Analisi di vulnerabilità sismica: in cosa consiste e come viene calcolata
Il patrimonio edilizio italiano presenta un elevato grado di vulnerabilità nei confronti dei fenomeni sismici. Questo fatto è sotto gli occhi di tutti e, come accade spesso nei confronti delle catastrofi naturali distruttive, si pensa che sia impossibile fronteggiare tali eventi.
Se è vero che non si possono prevedere i terremoti, è altrettanto vero che vi è la possibilità di intervenire sul costruito del nostro Paese per renderlo idoneo a resistere alle azioni sismiche.
Il primo passo per valutare lo stato di criticità di una struttura esistente è costituito dallo studio di vulnerabilità effettuato da parte di un professionista del settore, che permetta, attraverso simulazioni numeriche di dettaglio, di comprendere lo stato di fatto della costruzione.
Figura 1 – L’Aquila, Palazzo del Governo a seguito del terremoto del 2009.
Ma in cosa consiste questo studio di vulnerabilità?
Lo studio di vulnerabilità permette di calcolare l’indice di sicurezza della costruzione. Se questo indice è prossimo allo 0, allora la struttura sarà molto fragile. All’aumentare delle performance dell’edificio tale valore aumenterà, facendo crescere la sicurezza della struttura.
Le Norme Tecniche per le Costruzioni del 2018 al § 8.3 trattano il tema della valutazione della sicurezza degli edifici esistenti nei confronti delle azioni sismiche.
Per valutare il livello di sicurezza è necessario determinare il parametro ζE che rappresenta il rapporto tra la massima azione sismica sopportabile dalla struttura e la massima azione sismica che si utilizzerebbe nel caso di progettazione ex novo.
In formule:
dove con PGAc si indica la Peak Ground Acceleration di capacità e con PGAD si indica la Peak Ground Acceleration di domanda.
La PGA di domanda viene valutata come:
dove S indica il coefficiente che tiene conto della categoria di sottosuolo e delle condizioni topografiche, mentre ag è l’accelerazione orizzontale massima al sito.
La PGA di capacità, invece, viene valutata al sopraggiungere della rottura del primo elemento significativo della costruzione che determina la massima accelerazione alla base alla quale può essere assoggettata la struttura.
Al § 8.4 le NTC 2018 entrano nel dettaglio in merito agli interventi effettuabili nei confronti delle strutture esistenti. Gli interventi si distinguono in:
interventi di riparazione o locali;
interventi di miglioramento;
interventi di adeguamento.
Il calcolo del parametro ζE rientra indirettamente nella classificazione del tipo di intervento da effettuare. Infatti, al §8.4.2, in merito agli interventi di miglioramento la Normativa dice che “[…], per le costruzioni di classe III ad uso scolastico e di classe IV il valore di ζE deve sempre essere comunque non minore di 0,6, mentre per le rimanenti costruzioni di classe III e per quelle di classe II il valore di ζE deve essere incrementato di un valore non minore di 0,1”.
Nel caso, invece, di interventi di adeguamento il valore di ζE deve essere sempre ≥ 0,80.
L’obiettivo è quindi quello di aumentare la capacità della struttura o di ridurre la domanda entrante in essa per aumentare ζE e quindi per innalzare le performance sismiche della costruzione.
Una tecnologia adatta per intervenire in tal senso risulta essere il sistema attivo di protezione sismica Electro-Pro 20x proposto da Isaac che, attraverso una dissipazione attiva, riduce le forze di inerzia entranti nella struttura. Attraverso la generazione di forze effettuate dalle unità macchina poste sui piani alti dell’edificio si riducono le oscillazioni della struttura, diminuisce l’energia di deformazione degli elementi e si abbattono i taglianti di piano.
Autore: Fabio Menardo
