Capitolo 11 Indice di Rischio

Capitolo 11

Indice di Rischio

11.1 Introduzione

La redazione delle verifiche sismiche sugli edifici esistenti e l’analisi degli esiti di tali verifiche hanno lo scopo di stabilire quali provvedimenti adottare affinché l’uso della struttura possa essere conforme ai criteri di sicurezza delle NTC.

Nella Circolare Applicativa, al capitolo riguardante la valutazione della sicurezza (C8.3) vengono fornite delle indicazioni sui possibili interventi da affrontare in seguito all’analisi degli esiti delle verifiche. Si evince che le alternative sono sintetizzabili nella continuazione dell’uso attuale, nella modifica della destinazione d’uso o nell’adozione di opportune cautele e, infine, nella necessità di effettuare un intervento di aumento o ripristino della capacità portante, che può ricadere nella fattispecie del miglioramento o nell’adeguamento.

Durante il presente lavoro sono stati elaborati due tipi di indici, entrambi legati alla valutazione di sicurezza degli edifici, ma in maniera differente, affrontando l’argomento da diversi punti di vista:

- - indice di vulnerabilità: tramite il quale si può comprendere l’interazione tra l’azione sismica e il comportamento degli edifici esaminati;

- - indice di rischio: utile per stabilire la priorità di intervento da affrontare per mitigare il rischio sismico.

11.2 Valutazione dell’indice di vulnerabilità

Come si è già descritto nel capitolo riguardante la vulnerabilità sismica, tale lavoro ha avuto inizio a seguito di una convenzione stipulata dall’Università di Pisa con la Regione Toscana, in base alla quale era richiesto un censimento delle Unità Ospedaliere della Toscana, che consisteva nella redazione delle schede di secondo livello, per determinare il grado di vulnerabilità di tali strutture e il presumibile danno atteso in caso di sisma.

In base alle indicazioni fornite dalla Regione Toscana l’indice di vulnerabilità deve essere calcolato imponendo ad ogni classe ottenuta per il singolo parametro costituente la scheda di livello, un appropriato peso e punteggio. I pesi tengono conto della diversa importanza che i vari elementi assumono ai fini del comportamento sismico di una struttura; da questo punto di vista si considerano tre gruppi: elementi di primaria importanza, elementi importanti, elementi secondari. E’ possibile

caratteristici: percentuale degli orizzontamenti rigidi e ben collegati, presenza di piani porticati, peso della copertura.

Per il parametro 5, in presenza di orizzontamenti di natura diversa in uno stesso edificio, per l’assegnazione della classe, vale la condizione definita dall’orizzontamento peggiore.

In questo caso il peso da utilizzare nella combinazione dei punteggio relativi ai vari elementi non è costante: esso è definito come:

0 5 , 0

α

=

k

dove α

α

0 è il rapporto fra il numero di orizzontamenti ai quali competerebbe un punteggio 5 o minore ed il numero totale di orizzontamenti. Se k risultasse maggiore di 1 si assumerà k= 1.

Nel caso in cui il solaio sia realizzato in laterocemento con travetti gettati in opera o prefabbricati in c.a.p., con pignatte e caldana o soletta con cordoli in breccia su murature deboli o su murature in mattoni forati o formate da due paramenti, il peso da assegnare è pari a 1,25.

Per il calcolo del peso del parametro7, di norma a questo parametro viene assegnato un peso pari a 1. Se l’irregolarità dell’edificio è dovuta solamente alla presenza di porticati al piano terra il peso viene ridotto al valore di 0,5; ciò si giustifica considerando che di tale situazione si tiene conto analizzando l’entità degli elementi resistenti (parametro 3).

Infine per il parametro 9 il peso da attribuire a questo elemento è definito come: 2 1 5 , 0 +

α

+

α

=

k

dove:

α-

α

1 = 0,25 per copertura in laterocemento o comunque di peso maggiore o uguale a 200 kg/m2,

α

₁= 0 negli altri casi;

α-

α

2= 0,25 se il rapporto tra il perimetro della copertura e la lunghezza complessiva delle zone di appoggio è maggiore o uguale a 2,

α

₂= 0 negli altri casi.

Nel caso il tetto sia realizzato in laterocemento con travetti gettati in opera o prefabbricati in c.a.p., con pignatte e caldana o soletta con cordoli su murature deboli, il peso da assegnare è pari a 1,25. In presenza di un tetto pesante abbinato ad un solaio di sottotetto in laterocemento con travetti gettati in opera o prefabbricati in c.a.p., con pignatte e caldana o soletta poggianti su murature deboli, il peso da assegnare è pari a 1,5.

Il prodotto del punteggio per il relativo peso fornisce l'indice numerico parziale per il singolo parametro; la somma degli indici parziali porta all'indice di vulnerabilità, un numero che, utilizzando i valori indicati in tabella, risulta comprensivo tra 0 e 438,75 (somma dalla situazione di vulnerabilità "migliore" alla "peggiore"). In molte applicazioni l'indice viene normalizzato sull'intervallo 0-100; così è stato fatto in questo caso.

Di seguito saranno riportate le tabelle riassuntive per il calcolo dell’indice di vulnerabilità e il rispettivo indice di rischio.

