è stato attribuito un valore, seppur minimo, del parametro di pericolosità<br />

adottato per la progettazione. Negli anni la classificazione sismica italiana è stata effettuata individuando<br />

diversi intervalli di valori di intensità attesi e attribuendo all’intero territorio dei diversi<br />

comuni il valore di intensità dell’estremo superiore dell’intervallo di appartenenza stimato. Chiaramente<br />

tale procedura comporta in genere una sovrastima delle azioni sismiche assunte convenzionalmente<br />

rispetto ai valori desunti localmente dagli studi di pericolosità. Ciò vale sia per il progetto<br />

delle nuove costruzioni che per la valutazione e l’eventuale adeguamento di quelle esistenti prive<br />

di protezione sismica. Se per le nuove costruzioni questa sovrastima non determina significativi<br />

extra-costi, per le costruzioni esistenti ciò può comportare il ricorso a interventi di rafforzamento<br />

sensibilmente più onerosi. Tali interventi, in particolare per le costruzioni ricadenti in aree con livelli<br />

di pericolosità reali medio-bassi potrebbero essere molto limitati o addirittura evitati contando sul<br />

surplus di capacità resistente di cui le strutture sono a volte dotate rispetto ai carichi gravitazionali<br />

e che può essere reso disponibile nei confronti delle azioni sismiche (Masi et al., 2008). Attualmente<br />

sono stati introdotti nelle recenti Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC2008, D.M.<br />

14.01.2008) i risultati di nuovi studi sulla pericolosità (INGV 2004) che permettono la definizione<br />

delle azioni sismiche con riferimento ad una scala continua di valori di scuotimento funzione delle<br />

463


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

coordinate geografiche del sito. Nel presente lavoro vengono discusse le rilevanti differenze tra le<br />

azioni sismiche di progetto basate sulla pericolosità sismica di base considerata nelle NTC 2008 e<br />

quelle considerate in precedenti norme sismiche, in particolare la classificazione riportata nell’OPCM3274.<br />

A tale scopo sono riportati alcuni confronti in termini di accelerazione di picco al<br />

suolo (PGA) relativi all’intero territorio italiano e, con maggiore dettaglio, a quello della regione<br />

Basilicata.<br />

La classificazione sismica del territorio Italiano secondo la OPCM 3274 e NTC2008. Con<br />

l’emanazione dell’OPCM3274 nel 2003 fu introdotta la classificazione del territorio in quattro Zone<br />

Sismiche (ZS1, ZS2, ZS3, ZS4) ciascuna caratterizzate da un valore di PGA su suolo rigido e riferito<br />

ad una probabilità di superamento del 10% in 50 anni (ovvero evento con periodo di ritorno di<br />

475 anni) rispettivamente pari a 0.35g, 0.25g, 0.15g, 0.05g. Attualmente il D.M. 14 gennaio 2008<br />

(Norme tecniche per le Costruzioni, NTC2008), utilizzando i risultati dello studio sulla pericolosità<br />

sismica italiana elaborati dall’INGV (Gruppo di Lavoro MPS, 2004), fornisce una distribuzione<br />

continua nello spazio dei<br />

valori della sismicità nel<br />

territorio superando, così, i<br />

Fig. 1 - Classificazione sismica del territorio italiano secondo la<br />

OPCM3274/2003<br />

confini amministrativi<br />

come limiti di definizione<br />

dei differenti livelli di<br />

sismicità previsti nella<br />

classificazione precedente.<br />

Nelle Fig. 1 e 2 sono riportati,<br />

rispettivamente, la<br />

mappa dei livelli di sismicità<br />

attesi secondo la classificazione<br />

introdotta con<br />

l’OPCM3274 e secondo la<br />

NTC2008 riferiti al valore<br />

dell’accelerazione orizzontale<br />

di picco su suolo rigido<br />

che ha una probabilità<br />

di superamento del 10% in<br />

50 anni. Dalla immagini è<br />

evidente che i maggiori<br />

livelli di sismicità in Italia,<br />

con limitate differenze tra<br />

la classificazione OPCM e<br />

quella NTC2008, sono<br />

attesi lungo la dorsale<br />

appenninica e nel Friuli. Va<br />

però rilevato che, secondo<br />

la mappa NTC2008, non<br />

sono previsti, per eventi<br />

con periodo di ritorno di 475 anni, valori di accelerazione superiori a 0.30g. Si riconosce, inoltre,<br />

che nell’area centro-meridionale della Sicilia la zona con sismicità medio-bassa (valori tra 0.05g e<br />

0.15g) è maggiormente estesa rispetto a quella definita dalla classificazione OPCM3274. Al contrario,<br />

in alcune aree del Piemonte e della Valle d’Aosta, in particolare in prossimità del confine tra le<br />

due regioni, sono attualmente previsti più elevati valori di pericolosità sismica.<br />

Confronto tra le azioni sismiche OPCM3274 e NTC2008. Al fine di valutare in termini globali<br />

per il territorio nazionale le variazioni delle azioni sismiche tra la OPCM3274 e le NTC2008,<br />

464


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

nella Fig. 3 sono state riportate le<br />

distribuzioni, in percentuale, dei<br />

comuni (OPCM) e dei punti della<br />

griglia di riferimento (NTC) aventi<br />

valori di PGA (periodo di ritorno<br />

475 anni, suolo rigido) ricadenti<br />

negli intervalli 0-0.05g, 0.05g-<br />

0.15g, 0.15g-0.25g, 0.25g-0.35g.<br />

I dati in Fig. 3 evidenziano che<br />

le NTC 2008 collocano la gran parte<br />

del territorio nazionale in zona<br />

sismica a bassa intensità (0.05-<br />

0.15g) con una percentuale maggiore<br />

del 50%, mentre nelle altre tre ZS<br />

prevalgono le percentuali relative<br />

alla OPCM. In particolare in ZS1 la<br />

OPCM colloca il 9% (716 su 8101)<br />

dei comuni, con una percentuale<br />

all’incirca doppia rispetto alle NTC<br />

che si fermano a circa il 5%. Inoltre,<br />

secondo la classificazione<br />

riportata nella OPCM, il numero di<br />

comuni italiani ricadenti in zona a<br />

più bassa sismicità (ZS4, PGA =<br />

0.05g) sono circa il 42% (3427<br />

comuni su 8101 totali). Per meglio<br />

visualizzare le differenze, in Fig. 4<br />

è mostrato il confronto in termini di<br />

PGA previsto in ognuna delle città capoluogo di provincia (si noti che i valori di PGA riportati per<br />

la NTC2008 sono riferiti al sito di costruzione della sede Comunale).<br />

Il diagramma mostra che i valori di PGA di molte città classificate in ZS4 secondo la<br />

OPCM3274 hanno, alla luce degli aggiornamenti introdotti con la NTC2008, un valore stimato ben<br />

maggiore di 0.05g. Esse sono, ad esempio, le città di Cuneo, Sondrio ed Aosta. Con riferimento alle<br />

altre zone sismiche risulta, invece, che i valori attribuiti secondo le NTC2008 sono generalmente<br />

inferiori a quelli della precedente classificazione, in particolare per la ZS2. Ad esempio la città di<br />

Roma, precedentemente classificata in zona 3 (PGA = 0.15g), presenta un valore di PGA minore del<br />

29% secondo la NTC2008 (PGA =<br />

0.107g), mentre il valore stimato per<br />

Napoli subisce una riduzione del<br />

33%. Solo alcune città, tra le quali<br />

L’Aquila, presentano valori di PGA<br />

maggiori nelle NTC rispetto alla<br />

classificazione OPCM3274. Un analogo<br />

confronto è illustrato in Fig. 5<br />

con riferimento ai 131 comuni della<br />

regione Basilicata. In questo caso,<br />

salvo pochissime eccezioni e con<br />

scostamenti modesti, i valori di PGA<br />

previsti nelle NTC2008 sono inferiori,<br />

a volte in modo sensibile, rispetto<br />

Fig. 2 - Mappa di pericolosità secondo la NTC2008<br />

Fig. 3 - Distribuzione percentuale dei punti della griglia di riferimento<br />

(NTC2008) e dei comuni (OPCM3274) nelle quattro<br />

fasce di valori di PGA corrispondenti alle ZS della OPCM 3274<br />

465


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 4 - Confronto tra i<br />

valori di PGA previsti<br />

nelle NTC2008 e nella<br />

OPCM3274 per le città<br />

capoluogo di provincia<br />

italiane.<br />

a quelli della OPCM3274. In particolare, il capoluogo di regione, Potenza, subisce una riduzione<br />

del 74% passando dal valore corrispondente alla zona 1 (PGA = 0.35g) a PGA = 0.202g. La riduzione<br />

dei valori della azioni sismiche di progetto previste dalle NTC risulta particolarmente importante<br />

in riferimento all’adeguamento del patrimonio edilizio esistente realizzato prima del 1980,<br />

ossia della classificazione sismica che ha interessato la gran parte del territorio regionale. In particolare,<br />

prima del 1980, dei 131 comuni lucani soltanto 6 risultavano classificati e, quindi, gran parte<br />

del patrimonio edilizio esistente, sia pubblico che privato, risulta non protetto dal sisma. In particolare,<br />

dei circa 3000 edifici pubblici presenti sul territorio regionale circa 2000 risultano non protetti<br />

ed ingenti somme sono richieste per il loro adeguamento. Pertanto, con una più accurata definizione<br />

delle azioni sismiche e la conseguente riduzione del deficit di protezione sismica, si otterrà<br />

una significativa riduzione della entità e dei tempi per la messa in sicurezza del patrimonio edilizio<br />

esistente.<br />

Fig. 5 - Confronto tra i<br />

valori di PGA previsti<br />

nelle NTC2008 e nella<br />

OPCM3274 per i 131<br />

comuni della regione<br />

Basilicata.<br />

Le semplici analisi effettuate nel presente lavoro mostrano che, generalmente, la nuova mappa<br />

di pericolosità considerata dalle NTC2008 restituisce valori inferiori di PGA rispetto a quelli previsti<br />

nella classificazione per zone della OPCM 3274, in particolare per le località a più alta sismicità<br />

attesa. Al contrario, alcune città ricadenti in zone classificate a più bassa sismicità (ZS4) secondo<br />

le NTC risultano avere valori maggiori di PGA. La classificazione sismica introdotta con le NTC<br />

consente, inoltre, una definizione continua, e non più discreta, nello spazio dei valori della perico-<br />

466


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

losità sismica. Pertanto le azioni sismiche previste dalle NTC dovrebbero condurre sia ad una riduzione<br />

che alla ottimizzazione dei costi per le nuove costruzioni. Ciò vale ancor più per le strutture<br />

esistenti, nelle quali una stima più mirata della reale pericolosità sismica di base del sito di costruzione,<br />

potrebbe risultare determinante ai fini degli esiti delle verifiche di sicurezza e, in caso di esito<br />

negativo, richiedere interventi meno onerosi in termini di costi economici e sociali.<br />

Bibliografia<br />

Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n.3274, 2003. Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione<br />

sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica.<br />

Decreto Ministeriale del 14.1.2008. Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni.<br />

Masi A., Vona M., Manfredi V., 2008. Analisi parametriche su strutture esistenti in c.a. finalizzate alla valutazione della coerenza<br />

dei risultati ottenuti con diversi metodi di analisi, Convegno ReLUIS – linea 2, Valutazione e riduzione della vulnerabilità<br />

sismica di edifici esistenti in c.a., Roma.<br />

Gruppo di Lavoro MPS (2004). Redazione della mappa di pericolosità sismica prevista dall’Ordinanza PCM 3274 del 20 marzo<br />

2003. Rapporto Conclusivo per il Dipartimento della Protezione Civile, INGV, Milano-Roma, aprile 2004, 65 pp. + 5<br />

appendici.<br />

LA PREVENZIONE DEL RISCHIO SISMICO NEGLI STRUMENTI<br />

DI PIANIFICAZIONE TERRITORIALE E URBANISTICA<br />

A. Manicardi 1 , M. Romani 2<br />

1 Provincia di Modena, Servizio Pianificazione Urbanistica e Sistema Informativo Territoriale,<br />

2 Regione Emilia-Romagna Direzione Generale Programmazione Territoriale e Negoziata, Intese. Relazioni Europee e<br />

Relazioni Internazionali<br />

Legislazione e pianificazione in ambito regionale. Scopo dell’intervento è presentare il quadro<br />

dell’attuale normativa regionale relativa alla riduzione del rischio sismico ed il suo recepimento<br />

ed applicazione negli strumenti di pianificazione territoriale ed urbanistica delle Province e dei<br />

Comuni. La Regione Emilia-Romagna ha provveduto al recepimento dell’Ordinanza del Presidente<br />

del Consiglio dei Ministri (OPCM) 20 marzo 2003, n. 3274, divenuta efficace con l’entrata in<br />

vigore del D.M. 14 settembre 2005, ed ha nel contempo avviato il riordino delle norme in materia<br />

di rischio sismico. Il recepimento del provvedimento nazionale, avvenuto con deliberazione di<br />

Giunta Regionale n. 1677/2005, ha comportato la sostanziale modifica della precedente situazione,<br />

in quanto:<br />

• a seguito dell’Ordinanza i comuni emiliano romagnoli inseriti nella zona a media sismicità (ora<br />

denominata “zona 2”) sono saliti da 89 a 105; 214 comuni sono stati inseriti nella zona a bassa<br />

sismicità (ora denominata “zona 3”) e 22 nella zona a bassissima sismicità (ora denominata “zona<br />

4”);<br />

• ha determinato, dal 23 ottobre 2005, un deciso salto qualitativo nella progettazione edilizia nel territorio<br />

regionale, chiamata all’osservanza alternativamente o della NTC approvata con il medesimo<br />

decreto o della NTC del 1996.<br />

Parallelamente sono stati attivati gruppi di lavoro a livello regionale al fine di definire direttive<br />

ed indirizzi in merito alla compatibilità degli strumenti urbanistici con le condizioni di pericolosità<br />

del territorio. Le attività dei gruppi di lavoro hanno preso le mosse dalla valutazione ed implementazione<br />

dei provvedimenti già esistenti nel corpo normativo regionale, hanno considerato esperienze<br />

in essere e favorito sperimentazioni a livello provinciale.<br />

La legislazione regionale vigente in materia di governo del territorio (LR 20/2000 “Disciplina<br />

generale sulla tutela e l’uso del territorio”) e in materia di edilizia (LR 31/2002 “Disciplina generale<br />

dell’edilizia”) già riconoscevano alla pianificazione territoriale ed urbanistica il ruolo fondamentale<br />

di concorrere alla riduzione e alla prevenzione del rischio sismico orientando i processi di trasformazione<br />

del territorio secondo criteri di prevenzione e mitigazione del rischio sismico. In parallelo<br />

a questi orientamenti si alzava la soglia d’attenzione degli enti intermedi di pianificazione: la<br />

Provincia di Modena, ad esempio, la cui pianificazione territoriale (PTCP) era stata formata e<br />

467


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

approvata alla fine degli anni Novanta del secolo scorso, già conteneva attenzioni alla riduzione del<br />

rischio sismico in coerenza con le diposizioni nazionali al tempo vigenti. Inoltre, con la LR<br />

31/2002, le Province emiliano romagnole assumevano anche l’esercizio le funzioni di verifica della<br />

pianificazione attuativa comunale in materia sismica, funzioni rese efficaci ed esercitate dall’entrata<br />

in vigore del D.M. 14 settembre 2005.<br />

Nel 2007, con l’atto n .112/2007 “Indirizzi per gli studi di microzonazione sismica in Emilia-<br />

Romagna”, l’Assemblea legislativa regionale ha definito gli indirizzi per la redazione di studi di<br />

microzonazione sismica concretizzando l’obbligo della definizione dell’azione sismica negli strumenti<br />

di pianificazione urbanistica comunale. Nel dispositivo viene altresì assegnato alle Province<br />

la redazione di un quadro conoscitivo del territorio orientato alla definizione di macroareali aventi<br />

differenti effetti di sito attesi in caso di sisma. Allo strumento di pianificazione a scala provinciale<br />

- che nel caso specifico della Provincia di Modena è stato corredato anche da opportuna disciplina<br />

applicativa e transitoria - deve seguire idoneo approfondimento a livello comunale, poi verificato<br />

dalle Province nel rituale percorso di approvazione della strumentazione urbanistica, sia pianificatoria<br />

che operativo- attuativa, formata dai dei Comuni.<br />

Nel 2008 l’Assemblea legislativa ha quindi approvato la LR 19/2008 “Norme per la riduzione<br />

del rischio sismico” sostituendo le disposizioni espresse nella LR n. 35 del 1984 e nel Regolamento<br />

n. 33 del 1986, provvedendo così all’ormai necessario riordino delle funzioni regionali e locali<br />

afferenti la materia sismica; in tal modo sono stati ulteriormente rafforzati i compiti degli strumenti<br />

di pianificazione territoriale ed urbanistica nella prevenzione del rischio sismico ed il loro ruolo<br />

nell’orientare i processi di trasformazione del territorio verso aree caratterizzate da minore pericolosità<br />

sismica.<br />

Nel 2009 infine, la legge regionale n. 6 “Governo e riqualificazione solidale del territorio”,<br />

anche sulla scorta delle concrete esperienze provinciali, ha perfezionato alcuni articoli della LR<br />

19/2008 precisando ulteriormente i contenuti inderogabili per la valutazione dei piani urbanistici<br />

comunali in riferimento alle analisi di risposta sismica locale.<br />

Adeguamento degli strumenti di pianificazione territoriale e urbanistica - I Piani Provinciali di<br />

Coordinamento Territoriale (PTCP) rappresentano notoriamente gli strumenti di governo del territorio<br />

con cui le Province esercitano il compito assegnato loro dalla Regione in relazione al governo<br />

dei processi di trasformazione di area vasta e di indirizzo e coordinamento della pianificazione<br />

comunale. Con i PTCP le Province definiscono anche le caratteristiche di vulnerabilità, criticità e<br />

potenzialità delle singole parti del territorio e le conseguenti tutele, nonché i bilanci delle risorse territoriali,<br />

i criteri e le soglie del loro uso, stabilendo le condizioni e i limiti di sostenibilità territoriale<br />

e ambientale delle previsioni urbanistiche comunali che comportano rilevanti effetti che esulano<br />

dai confini amministrativi di ciascun ente. Analizzando gli strumenti di pianificazione territoriale<br />

delle Province, emerge che gli studi per la definizione della pericolosità sismica come richiesto dalla<br />

DAL 112/2008, sono stati redatti da 5 province su 9: ne discende la condivisa consapevolezza<br />

della necessità di aggiornare e adeguare quanto prima gli strumenti di pianificazione territoriale di<br />

livello intermedio. Dall’esperienza quadriennale basata su un’analitica verifica della strumentazione<br />

urbanistica comunale portata avanti dalla Provincia di Modena nel territorio di competenza (oltre<br />

300 strumenti esaminati) emerge la necessità di una maggior attenzione nella redazione della documentazione<br />

tecnica finalizzata alla riduzione del rischio sismico, con prevalente riferimento a:<br />

• strumenti urbanistici comunali sia operativi (POC) che attuativi (PUA) riguardanti previsioni di<br />

rilevante interesse pubblico, opere di importanza strategica e/o destinate ad elevata fruizione pubblica;<br />

• indagini volte determinare aspetti singolari, ma significativi dei rapporti geologici (es. categoria<br />

dei terreni di fondazione, condizioni di suscettibilità di effetti locali e coefficienti di amplificazione<br />

dei terreni);<br />

• assenza di approfondimenti di III° livello delle aree interessate dalle trasformazioni urbanistiche,<br />

nei casi richiesti dalla normativa;<br />

• informazioni e/o indagini geognostiche carenti o non adeguatamente documentate.<br />

468


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Bibliografia<br />

Antonella Manicardi, Luca Martelli; 2007: Prevenzione del rischio sismico: rappresentazione della pericolosità nei Ptcp.<br />

Urbanistica, 132, 95-101.<br />

Piano Territoriale di Coordinamento della Provincia di Modena 2009, Normativa; Quadro conoscitivo; Tav.2 - Carta delle aree<br />

potenzialmente soggette a effetti locali per eventi sismici; Tav.3 Carta dei depositi del sottosuolo che influenzano il moto<br />

simico in superficie; Carte di piano 2.2 - Rischio sismico: carta delle aree suscettibili di effetti locali.<br />

L’AMPLIFICAZIONE SISMICA NEGLI “INDIRIZZI PER GLI STUDI<br />

DI MICROZONAZIONE SISMICA IN EMILIA-ROMAGNA PER LA PIANIFICAZIONE<br />

TERRITORIALE E URBANISTICA”<br />

A. Marcellini 1 , L. Martelli 2 , A. Tento 1 , R. Daminelli 1<br />

1 IDPA- CNR, Milano<br />

2 Servizio Geologico, Sismico e dei Suoli, Regione Emilia-Romagna, Bologna<br />

La Regione Emilia-Romagna con la delibera n.112 del 2 maggio 2007 ha introdotto gli “Indirizzi<br />

per gli studi di microzonazione sismica in Emilia-Romagna per la pianificazione territoriale e<br />

urbanistica” con i seguenti obiettivi principali:<br />

1. Introdurre criteri uniformi per la protezione dal rischio sismico che tengano conto delle caratteristiche<br />

geologiche locali<br />

2. Fornire una guida ai professionisti per la realizzazione di indagini di microzonazione sismica<br />

Gli indirizzi, redatti da un gruppo di lavoro composto da esperti dall’Università di Firenze, dal<br />

