Sommario
|
Definizione |
Componenti della Vulnerabilità |
Ruolo della Vulnerabilità nell’Analisi del Rischio |
Indicatori di Vulnerabilità |
Software Vulnerabilità Sismica |
Progetti di ricerca |
Normativa edilizia scolastica |
La vulnerabilità sismica rappresenta la predisposizione di una struttura a subire danni in seguito a un evento sismico di una determinata intensità. È un parametro fondamentale nell'analisi del rischio sismico, ossia il valore del danno atteso da un terremoto che interesserà in futuro una determinata area. Il valore del rischio sismico dipende da tre fattori:
- la pericolosità sismica, cioè la probabilità che in un dato periodo di tempo possano verificarsi terremoti dannosi
- la vulnerabilità sismica degli edifici, cioè la capacità che hanno gli edifici o le costruzioni in genere di resistere ai terremoti
- l'esposizione, ovverosia una misura dei diversi elementi antropici che costituiscono la realtà territoriale: popolazione, edifici, infrastrutture, beni culturali, eccetera che potrebbero essere danneggiati, alterati o distrutti
Pertanto il rischio sismico si definisce con questa formula: rischio sismico=pericolosità sismica x vulnerabilità x esposizione.
La vulnerabilità sismica dipende da vari fattori, tra cui le caratteristiche costruttive, l'età della struttura, i materiali utilizzati e lo stato di manutenzione previsto dalla normativa cogente all'epoca della costruzione. Una valutazione accurata della vulnerabilità sismica è essenziale per implementare misure di mitigazione efficaci e garantire la sicurezza delle persone e dei beni.
A volte con "vulnerabilità sismica" viene anche indicata la "valutazione della sicurezza sismica" definita nel cap. 8 della NTC 2018 che riguarda invece un singolo edificio e rappresenta l'aliquota di resistenza di una struttura rispetto ad una specifica condizione sismica (SL).
La vulnerabilità di un edificio o di una infrastruttura dipende da diversi fattori:
- Caratteristiche costruttive: il tipo di materiale utilizzato (cemento armato, muratura, acciaio), la qualità dei dettagli costruttivi e il rispetto delle normative tecniche. Età dell'edificio: le strutture costruite prima dell'introduzione di codici sismici moderni tendono a essere più vulnerabili.
- Progettazione e geometria: configurazioni irregolari, piani deboli (soft story), carenze nelle connessioni tra elementi strutturali aumentano la suscettibilità al danno.
- Degrado dei materiali: fenomeni come la corrosione o l'usura nel tempo possono ridurre la capacità portante di una struttura.
Un’accurata valutazione della vulnerabilità è essenziale per:
- Mitigazione del rischio: definire interventi di miglioramento sismico (retrofitting) o di sostituzione degli edifici a rischio.
- Pianificazione delle emergenze: prevedere scenari di danno per ottimizzare le risorse di risposta.
- Stime economiche: calcolare i costi potenziali di ricostruzione e i premi assicurativi.
La vulnerabilità viene espressa attraverso parametri e indici, tra cui:
- Indice di vulnerabilità (Iv): basato su caratteristiche geometriche, materiali e stato di conservazione di un edificio.
- Curva di fragilità: rappresenta la probabilità che un edificio raggiunga o superi un determinato stato di danno in funzione dell'intensità sismica.
Questa definizione fornisce le basi per comprendere l’importanza della vulnerabilità sismica come strumento analitico e operativo nella gestione del rischio e nella progettazione delle costruzioni.
Definizione di Vulnerabilità Sismica e Analisi Statistica
La vulnerabilità sismica rappresenta la predisposizione di una struttura a subire danni in seguito a un evento sismico di una determinata intensità. Essa costituisce una delle componenti fondamentali nell’analisi del rischio sismico, integrando aspetti relativi alla pericolosità sismica e alla qualità costruttiva delle strutture esposte.
Componenti della Vulnerabilità
La vulnerabilità è influenzata da fattori come:
- Materiali e tecnologie costruttive: le costruzioni in muratura non rinforzata sono generalmente più vulnerabili rispetto a quelle in cemento armato.
- Geometria strutturale: configurazioni asimmetriche o piani deboli aumentano la suscettibilità al danno.
