Rischio sismico di edifici in muratura: metodi a confronto

Confronto tra varie metodologie speditive e semplificata nella valutazione della vulnerabilità sismica di edifici in muratura nel Casertano

Le Linee Guida per la Classificazione di Rischio Sismico delle Costruzioni, emanate con il Decreto del Ministro delle Infrastrutture e dei Trasporti 28 Febbraio 2017, spingono verso un’analisi della vulnerabilità del patrimonio esistente da intendersi soprattutto in termini di mitigazione del rischio.
Considerando l’attuale grave condizione in cui si trova il nostro patrimonio, da anni devastato da terremoti a causa della sua alta vulnerabilità, lo scopo del D.M. 2017 è quello di fornire una metodologia di classificazione sismica degli edifici esistenti, prima e dopo eventuali interventi.

Per gli edifici in muratura, le Linee Guida prevedono anche una valutazione mediante un metodo semplificato, basato su una classificazione degli edifici in funzione della loro tipologia muraria, delle loro peculiarità e della pericolosità del sito, individuata attraverso la zonizzazione definita nell'Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri 3274 del 2003.
Sempre in maniera speditiva, il metodo consente di valutare sia la vulnerabilità sismica sia l'efficacia degli interventi da attuare per la mitigazione del rischio.

Lo scopo del lavoro è un’analisi critica costruttiva relativa all’applicazione del suddetto metodo semplificato, applicato agli edifici ubicati nel territorio della provincia di Caserta.

Le analisi sono state condotte con riferimento a due tipologie di edifici particolarmente ricorrenti e rappresentative del patrimonio costruito dell'Alto Casertano e ricadenti in zone a diversa pericolosità sismica. I risultati sono, in particolare, confrontati con quelli ottenuti mediante altri due metodi speditivi adottati nel nostro Paese per la determinazione della vulnerabilità sismica degli edifici in muratura.

Rischio sismico e prevenzione: il quadro generale dell'evoluzione normativa 

La condizione attuale del nostro paese in termini di rischio sismico, di vulnerabilità e di pericolosità è un quadro caratterizzato da una percentuale molto alta di problematiche. Gran parte del patrimonio edilizio costruito non è stato realizzato con criteri antisismici e gli edifici esistenti sono caratterizzati da problemi riguardanti fenomeni di degrado e longevità, oltre ad essere stati progettati secondo norme, pratiche progettuali e concezioni strutturali molto distanti da quelle che vengono utilizzate e accettate oggi. A questo si aggiunge la frequenza con la quale il nostro patrimonio è vittima, soprattutto negli ultimi anni, di terremoti con effetti devastanti, a causa della sua alta vulnerabilità.
L’attuale strategia di prevenzione sismica si basa su un approccio unitario che prevede la classificazione del territorio, la progettazione sismica delle nuove costruzioni e si proietta verso l’adeguamento o il miglioramento sismico degli edifici esistenti (Giovinazzi et al. 2004, Zuccaro et al. 2009, Dolce at al. 2012). In realtà le norme di progettazione sismica hanno sempre avuto una evoluzione a seguito di terremoti devastanti, instaurando una palese relazione di causa-effetto tra evento sismico e norma corrispondente.
Dal 1908, anno del devastante terremoto di Messina e Reggio Calabria, fino al 1974, in Italia molti comuni sono stati classificati come sismici e sottoposti a norme restrittive per le costruzioni solo dopo essere stati danneggiati; nel 1981 viene adottata la proposta di riclassificazione del territorio nazionale in 3 categorie sismiche, ma metà del paese risulta ancora non assoggettato a questo obbligo.
Soltanto con l’Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri 3274 del 2003 (OPCM, 2003) ci si pone l’obiettivo di raccogliere e sintetizzare le normative riguardanti tutti gli ambiti della progettazione strutturale, e, soprattutto di classificare l’intero territorio nazionale a seconda della pericolosità sismica. L’OPCM-2003 stravolge, infatti, le basi teoriche sulle quali si fondava la precedente normativa, il punto di riferimento diventano gli Eurocodici (UNI EN, 1988), rispetto ai quali sono tuttavia mantenute alcune differenze. L'Ordinanza confluisce nelle Norme Tecniche per le Costruzioni del 2008 (NTC 2008 oggi NTC 2018) che raggruppano, per la prima volta in un unico testo, i criteri di verifica della sicurezza per tutte le tipologie costruttive, unificando criteri di valutazione, livelli di sicurezza, modalità di progettazione, certificazione dei materiali, collaudi, norme per gli edifici esistenti, ma soprattutto l'obbligatorietà della verifica sismica.
Parallelamente alle NTC, con riferimento esplicito ad esse, dal 9 Febbraio 2011, la Direttiva del Presidente del Consiglio dei Ministri (Direttiva, 2011) fornisce indicazioni per la valutazione e la riduzione del rischio sismico per il patrimonio culturale tutelato; redatta con l'intento di specificare un percorso di conoscenza, valutazione del livello di sicurezza nei confronti delle azioni sismiche e progetto degli eventuali interventi concettualmente analogo a quello previsto per le costruzioni non tutelate, ma opportunamente adeguato alle esigenze e peculiarità del patrimonio culturale.