CNR-IDPA e da funzionari e amministratori della Regione Emilia-Romagna, prevedono tre livelli<br />

di approfondimento in relazione alle tipologie di applicazione. In sintesi, gli indirizzi forniscono il<br />

moto di riferimento, in termini di accelerogrammi, per ogni comune e definiscono i seguenti tre<br />

livelli di analisi. Si basa su dati geologici e geotecnici disponibili e costituisce essenzialmente uno<br />

strumento per la pianificazione a livello provinciale (esempio P.T.C.P.). È rivolto alla pianificazione<br />

a livello comunale e richiede una conoscenza geologica di maggior dettaglio del territorio. In<br />

particolare sono richieste informazione su Vs e profondità substrato ai fini della valutazione delle<br />

amplificazione sismiche. Si tratta di microzonazioni di dettaglio che richiedono una approfondita<br />

conoscenza geologica e geofisica del territorio, l’impiego di adeguati modelli di calcolo della risposta<br />

sismica e la valutazione di potenziali comportamenti non lineari dei terreni (in particolare possibili<br />

fenomeni di liquefazione).<br />

Nel presente lavoro si analizzano gli aspetti riguardanti i fenomeni di amplificazione sismica<br />

relativi alla microzonazione del II livello. Essi sono stati suddivisi in a) amplificazioni dovute a<br />

effetti litologici (variazione della Vs negli strati superficiali, profondità bedrock, ecc) e b) effetti<br />

topografici.<br />

a) Le linee guida forniscono ai professionisti incaricati di redigere le microzonazioni apposite<br />

tabelle per la valutazione dei coefficienti di amplificazione sismica in termini PGA, intensità spettrale<br />

calcolata tra 0.1 s e 0.5 s, intensità spettrale calcolata tra 0.5 s e 1.0 s, in entrambi i casi con<br />

smorzamento 5%. I valori di amplificazione dipendono da:<br />

- valori di Vs e profondità bedrock per l’ambiente appenninico;<br />

- valore di Vs30 per la rimanente parte del territorio regionale (essenzialmente ambiente di pianura).<br />

La Tab. 1 riguarda l’appennino e il margine appenninico-padano con substrato marino caratterizzato<br />

da Vs ≥ 800 m/s.<br />

Nella Tab. 1, Vs è la velocità media dei depositi fino al substrato, di profondità H, ed è ottenuta<br />

con prove geofisiche. Per esempio: con depositi di profondità 17 metri e una Vs media di 270 m/s<br />

si ottiene una amplificazione dell’intensità spettrale di 2.0.<br />

469


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Tab. 1 – Fattore di amplificazione dell’Intensità Spettrale (0.1 s < To < 0.5 s).<br />

b) Nelle linee guida, i coefficienti di amplificazione topografica, che sono derivati dalle norme<br />

sismiche francesi della A.F.P.S., sono calcolati con una relazione dipendente dalla pendenza e dal<br />

gradiente della pendenza del profilo topografico e sono limitati fra 1 e 1.4. Tuttavia la valutazione<br />

degli effetti topografici presenta tuttora notevoli difficoltà anche a causa della influenza dell’aleatorietà<br />

di alcuni parametri (come ad esempio l’angolo di incidenza) che rendono problematica la<br />

generalizzazione del fenomeno. Queste difficoltà sono state evidenziate nello studio pilota sugli<br />

effetti topografici condotto nel comune di Torriana (Rimini). Nella Fig. 1 sono mostrati la sezione<br />

geologica passante per Torriana, il fattore di amplificazione calcolato mediante la formula prevista<br />

dalle linee guida (pannello A) e il fattore di amplificazione dell’intensità spettrale, per 0.1s < To <<br />

0.5s, (pannello B), ottenuto con una modellazione bidimensionale del profilo topografico. Si nota<br />

una concordanza qualitativa tra i valori previsti dalle linee guida e quelli calcolati utilizzando la<br />

modellazione. La sezione della Fig. 1 evidenzia anche i siti in cui sono state installate per alcuni<br />

Fig. 1 – Fattore di amplificazione della topografia di Torriana (Rimini). Pannello A : linee guida. Pannello B: intensità<br />

spettrale (0.1 s < To < 0.5 s) ottenuto con la modellazione.<br />

470


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 2 – Rapporto spettrale stazione<br />

“rocca” / stazione “campo”. Pannello<br />

A : registrazioni sismometriche. Pannello<br />

B: modellazione.<br />

mesi due stazioni sismologiche (“campo” e “rocca”) che hanno permesso la registrazioni di numerosi<br />

eventi sismici e di esplosioni prodotte in cave. La Fig. 2 confronta i rapporti spettrali delle due<br />

stazioni di registrazione (pannello A) con i rapporti spettrali calcolati modellando la risposta topografica<br />

per due diverse velocità delle onde S (pannello B). Come più volte evidenziato in letteratura,<br />

non si riscontra una soddisfacente concordanza.<br />

EFFETTI DI SITO DOVUTI ALLA VARIABILITÀ DELL’AZIONE SISMICA:<br />

UNA SIMULAZIONE SULL’EVENTO DI PARKFIELD (CALIFORNIA) DEL 2004<br />

M. Mucciarelli, C. Rubolino, M. Vona<br />

DiSGG, Università della Basilicata, Potenza<br />

Lungo la sezione della faglia di San Andreas, nella regione di Parkfield in California centrale, a<br />

partire dagli anni ’80, fu avviata una sperimentazione finalizzata alla previsione dei terremoti. Sebbene<br />

tale esperimento non ebbe un grande successo, in quanto il terremoto avvenne in ritardo rispetto<br />

alle previsioni e per giunta senza nessun segnale precursore, vi è oggi a disposizione una grande<br />

quantità di registrazioni, in prossimità della regione di faglia, mai avuta per un evento sismico. In<br />

particolare, il 28 settembre 2004 un terremoto di magnitudo pari a 6.0 colpì la faglia di San Andreas<br />

nella regione di Parkfield in California centrale, in un’area scarsamente popolata. Tale evento<br />

rappresenta un classico esempio di variabilità del moto intra-evento. Le misurazioni del moto otte-<br />

471


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

nute dall’evento del 2004 sono estremamente variabili (Ruth A. et al 2004, Shakal A. et al, 2004),<br />

con notevoli differenze registrate a pochi chilometri di distanza. I picchi di accelerazioni vicino alle<br />

regioni di faglia vanno da 0.13g a più di 1.8g, una delle più alte accelerazioni registrate finora addirittura<br />

superiore alla capacità di registrazione dello strumento (California Integrated Seismic Network<br />

http://www.cisn.org). Le più grandi accelerazioni si sono verificate in prossimità della zona<br />

nord-ovest della presunta zona di rottura. Questi moti sono coerenti con la direzione di rottura della<br />

faglia, dall’ipocentro vicino Gold Hill verso il nord-ovest. Tuttavia, accelerazioni fino a 0.8g sono<br />

state osservate anche nella direzione opposta, a sud nella Valle di Cholame, coerentemente con la<br />

rottura bilaterale, rottura a sud-ovest dell’ipocentro. Molte stazioni, vicine alla rottura di faglia, hanno<br />

registrato di contro un’intensità relativamente debole.<br />

L’evento di Parkfield rappresenta dunque un occasione unica per poter valutare gli effetti della<br />

variabilità del moto, nell’ambito di un unico evento, sul danneggiamento degli edifici. Essendo la<br />

zona interessata dall’evento praticamente priva di edifici il danneggiamento registrato è stato<br />

sostanzialmente nullo. Per tale ragione, allo scopo sono stati costruiti degli scenari di danno fisico<br />

agli edifici considerando come input sismico le registrazioni di Parkfield del 2004 e facendo riferimento<br />

a tipiche tipologie edilizie, di origine europea, in cemento armato, costruite negli anni ’70 in<br />

assenza di norme anti sismiche (Masi et al, 2009b). In termini di comportamento sismico globale,<br />

le tipologie edilizie individuate sono caratterizzate da uno sviluppo prevalente in una direzione, dalla<br />

presenza di solai orditi in una sola direzione, dalla simmetria morfologica e dalla assenza di telai<br />

con travi nella direzione trasversale, salvo per i telai di estremità.<br />

Al fine di limitare l’impegno computazionale sono state considerate soltanto le principali caratteristiche<br />

tipologiche quali altezza, dimensione in pianta, presenza e distribuzione delle tamponature,<br />

rigidezza dei telai trasversali esterni. In dettaglio, sono stati analizzati modelli a due, quattro e<br />

otto piani con telai trasversali esterni aventi tamponature collaboranti (Infilled Frame, IF), non collaboranti<br />

(Bare Frame, BF) o con disposte a piano porticato (Pilotis Frame; PF). Tutte le tipologie<br />

(Fig. 1) sono state progettate secondo una consolidata procedura di progettazione simulata al fine<br />

di definire i dettagli costruttivi in modo coerente con le normative e metodologie progettuali e<br />

costruttive dell’epoca.<br />

La valutazione della capacità resistente delle tipologie è stata valutata mediante analisi dinamiche<br />

non lineari condotte con il codice di calcolo agli elementi finiti IDARC 2D e adoperando come<br />

input sismico gli accelerogrammi naturali registrati. Sebbene i parametri sismici risultino ben correlati<br />

tra di loro, come indicatore della pericolosità sismica si è scelto di utilizzare l’intensità di<br />

Housner, che è risultata meglio correlata al danno subito dagli edifici, rispetto ad altri parametri<br />

quali ad esempio il PGA come già dimostrato in precedenti studi (Masi et al, 2009a). La risposta<br />

sismica delle strutture è stata valutata attraverso il parametro di risposta Drift/h che meglio si correla,<br />

rispetto ad altri, al parametro sismico scelto. In base al drift raggiunto, per ogni accelerogramma<br />

applicato, è stato assegnato un livello di danno in base alle definizioni contenute nella scala<br />

macrosismica europea, EMS 98, che definisce 5 livelli crescenti di danno che vanno dal danno 1<br />

(danno non strutturale lieve) al danno 5 (collasso totale) più il danno nullo 0 (Masi et al, 2009b).<br />

I risultati mostrano, per questo terremoto, un livello di danno minore per le strutture tamponate,<br />

mentre livelli di danno più alti si hanno per le tipologie senza tamponature e con piano porticato.<br />

Si ha una tendenza del danno ad aumentare con l’altezza per gli edifici tamponati mentre il contrario<br />

si verifica per le tipologie con tamponatura assente e con piano porticato. La tipologia con<br />

livelli di danno più basso è quella con telai esterni completamente e ben tamponati, mentre livelli<br />

di danno confrontabili spettano alle tipologie con piano porticato e privi di tamponatura. Per quanto<br />

riguarda le altezze, in linea generale si nota una leggera prevalenza dei livelli di danno grave per<br />

gli edifici di 2 piani, con una diminuzione all’aumentare del numero di piani. In particolare, questo<br />

comportamento si riscontra per le tipologie prive di tamponatura o con piano porticato. Infatti, per<br />

la tipologia con tamponatura si ha un aumento del danno grave passando da 2 a 4 piani ed una diminuzione<br />

passando da 4 a 8 piani. In generale, passando da strutture con travi emergenti a quelle con<br />

472


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 1. Tipologie analizzate.<br />

travi a spessore si manifesta un aumento del livello di danno specie per le strutture non tamponate.<br />

Nelle tipologie tamponate l’effetto della rigidezza dei traversi per i telai non è rilevante, in quanto<br />

prevale l’effetto irrigidente della muratura che tende a colmare le differenze esistenti. Inoltre, l’aumento<br />

del numero di telai interni (privi di travi) tende in generale ad incrementare i livelli di danno.<br />

La tipologia strutturale che in assoluto presenta la percentuale maggiore di livelli di danno 4 e<br />

5 è la tipologia priva di tamponatura, con 2 piani e con travi a spessore. Di contro, la tipologia con<br />

livelli di danno più basso è la tipologia con telai esterni completamente tamponati, con 2 piani e<br />

473


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

pianta piccola, con sia travi emergenti che con travi a spessore. Infine, è stata valutata la distribuzione<br />

spaziale del danneggiamento nella regione interessata dal sisma del 2004. Il danno grave sembra<br />

concentrarsi principalmente alle estremità della faglia, a causa di una maggiore ampiezza dei<br />

moti in queste zone, coerenti con il meccanismo di rottura bilaterale che ha interessato la faglia di<br />

tipo trascorrente. Molto interessante, inoltre, è quanto si verifica a causa della notevole variabilità<br />

del moto. In alcuni casi si ha il crollo di quasi tutte le tipologie mentre a poca distanza si ha al massimo<br />

un danno moderato. L’ampia variabilità del moto, che per questo evento sismico è dovuta oltre<br />

che alla propagazione di rottura anche ad amplificazioni di sito e ad effetti topografici, incide notevolmente<br />

sulla distribuzione spaziale del danno ottenuta dagli scenari di danno.<br />

In conclusione, il lavoro brevemente riportato ha riprodotto, seppure in modo parziale, gli effetti<br />

su di una ideale città europea (costituita da soli edifici in c.a.), localizzata nei pressi di una faglia<br />

attiva, colpita da un evento sismico avente caratteristiche estremamente variabili nel raggio di pochi<br />

chilometri ed, addirittura, di pochi metri. L’effetto sul danneggiamento, valutato numericamente, è<br />

stato, con molta evidenza, altrettanto variabile dimostrando come alcune procedure semplificate in<br />

uso oggi per lo studio del rischio sismico su scala urbana o sub regionale, che si riconducono alla<br />

valutazione di un solo parametro (PGA o valore di intensità macrosismica), possono condurre a stime<br />

e distribuzioni non realistiche del danno. Inoltre, ancora una volta si è dimostrato come il parametro<br />

che meglio sembra rappresentare il danneggiamento agli edifici sia l’intensità di Housner.<br />

Bibliografia<br />

Masi, A., Mucciarelli M., Vona M., 2009a. Selection of natural and synthetic accelerograms for seismic vulnerability studies on RC<br />

frames, Journal of Structural Engineering, Special Issue S-08-00262, submitted.<br />

Masi A., Vona M., Digrisolo A., 2009b. Costruzione di curve di fragilità di alcune tipologie strutturali rappresentative di edifici<br />

esistenti in c.a. mediante analisi dinamiche non lineari, ANIDIS 2007 XIII Convegno Nazionale l’Ingegneria Sismica in Italia,<br />

Bologna, 29 giugno – 2 luglio 2009.<br />

Ruth A. Harris and J Ramòn Arrowsmith, 2006, Introdution to the Special Issue on the 2004 Parkfield Earthquake and the Parkfield<br />

Earthquake and the Parkfield Earthquake Predicton Experiment, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 96,<br />

No. 4B, pp S1-S10.<br />

Shakal A.,Haddadi H., Graizer V., Lin K., Huang M., 2006, Some Key Features of the Strong-Motion Date from the M 6.0<br />

Parkfield, California, Earthquake of 28 September 2004, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 96, No. 4B,<br />

pp S90-S118.<br />

QUANTE CAUSE PER IL CROLLO DI UN EDIFICIO<br />

UN ESEMPIO DA SAN GREGORIO (AQ)<br />

M. Mucciarelli 1 , M. Bianca 1 , R. Ditommaso 1 , M.R. Gallipoli 2 , M. Picozzi 3 , M. Pilz 3 , S. Piscitelli 2 ,<br />

M. Vona 1<br />

1 DiSGG, Università della Basilicata, Potenza, Italia<br />

2 IMAA-CNR, Tito Scalo (PZ), Italia<br />

3 GeoForschnungsZentrum, Potsdam, Germania<br />

In occasione del sisma aquilano dell’aprile 2009 un edificio di tre piani in cemento armato, in<br />

località San Gregorio (AQ) ha subito un devastante collasso che ha interessato l’intero primo piano.<br />

L’azione sismica ha causato la formazione di un cinematismo concretizzatosi con il distacco<br />

completo e la traslazione del secondo solaio e dei due livelli sovrastanti caduti sul piano terra con<br />

uno spostamento orizzontale complessivo di circa 70 cm (Fig. 1). L’anomalia della tipologia ed entità<br />

del danno registrato risulta ancor più forte se confrontata con la condizione degli edifici simili<br />

circostanti che, pur danneggiati, non hanno subito un così eclatante crollo. Per comprendere le cause<br />

del crollo, fin dai primi giorni successivi all’evento principale un team di ricercatori, provenienti<br />

da vari istituti, ha avviato ampia campagna di indagini e rilievi finalizzati a caratterizzare sia il<br />

sito, dal punto di vista geofisico e geologico, sia l’edificio, dal punto di vista delle caratteristiche<br />

strutturali (dettagli costruttivi e materiali) e delle modalità di collasso. In particolare, dal giorno 8<br />

474


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 1. L’edificio crollato a San Gregorio, oggetto dello studio.<br />

aprile sono state installate delle stazioni accelerometriche per la registrazione di eventi strong<br />

motion. Contemporaneamente sono state eseguite svariate registrazioni di microtremori ed un accurato<br />

rilievo geologico. Infine, è stata realizzata una tomografia geoelettrica ad alta risoluzione. Sia<br />

le registrazioni accelerometriche e le misure di rumore hanno rilevato elevate amplificazioni con<br />

una direzionalità monte-valle (Fig.<br />

2). Dal punto di vista geologico,<br />

l’area su cui sorge l’edificio è<br />

caratterizzata dall’affioramento di<br />

terreni rigidi costituiti prevalentemente<br />

da una formazione miocenica<br />

ben stratificata di calcareniti e<br />

interstrati argillosi, con giaciture di<br />

strato generalmente immergenti<br />

verso SSE con angoli di inclinazione<br />

compresi tra 5° e 30°. Nei<br />

giorni immediatamente successivi<br />

all’evento sismico principale, nel<br />

settore orientale di San Gregorio<br />

sono state rilevate e cartografate<br />

una serie di fratture cosismiche<br />

con direzione compresa tra N 130°<br />

e N 140° circa, le cui tracce in<br />

Fig. 2. HVSR rotazionale dei microtremori.<br />

475


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 3. Tomografia geoelettrica a San Gregorio. La anomalia a bassa resistività si trova al di sotto dell’edificio crollato.<br />

La netta zona ad alta resistività presso l’edificio è un muro di sostegno.<br />

superficie in corrispondenza del suolo naturale hanno subito un rapido degrado, fino a risultare difficilmente<br />

individuabili cinque mesi dopo l’evento sismico principale. La tomografia geolettrica ha<br />

mostrato una inattesa, forte discontinuità proprio al di sotto dell’edificio (Fig. 3).<br />

Per quanto riguarda il comportamento strutturale è stato condotto un rilievo geometrico dell’edificio<br />

e sono state condotte alcune indagini in situ al fine di caratterizzare il calcestruzzo strutturale.<br />

In particolare sono state estratte tre carote, sugli elementi strutturali disponibili ed raggiungibili in<br />

condizioni di sicurezza. I risultati di tali attività, ancora in corso insieme alla caratterizzazione dei<br />

dettagli costruttivi, sono in fase di elaborazione ma, sulla base dei sopralluoghi condotti e delle<br />

valutazioni esperte fin qui condotte, l’edificio non si presenta dissimile dalla media, per età e tipologia,<br />

delle altre costruzioni rivelando anzi in alcuni dettagli una buona cura costruttiva. A seguito<br />

delle indagini condotte in situ, le cause del rovinoso collasso sembrano da ricercare in un peculiare<br />

effetto di sito, ma la grande complessità dei problemi rapidamente esposti e la corretta interpretazione<br />

di tutti i dati acquisiti richiedono, oltre che l’esecuzione a completamento dei rilievi di un<br />

sondaggio geognostico lungo la discontinuità osservata, la predisposizione di un accurato modello<br />

numerico del sistema suolo-edificio prima di giungere ad una corretta interpretazione del collasso.<br />

ANALISI DI CROLLI PARZIALI PER MECCANISMO DI PIANO SOFFICE<br />

ATTRAVERSO L’USO DI DATI SISMICI ACQUISITI IN FREE FIELD E SU EDIFICI<br />

G. Milana 1 , F. Benedettini 2 , A. De Sortis 3 , R.M. Azzara 4 , F. Bergamaschi 4 , P. Bordoni 1 , F. Cara 1 ,<br />

R. Cogliano 5 , G. Cultrera 1 , G. Di Giulio 1 , A. Fodarella 5 , S. Marcucci 3 , G. Milana 3 , S.Pucillo 5 ,<br />

G. Riccio 5<br />

1 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Roma<br />

2 DISAT - Università dell’Aquila<br />

3 Dipartimento della Protezione Civile, Roma<br />

4 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Arezzo<br />

5 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Grottaminarda<br />

Il danneggiamento indotto dal terremoto del 6 aprile 2009 (Mw 6.3) che ha colpito la zona de<br />

