Analisi statistiche sulle scuole in muratura danneggiate dal terremoto del Centro Italia 2016-17

Il terremoto che ha colpito il Centro Italia nel 2016/2017 ha confermato ancora una volta come edifici strategici o a rischio rilevante, quali le scuole, possano presentare livelli di vulnerabilità elevati e prestazioni inadeguate, al pari di quelle ordinarie nonostante il ruolo che ricoprono. Al riguardo tale evento ha consentito di acquisire numerosi dati, tra i quali quelli sui plessi scolastici dichiarati inagibili (ossia con esito E secondo la scheda di rilievo del danno AeDES) attraverso l’attività di supporto affidata dal Commissario per la Ricostruzione al Consorzio ReLUIS tramite il Dipartimento di Protezione Civile (Di Ludovico et al. 2017).

Nell’articolo i dati allora acquisiti sui plessi scolastici in muratura sono rielaborati in chiave statistica perché possano costituire un riferimento non solo per la loro classificazione tipologica, ma anche in termini di dati geometrici e tecnologici/costruttivi. I dati di vulnerabilità sono poi correlati alla risposta sismica reale in termini di modalità danno prevalenti occorse. Dal campione sono infine individuati alcuni casi studio – ottimali in relazione alla completezza dei dati a disposizione nonché per la significatività della risposta subita- che potranno costituire un utile elemento per future ricerche finalizzate alla validazione di modelli analitici previsionali impiegabili in politiche di mitigazione.


Dopo il terremoto del Molise nel 2002 si è iniziato a valutare gli indici di sicurezza degli edifici strategici, tra cui le scuole

A partire dal terremoto del Molise del 2002, reso emblematico purtroppo dal crollo della scuola elementare a San Giuliano di Puglia, gli eventi sismici che si sono susseguiti sul territorio italiano, quali il terremoto de L’Aquila (2009), quello di Reggio Emilia (2012) e ancora più quello del Centro Italia (2016/2017), hanno evidenziato come gli edifici strategici o a rischio rilevante, quali le scuole, possano presentare anche livelli di vulnerabilità elevati e prestazioni inadeguate, al pari di quelle ordinarie nonostante il ruolo che ricoprono (Di Ludovico et al. 2018, Di Ludovico et al. 2019).

Successivamente al tragico evento del 2002, con la pubblicazione in particolare dell’Ordinanza P.C.M 3274/2003 sono stati avviati sul territorio nazionale programmi finalizzati alla valutazione degli indici di sicurezza sismica degli edifici di rilevanza strategica e alla loro trasmissione al Dipartimento della Protezione Civile (DPC) utili per l’accesso a contributi di finanziamento e per la pianificazione di politiche di prevenzione. In particolare, questo censimento è attuato attraverso l’uso della “Scheda di sintesi della verifica sismica di edifici strategici ai fini della Protezione Civile o rilevanti in caso di collasso a seguito di evento sismico”, chiamata nel seguito “Scheda di sintesi DPC”.

Complici le numerose proroghe e nonostante gli ulteriori impulsi avviati dal DPC a scala nazionale (Dolce et al. 2019a) questo censimento è ancora in corso ma gli eventi sopra menzionati hanno già consentito di effettuare prime considerazioni sull’affidabilità che tali valutazioni hanno o meno al fine di avere un quadro realistico della vulnerabilità e del rischio sismico del patrimonio scolastico a scala nazionale.

In effetti i sopralluoghi effettuati a valle del terremoto del Centro Italia nel 2016/2017 hanno messo in evidenza come in svariati casi l’indice di sicurezza agli atti delle amministrazioni risultasse discrepante rispetto alle effettive prestazioni esibite (Calderini et al. 2017): in alcuni casi, ad indici di sicurezza molto modesti (<0.2) hanno corrisposto risposte strutturali soddisfacenti; in altri, con ricadute ben più preoccupanti, ad indici di sicurezza elevati (anche prossimi all’unità) hanno corrisposto gravi danni non giustificati dalla severità dell’azione subita. Oltre alla criticità relativa all’affidabilità di tali indici, un secondo aspetto riguarda anche la confrontabilità di tali indici di sicurezza.