Le Linee Guida per la classificazione del rischio sismico delle costruzioni, emanate con il Decreto del Ministro delle Infrastrutture e dei Trasporti 28 Febbraio 2017 (Linee Guida, 2017), spingono verso una valutazione del rischio sismico che debba essere intesa soprattutto in termini di mitigazione del rischio, perché data la quantità di patrimonio “vulnerabile” presente nel nostro Paese, risulta necessario adottare studi, analisi ed interventi di tipo speditivo nella logica di adeguare e migliorare dal punto di vista progettuale sismico la maggior parte del patrimonio esistente (Braga et al. 2017).

In tale ambito, da anni ormai c'è una ricerca crescente nello sviluppo di metodi di valutazione della vulnerabilità sismica (Okada et al. 2000, Lang et al. 2004, Roca et al., 2006, Gueguen et al. 2007, Sucuoglu et al. 2007, Martinelli et al. 2008, Spence et al. 2008, Lantada et al. 2010).
Questi approcci possono essere intesi, dal punto di vista quantitativo e qualitativo, finalizzati a restituire un risultato numerico o un giudizio. Possono inoltre essere suddivisi tra metodi diretti, indiretti e convenzionali, che restituiscono o un risultato ed una relativa previsione di danno, o un indice di vulnerabilità e la relativa previsione o soltanto un indice di vulnerabilità. Infine, una terza classificazione riguarda il metodo con cui è analizzata la struttura: metodi meccanici, empirici o basati sul giudizio di esperti. In diversi lavori le varie metodologie sono messe a confronto (Calvi et al. 2006, Alam et al. 2012, Lumantarna et al. 2014).

Evoluzione del sistema di valutazione della vulnerabilità

Le procedure adottate per il rilievo del danno delle strutture soggette ad azioni sismiche consistevano nella compilazione di schede di tipo speditivo. Originariamente le campagne di sopralluogo venivano, infatti, effettuate mediante schede, definite dal Gruppo Nazionale per la Difesa dei Terremoti (GNDT), e si limitavano ad un rilievo conoscitivo della vulnerabilità del costruito, senza verificare l’agibilità della struttura.

Per tale motivo nel 1997 il Servizio Sismico Nazionale (SSN) e il GNDT fornirono uno strumento per la schedatura mirato anche alla valutazione dell’agibilità post-sisma degli edifici ed alla definizione dei relativi provvedimenti di pronto intervento. Questo tipo di classificazione evidenziò limiti notevoli: infatti, si riscontrarono ambiguità, imprecisioni ed errori sistematici nelle diverse attribuzioni, per cui nel 1998, da un approccio di tipo descrittivo si passò ad uno di tipo comportamentale, in cui la determinazione tipologica era vincolata al comportamento dei diversi elementi costruttivi sotto l’azione sismica.

Dopo il terremoto in Abruzzo del 1984, il rilievo del danno è stato gestito dal GNDT con lo scopo di valutare l’agibilità e di stimare i costi di riparazione mediante la scheda utilizzata per il rilievo dei danni agli edifici colpiti dal sisma del 1983 a Parma.