L’Aquila e provincia mostra caratteristiche di estrema variabilità spaziale. Non è infatti infrequente<br />

constatare come edifici adiacenti ed apparentemente simili come tipologia costruttiva presentino<br />

livelli di danno molto differenti. Un esempio significativo di tale circostanza si riscontra nella frazione<br />

di Pettino, comune de L’Aquila, dove un gruppo di sette edifici in calcestruzzo costruiti nello<br />

stesso periodo con caratteristiche simili mostrano danni in alcuni casi lievi ed in altri gravissimi<br />

476


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

che arrivano al collasso del piano terra per la rottura dei pilastri. Il presente lavoro prova a dirimere<br />

la questione attraverso una serie di misure sismiche effettuate sia in free field che sugli edifici.<br />

Le attività di monitoraggio in free field è stata svolta sia posizionando stazioni sismiche su siti<br />

con diversa geologia di superficie sia effettuando una serie molto fitta di misure nella zona adiacente<br />

gli edifici per evidenziare la presenza di eventuali effetti differenziali di amplificazione. L’area<br />

dista circa 500 metri dalla postazione accelerometrica AQM della Rete Accelerometrica Nazionale<br />

(RAN) che ha registrato molti degli eventi principali della sequenza. Un acquisitore sismico digitale<br />

a sei canali, equipaggiato sia con velocimetri a banda allargata che con accelerometri ad elevata<br />

sensibilità, è stato posizionato nelle immediate vicinanze della stazione AQM ed ha svolto la funzione<br />

di sito di riferimento su roccia durante il periodo di registrazione che si è esteso dal 29 aprile<br />

2009 fino al 7 maggio 2009. Altri strumenti di caratteristiche analoghe sono stati installati sui terreni<br />

alluvionali su cui si fondano gli edifici esaminati. I dati registrati sono stati analizzati con tecniche<br />

spettrali convenzionali (SSR e HVSR per gli eventi sismici, HVNSR per il rumore di fondo).<br />

Tutte le analisi svolte evidenziano un chiaro picco di amplificazione in una banda di frequenza compresa<br />

tra 2 e 3 Hz, con valori molto elevati dei rapporti spettrali. Il dato risulta essere abbastanza<br />

stabile in tutta la zona suggerendo l’assenza di effetti d amplificazione differenziali. I risultati ottenuti<br />

sono compatibili con le caratteristiche dei terreni affioranti che risultano essere formati da<br />

depositi di conoide alluvionale di spessore superiore ai 30 metri con una Vs30 media di circa 445<br />

m/s ottenuta da misure in foro. Per quanto riguarda il monitoraggio degli edifici sono state installate<br />

tre terne velocimetriche per ognuno dei piani di due edifici; il primo (edificio 1), a quattro piani<br />

con danni lievi alle tamponature, il secondo (edificio 2), a tre piani con danni gravi e parziali distacchi<br />

delle tamponature del primo piano. In entrambi i casi uno strumento è stato posizionato in free<br />

field alla base di ogni edificio. L’acquisizione è durata alcune ore durante le quali è stato possibile<br />

registrare anche alcuni terremoti locali di piccola magnitudo.<br />

Le analisi effettuate hanno mostrato come la frequenze di risonanza relativa al primo modo dell’edificio<br />

1 sia di circa 4.5 Hz e sia più elevata di quella dell’edificio 2 che risulta essere di poco<br />

superiore ai 3 Hz, nonostante le dimensioni maggiori dell’edificio stesso. Si ipotizza che la diminuzione<br />

della frequenza del primo modo per l’edificio 2 possa essere legata al distacco delle tamponature<br />

del primo piano che può avere indotto un comportamento di piano soffice. Sotto l’effetto delle<br />

azioni orizzontali di notevole entità verificatesi durante il terremoto è ragionevole ipotizzare il<br />

distacco o il ribaltamento delle tamponature con la creazione di un piano soffice. In tale ipotesi la<br />

parte superiore al piano soffice si comporta più o meno rigidamente e la massa al di sopra di esso<br />

impone uno stress notevole agli elementi verticali “deboli”. Se, come in questo caso, la frequenza<br />

di oscillazione dell’edificio si avvicina a quella di risonanza del terreno gli effetti sulle strutture possono<br />

diventare estremamente gravi.<br />

ITACA: LA NUOVA BANCA DATI ACCELEROMETRICA ITALIANA<br />

F. Pacor 1 , R. Paolucci 2 e Working Group ITACA<br />

1 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Milano<br />

2 Dipartimento di Ingegneria Strutturale, Politecnico di Milano<br />

La nuova banca dati italiana ITACA (http://itaca.mi.ingv.it) è il principale prodotto del Progetto<br />

S4 (convenzione INGV-DPC 2007-2009), che ha come obiettivo l’aggiornamento e il miglioramento<br />

della banca dati accelerometrica italiana. Nel corso del Progetto S6, svolto nell’ambito della<br />

precedente convenzione DPC-INGV (2004-2006), è stata realizzata la versione alfa di ITACA<br />

contienente 2182 registrazioni accelerometriche (3-componenti) provenienti da 1004 terremoti<br />

avvenuti tra il 1972 e il 2004. Tutti i metadati relativi agli eventi e alle stazioni accelerometriche<br />

sono stati rivisti e, per 452 siti, corrispondenti a circa il 70% dell’insieme delle stazioni accelerometriche,<br />

sono state compilate le monografie contenenti tutte le informazioni geologiche e geofisi-<br />

477


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

che disponibili (Luzi et al.; 2008). La maggior parte dei dati accelerometrici provengono dalla rete<br />

nazionale RAN, gestita dal Dipartimento della Protezione Civile, che è in continuo aggiornamento<br />

con l’installazione di nuove stazioni digitali. La nuova banca ITACA (versione finale a metà del<br />

2010) conterrà diversi nuovi elementi, parte dei quali sono già presenti nella versione beta attualmente<br />

pubblicata, ed in particolare:<br />

- registrazioni accelerometriche della rete RAN dal 2005 al 2007 e dalle reti accelerometriche locali<br />

e/o temporanee e dati accelerometrici degli eventi recenti più rilevanti a partire dai dati del terremoto<br />

dell’Aquila del 6 aprile 2009 e delle sue repliche più forti;<br />

- aggiornamento delle monografie di stazione, realizzate anche attraverso un nuovo formato, sulla<br />

base di ulteriori informazioni geologiche e geofisiche quali rapporti spettrali HVSR da misure di<br />

rumore (più di 200 siti) e da terremoto e misure dei profili di Vs per circa 60 stazioni, corrispondenti<br />

a circa il 10% del totale;<br />

- identificazione di stazioni e registrazioni che presentano elementi caratterizzanti, dovuti a risposte<br />

di sito associate a irregolarità topografiche e/o geomorfologiche, o a interazioni con le strutture o,<br />

ancora, ad effetti di sorgente;<br />

- ssistema di ricerca on-line per la selezione di registrazioni spettro-compatibili (Rexelite).<br />

I dati accelerometrici della versione beta sono stati riprocessati rispetto alle versione originale,<br />

ponendo particolare attenzione ai segnali analogici, spesso scattati all’arrivo delle onde S, e alla<br />

compatibilità tra l’accelerogramma corretto e le grandezze derivate tale che le tracce di velocità e<br />

spostamenti possono essere ottenute direttamente per integrazione e doppia integrazione del segnale<br />

accelerometrico corretto. Infine ITACA sarà integrato nell’ambito delle banche dati accelerometriche<br />

mondiali (COSMOS) ed Europee (NERIES) al fine di promuovere la disseminazione dei dati<br />

accelerometrici italiani.<br />

Bibliografia<br />

Luzi L., Hailemikael S., Bindi D., Pacor F., Mele F., and Sabetta F; 2008: ITACA (ITalian Accelerometric Archive): a web portal<br />

for the dissemination of Italian strong-motion data. Seismol. Res. Letters, 79, 716-722.<br />

INFORMAZIONE E FORMAZIONE IN EMERGENZA:<br />

INTERVENTI A SEGUITO DEL TERREMOTO DELL’AQUILA DEL 6 APRILE 2009<br />

C. Nostro 1 , R. Camassi 2 , M. Moretti 1 , F. La Longa 3 , M. Crescimbene 3 , A. Govoni 1 , M. Pignone 1 ,<br />

G. Selvaggi 1 e il gruppo EmerFOR<br />

1 Ist. Naz. Geofisica e Vulcanologia, Centro Nazionale Terremoti, Roma<br />

2 Ist. Naz. Geofisica e Vulcanologia, Bologna<br />

3 Ist. Naz. Geofisica e Vulcanologia, Amm. Centrale, Roma<br />

Questo lavoro descrive tutte le attività di informazione, a seguito del terremoto dell’Aquila del<br />

6 aprile 2009, rivolte al Dipartimento della Protezione Civile (DPC), agli operatori coinvolti nell’emergenza,<br />

alla popolazione colpita dal terremoto e agli insegnanti delle scuole che hanno ripreso<br />

l’attività scolastica subito dopo il terremoto e in settembre. Si tratta di iniziative nate dall’incontro<br />

di diverse esperienze e professionalità maturate in questi ultimi anni nell’ambito di progetti di<br />

riduzione del rischio sismico e nel settore dell’informazione e della gestione delle emergenze.<br />

Centro Operativo Emergenza Sismica (COES). Già dal 8 aprile il Centro Nazionale Terremoti<br />

ha attivato il Centro Operativo Emergenza Sismica (COES) all’interno del DI.COMA.C di Coppito<br />

(L’Aquila), un presidio INGV di diretta comunicazione con il DPC al fine di abbattere ulteriormente<br />

i tempi della comunicazione preliminare di un evento sismico nell’area dell’aquilano con la<br />

presenza costante di sismologi. Grazie all’intervento degli psicologi dell’INGV è stato possibile fornire<br />

anche supporto psicologico oltre all’attività informativa, caratterizzata da continue richieste di<br />

un’utenza eterogenea: soccorritori (vigili del fuoco, associazioni di volontariato, forze dell’ordine,<br />

478


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

esercito, dipendenti delle amministrazioni locali e degli uffici pubblici, ecc…), popolazione colpita<br />

(adulti, bambini, nuclei familiari). Gli interventi sono stati strutturati su tre obiettivi operativi:<br />

- fornire elementi di conoscenze di base sulla sismologia e sulla sismicità in Italia per comprendere<br />

ed interpretare l’evoluzione della sequenza sismica in atto in Abruzzo;<br />

- offrire un’informazione scientifica dettagliata e corretta sull’andamento della sequenza sismica,<br />

attraverso mappa della sismicità aggiornata, grafici sull’andamento delle magnitudo, numero giornaliero<br />

degli eventi;<br />

- fornire elementi di conoscenza di base sulle reazioni emotive associate al terremoto e, a richiesta,<br />

interventi di supporto psicologico per la gestione emotiva dei vissuti legati all’emergenza.<br />

Per realizzare tale servizio, il COES si è dotato di strumenti analoghi a quelli presenti nella Sala<br />

di monitoraggio sismico di Roma (visualizzazione delle localizzazioni preliminari, automatiche e<br />

manuali, visualizzazione delle forme d’onda registrate dalle stazioni installate nell’area epicentrale,<br />

visualizzazione della sequenza sismica in tempo reale) e ha ideato semplici ma efficaci strumenti<br />

di comunicazione con il DPC (e tutti gli altri utenti) per l’aggiornamento costante della sequenza<br />

in atto (mappe, istogrammi e liste illustrate). Nelle prime due settimane il COES ha fornito supporto<br />

informativo - scientifico e psicologico - esclusivamente all’interno del Di.Coma.C., ma tale iniziativa<br />

ha consentito di comprendere velocemente quali fossero i bisogni informativi delle persone<br />

colpite e dei soccorritori. L’analisi di questi bisogni ha permesso di progettare degli interventi più<br />

strutturati: 1) il Progetto EmerFOR rivolto agli insegnanti presenti nei campi di accoglienza; 2) il<br />

Progetto La Terra tretteca… Ji No! rivolto alla popolazione residente nei campi di accoglienza; 3)<br />

La Terra tretteca… Ji No! - Ritorno a scuola, rivolto a tutte le scuole aventi almeno un plesso nelle<br />

aree maggiormente colpite dal terremoto.<br />

Il Progetto EmerFOR. Nelle settimane successive all’evento del 6 aprile 2009, il COES dell’INGV<br />

e il progetto EDURISK - d’intesa con l’Ufficio Scolastico Provinciale L’Aquila e l’Ufficio<br />

Scolastico Regionale per l’Abruzzo - hanno promosso un ciclo di incontri per gli insegnanti presenti<br />

nelle tendopoli, per fornire un immediato supporto informativo e formativo per la popolazione<br />

scolastica sfollata. Il ciclo di 12 incontri (Tab. 1), denominato EmerFOR, si è realizzato fra il 20<br />

aprile e il 28 maggio con la presenza contestuale di sismologi e psicologi dell’INGV.<br />

Gli incontri sono stati strutturati su due obiettivi operativi: 1) far comprendere meglio cosa è<br />

accaduto e fornire le risorse per il superamento della fase di crisi; 2) fornire strumenti specifici per<br />

approntare percorsi educativi e attività didattiche con i bambini e i ragazzi. Le attività sono state<br />

articolate su due moduli didattici: uno dedicato all’area delle conoscenze sul terremoto, la storia e<br />

la pericolosità sismica del territorio abruzzese, l’evoluzione della sequenza del 2009, elementi per<br />

la riduzione del rischio; l’altro dedicato all’area del saper essere, legato sostanzialmente all’esplorazione<br />

dei vissuti emotivi del terremoto, ai contenuti psico-educativi per la gestione delle emozioni<br />

ed alla proposta di percorsi educativi per affrontare con i bambini e ragazzi lo “stress da terre-<br />

Tab. 1 - Incontri del Progetto EmerFOR, aprile-maggio 2009.<br />

479


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

moto”. Tale attività ha consentito agli insegnanti di acquisire, in tempi strettissimi, conoscenze, strumenti<br />

e competenze minime per gestire individualmente la fase dell’emergenza e affrontare, nel<br />

miglior modo possibile, la ripresa delle attività didattiche, con la consapevolezza di poter assumere<br />

un ruolo più attivo nel fornire supporto psicologico a bambini e ragazzi durante l’emergenza.<br />

Il Progetto La Terra tretteca… Ji no! Da fine aprile 2009, d’intesa con il DPC, l’ASL di<br />

L’Aquila e l’associazione “Psicologi per i Popoli”, è stato avviato un impegnativo progetto<br />

informativo per la popolazione delle tendopoli, denominato “La Terra tretteca… Ji no!”, con<br />

incontri ad accesso libero, in orario serale, prevalentemente in due serate consecutive, sempre con<br />

il contributo di sismologi e psicologi. Questo progetto è stato messo a punto ed è stato avviato con<br />

una giornata seminariale per tutti gli operatori coinvolti, realizzata presso la Di.Coma.C. di Coppito,<br />

il 5 giugno 2009. La finalità del progetto è stata quella di fronteggiare l’emergenza terremoto con<br />

un approccio multidisciplinare (sismologico, storico, psicologico, sociale) per aiutare la<br />

popolazione colpita a comprendere l’accaduto nel contesto complessivo della pericolosità e del<br />

rischio dell’area; fornendo risorse e strategie per l’adattamento emotivo e psicosociale nella fase<br />

post-emergenza, che possano stimolare un nuovo modello di ricostruzione e di gestione del<br />

territorio stesso. Questo ciclo di incontri (Tab. 2) nelle tendopoli di Tempera, Arischia,<br />

Collebrincioni, Cagnano Amiterno, Onna, Pizzoli, Villa S. Angelo, Paganica, Monticchio, San<br />

Demetrio e Rocca di Mezzo ha incontrato un grande favore nella popolazione ed ha rappresentato<br />

un momento di forte sinergia fra tutte le figure coinvolte (ricercatori, psicologi, responsabili dei<br />

campi, operatori psico-sociali presenti nei campi).<br />

Tab. 2 - Incontri del Progetto La Terra tretteca… Ji no!, aprile - agosto 2009.<br />

Nelle settimane precedenti all’attivazione di tale progetto, erano stati organizzati - su richiesta<br />

del DPC – incontri analoghi nelle tendopoli del COM4. Il contributo essenziale di questi diversi<br />

interventi in emergenza, e in particolare del progetto nelle tendopoli, è stato quello di fornire l’opportunità<br />

per ‘sciogliere’ le forti tensioni presenti nella popolazione, anche nei confronti delle istituzioni,<br />

ricreando un clima di rispetto e fiducia nei confronti della Protezione Civile e della comunità<br />

scientifica.<br />

Il Progetto La Terra tretteca… Ji no! - Ritorno a scuola. All’inizio di settembre, l’Ufficio<br />

Scolastico Regionale per l’Abruzzo, tenendo conto della proposta dell’Istituto Nazionale di Geofisica<br />

e Vulcanologia di avviare un ciclo di incontri con gli insegnanti per favorire il riavvio delle attività<br />

scolastiche, ha nominato un gruppo di esperti per realizzare un ciclo di incontri con le Scuole<br />

aventi almeno un plesso ricadente nell’area maggiormente colpita; lo staff previsto era costituito da<br />

480


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

un funzionario DPC, da un sismologo INGV, da uno psicologo (INGV o volontario dell’associazione<br />

“Psicologi per i Popoli”) e da un tecnico (di Comune o Provincia) responsabile della pianificazione<br />

della sicurezza scolastica. Tale progetto prevedeva di incontrare i singoli collegi dei docenti,<br />

il personale ATA e i genitori componenti dei Consigli di Circolo o d’Istituto, per fornire informazioni<br />

aggiornate sul terremoto e sull’andamento della sequenza, un inquadramento generale sugli<br />

aspetti psicologici, alcune indicazioni sulle misure di sicurezza da adottare nelle singole scuole e<br />

indicazioni sulla gestione di una eventuale emergenza a scuola. Gli incontri informativi sono stati<br />

specificamente progettati per questa occasione, sia nei contenuti che nell’impostazione metodologica,<br />

tenendo particolarmente conto dell’esigenza di sostenere il rientro a scuola. In ogni incontro<br />

sono stati proposti alcuni elementi di base dei moduli sviluppati normalmente con il progetto EDU-<br />

RISK, tenendo conto della consistente esperienza maturata nel corso del progetto stesso e delle iniziative<br />

sviluppate nei mesi scorsi, integrati da informazioni sui piani di emergenza e sulle specifiche<br />

situazioni degli edifici scolastici.<br />

Tab. 3 - Incontri per dirigenti, insegnanti e personale ATA, 7-19 settembre 2009.<br />

Complessivamente nelle due settimane sono stati realizzati 33 incontri (Tab. 3) con 37 scuole<br />

e istituti e sono state formate 2706 persone tra insegnanti, dirigenti e personale ATA della città dell’Aquila<br />

e delle provincie dell’Aquila, Teramo e Pescara. Questo ciclo di incontri è stato quindi<br />

caratterizzato da una presenza massiccia del personale a cui era diretto; sono stati presenti quasi<br />

sempre i dirigenti e i responsabili della sicurezza della scuola. Nel corso degli incontri gli operatori<br />

INGV/EDURISK hanno fornito ai dirigenti scolastici copie dei volumi formativi del progetto<br />

EDURISK e alcuni Istituti hanno manifestato l’intenzione di aderire fin da subito al progetto stesso.<br />

Il contributo essenziale di questi interventi in emergenza è stato quello di fornire l’opportunità<br />

agli insegnanti di chiarire dubbi su diversi aspetti del problema che sono stati oggetto di discussione<br />

in questi mesi e di condividere informazioni su possibili scenari di pericolosità e sugli interventi<br />

finalizzati alla riduzione del rischio, con particolare riferimento alla realtà scolastica. Sono stati<br />

presi in considerazione, con enorme interessere, anche i possibili scenari psicologici che si potrebbero<br />

verificare con i bambini, gli studenti e i genitori nei prossimi giorni o mesi. È evidente che il<br />

programma di incontri è stato molto apprezzato: l’attenzione è stata elevata, le domande che sono<br />

emerse sono state molte e variegate, anche al di fuori dell’incontro formale. In qualche caso sono<br />

emersi interrogativi molto complessi, non privi di una certa tensione di fondo, che richiederebbero<br />

ulteriori competenze. Ma il bilancio è enormemente positivo e questa iniziativa ha certamente contribuito<br />

a ricreare un clima di rispetto e fiducia nei confronti della Protezione Civile e della comunità<br />

scientifica. Un’analisi approfondita di questa straordinaria esperienza, del suo significato complessivo<br />

per la gestione dell’emergenza, delle tematiche emerse, degli elementi di criticità, della<br />

loro variabilità nel tempo, delle dinamiche che hanno visto interagire l’azione della Protezione Civile<br />

e il ruolo della comunità scientifica nelle dinamiche della comunicazione pubblica, verrà realizzata<br />

nei prossimi mesi e sarà uno strumento utile per le future emergenze.<br />

481


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Gruppo EmerFOR - Sismologi: Amato A., Antonioli A., Bernardini F., Bono A., Braun T., Ciaccio M.G.,<br />

Cultrera G., Demartin M., Ercolani E., Faenza L., Frepoli A., Improta L., Lucente F. P., Marchetti A., Mariano<br />

