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Sul rischio sismico e sulle metodologie di stima dell’azione sismica

Con periodicità di frequenza sempre più ridotta si assiste purtroppo, in Italia, ad eventi sismici di media/alta intensità (ma non elevatissima) correlati ad un danneggiamento più o meno esteso, fino al disastroso. Per capire un po’ più nello specifico il fenomeno, andando oltre le parole e l’evidenza fattuale, metto qui a disposizione un capitolo della mia tesi magistrale che nel suo piccolo tenta di dare, con ovvi limiti e senza pretese di compiutezza, un’organicità all’argomento, analizzando il rischio sismico nelle sue tre componenti (pericolosità, vulnerabilità ed esposizione), fino ad arrivare al Sismabonus (D.M. 07/03/2017 n.65) e le considerazioni conclusive sul rischio sismico in Italia e perché questo risulti elevato malgrado la media sismicità del territorio.

Personalmente, nella stesura di questo lavoro, ho constatato come la stima dell’azione sismica risulti (a parer mio) impostata secondo metodi vecchi di decenni, basandosi in gran parte sulla sismologia storica, ovvero su dati opinabili (nel senso che spesso la base di lavoro era costituita da documenti la cui attendibilità variava in base alla sensibilità di chi stimava il documento) riferiti a patrimoni edilizi spesso solo stimati in quanto a seguito di terremoti catastrofici non rimaneva nulla. Sebbene la base teorica di questi metodi trovo sia valida, e per l’epoca di Cornell sia stata decisamente innovativa e molto più sensata degli altri metodi disponibili, non penso che il campione di partenza della sismologia storica possa risultare così efficace da definire con precisione l’azione sismica così come da NTC’08, ma che possa essere invece un’ottimo strumento per guidare ed elaborare modelli geofisici del sottosuolo atti alla stima dei terremoti, su basi oggettive e non soggettive. In tal senso, trovo che il metodo NDSHA (neodeterministico) sia più corretto del PSHA (probabilistico), e che possa trovare una sua ragione all’interno di una norma prestazionale come le NTC, sebbene il metodo probabilistico si inserisca molto più facilmente nell’impostazione degli stati limite: è forse in questo passaggio che non si è ancora concretizzata l’adozione piena di tale metodo per la stima dell’azione sismica, ma a fronte del rischio sismico che investe l’Italia trovo che una migliore stima di tale azione possa tradursi in un minore rischio, non nell’immediato, ma per indirizzare i futuri interventi su tutto il patrimonio esistente, cui prima o poi l’Italia dovrà far fronte, volente o nolente. Chiaramente è solo una parte del problema più ampio del rischio sismico, ma penso sia quella su cui è più facile intervenire, in quanto una vera politica di riduzione del rischio sismico si basa più di tutto su un elemento, ovvero il denaro investito che, come noto, è un elemento difficile da trovare, anche se il recente Sismabonus si è sicuramente mosso in una direzione molto positiva in tal senso, costituendo un ottimo ed importante passo.

Normative Strutturali

In questo post elenco le normative strutturali ed i portali che conosco e sono riuscito a trovare in ambito europeo e nordamericano, sia libere che a pagamento. Chiaramente, ogni integrazione segnalata verrà aggiunta.

Normative Strutturali dai portali ufficiali delle istituzioni italiane

NTC ’08 (files separati) per i file pdf unici e completi, vedi il Portale InTech.

Circolare applicativa 2/2009 (files separati) per i file unici e completi, vedi il Portale InTech

Appendici Nazionali Eurocodici (è necessario effettuare il download di ogni singola parte)

Portali:

RiLab:  il laboratorio sismologico della Provincia di Rieti mette a disposizione il download di numerose normative strutturali italiane, fra cui anche alcuni Eurocodici e l’OPCM 3274.

Normattiva:  L’archivio, con il testo di tutti gli atti normativi pubblicati dal 1933, quotidianamente aggiornato, per gli atti pubblicati dal 1936, con le modifiche apportate da altri atti normativi, viene messo a disposizione attraverso il sito http://www.normattiva.it. Il progetto “Normattiva”, che vede l’Istituto protagonista tanto per la parte realizzativa che redazionale , pone le sue basi sullo stesso archivio della “Gazzetta Ufficiale – Serie Generale”. Tale archivio, infatti, riporta i testi degli atti “così come pubblicati in Gazzetta Ufficiale” e, nel caso essi producano modifiche ad atti precedentemente emanati, un team redazionale dedicato provvede ad aggiornare, quanto prima possibile, gli atti modificati.

Laboratorio InTechè il sito di un laboratorio di ricerca e sperimentazione su materiali da costruzione, terreni, acque ed ambiente. Raggruppa oltre alle NTC in formato PDF unico anche altre normative passate, come il D.M. ’96 

Sito del Prof. Ghersigentilmente il prof. Ghersi mette a disposizione un lungo elenco di normative, fra cui (oltre alla normativa italiana) anche degli Eurocodici (normativa europea) e normative americane come FEMA e AISC.