Il 26 settembre del 1997 l’Umbria e le Marche furono colpite da un terremoto di magnitudo 5.9, e le due Regioni coinvolte dal sisma utilizzarono differenti forme di schede per rilevare il danno e diverse metodologie di ispezione. L’Umbria aveva già sviluppato una scheda per il rilievo del danno in cui venivano registrate informazioni circa le caratteristiche generali degli edifici, il danno, i dati per stimare il costo della riparazione ed un giudizio sull’agibilità dell’edificio. Le Marche, invece, utilizzarono una scheda di primo livello sviluppata dal GNDT e dal SSN, concepita per avere una guida nella valutazione della sicurezza. Successivamente, come per l’Umbria e le Marche, anche la Regione Toscana, sulla base della metodologia delle schede adottate dal GNDT e dal SSN, ha apportato alcune modifiche al proprio Manuale, fermo al 1986, per la compilazione della scheda di vulnerabilità di II livello, introducendo anche una scheda specifica per il calcolo delle carenze strutturali (Regione Toscana, 2003).

In seguito al terremoto che ha colpito l’Abruzzo nel 2009, la valutazione dei danni post-sisma è stata condotta mediante l’utilizzo di una più moderna scheda di rilevamento del danno: la scheda AeDES. Mediante tale metodologia sono stati indagati circa 76.000 edifici: essa è finalizzata al rilevamento delle caratteristiche tipologiche, del danno e dell’agibilità degli edifici ordinari nella fase di emergenza che segue il terremoto. Gli edifici sono intesi come unità strutturali di tipologia costruttiva ordinaria dell’edilizia per abitazioni e/o servizi. Il vantaggio di tale scheda è la possibilità di effettuare un rilievo speditivo ed una prima catalogazione del patrimonio edilizio, disponendo di dati tipologici e metrici degli edifici. Accoppiati ai dati di danno, tali dati sono utili anche ad una prima valutazione dei costi di riparazione e/o miglioramento, consentendo di predisporre scenari di costo per diversi contributi unitari associati a diverse soglie di danno. La scheda rappresenta anche un valido ausilio alla valutazione dell’agibilità, il cui giudizio finale resta comunque di stretta pertinenza della squadra di rilevatori.

La scheda AeDES, utilizzata per il post-sisma abruzzese del 2009 e successivamente per il terremoto in Emilia del 2012, con l’emissione del DPCM del 5 maggio 2011, è diventata, non solo di fatto, ma anche di norma, uno strumento di riferimento ufficiale per il rilevamento speditivo dei danni e per la valutazione dell’agibilità post-sisma degli edifici ordinari.

Attualmente, in seguito agli eventi sismici che hanno colpito le Regioni del Centro Italia, la valutazione dei danni post-sisma è condotta mediante l’utilizzo di una versione aggiornata della scheda AeDES e della nuova scheda FAST (rilevamento sui Fabbricati per l’Agibilità Sintetica post-Terremoto). La nuova scheda Aedes introduce, rispetto alla precedente, la segnalazione di tutti i danni “apparenti”, cioè quelli totalmente riscontrabili a vista sui componenti strutturali al momento del sopralluogo, siano essi direttamente collegabili al sisma o siano eventualmente preesistenti. La scheda FAST, introdotta e disciplinata dalla Protezione Civile con l’Ordinanza n. 405 del 10 novembre 2016, al fine di restituire un esito preliminare sullo stato di agibilità dell’immobile danneggiato dagli eventi sismici, trova il suo fondamento nell’enorme quantità di accertamenti che sono stati richiesti dopo gli eventi del 26 e del 30 ottobre 2016.

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L'articolo continua con i seguenti paragrafi:

• LA CERTIFICAZIONE SISMICA PER EDIFICI DELL’ALTO CASERTANO
• LA VALUTAZIONE DELLA VULNERABILITÀ: METODI A CONFRONTO

Articolo a cura di ANIDIS - Associazione Nazionale Italiana di Ingegneria Sismica

Articolo tratto dal Convegno ANIDIS 2017