S., Mariucci M.T., Mazza S., Megna A., Pessina V., Piana N., Pino N. A., Piromallo C., Pondrelli S., Soldati<br />

G., Zarrilli L.; Tecnici: Abruzzese L., Acerra C., Bucci A., Delladio A., Franceschi D., Giovani L., Magno L.,<br />

Perfetti M., Piccolini U., Rao S., Rocchetti E., Salvaterra C., Salvaterra L., Serratore A., Silvestri M,<br />

Thorossian W., Tozzi M., Vallocchia M., Winkler A.<br />

Ringraziamenti. Si ringraziano tutti i colleghi che hanno collaborato con grande professionalità, disponibilità e<br />

umanità per realizzare questo intervento in emergenza. Un particolare ringraziamento va agli Psicologi per i<br />

Popoli e a V. Bosi che, come referente DPC del COM4, ci ha invitato a incontrare le persone ospitate nelle aree<br />

di accoglienza per aiutarle a comprendere meglio quanto accaduto.<br />

Bibliografia<br />

Progetto EDURISK, Itinerari di riduzione del rischio, www.EDURISK.it.<br />

ANISOTROPIC PROBABILITY DISTRIBUTION OF THE MACROSEISMIC INTENSITY<br />

ATTENUATION AT MT. ETNA VOLCANO (ITALY)<br />

R. Rotondi 1 , R. Azzaro 2 , S. D’Amico 2 , T. Tuvè 2 , G. Zonno 3<br />

1 CNR – Istituto di Matematica Applicata e Tecnologie Informatiche, sede di Milano<br />

2 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione di Catania<br />

3 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione di Milano<br />

Mt. Etna, like other active volcanic districts worldwide, is characterised by a high attenuation of<br />

macroseismic intensity with distance from epicentre. A first analysis following the deterministic<br />

approach (Azzaro et al., 2006), revealed a decay of intensity of DI = 4 in the just 20 km. In the last<br />

year, in the framework of DPC-INGV 2007-2009 project “V4 Flank”, the same problem was faced<br />

from a probabilistic point of view following the Bayesian statistical paradigm. In practise, the probability<br />

distribution of macroseismic intensity at a site (I S ) given an epicentral intensity (I 0 ), is calculated<br />

assuming the isotropy of the intensity attenuation trend. An application may be that of using<br />

the probabilistic distribution to represent seismic damage scenarios, that is the expected macroseismic<br />

effects in case of<br />

future earthquakes. Fig 1<br />

shows the comparison<br />

between the synthetic and<br />

observed macroseismic<br />

fields for a earthquake<br />

generated by one of the<br />

most seismogenic faults in<br />

the Etna region. However,<br />

as shown by the distribution<br />

of observed intensities,<br />

the pattern of highest<br />

Fig. 1 - Site intensity IS not<br />

exceeded with at least 50% of<br />

probability for the 1911 earthquake<br />

(I 0 = VIII-IX). Circles<br />

represent the observed<br />

intensities, the line is the causative<br />

fault.<br />

482


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

intensities is strongly asimmetrical, being characterised by a preferential propagation along the fault<br />

strike and a rapid decrease of the intensity in the perpendicular direction. This effect is due to the<br />

anisotropy determined by the linear extension of the fault (source effect), and it prevents the expected<br />

values from fitting the observed ones in the near field. In the isotropic approach, the initial step<br />

consisted in the analysis of the sites inside circular bins, with fixed width, around the epicentre. To<br />

insert in this picture the source effects, it seemed natural to change the epicentre to the rupture<br />

length, circular to elliptical bins and the symmetry around the epicentre to the symmetry with<br />

respect to the fault directivity. A critical aspect concerned how to exploit, in this new environment,<br />

prior information obtained from previous studies on the attenuation trend in Italian seismological<br />

and volcanic areas. To solve this issue, we have applied a transformation to the plane so that an<br />

ellipse becomes a circle with diameter equal to its minor axis. In this way we have been able to<br />

apply the same method presented in Zonno et al. (2009) to the so transformed data points and to<br />

estimate the probability distribution of the intensity at different locations.<br />

References<br />

Azzaro R., Barbano M.S., D’Amico S., Tuvè T.; 2006: The attenuation of seismic intensity in the Etna region and comparison with<br />

other Italian volcanic districts. Ann. Geophys., 49 (4/5), 1003-1020.<br />

Zonno G., Rotondi R., Brambilla C.; 2009: Mining macroseismic fields to estimate the probability distribution of the intensity at<br />

site. Bull. Seism. Soc. Am., 98, 5, 2876-2892.<br />

VALUTAZIONE DELLA VULNERABILITÀ SISMICA DEL PATRIMONIO EDILIZIO<br />

PRIVATO DELLA REGIONE BASILICATA SULLA BASE DEL DATABASE ISTAT 2001<br />

E DI DATI DI RILIEVO<br />

C. Samela, A. Masi, L. Chiauzzi, L. Tosco, M. Vona<br />

Dipartimento di Strutture, Geotecnica, Geologia applicata, Università degli Studi della Basilicata, Potenza<br />

Introduzione. Nel lavoro viene descritta la procedura utilizzata per la stima della vulnerabilità<br />

sismica del patrimonio edilizio privato dei 131 comuni della regione Basilicata nell’ambito della<br />

predisposizione di mappe di rischio sismico a livello regionale. Per la scala territoriale di riferimento,<br />

la valutazione della vulnerabilità del costruito residenziale deve considerare non solo le caratteristiche<br />

tipologiche degli edifici in termini propri (tipologia edilizia, età di costruzione, stato di conservazione<br />

della struttura, ecc.) ma anche altri aspetti come densità demografica, caratteristiche storico-economiche,<br />

finanziamenti e programmi di intervento per attività di ricostruzione e/o adeguamento<br />

post-sisma dei centri urbani al fine di definire macro aree omogenee a cui riferire le analisi.<br />

Allo stato attuale, le uniche informazioni disponibili sulle caratteristiche tipologiche dell’edilizia<br />

privata che coprano tutto il territorio regionale, costituito da 131 comuni, sono i dati del censimento<br />

ISTAT 2001 (in seguito DB_ISTAT). Questo database, oltre ad avere una intrinseca limitata affidabilità<br />

connaturata ad operazioni di rilievo condotte da personale non tecnico,contiene poche informazioni<br />

sulle caratteristiche strutturali e tipologiche degli edifici e comunque non sufficienti all’attribuzione<br />

della vulnerabilità sismica anche su larga scala. D’altra parte, in seguito a precedenti progetti<br />

di ricerca e/o campagne di rilievo post evento (sisma Potenza 1990 e Pollino 1998), sono<br />

attualmente disponibili informazioni di dettaglio su numerosi centri urbani della regione. Questi<br />

rilievi sono stati eseguiti da tecnici esperti, utilizzando schede GNDT90 (I° livello) ed AeDES (versioni<br />

9/1997, 5/2000 e “modificata San Giuliano”). In aggiunta a tali dati, è stato recentemente effettuato<br />

anche un censimento speditivo di alcuni centri abitati della provincia di Matera tramite protocollo<br />

d’intervista integrato da un rilievo a campione con scheda AeDES modificata. Per questo lavoro<br />

sono state utilizzate le informazioni raccolte dai rilievi condotti sull’edificato privato di 63 comuni<br />

(in seguito DB_RILIEVO), pari circa al 50% dei comuni della Basilicata.<br />

Metodologia. La grande quantità di informazioni contenute nel DB_RILIEVO ha consentito di<br />

utilizzare i dati del DB_ISTAT, disponibili sull’intero territorio regionale, al fine di attribuire la vul-<br />

483


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

nerabilità agli edifici privati dei 131 comuni della Basilicata adottando la procedura sinteticamente<br />

descritta nel seguito. Maggiori dettagli sono riportati in (Samela et al., 2009). L’analisi del<br />

DB_ISTAT ha consentito di individuare 336 tipologie edilizie al variare dell’età di costruzione, del<br />

materiale della struttura portante, dello stato di conservazione, della contiguità e del numero di piani.<br />

Le stesse tipologie sono state definite nel DB_RILIEVO. Sulla base delle informazioni di maggior<br />

dettaglio contenute nel DB_RILIEVO, è stata attribuita una classe di vulnerabilità a ciascun<br />

edificio secondo l’approccio della matrici di probabilità di danno (Braga et al., 1982; Dolce et al.,<br />

2003). In seguito, i 131 comuni sono stati raggruppati in classi omogenee sulla base, in questa pri-<br />

Fig. 1 - Distribuzione percentuale della classe di vulnerabilità degli edifici privati ad uso abitativo dei 131 comuni<br />

della regione Basilicata. Classe A: alta vulnerabilità, classe B: media vulnerabilità, classe C: bassa vulnerabilità,<br />

classe D: edifici costruiti e/o adeguati dopo il 1980 (antisismici).<br />

484


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

ma valutazione, di due fattori: la classe demografica e la classe di danneggiamento attribuita ai<br />

comuni lucani in seguito al sisma Irpinia-Basilicata del 23 novembre 1980. Per quanto riguarda il<br />

secondo fattore, tenuto conto delle modalità di attribuzione dei finanziamenti a seguito del sisma<br />

del 1980, si è ritenuto che il dato sullo stato di danneggiamento dei centri abitati possa essere utilizzato,<br />

in prima approssimazione ed in assenza di informazioni più specifiche e dettagliate, come<br />

un indicatore dei finanziamenti ricevuti e dunque della entità degli interventi di adeguamento effettuati<br />

nei diversi comuni. In tal senso va rilevato che l’opera di rafforzamento del patrimonio edilizio<br />

privato della Basilicata è conseguente a diversi eventi sismici verificatisi negli ultimi decenni<br />

ma la quota più rilevante è certamente derivata dal sisma irpino-lucano del 1980. Sono attualmente<br />

in corso di svolgimento, in collaborazione con la Regione Basilicata, una serie di attività per definire<br />

in modo dettagliato entità e caratteristiche degli interventi di rafforzamento sismico effettuati<br />

in tutti i comuni lucani. Infine, le distribuzioni di vulnerabilità ricavate dall’analisi del database di<br />

rilievo per ciascuna tipologia strutturale sono state estese alle medesime tipologie definite dall’analisi<br />

del DB_ISTAT per tutti i 131 considerando, come elemento di confronto, i raggruppamenti dei<br />

comuni effettuati sulla base dei criteri di demografia e danneggiamento post-sisma.<br />

Alcuni risultati. In Fig. 1 sono mostrate le mappe di vulnerabilità sismica della regione Basilicata.<br />

L’analisi dei risultati mostra che la maggior parte dei comuni situati in corrispondenza del<br />

dominio appenninico presenta edifici in classe ad alta vulnerabilità (classe A), con percentuale compresa<br />

tra il 20 ed il 40%, con un numero significativo di comuni in cui questo valore supera l’estremo<br />

superiore. Una buona percentuale di classe D (edifici antisismici) si riscontra principalmente nei<br />

comuni maggiormente colpiti dal sisma del 1980, a seguito dei diffusi interventi di adeguamento o<br />

ricostruzione effettuati con i finanziamenti della Legge 219 del maggio 1981. A partire dalle classi<br />

di vulnerabilità può essere stimato il danneggiamento atteso a seguito di eventi sismici e, conseguentemente,<br />

stimati gli effetti sugli edifici (inagibilità) e sulle persone coinvolte. In Fig. 2-a e Fig.<br />

2-b si riportano due esempi di mappe di rischio per i 131 comuni della Basilicata, relative al valore<br />

annuo atteso degli edifici inagibili e crollati stimato, per i dati relativi alla vulnerabilità, con la<br />

procedura descritta nel presente lavoro. Le mappe ottenute sono state confrontate, per la regione<br />

Basilicata, sia con quelle nazionali prodotte dal DPC nel 2001 che con l’aggiornamento redatto nel<br />

2008. Al fine di poter valutare quanto la metodologia per stimare la vulnerabilità messa a punto nel<br />

presente lavoro si discosti da una valutazione fatta basandosi sul solo dato ISTAT si è ritenuto utile,<br />

per la stima degli indici di rischio, applicare la stessa metodologia e la stessa pericolosità sismica<br />

considerate in Lucantoni et al. (2001) per la redazione delle mappe nazionali di rischio sismico.<br />

Fig. 2 - Mappa di rischio in termini di valore annuo atteso (in percentuale): a) di edifici inagibili i b) crollati per<br />

comune.<br />

485


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Il confronto tra i risultati ottenuti nel presente lavoro, in termini di indici di rischio, con quelli<br />

contenuti nelle mappe di rischio proposte su scala nazionale dal Dipartimento della protezione Civile<br />

(Bramerini e Di Pasquale, 2008) mostra valori attesi inferiori rispetto a questi ultimi, a causa delle<br />

differenze nella base dati e nelle DPM adottate.<br />

Sviluppi futuri. Oltre alla già citata attività per definire in modo dettagliato entità e caratteristiche<br />

degli interventi di rafforzamento sismico effettuati in tutti i comuni lucani al fine di ottenere una<br />

più realistica valutazione della vulnerabilità sismica del costruito privato, ulteriori sviluppi sono<br />

attualmente in corso con il fine di definire criteri ed analisi ottimali per la predisposizione delle<br />

mappe di rischio sismico della regione Basilicata. In particolare, si è deciso di usare le leggi di ricorrenza<br />

(frequenza-intensità) calcolate a partire dal modello di pericolosità di base utilizzato dalle<br />

Norme Tecniche per le Costruzioni del 2008 e di stimare gli effetti sulla popolazione adoperando<br />

diverse procedure, come quella proposta da Coburn e Spence.<br />

Bibliografia<br />

Braga F., Dolce M., Liberatore D., 1982. A Statistical study on damaged buildings and on ensuing review of the M.S.K. 76 scale.<br />

7th European Conference on Earthquake Engineering, Atene.<br />

Bramerini, F., Di Pasquale, G., 2008. Aggiornamento delle mappe di rischio sismico in Italia. Ingegneria Sismica, XXV, 2, 5-23.<br />

Dolce M., Masi A., Marino M., Vona M., 2003. Earthquake damage scenarios of the building stock of Potenza town (Southern Italy)<br />

including site effects, Bulletin of Earthquake Engineering, Vol. 1.1.<br />

Lucantoni, A., Bosi, V., Bramerini, F., De Marco, R., Lo Presti, T., Naso, G., Sabetta, F., 2001. Il rischio sismico in Italia. Ingegneria<br />

Sismica, XVII, 1, 5-36.<br />

Samela C., Masi A., Chiauzzi L., Tosco L.,Vona M., 2009. Analisi delle caratteristiche tipologiche e valutazione della vulnerabilità<br />

sismica del patrimonio edilizio privato della regione Basilicata, Atti del XIII Convegno Nazionale L’ingegneria Sismica in<br />

Italia, Bologna.<br />

DETERMINISTIC GROUND SHAKING SCENARIOS<br />

AT VICOFORTE SANCTUARY IN NORTHERN ITALY<br />

L. Scandella 1 , C.G. Lai 1 , D. Spallarossa 2 , M. Corigliano 1<br />

1 European Centre for Earthquake Engineering (EUCENTRE), Pavia<br />

2 Dipartimento per lo Studio del Territorio e delle sue Risorse (DIPTERIS), Università di Genova<br />

Ground shaking scenarios at the site of Vicoforte, a municipality of Cuneo in Northern Italy,<br />

where the “Regina Montis Regalis” Basilica sits have been computed. Although Vicoforte is characterized<br />

by low seismicity, the seismic vulnerability of the cathedral is unknown and deserves to<br />

be investigated owing to the historical, architectural and structural significance of a basilica with<br />

the word’s largest elliptical dome (37.15 m by 24.8 m). Moreover, definition of the seismic input is<br />

preliminary to dynamic analyses of the Cathedral. The principal objective of the present study is to<br />

identify the closest faults to Vicoforte in order to simulate the potentially most severe ground shaking<br />

scenarios which would occur in the future, compatibly with the tectonic and seismological setting<br />

of the region. On the basis of a detailed seismo-tectonic study, three main faults have been identified:<br />

Monferrato, Western Alps and Western Liguria faults (see Fig. 1). They are characterized by<br />

the seismological parameters listed in Tab. 1. Deterministic ground shaking scenarios on bedrock<br />

Tab. 1 – Seismic source parameters used for numerical simulation. L and M indicates length and width of faults.<br />

486


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 1 - Area of interest with the surface<br />

projections of the main fault planes.<br />

have been calculated by means of numerical finite-source ground-motion simulations. A parametric<br />

study has been performed to identify the most critical rupture mechanisms for the ground response<br />

at Vicoforte.<br />

Numerical modelling has been carried out following two different approaches:<br />

• the deterministic method by Hisada and Bielak [2003] implemented by the GRFLT12S code for<br />

the low frequency range simulations (from 0 to 1÷2 Hz);<br />

• the stochastic method implemented in EXSIM code [Motazedian and Atkinson, 2005] for the high<br />

frequency range simulation (higher than 0.5÷1 Hz).<br />

The deterministic Hisada-Bielak method simulates the complete 3D wave propagation field<br />

induced by an extended kinematic source based on the static and dynamic Green functions. The high<br />

frequency EXSIM approach simulates the finite fault as a plane divided into a series of sub-faults,<br />

each one modelled as a stochastic point source, using a Brune (w 2 ) source spectrum. This program<br />

allows to simulate only the S-wave field. Prior to the numerical simulation of future ground shaking<br />

scenarios due to the activation of the identified faults, synthetic seismograms have been generated<br />

with reference to a well-documented historical earthquake. The Asti event of August 21, 2000<br />

of M w 4.86 was used as a reference. Although this earthquake is a low magnitude event, it has been<br />

selected since it is located on the plane of the Monferrato fault. Furthermore, numerous recordings<br />

on rock stations are available for this event. The GENL rock station of the Regional Seismic Network<br />

of North-western Italy (http://www.dipteris.unige.it/geofisica/) has been chosen for the calibration,<br />

being the nearest one to the fault and with an epicentral distance of about 65 km, close to<br />

the distance between this fault and Vicoforte site. Fig. 2 shows the satisfactory agreement achieved<br />

between recorded data and GRFLT12S simulations.<br />

To identify the worst potential ground shaking scenarios at Vicoforte site, three events have been<br />

selected, representing the most critical situation with reference to the expected average ranges of<br />

magnitude for the faults listed in Table 1:<br />

• Monferrato fault: event of M w =5.5, corresponding to a return period of about 690 years;<br />

• Western Alps fault: event of M w =5.7, corresponding to a return period of about 475 years;<br />

• Western Liguria fault: event of M w =6.5, corresponding to a return period of about 2475 years.<br />

The return periods have been evaluated in the framework of a probabilistic seismic hazard<br />

487


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 2 - Comparison between<br />

recorded (black)<br />

and synthetic (grey) seismograms<br />

computed<br />

with the low frequency<br />

GRFLT12S code. Velocity<br />

time histories and<br />

Fourier spectra at<br />

GENL station are plotted:<br />

NS (a), EW (b) and<br />

UD (c) components.<br />

analysis for the region [for details see Lai et al., 2009]. Parametric analyses have been performed,<br />

studying the influence of the hypocentre location and the rake angle, to identify the combination of<br />

parameters which would lead to the most severe ground shaking. For brevity only the results related<br />

to the Western Liguria fault are reported herein. From the parametric analyses it turns out that a<br />

Fig. 3 - Numerical results in terms of velocity time histories and Fourier spectra for a Mw 6.5 Western Liguria event,<br />

assuming the nucleation point represented by the star and a rake angle equals to 135 degree: NS (a), EW (b) and<br />

UD (c) components computed by GRFLT12S (black), d) horizontal average component computed EXSIM (grey),<br />

whose Fourier spectra is also overlapped on the two low frequency horizontal components in (a) and (b).<br />

488


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 4 - Comparison<br />

between the results<br />

obtained by the low<br />

and high frequency<br />

simulations in terms<br />

of PGA and PGV<br />

assuming different<br />

hypocentre locations<br />

for each fault: a)<br />

Western Liguria; b)<br />

Western Alps; c)<br />

Monferrato.<br />

kinematic rupture with a rake angle of 135 degree and the hypocentre represented by a star in Fig.<br />

3 yields the worst shaking scenario illustrated in Fig. 3. The Fourier spectra obtained by the two<br />

procedures are complementary, with a range of superimposition between 0.2 and 0.6 Hz. After this<br />

range, GRFLT12S results start to decay significantly. The S-waves contributions computed by the<br />

two methods are in agreement, both in terms of wave arrival and peak amplitude. In terms of time<br />

histories, while in the GRFLT12S traces the arrivals of P and S waves can be clearly distinguished,<br />

EXSIM reproduces the S waves only, as expected.<br />

A total of 144 low frequency and 50 high frequency simulations have been computed to define<br />

the deterministic worst ground shaking scenarios. In Fig. 4 the numerical results are summarised in<br />

terms of horizontal Peak Ground Acceleration (PGA) and Peak Ground Velocity (PGV) relative to<br />

the worst scenarios computed for each fault, assuming different hypocentre locations. As expected,<br />

high frequency simulations predict larger values of ground shaking if compared with the low frequency<br />

results. The difference of the ground motion parameters estimated by the two methods<br />

increases by increasing the magnitude of the event. GRFLT12S correctly simulates the directivity<br />

effects, ignored by EXSIM. The Western Liguria event generates the largest PGA and PGV values<br />

of 0.06 g and 0.065 m/s respectively. Similar values of maximum PGV of ~0.02 m/s and PGA of<br />