11.3 Indice di Vulnerabilità

PARAMETRO CLASSE PUNTEGGIO PESO

1 – Tipo ed organizzazione del sistema resistente B 5 1.5

2 – Qualità del sistema resistente B 5 0.25

3 – Resistenza convenzionale D 45 1.5

4 – Posizione edificio e fondazioni A 0 0.75

5 – Orizzontamenti C 15 1

6 – Configurazione planimetrica D 45 0.5

7 – Configurazione in elevazione C 25 1

8 – D max murature C 25 0.25

9 – Copertura B 15 0.5

10 – Elementi non Strutturali B 0 0.25

11 – Stato di fatto A 0 1

• CALCOLO DEL’INDICE DI VULNERABILITA’: Il punteggio totale si ottiene dalla somma pesata dei punteggi dei singoli parametri della scheda di secondo livello

V

tot

=

∑ V

i

*P

i

= 152.5

• CALCOLO DELL’INDICE DI VULNERABILITA’IN SCALA COMPRESA TRA 0 E 100

157.5/3,825 = 39.87

ultimo. Tale indice risulta essere utile a stabilire delle priorità di intervento per la mitigazione del rischio.

L’ Indice di Rischio sismico

R

_CD è così definito:

41 , 0       = RD RC CD

T

T

R

dove:

-

T

RD TRDè il tempo di ritorno in anni dello stato limite considerato per la valutazione della sicurezza sismica;

-

T

RCTRC è il tempo di ritorno in anni dello stato limite di operatività minimo per il quale tutte le verifiche degli elementi strutturali principali sono soddisfatte.

Valori dell’ indice di rischio sismico maggiori di 1 indicano che il manufatto è idoneo a sopportare l’azione sismica prevista nella zona; al contrario se

R

_CD < 1 la sicurezza del manufatto è inferiore a quella auspicabile, coerentemente con i requisiti richiesti per le costruzioni adeguate. E’ chiaro che per gli edifici esistenti progettati solamente a carichi statici questo indice non potrà essere

R

_CD > 1. Questo fatto non elimina l’importanza di tale indice che può dare un’idea di quanto il rischio sismico sia più o meno elevato nell’edificio.

Nel presente caso la normativa ci dice di considerare per lo stato limite di salvaguardia della vita un TRD pari a 949 anni. Per eseguire la valutazione del

T

RC, come inizio, si deve inserire nel modello lo spettro di risposte più basso degli stati limiti (SLO) definiti dalle NTC, per il quale si ha un tempo di ritorno dell’azione sismica pari a 30 anni.

A questo punto si devono estrapolare le sollecitazioni degli elementi corrispondenti a tale stato limite e di nuovo affrontare le relative verifiche.

Se le verifiche, per tutti i singoli elementi risultano soddisfatte il procedimento prevede di incrementare il valore del periodo di ritorno del sisma fino ad avere almeno un elemento non verificato.

Nel caso in esame si rileva che mediante la Uniform Acceleration la struttura soddisfa il requisiti stabiliti dalla norma per un tempo di ritorno pari a 1234 anni e quindi una vita nominale dell’edificio pari a 65 anni. In questo modo si calcola che l’indice di rischio è pari a 1,11, significa che la struttura sopporta un’azione sismica maggiore prevista dalla zona .

Nella Mode Shape, la struttura presenta uno spostamento ultimo che è inferiore allo spostamento massimo il che comporta la non verifica della struttura. Considerando uno spettro minore, in termini di tempo di ritorno, si sono svolte varie analisi fino a che la struttura non ha soddisfatto le richieste di spostamento. Lo spettro che comporta la verifica della struttura presenta un tempo di ritorno di 380 anni, essendo però il coefficiente di utilizzazione pari a 2 si riscontra una vita nominale dell’edificio di 20 anni, valore che è ben diverso da quello considerato in partenza.

Si giunge cosi a valutare un indice di rischio che è pari a 0,68.

Mode shape X+,X-

Mode Shape Y+,Y- 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045 A ccel era zi o n e ( m /s 2) Spostamento (m)

mode shape dmax 380 anni du

Spettro 380 anni Eurocodice NTC 2008

Spettro 949 anni Serie8 dmax 949 anni

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060 0,070 0,080 0,090 A ccel era zi o n e ( m /s 2) Spostamento (m)

Va però precisato che l’analisi pushover non tiene di conto del ribaltamento fuori piano dell’elemento, meccanismo che può vincolare in maniera importante la verifica.

Essendo presente un ribaltamento composto che non soddisfa la verifica per un tempo di ritorno pari a 949 anni, partendo dallo spettro minimo è stato valutato che il cinematismo è verificato per un tempo di ritorno pari a 475 anni comportando un indice di rischio pari a 0,75.

Infine svolgendo l’analisi dinamica lineare si è riscontrato che la struttura non soddisfa la verifica già con il minimo spettro previsto dalla normativa(SLO). Il presente risultato influisce sull’indice di rischio che a questo punto presenta un valore pari 0,242, valore minimo stabilito dalla normativa e molto differente dai valori trovati in precedenza comportando una vita nominale dell’edificio pari a 15 anni.