La problematica è rilevante perché usualmente, dato il significativo numero di manufatti pubblici/strategici presenti sul territorio, tali verifiche sono affidate a molteplici professionisti legittimamente liberi di adottare tecniche di modellazione e metodi di analisi molto diversi tra loro. Questa varietà di strumenti adottabili, ciascuno intrinsecamente caratterizzato da differenti livelli di affidabilità e accuratezza, porta a confrontare esiti basati su assunzioni difficilmente paragonabili. Per questo motivo, in diversi casi a livello regionale, ad esempio in Friuli Venezia Giulia e in Basilicata, sono stati attuati progetti di ricognizione dei dati raccolti sugli edifici strategici con le suddette verifiche (Gattesco e Boem 2019, Masi et al. 2014) oppure finalizzati ad individuare strategie per delineare più efficacemente liste di priorità (ad esempio in Gattesco et al. 2011, Saler et al. 2019).

Tutto ciò motiva la necessità di disporre di ulteriori strumenti che si affianchino a queste ricognizioni per fornire un quadro più affidabile e soprattutto ottenuto con approcci omogenei a scala nazionale. Al riguardo nel 2018 il DPC ha avviato un programma di ricerca inerente l’analisi di rischio sismico, che ha portato alla redazione di curve di fragilità e mappe di rischio sismico per il costruito residenziale diffuso (Dolce et al. 2019b).

Nel 2019 questa attività ha trovato prosecuzione nel progetto ReLUIS (accordo quadro DPC per il triennio 2019-2021) nell’ambito del WP4-MAppe di Rischio e Scenari di danno sismico (Progetto MARS coordinato dai Proff. S.Lagomarsino e A.Masi). Tra gli obiettivi di tale progetto vi è quello di produrre curve di fragilità e mappe di rischio anche per edifici strategici ed in particolare le scuole, oggetto del presente articolo. Costituiscono elementi di supporto fondamentali per il conseguimento di tali obiettivi la disponibilità di dati utili a:

  • Definire, ove possibile, classi ricorrenti a comportamento sismico omogeneo nell’ambito delle scuole (i);
  • Definire   parametri   di   riferimento   (di crescente livello di dettaglio a seconda dei dati a disposizione) per ciascuna delle classi ricorrenti individuate, finalizzati all’applicazione dei potenziali modelli di vulnerabilità applicabili (empirico, macrosismico, a base meccanica, basati su analisi di dettaglio su edifici prototipo), per la costruzione delle curve di fragilità (ii);
  • Definire casi studio di scuole impiegabili come benchmark per la validazione dei modelli di vulnerabilità. Questo obbiettivo presuppone la possibilità del riscontro con la risposta sismica reale e informazioni sufficientemente accurate (sia in relazione alla domanda che alla capacità strutturale) perché la risposta sia riproducibile con ragionevoli incertezze (iii).

E’ questo il contesto in cui si inserisce la rielaborazione illustrata nel seguito dei dati acquisiti sui plessi scolastici in muratura dichiarati inagibili (ossia con esito E secondo la scheda di rilievo del danno AeDES) attraverso l’attività di supporto affidata dal Commissario per la Ricostruzione al Consorzio ReLUIS tramite il Dipartimento di Protezione Civile (Di Ludovico et al. 2017). La numerosità limitata del campione esaminato, costituito da 43 plessi scolastici (cui corrisponde un totale di 60 unità strutturali), può fornire solo indicazioni parziali per le finalità (i) e (ii) mentre costituisce una preziosa e indispensabile risorsa per la finalità (iii).

Nel seguito è fornito un quadro dei dati a disposizione (§2) impiegati per le rielaborazioni statistiche finalizzate all’individuazione di indirizzi sulle caratteristiche tipologiche geometriche e costruttive ricorrenti (§3, §4). Dal campione sono infine individuati alcuni casi studio utili in futuro per le finalità della validazione di modelli analitici previsionali impiegabili in politiche di mitigazione (§6) sulla base dell’analisi congiunta della completezza dei dati a disposizione e della significatività della risposta subita (§5).

 

Database dei plessi scolastici colpiti dal terremoto del centro Italia 2016

Il terremoto del Centro Italia del 2016 ha consentito di acquisire numerosi dati sulle caratteristiche tipologiche e la risposta sismica degli edifici scolastici (Di Ludovico et al. 2017b, Di Ludovico et al. 2019). Tra questi in particolare il campione ivi esaminato si riferisce all’attività di supporto affidata dal Commissario per la Ricostruzione tramite il Dipartimento di Protezione Civile (DPC) al Consorzio ReLUIS (Di Ludovico et al. 2017a) per valutare la riparabilità dei plessi scolastici dichiarati inagibili (ossia con esito E secondo la scheda di rilievo del danno AeDES) a seguito dei diversi eventi occorsi, come si evince in Figura 1, dove in rosso sono identificate le scuole chiuse a seguito della scossa del 24 Agosto e in giallo a seguito dell’evento del 30 Ottobre.