~0.02 g have been calculated for both the Western Alps and Monferrato events.<br />

Acknowledgements. The present contribution has been developed in the framework the research contract<br />

undersigned with the Administration of Vicoforte Sanctuary for the monitoring and survey of the “Monte<br />

Regalis Basilica”, with the support of the Fondazione Cassa di Risparmio di Cuneo. The authors would like to<br />

extend their gratitude to Prof. Mario Alberto Chiorino, Coordinator of the Program (Politecnico di Torino) and<br />

to the Administration of the Sanctuary.<br />

References.<br />

Hisada Y. & Bielak J. [2003], A theoretical method for computing near fault ground motion in a layered half-spaces considering<br />

static offset due a surface faulting, with a physical interpretation of fling step and rupture directivity, Bull. Seism. Soc. Am,.<br />

93 (3), 1154-1168.<br />

Lai C.G, Corigliano M., Sánchez H., Scandella L. [2009], Definition of seismic input at the “Regina Montis Regalis” Basilica of<br />

Vicoforte, Northern Italy, in press by IUSS press<br />

Motazedian D. and Atkinson, G. [2005], Stochastic Finite-Fault Modeling Based on a Dynamic Corner Frequency, Bulletin of the<br />

Seismological Society of America, 995-1010.<br />

489


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

EMISSIONE ACUSTICA E SISMICITÀ: I CASI DI STUDIO DI COLFIORITO, MOLISE,<br />

CEFALONIA, CON PARTICOLARE RIGUARDO AL SISMA DE L’AQUILA<br />

G. Paparo 1,2 , G.P. Gregori 1 , M. Poscolieri 1 , C. Rafanelli 1 , S. De Simone 1 , G. Ventrice 3<br />

1 CNR–IDAC, Gruppo ICES, Roma, Italia<br />

2 Ambasciata d’Italia a Buenos Aires, Argentina<br />

3 P.M.E. Engineering, Roma, Italia<br />

Le tecniche di Ultrasonic Emission (UE), come noto, si stanno affermando nella diagnostica dei<br />

fenomeni geofisici, quali i terremoti e eruzioni vulcaniche (vedi bibliografia). Numerosi sono ormai<br />

i siti ove questa strumentazione è attiva (Fig. 1) in:<br />

• Italia: Orchi, vicino Foligno (Pg), Valsinni (Pz) mentre altre tre sono state operative a Stromboli,<br />

sul Vesuvio e vicino Potenza fino a poco tempo fa e sono ora in fase di manutenzione o di nuova<br />

installazione;<br />

• Grecia: Cefalonia;<br />

• Argentina: Vulcano Peteroa e Cerro Blanco, nell’area andina e altre due sono previste a breve.<br />

Fig. 1 - Stazioni UE: a) in Italia e Grecia. (Orchi, Vesuvio, Potenza, Valsinni, Stromboli, Cefalonia); b) in Argentina<br />

(Cerro Blanco, Peteroa).<br />

Il lavoro presenta una breve sintesi dell’approccio metodologico per estrarre dalle misure di<br />

emissione acustica - nella banda ultrasonora - informazioni specifiche sullo stato di sforzo della crosta,<br />

e sulla sua evoluzione temporale. Inoltre sono mostrati i risultati dell’analisi delle serie temporali<br />

UE, acquisite nei siti menzionati, e di una loro possibile correlazione con eventi catastrofici<br />

naturali. Sono discusse le problematiche relative all’interpretazione dei dati UE analizzati in rapporto<br />

ai fenomeni parossistici medesimi tenendo conto anche della complessità, a livello sia locale<br />

che regionale, delle strutture tettoniche dell’area appenninica centro-meridionale, delle isole greche<br />

del Mar Ionio e della regione Andina in Sud America.<br />

Bibliografia<br />

Chiappini M., Gregori G.P., Paparo G., Bellecci C., Crisci G.M., De Natale G., Favali P., Marson I., Meloni A., Zolesi B., Boschi<br />

E.; 2002: Stromboli. A natural laboratory of environmental science. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 113,<br />

429-442<br />

Cuomo V., Lapenna V., Macchiato M., Marson I., Paparo G., Patella D., Piscitelli S.; 2000: Geoelectrical and seismoacoustic<br />

anomalous signals jointly recorded close to an active fault system in Southern Apennines (Italy). Phys. Chem. Earth, 25 (3),<br />

255-261.<br />

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490


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

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GLI SCENARI RAPIDI (INTENSITÀ) DEI TERREMOTI DI FRIGNANO (2008)<br />

E L’AQUILA (2009) HANNO FUNZIONATO A FINI DI PROTEZIONE CIVILE<br />

L. Sirovich, F. Pettenati, D. Sandron<br />

Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale - OGS, Trieste<br />

ShakeMap (USGS ed INGV), e scenario parametrico KF. Nel caso dei due terremoti studiati,<br />

nessuna di queste tre simulazioni in tempo quasi-reale ha fornito risultati sufficientemente precisi<br />

da rendersi effettivamente utili a fini di «coordinamento dei soccorsi e dell’assistenza» come sperato<br />

da alcuni. I risultati ottenuti sono stati poco soddisfacenti anche dal punto di vista della simulazione<br />

complessiva del campo di intensità a scala regionale, a fini di semplice informazione del<br />

pubblico. Queste conclusioni discendono dal confronto fra le Figg. 1 e 2 (e dallo scenario KF, qui<br />

non mostrato). La ‘pietra di paragone’ per queste verifiche è la carta delle intensità rilevate in campagna<br />

dalle squadre Quest (R. Camassi, INGV, P. Galli DPC; informazione scritta). Le due versioni<br />

di ShakeMap sono disponibili in rete. La tecnica ShakeMap è ben nota sia nella versione originale<br />

(Wald et al., 2006) che nella sua variante italiana (Michelini et al., 2008).<br />

Scenario parametrico KF. Questa tecnica è nata con scopi di scenario preventivo (Sirovich e<br />

Pettenati, 2009), ma questa volta si sono effettuate simulazioni post-terremoto in tempo quasi-reale<br />

allo scopo di verificare se la formula KF (Sirovich, 1996) possa candidarsi a sostituire le equa-<br />

491


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 1 – Terremoto de L’Aquila. Isosiste<br />

n-n (secondo: Sirovich et al., 2002)<br />

dei 223 dati Quest disponibili a maggio<br />

2009 (R. Camassi, INGV, P. Galli DPC;<br />

informazione scritta). Epicentri rilocalizzati<br />

a maggio 2009: esagono: INGV;<br />

rombo: A. Orefice e A. Zollo, 2009<br />

(informazione scritta).<br />

Fig. 2 – A sinistra: ShakeMap® USGS versione 4 calcolata 6/4/2009 09:56:05 p.m. fuso orario del Colorado. A<br />

destra: ShakeMap INGV versione 9 calcolata 7/4/2009 11:04:29 a.m. (ora legale, fuso di Roma) (ridisegnate dai file<br />

x;y;z originali; isosiste passanti per i mezzi gradi; vedi testo).<br />

492


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

zioni predittive empiriche all’interno dell’algoritmo ShakeMap (che converte accelerazioni e velocità<br />

in intensità). La KF può venire infatti vista (anche seguendo un suggerimento di Molchan et al.,<br />

2004), come una relazione semi-empirica che simula il calo dell’intensità con la distanza da una sorgente<br />

finita, a rottura bilaterale anche assimmetrica, con meccanismo definito.<br />

Confronto fra ShakeMap e intensità osservate in campagna. Rinviando all’articolo esteso<br />

(Pettenati et al., 2009), mostriamo qui soltanto il paragone fra le 223 intensità Quest osservate in<br />

campagna nei giorni successivi all’evento del 6 aprile e le due ShakeMap disponibili poco dopo il<br />

verificarsi dello stesso evento. Il confronto -qui solo qualitativo- è facilitato da alcuni accorgimenti<br />

adottati per disegnare le Figg. 1 e 2.<br />

Ridisegno dei dati originali ShakeMap e Quest. I dati Quest sono stati conturati con l’algoritmo<br />

n-n (Sirovich et al., 2002), che ricordiamo onora perfettamente i dati sperimentali. A differenza<br />

di altri lavori precedenti (quando li arrotondavamo per default al grado successivo), in questo caso<br />

i gradi incerti (es.: V-VI) sono stati trattati come numeri reali (es. 5.5) e le isosiste passano per i<br />

mezzi gradi. In altre parole, i grigi adottati nella Fig. 1 (ed anche nella Fig. 2) corrispondono ad<br />

arrotondamenti al numero intero. Per facilitare il paragone ed evidenziare dettagli, che aiutino a<br />

cogliere visivamente la struttura delle ShakeMap (sia USGS che INGV), abbiamo: 1) omesso il<br />

modello digitale del terreno; 2) utilizzato i file x;y;z tracciando le isolinee che passano per i mezzi<br />

gradi.<br />

Discussione. Risulta subito evidente che le isolinee approssimativamente concentriche delle<br />

Figg. 2a e 2b non sono centrate rispetto all’immagine in Fig. 1. Si tenga presente che la ‘pietra di<br />

paragone’ in Fig. 1 comprende tutti i siti rilevati dalle squadre Quest e che non ci sono siti con intensità<br />

i≥VI fuori dall’area coperta dalle isosiste in Fig. 1. Si tenga presente altresì che le Figg. 1 e 2<br />

abbracciano la medesima area. Per altro, anche il nostro scenario KF in tempo quasi-reale (Fig. non<br />

mostrata) è afflitto dallo stesso problema. Motivi: 1) sia le ShakeMaps che il parametrico KF hanno<br />

dovuto basarsi sugli epicentri delle prime decine di minuti (poi risultati di qualche chilometro<br />

troppo ad ovest); ma soprattutto: solo nei giorni successivi all’evento ci si è resi conto dell’effetto<br />

di direttività della sorgente del 6 aprile verso SE. Altra nota: le intensità osservate (Fig. 1) decrescono<br />

dal grado IX al VII in breve spazio, per poi calare al V a distanze proporzionalmente ben più<br />

elevate; nessuno scenario rapido (nemmeno il KF, non mostrato) riesce a riprodurre questo strano<br />

calo per così dire a due rampe. Nell’articolo esteso, crediamo di dimostrare che l’allungamento in<br />

direzione NW-SE della zona con i≥VII (Fig. 1) non è dovuto ad effetti locali ipoteticamente concentrati<br />

lungo la Valle dell’Aterno e non è nemmeno l’effetto spurio della ubicazione dei centri abitati<br />

lungo valli ad orientamento in direzione appenninica. Tali conclusioni sono sostenute da adeguate<br />

analisi geostatistiche e da verifiche del campionamento costituito dalla distribuzione dei siti<br />

rilevati dalle squadre Quest (seppure irregolare, la posizione dei siti è ampiamente sufficiente a<br />

descrivere il fenomeno).<br />

Se il primo scenario parametrico KF de L’Aquila era insoddisfacente, a distanza di alcune settimane<br />

dai due eventi studiati è stato possibile ottenere scenari parametrici KF abbastanza buoni per<br />

entrambi; quello di Frignano decisamente buono (Figg. non mostrate). In particolare per l’evento<br />

del 6 aprile, è stato indispensabile disporre dell’ipocentro rilocalizzato con maggiore attendibilità<br />

(INGV e cortesia di A. Zollo) e soprattutto - grazie al lavoro dei molti colleghi ringraziati – conoscere<br />

l’effetto di direttività verso SE (confermato a posteriori da nostre inversioni per la sorgente<br />

con la tecnica KF). A questo punto, inseriti gli epicentri e le fault plane aggiornate nel modello di<br />

scenario parametrico KF, e soprattutto considerata una serie di sorgenti lineari a rottura fortemente<br />

assimmetrica (prevalentemente verso SE), ecco che si è formata un’area di VIII grado allungata in<br />

direzione NW-SE (Fig. non mostrata) ben bilanciata con quella visible in Fig. 1 (anche se di forma<br />

non coincidente).<br />

Conclusioni di protezione civile. La conclusione (che offriamo alla discussione all’interno del<br />

progetto S3 di DPC ed INGV) sarebbe la seguente. Non ci appare ragionevole sperare che il coordinamento<br />

immediato dei soccorsi e dell’assistenza possa dipendere da simulazioni istantanee di<br />

493


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

tutta la catena causa-effetto, che produce i danni a cose e persone. Tali interventi rapidi non potranno<br />

che continuare a dipendere da una rete di segnalazioni esperte, a prova di terremoto, da parte di<br />

personale addestrato che chiami soccorso alle persone e convogli le notizie sui danni. Come ‘prodotto’<br />

secondario, tali notizie potrebbero venire immediatamente convertite in intensità seguendo<br />

un apposito protocollo coerente con la definizione della scala adottata.<br />

Ringraziamenti. Lavoro eseguito nell’ambito del subprogramma S3 2008-2009 del Dipartimento della<br />

Protezione Civile italiana e dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia. Ringraziamo calorosamente i<br />

colleghi che ci hanno fatto consultare ed usare alcuni loro risultati preliminari (eventuali usi impropri sono tutta<br />

responsabilità nostra): Roberto Camassi e Paolo Galli (INGV e DPC, per i dati Quest), Antonella Cirella,<br />

Antonio Rovelli, Marco Moro, ed Alessandro Pino (tutti dell’INGV), Fabio Sabetta (DPC), e Aldo Zollo<br />

(Università Federico II di Napoli) per le loro interpretazioni sulla direttività della sorgente de L’Aquila;<br />

Giuseppe Naso (DPC), Ezio Faccioli e Carlo Cauzzi (Politecnico di Milano) per indicazioni sugli effetti locali<br />

dello stesso terremoto.<br />

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IL RILIEVO MACROSISMICO DI DETTAGLIO DEL CENTRO STORICO DE L’AQUILA<br />

IN TERMINI DI EMS98<br />

A. Tertulliani 1 , F. Bernardini 2 , R. Camassi 2 , C. Castellano 3 , E. Ercolani 2 , L. Graziani 4 ,<br />

I. Leschiutta 1 , A. Rossi 3 , M. Vecchi 1<br />

1 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma1<br />

2 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione di Bologna<br />

3 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Centro Nazionale Terremoti<br />

1 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione Roma2<br />

Questo lavoro intende descrivere il rilievo macrosismico di dettaglio, realizzato nell’area del<br />

centro storico delL’Aquila, a seguito del terremoto del 6 aprile 2009. Circa un mese dopo la scossa<br />

principale (Mw 6.3), alcune squadre del gruppo operativo QUEST (QUick Earthquake Survey<br />

Team) delle Sezioni INGV di Roma e Bologna hanno realizzato una complessa indagine al fine di<br />

analizzare in dettaglio la distribuzione del danneggiamento nel centro storico della città dell’Aquila<br />

secondo le linee guida dell’European Macroseismic Scale (EMS98). L’utilizzo della scala<br />

EMS98 è stato ritenuto opportuno per meglio rappresentare la distribuzione del danneggiamento a<br />

fronte della estrema variabilità delle tipologie edilizie presenti e per superare i limiti che l’applicazione<br />

della MCS comporta in questi casi. Il rilievo, durato oltre una settimana, ha interessato l’intera<br />

superficie della cosiddetta Zona Rossa, ottenendo una mappatura “casa per casa” degli effetti.<br />

Gli edifici sono stati classificati per classi di vulnerabilità e per gradi di danno secondo quanto definito<br />

dalla EMS98. Complessivamente sono stati classificati e georeferenziati più di 1700 edifici.<br />

494


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Questo esempio rappresenta l’applicazione più complessa ed estesa di un rilievo in EMS98 dall’atto<br />

della sua pubblicazione. Le difficoltà maggiori, oltre quelle meramente operative ed ambientali,<br />

sono state quelle proprie di un rilievo in un grande contesto urbanizzato (tessuto urbanistico complesso,<br />

presenza di tipologie edilizie non sempre facilmente identificabili, incertezza nella definizione<br />

delle classi di vulnerabilità e, non ultimo, estensione dell’area), inedito per la maggior parte<br />

degli operatori. I risultati di questo lavoro hanno evidenziato, in primo luogo, che la scala EMS98<br />

è a tutt’oggi il miglior strumento per questo tipo di indagini; sono inoltre emersi diversi indicatori<br />

significativi della distribuzione del danneggiamento, e della risposta delle varie tipologie edilizie<br />

riconosciute. L’analisi complessiva dei dati raccolti mostra che il più alto tasso di collassi, a prescindere<br />

dalla vulnerabilità, è circoscritto a un’area localizzata nella parte nord-occidentale del centro<br />

storico, e che i collassi di edifici in cemento armato sono concentrati in una fascia limitata nella<br />

zona SO dello stesso centro storico. L’intensità stimata per l’area studiata è risultata incerta fra i<br />

gradi VIII e IX della scala EMS98.<br />

ANALISI DEI LIVELLI DI RISCHIO SISMICO E STRATEGIE DI INTERVENTO<br />

PER GLI OSPEDALI DELLA BASILICATA<br />

A. Masi, G. Santarsiero<br />

DiSGG, Dipartimento di Strutture, Geotecnica, Geologia applicata. Università della Basilicata, Potenza<br />

Introduzione. Il patrimonio edilizio pubblico presenta un rilevante deficit di protezione sismica<br />

in quanto molte strutture, attualmente collocate in zone considerate sismiche, sono state progettate<br />

e realizzate in anni in cui la classificazione sismica non era vigente. Tenendo conto di questa<br />

situazione, l’Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n. 3274 del 20 marzo 2003 (PCM,<br />

2003), nel ridefinire in modo innovativo ed organico il quadro normativo nel settore del rischio<br />

sismico, ha previsto un programma nazionale di valutazione della vulnerabilità sismica del patrimonio<br />

edilizio esistente privo di protezione sismica, partendo dalle opere strategiche, come gli ospedali,<br />

ed a rischio rilevante, come le scuole. Sulla base delle risultanze di tali verifiche dovranno<br />

essere predisposti i programmi di intervento per la riduzione del deficit di protezione sismica tenendo<br />

conto, in particolare, della vulnerabilità sismica emersa negli edifici esaminati, della diversa collocazione<br />

nelle zone sismiche, della entità delle somme richieste rapportata alle risorse finanziarie<br />

disponibili. Un ruolo rilevante in tale processo è assegnato alle Regioni. In particolare la Regione<br />

Basilicata ha predisposto il “I Programma Temporale delle Verifiche del patrimonio edilizio strategico<br />

e rilevante” relativo alle strutture ospedaliere e scolastiche realizzate senza criteri antisismici.<br />

Nel presente lavoro, dopo una breve analisi dei dati raccolti (valutazioni di vulnerabilità e rischio<br />

su 68 edifici ospedalieri), viene descritta ed applicata una metodologia per la definizione di strategie<br />

di intervento che consentano una ottimale distribuzione delle risorse economiche disponibili. Gli<br />

edifici esaminati hanno come tipologia strutturale prevalente il cemento armato ed un’età media<br />

maggiore di 30 anni. Il lavoro è articolato nelle seguenti fasi principali:<br />

- valutazione della vulnerabilità attuale degli edifici strategici ed a rischio rilevante e del rischio<br />

sismico di ciascuna struttura;<br />

- definizione di una relazione per la stima del costo da sostenere sul singolo edificio al fine di diminuirne<br />

la vulnerabilità, e quindi il rischio, di una prefissata quantità;<br />

- costruzione di curve tempo-rischio sismico sulla base di diversi scenari di intervento e di disponibilità<br />

economica;<br />

- analisi dei risultati da cui trarre le indicazioni utili per individuare le migliori strategie di intervento<br />

per la mitigazione del rischio sismico degli edifici esaminati.<br />

Valutazione dei livelli di rischio. La vulnerabilità è stata valutata quantitativamente dai singoli<br />

professionisti incaricati tramite i valori di PGA CO , PGA DS , PGA DL , che costituiscono le intensità<br />

495


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

sismiche in termini di accelerazione massima al suolo (Peak Ground Acceleration, PGA) che determinerebbero,<br />

rispettivamente, condizioni di incipiente collasso, di danno severo agli elementi strutturali<br />

e di danno limitato relativo essenzialmente alle parti non strutturali (DPC, 2005). Al fine di<br />

valutare il rischio cui è soggetta una struttura, tali accelerazioni, rappresentative delle prestazioni<br />

dell’edificio, sono state rapportate alle accelerazioni attese nel sito in cui è ubicato l’edificio considerando<br />

diverse probabilità di occorrenza, ossia terremoti con periodo di ritorno di 2475 anni per lo<br />

stato limite di collasso, di 475 anni per lo stato limite di danno severo (Stato Limite di salvaguardia<br />

della Vita, SLV, nelle attuali Norme Tecniche del 14 gennaio 2008) e, infine, di 95 anni per lo<br />

stato limite di danno limitato (PCM, 2004). Queste accelerazioni sono state ricavate dalle mappe di<br />

pericolosità proposte in (INGV, 2004) e inserite nelle NTC 2008. Si possono così calcolare i seguenti<br />

indicatori del rischio atteso: α u1 = (PGA CO )/(PGA 2% ) per il collasso, α u2 = (PGA DS )/(PGA 10% ) per il<br />

danno severo, e α E = (PGA DL )/(PGA 50% ) per il danno limitato. α u1 e α u2 vanno considerati indicatori<br />

di rischio riconducibili alla sicurezza delle strutture, mentre α E è un indicatore del rischio di inagibilità<br />

dell’opera. Come noto, valori prossimi o superiori all’unità caratterizzano casi in cui il livello<br />

di rischio è prossimo a quello richiesto dalle norme, mentre valori bassi, prossimi a zero, caratterizzano<br />

casi ad elevato rischio. Nella tabella 1 si riporta un quadro sintetico dei livelli di rischio<br />

sismico stimati per gli ospedali delle due province lucane, sia in termini di danno severo (α u2 ) che<br />

di danno limitato (α E ).<br />

Tab. 1 - Quadro sintetico dei livelli di rischio valutati per i diversi gruppi di edifici.<br />