Istruzioni del CNR

Normative Tecniche del CNR (a pagamento)

Normative Regione Toscana

Normative Indiane

Cronologia Normative Sismiche Italiane, a cura di ISI (Ingegneria Sismica Italiana):

Azione Sismica Statica Lineare – .xlsx

Questo foglio Excel è utile per calcolare le forze e i momenti torcenti di piano in una statica lineare e permette inoltre di calcolare il periodo tramite Rayleigh, ottenendo quindi una stima più accurata dello stesso, oltreché ottenere i grafici in relazione alle coordinate geografiche, alle accelerazioni orizzontali e verticali, agli spostamenti del terreno e i grafici ADRS:

AZIONE SISMICA VER.2.8

EDIT 30/10/2020: aggiornamento del foglio in seguito agli errori che trovate segnalati nei commenti. Il calcolo di Td e del grafico ADRS è stato corretto.

EDIT 13/11/2017: aggiornamento del foglio, vi erano dei piccolissimi bug: in particolare, non calcolava bene le accelerazioni elastiche (ma andavano bene quelle con il fattore di struttura) per uno smorzamento diverso dal 5%: inoltre, il periodo con Rayleigh visualizzato in alto era sballato per un misdirection della cella dovuto al cambio di interfaccia, ma tutti gli strumenti per calcolare il periodo erano corretti. Inoltre ho aggiunto molte funzioni, come i grafici in accelerazione verticale, spostamento, ADRS e personalizzato con visualizzazione anche per il metodo N2 di Fajfar. Come sempre, io ho fatto il possibile per i bug, ma il foglio si intende come aiuto nel calcolo dell’azione sismica, essendo messo a disposizione così com’è. Se trovate qualcosa che non va vi prego di segnalarmelo e lo correggerò immediatamente.

EDIT 28/02/2017: aggiornamento del foglio, con correzione delle ordinate spettrali in corrispondenza dei valori minimi (>0.2 ag), restyling grafico e inserimento della funzionalità di ricerca per coordinate: questa avviene tramite le formule di Hirvonen così come illustrate qui. La ricerca opera in questo modo: trova i 3 punti del reticolo più vicini al punto in oggetto, e successivamente trova il 4 punto come il più vicino al baricentro degli altri 3: questo perché alle volte la posizione di un punto se molto vicina ad un nodo, ragionando solo sulle distanze dai nodi, non consente di chiudere la maglia con una forma rettangolare. Le coordinate devono essere inserite secondo il datum ED50: ad esempio, è possibile ricavare da Google Maps le coordinate in WGS84, e successivamente convertirle nell’apposito datum (utilizzando in combinazione i due siti 1 e 2).In ogni caso è sempre necessario controllare la posizione dei punti, specie per quelli di bordo. Per un confronto approfondito fra le varie differenze di misurazione ho preso spunto dalla discussione http://bar-ingegneria.forumfree.it/?t=67423977, che fra l’altro fa anche riflettere su quanto effettivamente tale procedura prevista dalla norma abbia un senso fisico, ma basta cercare un qualunque confronto fra il metodo PSHA e NDSHA. La password per editare il foglio è XYZ (il foglio è stato protetto per evitare di cancellare incidentalmente delle celle utili al funzionamento).

EDIT 09/10/2015: corretto il calcolo dei Momenti Torcenti e aggiunto versione per excel 97-2003

Analisi Statica Lineare e Azione Sismica

Analisi statica lineare e azione sismica 97-2003

L’utilizzo dei grafici consente inoltre di vedere immediatamente gli effetti di un fattore di struttura diverso dal massimo consentito dalla normativa (ad esempio, scegliere un q che fa sì che lo spettro di progetto SLV sia sempre maggiore di quello SLD, per evitare danneggiamenti strutturali durante quest’ultimo). È solamente richiesto di inserire manualmente le caratteristiche della struttura, il periodo proprio fondamentale scelto e le caratteristiche dell’azione sismica al suolo.

Risorse OnLine – Ingegneria Sismica

Spesso, quando si hanno dubbi e/o abbiamo bisogno di conferme esterne, cerchiamo nella nostra biblioteca personale e se siamo fortunati, troveremmo qualcosa. Tuttavia, esiste anche un intero mondo online che ci fornisce informazioni autorevoli e permette di scambiare opinioni con chi ha magari già affrontato il problema. Cerco con questo elenco solo di raccogliere alcune delle più utili che ho trovato nel web (i link aprono in una nuova finestra):

ReLuis (consorzio della REte dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica)

FareSismica.Wordpress (sito referente alla casa software S.T.A.Data)

Ingegneria Sismica (International Journal of earthquake engineering)

ISI (associazione Ingegneria Sismica Italiana)

Sezione sismica della Regione Toscana

Sezione sismica della Regione Molise

Elenco dei sismi in Italia (Sismografia storica)

Zone Sismiche Italiane Normativa passata e presente