Questa attività, già descritta in Di Ludovico et al 2017b, è stata svolta su 90 corpi di fabbrica, di cui il 37% caratterizzato da struttura portante principale in calcestruzzo armato (c.a.), il 54% in muratura ed il restante 9% con la presenza di corpi di fabbrica di altra tipologia strutturale (strutture miste c.a. e muratura, strutture prefabbricate, strutture in acciaio, ecc.). Il presente articolo fa riferimento ai soli edifici in muratura e struttura mista muratura e c.a., comprensivo di 43 fabbricati. Nel seguito sono illustrati i dati a disposizione impiegati per le rielaborazioni discusse dal §3 al §5.

Di ogni complesso scolastico nell’ambito dell’attività svolta nel Dicembre 2016 è stata effettuata da parte di molteplici gruppi di ricerca afferenti a varie Università italiane la valutazione della riparabilità secondo i criteri dell’Ordinanza n. 14 del 14 febbraio 2013 (O.P.C.M. n. 14 del 14/02/2013) emessa in precedenza dalla Regione Emilia Romagna a seguito degli eventi sismici del maggio 2012. L’Ordinanza è finalizzata a stabilire, secondo una procedura standardizzata, il livello operativo di edifici che hanno subito danni gravi sismici in funzione di parametri relativi allo stato di danno e ai fattori di vulnerabilità. Mentre il livello operativo costituisce lo strumento decisionale adottato allora dal Commissario per la ricostruzione, nel seguito si fa riferimento esclusivamente ai dati su danno e vulnerabilità.

In particolare, lo “stato di danno” è espresso su una scala costituita da 4 livelli (da 1 a 4), attribuiti sulla base dell’estensione e gravità del danno. Viceversa la “vulnerabilità” è espressa su una scala costituita da 3 livelli (bassa; media; alta) ed è desunta dal “grado delle carenze” e dal “fattore di accelerazione” (ossia indice di sicurezza). Oltre alla relazione descrittiva sulla valutazione della riparabilità redatta dai gruppi di ricerca incaricati, per ogni scuola era a disposizione altro materiale quale: il rilievo geometrico in pianta (85% del campione) e in elevato (37% del campione); la scheda AeDES (Baggio et al. 2007) che aveva sancito la chiusura della scuola e in alcuni casi anche quelle progressive compilate con il susseguirsi delle varie scosse; il rilievo del danno corredato anche di una puntuale localizzazione delle lesioni (22% del campione); la “Scheda di sintesi DPC” (3% del campione); eventuali ulteriori studi a disposizione dell’amministrazione (quali relazioni geologiche o sugli interventi di miglioramento/adeguamento svolti).

Questi dati sono stati poi integrati dagli autori verificando la distanza dagli epicentri più significativi dei fabbricati e la disponibilità degli studi di microzonazione (72% del campione) che, come noto, sono stati avviati in maniera estesa nel Centro Italia a seguito della sequenza 2016/2017 (Pagliaroli et al. 2019); quest’ultimi potranno essere molto utili per approfondimenti relativi alla potenziale influenza sulla risposta dei fabbricati in relazione a fenomeni di amplificazione locale di sito. E’ inoltre in corso di finalizzazione l’integrazione di tali dati con alcune misure dell’intensità degli eventi (integrandoli con i dati già raccolti in Di Ludovico et al. 2019).

A partire dal materiale a disposizione, per ciascun edificio sono stati raccolti i dati ed inseriti all’interno di due database: uno più generale ed uno di dettaglio. Il database generale è formato dalle seguenti sezioni:

  • i) localizzazione e dati sul sito in cui è edificata la scuola (morfologia di sito, categoria di sottosuolo, dati sulla pericolosità di progetto);
  • ii) caratteristiche geometriche, costruttive, morfologiche ed eventuali interventi di consolidamento; 
  • iii) fattori di vulnerabilità; 
  • iv) risposta al terremoto durante la sequenza sismica del Centro Italia 2016 (modalità di danno attivate, livello di danno).

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IMMAGINE 1: Localizzazione delle scuole presenti nel database di riferimento.

 

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Articolo tratto dagli atti del XVIII Convegno ANIDIS - Ascoli Piceno 2019