Curve di rischio e strategie di intervento. Al fine di individuare le più efficaci strategie di<br />

intervento sull’intero campione di edifici in esame, in rapporto alle limitate disponibilità economiche,<br />

si è messa a punto una procedura per la costruzione di curve di rischio. Le curve di rischio sono<br />

relazioni che esprimono la variazione nel tempo del rischio sismico globale di un gruppo di edifici,<br />

in funzione, essenzialmente, del tipo di intervento di rafforzamento prescelto e del rapporto tra<br />

risorse economiche richieste e disponibili. Per la costruzione di tali curve è innanzitutto necessario<br />

definire un indice in grado di esprimere il rischio sismico globale di un campione di edifici. Con<br />

riferimento al rischio relativo alla sicurezza delle strutture, è stato considerato un opportuno valore<br />

medio⎺α tra quelli calcolati sui singoli edifici per l’indicatore di rischio α u2 valutato considerando<br />

che valori diversi dinon assumono la stessa rilevanza sociale (conseguenze attese sulle persone) ed<br />

economica (costo di intervento) per edifici con superficie diversa. Infatti, in assenza di dati più<br />

accurati è da ritenere che, maggiore è la superficie dell’edificio, più elevato sarà il numero di posti<br />

letto presenti nella struttura ospedaliera. Il valore medio convenzionale⎺α per ogni gruppo di edifici<br />

è stato calcolato con la seguente espressione:<br />

in cui la sommatoria è estesa a tutti gli edifici di un gruppo, α i è l’indicatore di rischio α u2 relativo<br />

all’edificio i-esimo e S i rappresenta la corrispondente superficie. In realtà i valori di α u2 , dunque di<br />

, sono inversamente proporzionali al livello di rischio in quanto, per come vengono calcolati, sono<br />

direttamente proporzionali alla resistenza sismica dell’edificio. Pertanto, come indice di rischio<br />

(globale) si può definire il complemento ad 1 di⎺α , ovvero:<br />

IR(t) = 1 –⎺α (2)<br />

(1)<br />

496


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Nell’Eq. (2) è evidenziata la dipendenza dell’indice di rischio dal tempo t, in quanto, in funzione<br />

degli investimenti che la pubblica amministrazione potrà effettuare, si potrà intervenire su un<br />

certo numero di edifici e ridurre il rischio sismico globale in un dato periodo di tempo t. Per poter<br />

valutare l’effetto di un determinato investimento sulla riduzione del rischio sismico è necessario<br />

definire una relazione tra il parametro α u2 ed il costo da sostenere per portare in sicurezza l’edificio.<br />

A tal fine sono stati messi a punto alcuni modelli di costo che considerano diverse modalità e<br />

scelte di intervento. In Fig. 1 è mostrato uno dei modelli di costo (denominato N1) proposti per gli<br />

edifici in c.a., in cui la relazione tra α u2 ed il costo è differenziata a seconda che si tratti di edifici<br />

progettati prima o dopo il 1972, in quanto in tale anno entrarono in vigore le norme tecniche di cui<br />

alla Legge 1086/71 che determinarono un significativo cambiamento alle modalità di progettazione<br />

e realizzazione delle strutture in c.a. Il modello prevede in ordinata il costo C i relativo all’intervento<br />

strutturale ed al ripristino delle parti non strutturali (impianti compresi) strettamente connesse,<br />

rapportato al costo di ricostruzione C max .<br />

Nella definizione del modello dei costi si è ritenuto di assumere che esistano delle soglie di α u2<br />

al di sotto delle quali non convenga rafforzare l’edificio, in quanto, oltre ad alcune riserve sull’esito<br />

a lungo termine dell’intervento, il costo richiesto risulterebbe troppo vicino a quello della ricostruzione<br />

(α u2 < 0.2). Inoltre, quando a u2 supera il valore di soglia 0.2, per gli edifici post 1972 si<br />

ipotizza un brusco calo del rapporto C i /C max a causa della probabile ridotta diffusione dell’intervento<br />

dovuta alla migliore qualità dei materiali (linea grigia), mentre la curva relativa agli edifici ante<br />

1972 non presenta discontinuità, decrescendo in maniera lineare al crescere di α u2 . Si sono messi a<br />

punto in totale 4 modelli di costo, denominati N1 (prima descritto), N2, N3 e N4 dettagliatamente<br />

descritti in (Masi et al., 2009). In sintesi, il modello N2 prevede che gli edifici post 1972 con α u2 ><br />

0.8 non vengano adeguati assumendo che siano sufficientemente “sicuri” per la durata della loro<br />

vista utile residua, il modello N3 prevede che tutti gli edifici con α u2 > 0.8 non vengano adeguati,<br />

mentre il modello N4 prevede un miglioramento sismico per tutti gli edifici con α u2 < 0.7 (in questo<br />

caso si è considerato un costo unitario di intervento pari al 60% di quello previsto per l’adeguamento).<br />

Conosciuta la distribuzione degli α u2 relativi agli edifici di un dato campione ed ipotizzando<br />

una certa disponibilità economica annua, in base al modello di costo è possibile determinare il<br />

numero di edifici che possono essere adeguati in un dato periodo di tempo, al termine del quale si<br />

avrà una differente distribuzione degli α u2 , dunque un differente valore di e dell’indice di rischio<br />

globale del campione di edifici e la sua variazione nel tempo, ovvero la curva di rischio. L’andamento<br />

delle curve di rischio dipende dal modello di costo adottato, dal costo unitario medio di<br />

costruzione C max , dalla disponibilità economica annua D delle pubbliche amministrazioni coinvolte<br />

nel programma di interventi e dal tasso annuo medio di inflazione I. Per quanto riguarda C max , in<br />

assenza di dati specifici relativi<br />

alla regione Basilicata, si è<br />

assunto un valore omnicomprensivo<br />

pari a 2250 euro/mq. Il tasso<br />

di inflazione I è stato assunto<br />

pari a 2.14% per tutta la durata<br />

del programma di interventi,<br />

valore ottenuto come media dei<br />

tassi di inflazione nel periodo<br />

2003-2007.<br />

Fig. 1 - Modello di costo N1 per edifici in c.a.<br />

497


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 2 - Andamento delle curve di rischio per gli edifici ospedalieri della regione Basilicata considerando una disponibilità<br />

D=5 Meuro/anno, I=2.14%.<br />

L’ipotesi relativa al miglioramento sismico contenuta nel modello N4, in qualche modo poco<br />

coerente con l’importanza delle strutture in esame, è basata sull’idea che, a parità di risorse economiche<br />

complessivamente disponibili, si possa intervenire in tempi brevi su un numero maggiore di<br />

edifici riducendo più rapidamente il rischio sismico globale nei successivi 5-10 anni. In realtà, i<br />

risultati ottenuti mostrano che applicare il modello N4 non appare consigliabile in quanto il vantaggio<br />

di richiedere costi complessivi molto più contenuti viene vanificato dalla conseguenza negativa<br />

di lasciare un rischio residuo globale molto elevato e, dunque, da ritenere non accettabile nel caso<br />

di edifici strategici come gli ospedali (Fig. 2). Inoltre, anche in caso di disponibilità economiche<br />

limitate, i modelli N1, N2 e N3 forniscono risultati migliori, in termini di evoluzione del valore<br />

IR(t), anche in tempi relativamente brevi.<br />

Infine, va segnalato che nello studio è stato considerato un altro aspetto di rilevante importanza<br />

nella predisposizione del programma degli interventi, ossia la definizione delle priorità di intervento,<br />

aspetto che appare sostanzialmente svincolato dalle curve di rischio che cambiano in modo molto<br />

limitato al variare dell’ordine temporale con cui si interviene sugli edifici. Per la costruzione di<br />

tale graduatoria sono state fatte due differenti ipotesi basate su informazioni legate alla pericolosità<br />

sismica locale ed alla vulnerabilità ed esposizione delle diverse strutture. Per esigenze di sintesi,<br />

per la descrizione della procedura ed i risultati ottenuti si rimanda al lavoro (Masi e Santarsiero,<br />

2009).<br />

Bibliografia<br />

DPC (Dipartimento della Protezione Civile), 2005. Scheda di sintesi per verifica sismica di “livello 1” o di “livello 2” per gli edifici<br />

strategici ai fini della protezione civile o rilevanti in caso di collasso a seguito di evento sismico.<br />

INGV (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia), 2004. Redazione della mappa di pericolosità sismica prevista dall’OPCM<br />

3274 - Rapporto conclusivo per il DPC, INGV, Milano-Roma.<br />

Masi A., Santarsiero G., Monaco L., 2009. Strategie di riduzione del rischio sismico degli ospedali della Basilicata. Atti del<br />

Convegno Nazionale L’ingegneria sismica in Italia, Bologna.<br />

PCM, 2003. Ordinanza n. 3274 - Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale<br />

e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica.<br />

PCM, 2004. Ordinanza n. 3362 - Modalità di attivazione del Fondo per interventi straordinari della PCM istituito ai sensi dell'art.<br />

32-bis del decreto-legge 30.9.2003, n. 269.<br />

498


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

THE “SPECTRAL CLOUD” FOR THE IDENTIFICATION<br />

OF GROUPS OF EARTHQUAKE INPUTS OF GIVEN HAZARD<br />

T. Trombetti, S. Silvestri, G. Gasparini<br />

Department DISTART, University of Bologna<br />

Within a Performance Based Seismic Design framework, in order to evaluate the seismic performance<br />

of a given structure in probabilistic terms, it is fundamental to associate a probability of<br />

occurrence/exceedance with a given structural response parameter, often referred to as “Engineering<br />

Demand Parameter” (EDP). This is carried out by means of numerical non-linear dynamic<br />

analyses which make use, as seismic input(s), of properly chosen groups of accelerograms characterised<br />

by given hazard. These groups have been referred in scientific literature to as “earthquake<br />

bins” and, for sake of clarity, will be herein referred to as “groups of uniform hazard time-histories”.<br />

The choice of the uniform hazard time-histories is deeply rooted upon their probabilistic identification.<br />

However, the hazard level cannot be directly associated to the time-histories, whilst it can<br />

be associated, by means of Probabilistic Seismic Hazard Analyses (PSHA), to earthquake “intensity<br />

measures” (IMs), which consist of scalar or vector-valued combinations of selected ground<br />

motion parameters (GMPs) associable to a given probability of exceedance. In recent years, many<br />

research works have focused on the identification of the optimal IM for the identification of groups<br />

of uniform hazard time-histories. Among all possible and commonly used IMs, the spectral acceleration,<br />

at a specified period, has been recently suggested as optimal. With reference to the spectral<br />

acceleration, the uniform hazard spectrum has been obtained and widely used for the identification<br />

of groups of uniform hazard time-histories. However, due to its intrinsic properties, such use of the<br />

uniform hazard spectrum presents limitations, which make it meaningless for structures sensitive to<br />

the response spectra over a period range rather than a single period (i.e. non-linear systems …).<br />

Therefore, new tools should be introduced in order to correctly face the problem of the identification<br />

of uniform hazard time-histories which can be used, in general, for both linear and non-linear<br />

systems. A specific approach for the identification (based upon a peculiar Probabilistic Seismic<br />

Hazard Analysis) of the characteristics that a group of earthquake inputs must possess in order to<br />

be associated to a given exceedance probability can be proposed. Briefly, the identification of these<br />

characteristics is made with reference to the elastic response spectral ordinates, takes advantage of<br />

the information carried by the “epsilon” parameter, and is rooted on a separate treatment of the<br />

aleatory (intrinsic) variability and the epistemic uncertainty considered in the hazard analysis.<br />

In more detail, the analytical developments lead to few simple parameters characterizing the<br />

ensemble of the spectral ordinates (here defined as “spectral cloud”) of the acceleration time histo-<br />

Fig. 1 - Group of n seismic records and corresponding spectral cloud.<br />

499


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

ries to be used as meaningful design input. The “spectral cloud” is defined as the ensemble of the<br />

spectral ordinates, computed at multiple reference periods, of a group of seismic records (Fig. 1).<br />

If, in addition to the complete knowledge of the characteristics of the distribution of the random<br />

variables, were the autocorrelation functions of the response spectra known, the response spectra<br />

could be seen as a set of signals of a stochastic process.<br />

The identification of earthquake inputs of given hazard is generally obtained through a two-step<br />

association. The first step encompasses the association between an exceedance probability,<br />

500


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 2 - Uniform hazard spectrum and uniform hazard spectral cloud, for the site of Bologna over an observation<br />

time of t = 50 years, for a rare seismic hazard level.<br />

501


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Simultaneous satisfaction of this condition at multiple reference periods may prove to be cumbersome.<br />

However, it is possible to envisage the application of a simplified condition based upon the<br />

first two moments of the distribution only.<br />

The statistical characterisation of the “uniform hazard spectral cloud” (which can be assimilated<br />

to a lognormal random process) as here proposed allows to:<br />

- treat separately and independently the epistemic uncertainty due to the error of the attenuation<br />

model from all other time- and space-related sources of aleatory variability;<br />

- identify earthquake inputs which retain their significance independently from the period range<br />

considered;<br />

- obtain groups of design earthquake inputs which can be used for different structures and for structures<br />

with substantial variations in vibration periods;<br />

- link the identification of the seismic hazard strictly to the site, without involving the structure.<br />

DIGA RIO FUCINO: INTERAZIONE CON LA FAGLIA DI CAMPOTOSTO (AQ)<br />

C.G. Lai, M. Corigliano, M. Agosti<br />

EUCENTRE, Centro Europeo di Formazione e Ricerca in Ingegneria Sismica, Pavia<br />

Introduzione. Nell’area colpita dall’evento sismico del 6 aprile 2009 e dalle successive repliche<br />

è situato il bacino di Campotosto il quale è chiuso da 3 sbarramenti artificiali per lo sfruttamento<br />

idroelettrico dell’invaso. Essi sono la diga in terra e pietrame di Poggio Cancelli (27.3 m) e le<br />

dighe a gravità ordinaria in calcestruzzo di Rio Fucino (36.7 m) e di Sella Pedicate (20.75 m). La<br />

risposta sismica delle dighe interessate dagli eventi sismici dell’Aquilano è risultata soddisfacente<br />

in quanto nessuno degli sbarramenti o delle opere accessorie ubicate nell’area colpita dal terremoto<br />

ha subito danneggiamenti a causa dello scuotimento. Tuttavia, il bacino di Campotosto è situato<br />

in corrispondenza della “faglia di Campotosto”. Seppur a questa faglia non è associata una sismicità<br />

storica rilevante, non è possibile escludere a priori una sua potenziale attivazione. Nel più improbabile<br />

degli scenari ipotizzabili, la dislocazione tettonica generata dalla faglia di Campotosto<br />

potrebbe intercettare in superficie il corpo della diga di Rio Fucino.<br />

L’articolo descrive una sintesi delle analisi numeriche eseguite sulla ipotetica interazione tra la<br />

dislocazione della faglia di Campotosto e la diga Rio Fucino. Tali analisi sono state svolte nel periodo<br />

immediatamente successivo all’evento sismico del 6 aprile 2009 che ha colpito l’Aquilano e pertanto<br />

hanno un carattere preliminare.<br />

La diga di Rio Fucino. La diga oggetto di studio è lo sbarramento Rio Fucino, una diga a gravità<br />

ordinaria in calcestruzzo, con profilo triangolare e andamento planimetrico rettilineo. La diga<br />

chiude il bacino di Campotosto nella zona Est (42°32’07’’N, 13°24’38’’E, vedi Fig. 1b). L’altezza<br />

di massima ritenuta della diga è uguale a 39 m, lo sviluppo del coronamento è pari a 154 m, mentre<br />

il volume di invaso è uguale a 218 mil. mc (L. 584/94). La quota di massimo invaso è pari a<br />

1318.15 m.s.l.m., superiore di 9.15 m rispetto alla quota attuale pari a 1309 m.s.l.m.<br />

In Fig. 1a) è mostrata la sezione trasversale della parte tracimante. La diga è stata realizzata in<br />

due fasi, la prima delle quali ebbe inizio nel 1939 e si concluse nel 1955. Nel 1966 ebbe inizio la<br />

fase di sopraelevazione che si concluse nel 1971(Servizio Nazionale Dighe, 1998). La faglia di<br />

Campotosto è caratterizzata da un meccanismo di fagliazione di tipo normale puro. L’azimut ha un<br />

campo di variazione compreso tra N125° e N165° e da un angolo di immersione compreso tra 60°<br />

e 70° verso Sud-Ovest (fonte INGV-2, 2009). Le dimensioni della faglia sono stimate dell’ordine di<br />

14 x 9.5 km, con profondità minima e massima pari rispettivamente a 1.0 km e 9.6 km (fonte DISS<br />

v3.0.4). Per una magnitudo potenziale massima variabile tra 6.0 e 7.0 si stima che la faglia sia in<br />

grado di generare una dislocazione tettonica in superficie variabile tra un valore minimo di 0.4 m<br />

502


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

a) b)<br />

Fig. 1 – a) Sezione trasversale della diga di Rio Fucino della parte tracimante (Servizio Nazionale Dighe, 1998); b)<br />

Localizzazione della Diga Rio Fucino rispetto alla faglia di Campotosto proiettata in superficie con variabilità di<br />

direzione tra N125° e N165°. Immagine modificata dalla banca dati DISS 3.0.4 (http://www.ingv.it/DISS).<br />

ad un valore massimo di 0.9 m (fonte INGV-2, 2009). L’asse della diga di Rio Fucino è orientato a<br />

circa N108° e forma quindi un angolo compreso tra 17° e 57° rispetto alla direzione longitudinale<br />

di intercettazione della faglia. In Fig. 1b) è illustrata l’ubicazione della faglia Campotosto in relazione<br />

alla posizione della diga Rio Fucino. Come descritto in precedenza ed evidenziato dalla Fig.<br />

1a), la diga di Rio Fucino è stata realizzata in due fasi: la prima negli anni 1939-1955 e la seconda<br />

tra il 1966 e il 1971. Negli anni 90 è stato realizzato un carotaggio dal quale sono stati estratti dei<br />

provini di calcestruzzo a diverse profondità che hanno interessato i materiali di entrambe le fasi di<br />

costruzione. Sui provini sono state eseguite prove di laboratorio al fine di determinare i parametri<br />

di resistenza e deformabilità dei materiali. I risultati delle prove eseguite hanno evidenziato che le<br />

caratteristiche di resistenza e deformabilità del calcestruzzo realizzato nelle due fasi di costruzione<br />

sono differenti e di questo si è tenuto conto nelle successive analisi numeriche.<br />

Analisi numeriche. L’interazione tra la rottura di una faglia in superficie e una struttura è un<br />

problema molto complesso da analizzare da un punto di vista numerico. Per tale motivo si è deciso<br />

di studiarlo considerando modelli di complessità crescente, partendo da un modello bidimensionale<br />

con legge costitutiva dei materiali interessati di tipo elastico-lineare, con l’obiettivo di studiare il<br />

cinematismo della diga soggetta alla dislocazione tettonica senza che fosse interessata la resistenza<br />

dell’opera. In una seconda fase l’analisi è stata ripetuta mettendo in conto la resistenza del calcestruzzo<br />

costituente la diga. Infine è stato realizzato un modello numerico tridimensionale al fine di<br />

simulare l’effetto della intercettazione della rottura di faglia in superficie con un angolo, rispetto<br />

allo sviluppo longitudinale della diga Rio Fucino, diverso da zero. Per motivi di spazio in questo<br />

articolo è riportata solo una parte dei risultati delle analisi. Il lettore interessato ad un approfondimento<br />

può consultare l’articolo di Lai e al. (2009) in fase di pubblicazione.<br />

Nell’ambito del presente studio l’attivazione della faglia è stata simulata con un modello numerico<br />

continuo, bidimensionale utilizzando il programma FLAC 2D (Itasca, 2006) in modalità grandi<br />

deformazioni e spostamenti. La Fig. 2 illustra il modello di calcolo. La dislocazione della faglia<br />