- Età e manutenzione: edifici più vecchi o trascurati tendono ad avere una maggiore vulnerabilità.
Concetti Statistici per la Misurazione della Vulnerabilità
L’analisi della vulnerabilità sismica utilizza metodi statistici per stimare e quantificare i danni attesi. Questi metodi si basano sull’osservazione statistica degli eventi di danno in un campione rappresentativo di edifici durante terremoti precedenti.
-
Distribuzioni di Probabilità:
- Viene costruita una distribuzione della probabilità di danno in funzione dell’intensità sismica (espressa in PGA - accelerazione massima al suolo, o in scala di intensità).
- Ad esempio, le matrici di probabilità di danno (DPM) mostrano la probabilità condizionata che un edificio si trovi in uno specifico stato di danno dato un certo livello di intensità sismica.
-
Curva di Fragilità:
- Una curva di fragilità rappresenta la cumulata di probabilità che una struttura raggiunga o superi un determinato livello di danno.
- Matematicamente, può essere modellata utilizzando una funzione log-normale:

dove IM è la misura di intensità sismica (ad esempio PGA), μ è il logaritmo naturale dell’intensità media corrispondente al livello di danno, σ\sigmaσ rappresenta la deviazione standard, e Φ è la funzione di distribuzione cumulativa della normale standard.
-
Analisi statistica:
- Utilizzando dati storici di terremoti, si contano gli edifici danneggiati in diverse categorie (ad esempio, nessun danno, danni leggeri, danni moderati, danni gravi, collasso totale).
- La frequenza osservata di ciascun livello di danno viene normalizzata per ottenere probabilità empiriche:

- Questi dati alimentano modelli predittivi basati su simulazioni Monte Carlo o metodi bayesiani per calcolare scenari futuri.
-
Indici di Vulnerabilità:
- Gli indici come il Vulnerability Index (Iv) vengono derivati combinando i parametri geometrici e costruttivi di un edificio con dati statistici sulle sue performance passate durante terremoti.
Applicazione della Statistica alla Pianificazione
I metodi statistici consentono di:
- Stimare i danni attesi: utilizzando distribuzioni di danno e intensità.
- Calibrare i modelli di rischio: confrontando previsioni e osservazioni storiche.
- Supportare decisioni operative: identificando edifici prioritari per interventi di rinforzo o abbattimento.
Queste tecniche sono essenziali per creare un modello robusto di rischio sismico e per ottimizzare gli investimenti in misure di prevenzione e resilienza.
La valutazione della vulnerabilità sismica è fondamentale per comprendere e mitigare i rischi associati ai terremoti. L'Italia, a causa della sua posizione geologica, ha subito numerosi eventi sismici devastanti nel corso del XX e XXI secolo. Ecco una lista dei terremoti più significativi in Italia dal 1908, con dettagli sulle loro conseguenze:
Terremoto di Messina e Reggio Calabria (28 dicembre 1908)
Un sisma di magnitudo 7.1 colpì lo Stretto di Messina, causando la quasi totale distruzione delle città di Messina e Reggio Calabria. Le stime delle vittime variano tra 75.000 e 82.000 persone.
Terremoto della Marsica (13 gennaio 1915)
Un terremoto di magnitudo 7.0 devastò la città di Avezzano e i comuni circostanti, provocando oltre 30.000 morti.
Terremoto del Friuli (6 maggio 1976)
Un sisma di magnitudo 6.5 colpì il Friuli Venezia Giulia, causando circa 1.000 vittime e lasciando decine di migliaia di persone senza casa.
Terremoto dell'Irpinia (23 novembre 1980)
Un terremoto di magnitudo 6.9 interessò la Campania e la Basilicata, causando circa 2.914 morti, 8.848 feriti e oltre 280.000 sfollati.
Terremoto dell'Aquila (6 aprile 2009)
Un sisma di magnitudo 6.3 colpì la città dell'Aquila e i comuni limitrofi, provocando 309 morti, oltre 1.500 feriti e circa 65.000 sfollati.
Terremoto dell'Emilia (20 e 29 maggio 2012)
Due scosse principali di magnitudo 5.9 e 5.8 colpirono l'Emilia-Romagna, causando 27 morti, centinaia di feriti e ingenti danni al patrimonio industriale e culturale.