è stata simulata imponendo lo scorrimento lungo un piano inclinato predefinito, che risulta essere<br />

congruente con le caratteristiche cinematiche della faglia. La dislocazione è stata imposta attraverso<br />

l’applicazione a tutti i nodi della griglia contenuti nella zona tratteggiata in Fig. 2a, di un vettore<br />

velocità diretto parallelamente all’angolo di immersione della faglia. Si è aprioristicamente rinunciato<br />

a simulare il fenomeno della propagazione della frattura dal punto di enucleazione fino alla<br />

superficie di contatto con il corpo diga. La spinta idrostatica dell’acqua presente nell’invaso (quota<br />

503


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 2 – Caratteristiche del modello numerico non lineare (bidimensionale) della diga Rio Fucino; b) griglia di calcolo<br />

alle differenze finite costruita con il programma FLAC2D per le analisi non lineari.<br />

attuale 1309 m.s.l.m.) è stata simulata con una distribuzione di pressioni linearmente crescenti con<br />

la profondità sul paramento di monte della diga. Le zone di contatto tra le diverse parti del modello<br />

sono state simulate attraverso elementi di interfaccia. In particolare sono state introdotte interfacce<br />

in corrispondenza della zona di contatto tra la parte di diga realizzata nella prima fase (1939-<br />

1955) e la zona sopraelevata (1966-1971) (I2); al contatto tra l’ammasso roccioso e il corpo diga<br />

(I1); in corrispondenza del piano di faglia (I3). Le analisi non-lineari sono state condotte in modo<br />

parametrico considerando diversi valori dei parametri all’interfaccia diga-ammasso roccioso. La<br />

Fig. 3a) mostra, per diverse combinazioni dei parametri di rigidezza e resistenza all’interfaccia<br />

diga-ammasso roccioso, i valori di spostamento che il corpo diga è capace di sopportare senza raggiungere<br />

una condizione di plasticizzazione diffusa per raggiungimento della resistenza a trazione<br />

nella parte inferiore del manufatto. La Fig. 3b) mostra l’andamento dello spostamento per il punto<br />

di controllo 2 (vedi Fig. 2a) alla base della diga relativamente a tutte le combinazioni considerate<br />

Fig. 3 – a) Valori dello spostamento che il corpo della diga è capace di sopportare senza raggiungere una condizione<br />

di plasticizzazione diffusa nella parte inferiore in funzione dei parametri di rigidezza assunti all’interfaccia digaammasso<br />

roccioso; b) Spostamento verticale del punto di controllo 2 (vedi Fig. 2a) per diverse combinazioni dei<br />

parametri di resistenza e rigidezza all’interfaccia diga-ammasso roccioso.<br />

504


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

in Fig. 3a). È evidente dalla figura la forte dipendenza della risposta della diga dai parametri assunti<br />

per l’interfaccia diga-ammasso roccioso.<br />

Considerazioni sui risultati. Sia le analisi bidimensionali che quelle tridimensionali, per quanto<br />

complesse si basano su ipotesi semplificative e i risultati ottenuti risultano di non facile interpretazione.<br />

In particolare essi sono fortemente influenzati dai valori assunti per i materiali costituenti<br />

la diga, dalla loro modellazione costitutiva nonché dai parametri utilizzati per la definizione delle<br />

interfacce del modello. Tuttavia, nonostante queste incertezze e la dipendenza dei risultati ottenuti<br />

dai valori assunti da alcuni parametri di ingresso, le analisi svolte mostrano abbastanza chiaramente<br />

che se sottoposta ad una dislocazione di 90 cm provocata dalla rottura della faglia di Campotosto,<br />

la diga Rio Fucino subirebbe una plasticizzazione diffusa in molte sue parti con danni anche<br />

gravi che potrebbero determinare una fuoriuscita di acqua.<br />

Conclusioni. La valutazione degli effetti prodotti su una struttura da fagliazione superficiale è<br />

un problema estremamente complesso da analizzare. Esso richiede una approfondita caratterizzazione<br />

geologica e sismotettonica del sito di costruzione finalizzata a definire con il maggior grado<br />

di affidabilità possibile, geometria, cinematica, livello di attività della faglia potenzialmente in grado<br />

di intercettare lo sbarramento ed ovviamente l’entità attesa della dislocazione tettonica possibilmente<br />

in funzione del periodo di ritorno. Questi dati sono essenziali per una corretta valutazione<br />

della prestazione e quindi del livello di sicurezza di una diga soggetta ad rigetto imposto dalla rottura<br />

di una faglia. Per il caso della diga a gravità di Rio Fucino esistono allo stato attuale forti incertezze<br />

circa l’ubicazione attesa della traccia del piano di faglia con la superficie del suolo e della sua<br />

posizione relativa rispetto all’asse longitudinale dello sbarramento. Incerta è inoltre l’entità del<br />

rigetto atteso per il quale si stima un campo di variazione compreso tra 0.4 e 0.9 m. La vulnerabilità<br />

di uno sbarramento agli effetti della fagliazione superficiale dipende fortemente dalla tipologia<br />

della diga e dall’entità della dislocazione tettonica. Per tale ragione appare necessario in primo luogo<br />

approfondire i rilievi, le indagini e gli studi di carattere geologico e sismotettonico al fine di<br />

quantificare al meglio il livello di attività della faglia di Campotosto, il campo cinematico atteso in<br />

funzione del periodo di ritorno nelle aree attigue l’asse longitudinale dello sbarramento e soprattutto<br />

localizzazione spaziale della traccia in superficie del piano di faglia ed angolo di emersione. Nel<br />

caso in cui tali indagini suffragassero gli indizi a favore dell’ipotesi di un’attività anche moderata<br />

della faglia di Campotosto, le analisi numeriche illustrate in questo capitolo non possono escludere<br />

che una dislocazione pari a 90 cm, produca danni anche gravi alla diga in calcestruzzo di Rio Fucino<br />

con possibili fuoriuscite d’acqua. Un intervento di adeguamento e rinforzo per mitigare il rischio<br />

associato alla possibile intercettazione della diga da parte della rottura di faglia superficiale, potrebbe<br />

essere quello di realizzare un rinforzo di materiale granulare drenante posto contro il paramento<br />

di valle e avente la funzione di filtro ad azione ritardante nell’eventualità di una fuoriuscita di acqua.<br />

Bibliografia<br />

DISS Working Group (2009). Database of Individual Seismogenic Sources (DISS), Version 3.1.0: A compilation of potential<br />

sources for earthquakes larger than M 5.5 in Italy and surrounding areas. http://diss.rm.ingv.it/diss/<br />

INGV-1 (2009). Relazione sulla Sequenza Sismica dell’Aquilano. INGV - Centro Nazionale Terremoti. Relazione interna. 10 aprile<br />

2009.<br />

INGV-2 (2009). Parametri faglia Campotosto. INGV - Centro Nazionale Terremoti. Messaggio di posta elettronica del 17 aprile<br />

2009 di Paola Montone.<br />

ITASCA Consulting Group Inc. [2005], FLAC 6.0 - User’s Manual, Minneapolis.<br />

Lai C.L., Corigliano M., Agosti M.; 2009: Dighe. Progettazione Sismica, Numero speciale sull’evento sismico Aquilano v3, in<br />

stampa.<br />

Servizio Nazionale Dighe (1998) Foglio di condizioni per l’esercizio e la manutenzione, Diga di Rio Fucino in Campotosto(AQ).<br />

505


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

INDAGINI GPR E MICROWAVE TOMOGRAPHY<br />

PER LA DIAGNOSTICA STRUTTURALE DI UN EDIFICIO PUBBLICO DANNEGGIATO<br />

DAL TERREMOTO DELL’ABRUZZO<br />

M. Bavusi 1 , A. Loperte 1 , F. Soldovieri 2 , E. Lapenna 1 , C. Moroni 3<br />

1 IMAA-CNR, Tito Scalo (PZ)<br />

2 IREA-CNR, Napoli<br />

3 Dipartimento della Protezione Civile, Roma<br />

Il Ground Penetrating Radar (GPR) è una tecnica geofisica indiretta ben consolidata per l’individuazione<br />

di cavità, sottoservizi e studi stratigrafici, per l’archeologia e per lo studio di siti contaminati<br />

(Daniels, 1996). Il GPR rappresenta tuttavia un efficace strumento per le applicazioni ingegneristiche<br />

ed in particolare per le prove non distruttive su strutture, se usato nell’intervallo di frequenza<br />

compreso tra i 1000 e i 2000 MHz (Buyukozturk 1998; Barrile e Puccinotti, 2005). In questo<br />

lavoro viene descritta l’applicazione di tale tecnica su una trave di un edificio pubblico danneggiato<br />

dal terremoto occorso all’Aquila il 6 aprile 2009 con lo scopo di determinare la presenza e la<br />

posizione delle armature. A tale scopo è stata impiegata un’antenna con frequenza centrale di 1500<br />

MHz per acquisire cinquanta profili lungo direzioni ortogonali in corrispondenza di un grigliato<br />

regolare con maglia quadrata di 4 cm (Fig. 1).<br />

Fig. 1 - a) Trave e pilastro interessati dalle prospezioni GPR; b) particolare; c) griglia di riferimento per la realizzazione<br />

di radargrammi.<br />

506


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 2 - Slices estratte a predeterminati<br />

intervalli di tempi/profondità.<br />

Inoltre, per valutare la buona riuscita di iniezioni di resine epossidiche effettuate in corrispondenza<br />

di alcune fratture, alcuni radargrammi sono stati riacquisiti in cross-polarizzazione, Tale<br />

modalità di acquisizione rende infatti l’antenna meno sensibile agli elementi di armatura normali<br />

alla direzione di acquisizione ed offre quindi una visualizzazione della matrice di calcestruzzo meno<br />

disturbata dalle iperboli di riflessione delle armature.<br />

Ciascun radargramma è stato sottoposto a processing comprendente trace removal, distance<br />

normalization e zero-time correction, gain removal, ACG gain e migration. La velocità di migrazione<br />

è stata valutata in 8,85 cm/ns sia con il metodo delle iperboli che misurando il tempo doppio<br />

(6.65 ns) riferibile alla superficie opposta della trave posta a 30 cm. La stessa velocità è stata utilizzata<br />

per la conversione tempi/profondità. Dall’interpolazione di tutti i radargrammi processati è stato<br />

realizzato un volume di dati 3D della porzione di trave investigata. I risultati evidenziano riflettori<br />

associabili alle armature distinti in due livelli; il primo, immediatamente al di sotto della superficie<br />

di acquisizione, risulta ben definito mentre, il secondo, ubicato in prossimità della faccia opposta<br />

della trave, risulta poco focalizzato. La visualizzazione in pianta dei dati a diverse profondità<br />

(slices) conferma tale risultato (Fig. 2).<br />

La possibilità di focalizzare le armature del secondo livello può essere ottenuta grazie a nuove<br />

tecniche di elaborazione dati quale la microwave-tomography (MT) che risolve un problema di<br />

507


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 3 - Confronto tra processing classico e Microwave tomography.<br />

inverse scattering nel dominio della frequenza (Soldovieri et al., 2007). Un esempio di questa applicazione<br />

messo a confronto con la metodologia classica di processamento dati viene in questa sede<br />

mostrato e discusso (Fig. 3). Infine, l’omogeneità dei riflettori in corrispondenza degli’interventi di<br />

iniezione, osservabile sia nelle time slices che nei radargrammi realizzati in cross-polarizzazione,<br />

indica il ripristino della continuità del mezzo e l’assenza di vuoti non riempiti dalla resina epossidica.<br />

Bibliografia<br />

Barrile V., Puccinotti R.; 2005: Application of radar technology to reinforced concrete structure: a case study. NTDE & E<br />

International, 38, 596-604.<br />

Buyukozturk, O.; 1998: Imaging of Concrete Structures. NDT & E International,. 31(4), 233-243.<br />

Soldovieri F., Hugenschmidt J., Persico R., Leone G.; 2007: A linear inverse scattering algorithm for realistic GPR applications.<br />

Near Surface Geophysics, 5(1), 29-42.<br />

APPLICAZIONI DI LIVELLO “0” DELLA METODOLOGIA UTILIZZATA<br />

PER LA VALUTAZIONE DEL RISCHIO SISMICO<br />

DI SISTEMI URBANI CON L’ANALOGIA DELLE RETI NEURONALI<br />

A. Cherubini 1 , G. Di Capua 2 , S. Peppoloni 2 , A. Goretti 3 , E. Speranza 4<br />

1 Consulente del CNR-Istituto per le Tecnologie della Costruzione, L’Aquila<br />

2 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Roma<br />

3 Dipartimento della Protezione Civile, Roma<br />

4 Consulente del Dip. Strutture, Geotecnica, Geologia Appl. all’Ingegneria, Università della Basilicata, Potenza<br />

Riassunto. Questa ricerca, condotta nell’ambito del Progetto RELUIS – Linea 10, ha riguardato<br />

la messa a punto di un modello di rischio sismico per Sistemi Urbani con approccio multilivello,<br />

utilizzando l’analogia con le reti neuronali. Il primo passo è stata l’elaborazione del livello 0, basato<br />

su banche-dati, disponibili a livello nazionale, relative alla pericolosità sismica di base e locale<br />

508


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

(INGV) e a dati di censimento dei comuni italiani (ANCITEL 2001; ISTAT 2001) per la descrizione<br />

fisica e funzionale dei centri abitati/sistemi urbani analizzati. Per semplicità e per omogeneità tra<br />

i molti dati elaborati sono stati trascurati due aspetti rilevanti per il modello di rete neuronale, che<br />

intervengono invece ai livelli successivi, ovvero l’aspetto della “soglia” di perdita di capacità di una<br />

componente di sottosistema (sia per evoluzione che per connessione) e l’aspetto della “capacità iniziale”<br />

di una componente di sottosistema prima dell’evento sismico. La valutazione della perdita di<br />

capacità complessiva di un Sistema Urbano a livello 0 è stata quindi calcolata come l’insieme delle<br />

perdite di tutti i sistemi combinati tra loro (con opportuni pesi) e quindi con un valore complessivo.<br />

Premessa. Si richiama per punti la metodologia generale del sistema neuronale che descrive<br />

l’analogia con i Sistemi Urbani:<br />

- si effettua il riconoscimento di sottosistemi minimi necessari (del tipo abitativo, servizi, sanitario,<br />

servizio scolastico, trasporti, ecc.), utili a descrivere compiutamente l’organizzazione fisica e funzionale<br />

di Centri/Sistemi Urbani;<br />

- si perviene all’individuazione di parametri (fisico-meccanici) o indicatori (prestazionali) minimi<br />

necessari, utili a descrivere la perdita di capacità di un sistema vs. domanda nel corso della singola<br />

sequenza di un evento sismico;<br />

- si definiscono le interazioni possibili tra sistemi all’interno del Centro/Sistema Urbano e le sue<br />

condizioni di contorno;<br />

- si sviluppa una metodologia di indagine da applicare ai centri indagati, con una base di dati ricavata<br />

sinteticamente da database nazionali (livello “0”) e ottenuti con una indagine speditiva (livello<br />

“1”), utilizzando la stessa logica di costruzione del modello e gli stessi parametri;<br />

- si definiscono parametri di pericolosità sismica, di base e locale;<br />

- si ottengono scenari di perdita di capacità per eventi sismici attesi.<br />

Fig. 1 - Modello di piccolo<br />

borgo abitato.<br />

Il modello di tipo neuronale è definito attraverso:<br />

- sottosistemi attivabili per un evento sismico atteso, applicato istantaneamente per singola sequenza<br />

sismica, a costruire corrispondenti sequenze di relazioni, che per ogni sequenza diano luogo<br />

all’identificazione di un “attrattore neuronale”;<br />

- l’azione sismica (principale e repliche), che viene rappresentata lungo un asse tempo-durata;<br />

- la capacità di risposta iniziale, che viene individuata per ogni sottosistema: C0j (valore normalizzato),<br />

con una soglia di risposta del sistema;<br />

- la perdita di capacità dei sottosistemi con modalità di evoluzione (modifica della capacità dello<br />

stesso sottosistema) o correlazione (modifica della capacità di un sottosistema per effetto di altri<br />

sottosistemi);<br />

- il raggiungimento, nell’identificazione dell’attrattore, di capacità ridotte Cij dei sistemi, dovute<br />

alle relative perdite di capacità.<br />

- Uno schema illustrativo del processo analogico dei sistemi urbani con le reti neuronali è rappresentato<br />

nelle Figg. 1 e 2.<br />

509


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 2 - Schema di sequenza temporale<br />

per l’analisi del sistema<br />

urbano e dei sottosistemi.<br />

Banche dati nazionali utilizzate. Per le elaborazioni del modello vengono utilizzate le seguenti<br />

banche-dati riferite a tutti i comuni italiani:<br />

- dati INGV di pericolosità di base (valori di PGA con differenti periodi di ritorno) e locale (informazioni<br />

sintetiche sulla litologia ed analisi delle quote topografiche del territorio comunale per<br />

l’individuazione di centri abitati in posizione rilevata);<br />

- dati del censimento ISTAT 2001;<br />

- dati del censimento ANCITEL 2001.<br />

Dati di pericolosità sismica di base e locale<br />

Viene definito un parametro che descriva la pericolosità sismica, di base e locale, espresso come<br />

prodotto dell’accelerazione orizzontale di picco al bedrock con coefficienti di amplificazione di<br />

sito, per due condizioni di eventi attesi: evento massimo ed evento più frequente. La valutazione è<br />

basata per tutti gli 8.101 comuni del territorio nazionale:<br />

- pericolosità di base: si considera la griglia di riferimento INGV (GdL MPS 2004) e si calcola il<br />

valore della PGA utilizzando le coordinate geografiche del centro abitato capoluogo;<br />

- pericolosità locale: si considera un parametro che esprime l’amplificazione attesa per cause litologiche<br />

(S), ottenuto attraverso una carta geologica in scala 1:500.000 del territorio nazionale, ed un<br />

parametro di tipo morfologico (S T ) valutato sulla base delle quote topografiche del territorio comunale<br />

(Di Capua e Peppoloni, 2009).<br />

Il valore in PGA ottenuto viene quindi convertito in intensità macrosismica MCS secondo la<br />

relazione Log PGA = 0,594 + 0,197 * I MCS (PGA espressa in cm/sec 2 ) (Decanini et al. 1995).<br />

Dati ISTAT 2001 per il calcolo della perdita di capacità degli edifici<br />

Viene valutata la riduzione di capacità del sistema residenziale in termini di collasso ed in termini<br />

di inagibilità per i comuni del territorio nazionale. La riduzione di capacità viene fornita in<br />

relazione all’intensità macrosismica MCS, variabile tra I=VI e I=XI MCS.<br />

In ogni Comune viene inizialmente determinata la distribuzione degli edifici in classi di vulnerabilità,<br />

sulla base dei dati ISTAT 2001. Vengono considerate le seguenti classi di vulnerabilità:<br />

- A=muratura di cattiva qualità;<br />

- B=muratura di media qualità;<br />

- C=muratura di buona qualità;<br />

- RC=cemento armato.<br />

La distribuzione di edifici in classi viene indicata con P(T), con T=A, B, C, CA. La distribuzione<br />

P(T) varia da Comune a Comune e, ovviamente, per ogni Comune si ha S T P(T)=1.<br />

La perdita di capacità per inagibilità viene definita a livello comunale come convoluzione di vulnerabilità<br />

primaria e secondaria (Di Pasquale e Goretti 2001), secondo l’espressione:<br />

Pina(I)= Σ TD P(ina|D,T)P(D|I,T)P(T) (1)<br />

510


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Il termine P(ina|D,T) rappresenta la probabilità di inagibilità dell’edificio condizionata al danno<br />

subito ed alla tipologia strutturale ed è una vulnerabilità secondaria. Il termine P(D|I,T) è la probabilità<br />

di osservare nell’edificio di tipologia T un danno di livello D quando soggetto ad una intensità<br />

sismica I, ed è una vulnerabilità primaria. La vulnerabilità secondaria viene assunta pari a quanto<br />

riportato in (SSN-GNDT-DPC 2001), mentre per la vulnerabilità primaria viene assunta quella<br />

riportata in (Angeletti et al. 2002) e deriva sostanzialmente dai rilievi del danno condotti dopo il terremoto<br />

dell’Irpinia-Basilicata del 1980. La distribuzione in classi di vulnerabilità è ottenuta a partire<br />

dai dati contenuti nel censimento ISTAT 2001, considerando per ogni edificio, di ogni Comune,<br />

il materiale prevalente e l’epoca di costruzione. Una volta effettuata l’attribuzione di ogni edificio<br />

nelle classi, la distribuzione in classi è ottenuta come P(T)=numero di edifici ricadenti nella<br />

classe T in un generico Comune/numero totale di edifici nello stesso Comune. La perdita di capacità<br />

per collasso è definita nello stesso modo in cui si definisce la perdita di capacità per inagibilità,<br />

sostituendo alla probabilità di inagibilità la probabilità di collasso:<br />

Pcoll(I)= Σ TD P(coll|D,T)P(D|I,T)P(T) (2)<br />

Banca dati ANCITEL 2001 per la perdita di capacità dei sottosistemi<br />

Questa banca dati è un “Sistema informativo completo statistico-territoriale sugli Enti Locali<br />

esistenti in Italia”; è stata acquistata dal Dipartimento della Protezione Civile e resa disponibile per<br />

la ricerca svolta. Tale sistema informativo contiene circa 700 indicatori per ognuno degli 8.101<br />

Comuni italiani, con possibilità di aggregazioni territoriali superiori (Province, Regioni, Nazione,<br />

A.S.L, ecc.) e con pluralità delle fonti dei dati e varietà degli indicatori raccolti. Sulla base di tale<br />

banca dati sono stati agevolmente costruiti molti parametri o indicatori che descrivono le caratteristiche<br />

di capacità dei vari sistemi presenti nell’ambito di un Sistema Urbano.<br />

Applicazione del modello. Vengono definiti i parametri che esprimono, per ogni Comune, il<br />

danno alle persone o agli oggetti colpiti dalla sollecitazione sismica:<br />

- il numero dei feriti, dei morti e dei senza-tetto, espresso da casualties per diversa intensità;<br />

- la perdita di capacità per inagibilità degli immobili;<br />

- la perdita di capacità per collasso degli immobili;<br />

- la perdita di capacità di infrastrutture stradali.<br />

I parametri individuati sono ovviamente parziali, non potendo aggiungere altro per una indagine<br />

a grande scala. A livello 0, per semplicità e per omogeneità tra i molti dati elaborati, si prescinde<br />

da due aspetti, che intervengono invece ai livelli successivi:<br />

- l’aspetto della soglia di perdita di capacità di una componente di sottosistema (sia per evoluzione<br />

che per connessione), valore al disotto del quale il danno non produce ancora effetti sensibili sulla<br />

stessa componente di sottosistema;<br />

- l’aspetto della capacità iniziale di una componente di sottosistema (valore normalizzato che per il<br />

livello 0 è di default uguale ad 1), che può risultare, per indagini anche speditive, già ridotta in partenza,<br />

prima di subire l’effetto di riduzione per l’azione sismica (un esempio evidente è quello<br />

della inagibilità dei contenitori edilizi prima dell’azione sismica, o dovuta a precedenti eventi<br />

sismici).<br />

La valutazione della perdita di capacità complessiva di un Sistema Urbano a livello 0 viene<br />

definita con l’insieme delle perdite di tutti i sistemi, combinati tra loro (con opportuni pesi) e quindi<br />

con un valore numerico normalizzato complessivo. Per la realizzazione del test di livello 0 della<br />

metodologia descritta è stato costruito un database relazionale, comprendente maschere, tabelle e<br />

query. Il database è stato realizzato con il software Microsoft Access del pacchetto Microsoft Office<br />

2007, compatibile con le versioni precedenti di Access a partire da Access 2000. Il database contiene<br />

le informazioni descritte nei paragrafi precedenti ed è relativo ai comuni della regione Abruzzo.<br />

La selezione schede consente di visualizzare una scheda centro abitato, identificato dalla denominazione<br />

e dal codice ISTAT, con un riassunto degli indicatori di sistema prima e dopo l’evento, la<br />

differenza tra di essi, l’indicatore unico di perdita di capacità relativo al Comune selezionato, assieme<br />

ad alcuni dati caratteristici che aiutano a definire la fisionomia del centro urbano (Fig. 4).<br />

511


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Fig. 4 - Maschera di restituzione perdite di Avezzano (AQ)<br />

per t = 475 anni.<br />

Conclusioni. Lo sviluppo del Livello 0 del modello neuronale, che si basa sull’affinamento dell’uso<br />

di banche dati nazionali, necessita tuttavia di una taratura che può essere eseguita solo con<br />

opportune verifiche svolte al livello successivo. Anche tra le stesse banche dati, confrontando ad<br />

esempio i dati ISTAT con i dati elaborati da ANCITEL risultano lacune ed incongruenze che andrebbero<br />

rimosse con opportune verifiche. Tuttavia, resta il notevole vantaggio di poter utilizzare un<br />

confronto omogeneo e ad ampia scala tra centri urbani ubicati all’interno di una stessa area o in aree<br />

diverse, verificandone la risposta all’azione sismica, così da ricavare le situazioni di maggior rischio<br />

sismico.<br />

Bibliografia<br />

Amit D.J., 1989. Modelling Brain Function. Cambridge University Press, Cambridge.<br />

Cardona O., 2002. Holistic Approach to Urban Seismic Risk Estomation. Proceedings 7th National Conference on Earthquake<br />

Engineering, 21-25 July, Boston, Massachusetts.<br />

Cherubini A., 1999-2001. Progetti di Censimento di Vulnerabilità sismica in sette regioni dell’Italia meridionale - L.S.U. di: Edifici<br />

Pubblici e Strategici (LSU-1); Edilizia Privata con metodologia a campione (LSU-BIS); Edilizia Storica e Monumentale<br />

all’interno di Parchi nazionali e regionali (LSU-PARCHI), Rapporti 1999 (3 voll.), 2000 (1 vol.) e 2001 (2 voll.), DPC<br />

Cherubini A., 2004. Parametri per analisi di rischio sismico dei Centri Storici. Convegno Internazionale “Rischio Sismico,<br />

Territorio e Centri Storici”, Sanremo, 02-03/07/04.<br />

Cherubini A., Cialone G., Cifani G., 2001. Elaborazioni sulla scheda Centro Storico. Progetto LSU-PARCHI, DPC-GNDT, cap.<br />

4.1.<br />

Cherubini A., Cifani G., Dolce M., Martinelli A., Bramerini F., Goretti A., Papa F., 2001. Nota metodologica per una prima stima<br />

del rischio sismico. GdL del Dipartimento della Protezione Civile, decreto n. 1382/2000 - Linee Guida per la presentazione<br />

dei dati del censimento di vulnerabilità sismica degli edifici pubblico-strategici. DPC.<br />

Di Capua G. e Peppoloni S., 2009. Prodotto 1 dell’Unità Operativa Geologica: “Database relativo agli 8.101 comuni italiani,<br />

contenente informazioni di pericolosità di base e locale, in formato Microsoft Access”. Progetto DPC-Reluis, Linea 10.<br />

Di Pasquale G., Goretti A., 2001. Vulnerabilità funzionale ed economica negli edifici residenziali colpiti da recenti eventi sismici<br />

nazionali. X Convegno Nazionale “L’Ingegneria Sismica in Italia”, Potenza-Matera, 9-13 Settembre.<br />

Goretti A., 2001. L’Agibilità degli edifici residenziali in emergenza post-sismica. Servizio Sismico Nazionale, Rapporto Tecnico<br />

SSN/RT/01/03.<br />

Goretti A., 2005. A Probabilistic model able to handle interaction among road network, buildings and emergency services in urban<br />

areas. Proceedings 9th International Conference on Structural Safety and Reliability, ICOSSAR 05, 20-23 Giugno, Roma.<br />

SAVE, 2004. Strumenti Aggiornati per la Vulnerabilità Sismica del Patrimonio Edilizio e dei Sistemi Urbani, Progetto GNDT,<br />

Programma quadro 2000-2002, http://gndt.ingv.it/SAVE/progetto_save.htm.<br />

SERGISAI, 2001. Seismic Risk Evaluation through Integrated Use of Geographical Information Systems and Artificial Intelligence<br />

Techniques, Project ENV4-0279, Final Report, DGXII, EC.<br />

512


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

RISCHIO SISMICO DI SISTEMI URBANI<br />

MEDIANTE L’ANALOGIA DELLE RETI NEURONALI<br />

A. Cherubini<br />

Consulente del CNR-Istituto per le Tecnologie della Costruzione, L’Aquila<br />

Riassunto. L’obiettivo della ricerca è stata la messa a punto di un modello di rischio sismico per<br />

Sistemi Urbani con approccio multi-livello, utilizzando l’analogia con le reti neuronali, finalizzato<br />

sia ad una valutazione di confronto tra centri urbani, sulla base di indicatori di rischio, che ad una<br />

valutazione predittiva delle conseguenze di un evento sismico atteso. Lo studio dei Sistemi Urbani<br />

viene utilmente condotto per “livelli” di approfondimento del modello, con l’obiettivo di valutare<br />

dapprima sinteticamente (ad esempio attraverso le informazioni contenute in banche-dati esistenti)<br />

la propensione alla perdita di capacità di un numero elevato di centri urbani, da cui ricavare le situazioni<br />

di rischio più elevato, su cui occorra effettuare approfondimenti o stabilire priorità di ulteriori<br />

indagini (Livello 0). Qualora sia possibile effettuare studi di maggiore dettaglio sui centri urbani<br />

ad elevato rischio, si procederà con indagini e rilievi anche speditivi, valutando le perdite di capacità<br />

dei sistemi analizzati e rilevati, fino ad individuare parti dell’abitato a maggiore rischio (Livello<br />

1). La ricerca è stata condotta nell’ambito del Task 5/7 del Progetto Reluis – Linea 10.<br />

Premessa. Vengono definiti Sistemi Urbani porzioni di città, come i Centri Storici, delimitati da<br />

un contorno che rappresenti una discontinuità rispetto al tessuto urbano (ad esempio un parco o una<br />

circonvallazione); la caratteristica del rischio di tali sistemi è che le perdite riguardano non solo le<br />

persone e gli “oggetti” come fabbricati ed infrastrutture ma anche, ed in qualche caso soprattutto,<br />

funzioni ed attività che vi svolgono. Il metodo seguito utilizza l’analogia del sistema neurale e le<br />

perdite vengono definite come perdite di capacità, prima di tutto in relazione alla diversa domanda<br />

sismica costituita dalla pericolosità sismica, al bedrock e locale, e successivamente alle interazioni<br />

delle varie componenti dei Sistemi Urbani tra loro.<br />

Lo studio di tali Sistemi è stato svolto a due livelli. Il primo livello, definito livello 0, è stato<br />

finalizzato ad una valutazione globale e su area vasta del rischio di Comuni italiani, per stabilire un<br />

confronto ed individuare quelli che si trovano nelle peggiori condizioni: per tale livello è stato messo<br />

a punto un modello con elaborazione di parametri ottenuti da banche-dati nazionali e nel casostudio<br />

in esame per i Comuni della Regione Abruzzo. Il secondo livello, definito livello 1, è stato<br />

finalizzato alla valutazione specifica del rischio di un determinato Centro Storico: per tale livello è<br />

stato messo a punto un ulteriore modello con elaborazione di parametri ottenuti dal censimento speditivo<br />

di un Centro e nel caso studio in esame per il Centro Storico di Sulmona (AQ). Un requisito<br />

essenziale è che i parametri o gli indicatori utilizzati per i due livelli siano sostanzialmente gli stessi<br />

(con maggiore dettaglio ed affidabilità passando dal livello 0 al livello 1), così da consentire operazioni<br />

di taratura tra i due livelli utilizzati.<br />

Metodologia utilizzata. La descrizione dei processi che avvengono in un Sistema Urbano, al<br />

verificarsi di un evento sismico, riescono ad essere ben rappresentati con la logica neuronale, secondo<br />

cui ogni parte del sistema connessa alle altre parti è assimilabile ad un neurone connesso ad una<br />

rete di neuroni: tali modalità sono state oggetto di studio in questi ultimi anni da parte di molti ricercatori.<br />

Dalla interpretazione fisica dei processi di rete neurale (secondo la teoria di Rosemblatt del<br />

1962), si ricavano per analogia le sequenze e le implicazioni necessarie per ogni parte di un sistema<br />

urbano, a seguito del verificarsi di un evento sismico, tali da descrivere tutte le interazioni possibili<br />

che producono complessivamente uno scenario di perdite di capacità che può essere espresso<br />

con formulazioni numeriche. La descrizione di un processo neuronale si basa, come è noto, su una<br />

rappresentazione sequenziale, partendo da uno stato iniziale, di diversi stati modificati non necessariamente<br />

successivi in ordine temporale (ma certamente in logica sequenziale), dove si rappresentano<br />

i neuroni originari e le relazioni-interazioni che contribuiscono alla modifica dello stato, ad<br />

esempio dallo stato i allo stato i+1; a livello neuronale, le relazioni tra stati successivi degli stessi<br />

neuroni sono dette evoluzioni mentre le relazioni tra neuroni diversi sono dette connessioni. Trat-<br />

513


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

tandosi di un fenomeno evolutivo per più stati successivi, quando si sono esaurite tutte le relazioni<br />

di tipo connessione ed evoluzione tra neuroni, si può asserire che il sistema ha assunto una sua stabilità<br />

ovvero ha raggiunto quello che nelle reti neurali viene definito un attrattore. Una ulteriore<br />

a) b)<br />

c)<br />

Fig. 1 - a) Centro storico di Sulmona (AQ): rete e nodi stradali; b) Livello 1: Scenario T=475 anni – SLC (in basso<br />

un ingrandimento della legenda) c) Livello 1: Scenario T=475 anni – SLD (a lato un ingrandimento della legenda).<br />

514


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

proprietà della rete neuronale è quella del cambiamento di stato di ogni neurone, dovuto alle scariche<br />

elettriche trasmesse attraverso connessioni (sinapsi), che avviene a salti, con scariche elettriche<br />

che vengono liberate se il segnale di ingresso supera una soglia: questo aspetto offre una marcata<br />

similitudine con i processi reali (fisici e non) presenti anche nei Sistemi Urbani. Utilizzando l’analogia<br />

neuronale, un sistema complesso come un Sistema Urbano, può essere descritto attraverso sottosistemi<br />

(neuroni) soggetti all’azione sismica che evolvono essi stessi e si correlano tra loro con<br />

tutte le possibili interazioni, fino a costituire uno stato finale (attrattore) che ne descrive tutti gli<br />

effetti finali. Nella metodologia svolta sono state considerate perdite per evoluzione (= perdite dirette)<br />

le perdite fisiche di sottosistemi (persone, oggetti, infrastrutture, ecc.), mentre sono state considerate<br />

perdite per connessione (= perdite indirette) quelle funzionali dovute all’interazione dei sottosistemi<br />

tra loro; inoltre si è preferito utilizzare direttamente come unica grandezza rappresentativa<br />

del rischio la perdita di capacità anziché ricavare il danno dalla vulnerabilità attraverso curve di<br />

fragilità o DPM; si utilizza quindi per la metodologia di primo livello un approccio meccanico,<br />

soprattutto.<br />

I passaggi necessari per la costruzione di un modello di Sistema Urbano, che rappresenti le perdite<br />

di capacità per una domanda corrispondente ad un determinato input sismico, sono:<br />

- il riconoscimento dei sotto-sistemi minimi necessari con cui schematizzare l’organizzazione fisica<br />

e funzionale di Centri/Sistemi Urbani;<br />

- l’individuazione di parametri (di tipo fisico-meccanico) o indicatori (di tipo prestazionale), minimi<br />

necessari a descrivere la capacità iniziale e la perdita di capacità di un sotto-sistema;<br />

- la valutazione della Pericolosità, al bedrock e locale, che rappresenta l’input del modello;<br />

- l’individuazione della perdita di capacità propria di ogni sotto-sistema (evoluzione);<br />

- l’individuazione di ogni interazione possibile tra sotto-sistemi (connessione);<br />

- l’applicazione del modello:<br />

ad una base di dati ricavata sinteticamente da banche-dati nazionali (livello zero);<br />

ai dati ottenuti da indagine speditiva (primo livello);<br />

- utilizzando la stessa logica di costruzione del modello;<br />

- la valutazione della resilienza dei sottosistemi.<br />

Il modello utilizzato prevede, quindi di valutare:<br />

- la capacità allo stato iniziale dei vari sottosistemi prima dell’evento sismico;<br />

- le perdite di capacità (e quindi la capacità residua) attraverso una successione di tutti i possibili<br />

“stati” dei vari sotto-sistemi;<br />

- la perdita complessiva quando il sistema è divenuto un attrattore, cioè ha raggiunto la condizione<br />

di stabilità.<br />

Alcuni esempi di interazione tra loro di sottosistemi, sono:<br />

- la risposta dei vari sottosistemi edilizi (residenziale, sociale, produttivo-economico, rilevanza culturale,<br />

edifici strategici, ecc.), espressa da relazioni che indicano perdita di capacità, raggiungendo<br />

stati di inagibilità e di danno crescenti fino a SLD o SLU (relazioni di tipo evoluzione);<br />

- l’interazione degli stessi sottosistemi edilizi tra loro, espressa da relazioni che indicano perdita di<br />

capacità delle funzioni connesse: sanitaria, scolastica, dei servizi, delle attività produttive, ecc.<br />

(relazioni di tipo connessione);<br />

- la risposta del sottosistema infrastrutture, espressa da relazioni di perdite dirette: danni ad una sede<br />

stradale o danni a muri di sostegno stradali (evoluzione) e da relazioni di perdite indirette dovute<br />

alla funzione trasporti ad esso connessa (connessione).<br />

L’attenzione si sposta quindi sulla forma da dare alle relazioni di tipo evoluzione o connessione:<br />

mentre per le relazioni di evoluzione si fa riferimento all’approccio meccanico, per cui è possibile<br />

utilizzare un algoritmo che descriva il comportamento fisico di un oggetto, per le relazioni di<br />

correlazione, in mancanza di dati sperimentali, si può far riferimento ad algoritmi derivati da<br />

approccio esperto, per descrivere quanto osservato a seguito di un sisma.<br />

515


GNGTS 2009 SESSIONE <strong>2.3</strong><br />

Applicazione del modello: livello 0. Per le elaborazioni si fa riferimento ad altro Report presentato<br />

sull’argomento specifico.<br />

Di seguito vengono presentate le elaborazioni di Livello 1.<br />

Applicazione del modello: livello 1. L’attività di ricerca per la definizione del modello è stata<br />

sviluppata parallelamente alla attività di raccolta dati per l’applicazione al centro storico di Sulmona<br />

(AQ). La base dati è stata quindi costruita a seguito del censimento speditivo di tutta l’edilizia<br />

presente e di alcune specifiche indagini su complessi edilizi campione, del censimento delle chiese,<br />

della viabilità, della demografia e delle attività presenti; i dati sono stati messi a disposizione di<br />

tutte le Unità di Ricerca coinvolte nel Task 5/7 del Progetto Reluis - Linea 10, dopo diversi incontri<br />

che si sono svolti nella stessa città, nei quali sono state programmate altre attività di rilievo e<br />

sono stati discussi i vari passaggi della metodologia generale sopra illustrata.<br />

In linea generale lo sviluppo della ricerca è stato finalizzato:<br />

- alla valutazione dell’input sismico locale, con l’individuazione delle caratteristiche di sito e dei<br />

parametri di amplificazione del moto del suolo;<br />

- alla valutazione della perdita di capacità dell’edificato (muratura e cemento armato con modalità<br />

distinte) con approccio di tipo meccanico, sulla base di parametri di vulnerabilità ricavati dal censimento<br />

speditivo;<br />

- alla valutazione della perdita di capacità della viabilità, utilizzando la metodologia messa a punto<br />

nel Task 4 - Progetto SAVE del Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti, sulla base di parametri<br />

ricavati dal rilievo speditivo;<br />

- alla valutazione della perdita di capacità delle chiese, calcolando le accelerazioni allo stato limite<br />

di danno ed ultimo, sulla base dei valori della vulnerabilità, ottenuta dal censimento dei possibili<br />

meccanismi;<br />

dove le perdite di capacità si riferiscono alla sola evoluzione dei corrispondenti sottosistemi<br />

(residenziale, monumentale, infrastrutture, ecc.).<br />

Sono state poi individuate le perdite di capacità per connessione dei vari sottosistemi tra loro,<br />

per poter pervenire alla valutazione della perdita di capacità complessiva di un sistema urbano.<br />

Conclusioni. Lo sviluppo del modello neuronale tra le diverse Unità di Ricerca che hanno partecipato<br />

al Task 5/7 del Progetto Reluis – Linea 10, con una forte capacità di scambio di informazioni,<br />

ha fornito una risposta incoraggiante sulle possibilità di sviluppo della metodologia proposta,<br />

che potrebbe avvenire almeno in tre direzioni:<br />

- miglioramento della qualità e della speditività del rilievo, limitando la richiesta di informazioni a<br />

ciò che risulta strettamente necessario, con l’aggiunta di altre informazioni riguardanti le attività<br />

presenti nell’abitato, gli aspetti di carattere urbano ed il censimento delle resilienze esistenti;<br />

- taratura e miglioramento del modello, sviluppando in profondità le relazioni tra sottosistemi (connessioni)<br />

e le relative perdite di capacità (perdite indirette);<br />

- coinvolgimento delle Amministrazioni dei comuni in studio, per acquisire protocolli di intervista<br />

e pareri esperti.<br />

Riconoscimenti. Alberto Cherubini è coordinatore del task 5/7 del Progetto Reluis - Linea 10. Il Working Group<br />

comprende: CNR-ITC (A. Martinelli, L. Milano, A. Mannella, F. Cherubini, B. Antonucci), DPC (A. Goretti,<br />

D. Benetti, R. Ferlito), INGV (G. Di Capua, S. Peppoloni), UNIBAS (E. Speranza), UNIGE (S. Lagomarsino,<br />

A. Bernardini, S. Parodi), UNIMI (L. Binda, A. Anzani, G. Cardani), UNINA (M. Polese, G. Verderame, I.<br />

Iervolino), UNIPD (M.R. Valluzzi, M. Munari, G. Busolo), UNISANNIO (R. Fistola, C. Pascale).<br />

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