Terremoto del Centro Italia (24 agosto 2016)
Un sisma di magnitudo 6.0 colpì le province di Rieti, Ascoli Piceno e Perugia, causando 299 morti e la distruzione di interi borghi, tra cui Amatrice e Accumoli.
Questi eventi sottolineano l'importanza di valutare la vulnerabilità sismica delle strutture per ridurre l'impatto dei terremoti e salvaguardare vite umane.
La valutazione della vulnerabilità sismica è essenziale per garantire la sicurezza delle strutture esistenti, specialmente in paesi sismicamente attivi come l'Italia. In questo contesto, i software sviluppati da Newsoft, come POR 2000 ed EDISIS, offrono strumenti avanzati per l'analisi e la verifica delle strutture in muratura e cemento armato.
POR 2000 è un software specializzato nel calcolo, analisi e verifica di strutture in muratura ordinaria e armata soggette ad azioni sismiche. Consente di valutare il miglioramento sismico ottenuto attraverso interventi di rinforzo, confrontando la capacità sismica della struttura prima e dopo l'intervento. Inoltre, permette l'analisi di vulnerabilità convenzionale, come richiesto dalla Direttiva del Dipartimento della Protezione Civile del 9 febbraio 2011, determinando parametri quali l'indice di sicurezza (Is,slv) e il fattore di sicurezza (fa,slv)
EDISIS, invece, è stato il primo software in Italia ad implementare l'analisi sismica Pushover per edifici in cemento armato. Dalla versione 11, EDISIS offre funzionalità orientate alla valutazione della vulnerabilità sismica e al progetto di interventi di rinforzo per edifici esistenti. Tra le nuove caratteristiche, si evidenziano l'interoperabilità BIM, con visualizzazione ed esportazione in formato IFC 4x1 Reference View, e l'introduzione di elementi debolmente armati, applicabili a pareti, travi e pilastri
L'utilizzo di questi strumenti consente ai professionisti di effettuare analisi dettagliate e accurate, supportando decisioni informate per interventi di adeguamento e miglioramento sismico, contribuendo così alla riduzione del rischio sismico e alla salvaguardia delle vite umane.
Per approfondire l'utilizzo di questi software, è possibile consultare il canale YouTube di Newsoft, che offre tutorial e dimostrazioni pratiche.
La valutazione della vulnerabilità sismica delle strutture in muratura è un tema cruciale nella ricerca ingegneristica, specialmente in regioni ad alto rischio sismico come l'Italia. In questo contesto, diversi studiosi hanno sviluppato metodologie avanzate per analizzare e mitigare i rischi associati ai terremoti.
Un contributo significativo proviene da Uva, Ruggieri, Liguori e Zuccaro, i quali hanno proposto un approccio automatizzato denominato META-FORMA (MEchanical-Typological Approach FOR Masonry Aggregates). Questo metodo integra dati tipologici e meccanici per valutare la vulnerabilità sismica degli aggregati edilizi in muratura, combinando analisi meccaniche con informazioni derivanti da database accessibili al pubblico, come censimenti e cartografie tecniche regionali. L'obiettivo è fornire una valutazione accurata del comportamento sismico degli edifici storici, considerando sia i meccanismi di collasso globale che quelli locali. ResearchGate
In un altro studio, gli stessi autori hanno approfondito l'analisi della fragilità sismica degli aggregati in muratura, considerando l'influenza di meccanismi di collasso locali. Questo lavoro evidenzia l'importanza di includere tali meccanismi nelle valutazioni di vulnerabilità, poiché possono influenzare significativamente la risposta sismica delle strutture. ResearchGate
Queste ricerche sottolineano l'importanza di utilizzare approcci integrati e automatizzati per la valutazione della vulnerabilità sismica, al fine di migliorare la sicurezza delle strutture esistenti e guidare interventi di mitigazione più efficaci.
https://www.istruzione.it/edilizia_scolastica/verifiche-vuln-antisism.shtml
https://www.miur.gov.it/-/scuola-dal-miur-e-dal-dipartimento-casa-italia-145-milioni-agli-enti-locali-per-verifiche-di-vulnerabilita-e-progettazione-di-eventuali-interventi-di-