Valutazione di vulnerabilità sismica a scala territoriale del patrimonio italiano in c.a.

Una difficoltà insita nel processo di valutazione di vulnerabilità sismica a larga scala è costituita dall’identificazione di classi tipologico-strutturali rappresentative di un territorio, accomunate da aspetti costruttivi e criticità. Le schede CARTIS (schede di primo livello per la caratterizzazione tipologico-strutturale dei comparti urbani costituiti da edifici ordinari), elaborate nell’ambito del progetto ReLUIS, possono costituire un utile strumento per raccogliere alcuni tra i parametri caratterizzanti gruppi di costruzioni necessari all’analisi strutturale. In questo lavoro sono state analizzate le informazioni presenti nel database CARTIS per costruzioni in c.a. realizzate in Italia nel Novecento per individuare le caratteristiche costruttive delle tipologie strutturali prevalenti. Lo studio dei parametri raccolti dalle schede è stato integrato con informazioni desunte dalla manualistica e dalle normative storiche. A partire dai dati ottenuti è stata svolta una valutazione di vulnerabilità con un metodo semplificato qualitativo-quantitativo allo scopo di evidenziare aree di maggior criticità in un territorio.

Valutazione rischio sismico: i dati CARTIS utilizzati per definire le classi tipologico-strutturali prevalenti 

La valutazione delle vulnerabilità strutturali delle costruzioni è un aspetto fondamentale in un’ottica di riduzione del rischio sismico. La quantificazione della propensione al danno rappresenta spesso una sfida nel caso di edifici esistenti, di cui in genere non sono noti materiali impiegati e dettagli costruttivi.

Larga parte del costruito italiano è realizzata in c.a. e risale al secondo dopoguerra e al successivo periodo di boom economico. In quegli anni le costruzioni erano progettate tipicamente per soli carichi verticali, tranne in limitate zone dichiarate sismiche per le quali erano richieste prescrizioni specifiche.

L’attuale classificazione sismica di tutto il territorio nazionale rende evidente la necessità di valutare il rischio sismico del patrimonio esistente. A tal fine è utile avere a disposizione strumenti che consentano di effettuare indagini a scala territoriale. La raccolta dei dati può essere svolta tramite l’utilizzo di apposite schede di rilevamento del danno e delle vulnerabilità delle costruzioni (e.g. scheda GNDT: Benedetti & Petrini 1984, Regione Marche 2004; AeDES: Baggio et al. 2002).

Più recentemente le schede CARTIS di I livello (scheda per la caratterizzazione tipologico- strutturale dei comparti urbani costituiti da edifici or- dinari), sviluppate nell’ambito del Progetto ReLUIS 2014-2016, raccolgono i parametri più ricorrenti in comparti, i.e. in «aree omogenee che si caratterizzano per la presenza, al loro interno, di edifici omogenei dal punto di vista tipologico strutturale e per età di costruzione» (Zuccaro et al. 2014).

I parametri desunti dalle schede di rilevamento del danno e delle vulnerabilità sono utili per definire classi tipologico-strutturali prevalenti sulle quali poter effettuare valutazioni del rischio a diverse scale territoriali (nazionale, regionale, provinciale, etc). Recenti studi hanno definito classi rappresentative di edifici con riferimento anche ai parametri presenti in scheda CARTIS, tra cui ad esempio Basaglia et al. (2021), Polese et al. (2019).

Alla base dati ricavata dalle stesse schede CARTIS di I livello possono essere applicati metodi speditivi di valutazione della vulnerabilità sismica su larga scala, come ad esempio i metodi proposti da Dolce & Moroni (2005), Zuccaro & Cacace (2015), Cosenza et al. (2005). Eventuali informazioni necessarie all’applicazione assenti in database, tra cui le caratteristiche dei materiali e i dettagli costruttivi, possono essere desunte dalle prescrizioni tecniche delle normative storiche, dalla manualistica dell’epoca e da recenti studi quali Verderame et al. (2011).

Questo lavoro presenta i risultati di uno studio propedeutico alla valutazione del rischio del patrimonio costruito in c.a., basandosi sull’utilizzo del database CARTIS mediante interrogazioni PostGIS dopo averlo integrato in ambiente QGIS. In particolare, si sono analizzati i parametri più significativi che caratterizzano il comportamento sismico delle costruzioni a telaio in c.a. In base ai valori ricorrenti per ciascun parametro, viene definita una classe tipologico-strutturale per ciascuna delle tre macro-aree in cui si è suddiviso il territorio nazionale (Fig. 1).

I parametri provenienti dal database CARTIS, validati e integrati con le disposizioni normative dell’epoca, vengono utilizzati per una prima valutazione di sicurezza sismica tramite l’applicazione del metodo RE.SIS.TO^® per edifici in c.a. (Chinni et al. 2013, Mazzotti et al. 2013). Si tratta di un metodo speditivo, sviluppato per valutazioni di vulnerabilità su larga scala, che si basa su un approccio qualitativo-quantitativo. L’accelerazione al suolo di collasso dell’edificio viene infatti definita a partire dalla valutazione del taglio resistente, effettuata sulla base di considerazioni meccaniche semplificate e del giudizio esperto del professionista.

Metodologia

Le caratteristiche tipologico-strutturali degli edifici in c.a. sono state desunte dalle informazioni presenti in database CARTIS relative ai comparti italiani (CAR). Come si può osservare dalla Figure 1, i dati disponi- bili pur se piuttosto diffusi su tutto il territorio nazio- nale (ad eccezione di Sardegna e Trentino-Alto Adige, che ad oggi non presentano informazioni) sono limitati ad alcuni comuni italiani, e pertanto de- vono essere considerati come una rappresentazione parziale del patrimonio esistente.

In particolare, sono stati analizzati i parametri contenuti nelle sezioni “2: Caratteristiche generali”, “3.1 B: Caratterizzazione tipologica c.a” e “3.2: Altre in- formazioni” della scheda di I livello, scegliendo quelli utili per l’applicazione del metodo RE.SIS.TO^®. In Table 1 è indicato il formato del dato di input per ogni campo CARTIS analizzato.

Così come riportato nel manuale (Zuccaro et al. 2014), la modalità di scelta può essere singola o multipla. In alcuni casi è prevista la selezione di un solo valore, come ad esempio il campo 2.d “Piani interrati”; in altri casi è consentita la selezione di «due valori che individuino il range di variabilità» (Zuccaro et al. 2014) del campo, indicata in tabella con il termine “multi- scelta”.

In alcuni dei campi che consentono la “multiscelta” viene consigliato che il rapporto tra i valori massimo e minimo selezionati rimanga inferiore a 3, come ad esempio il caso del campo 2.a “Piani totali compresi interrati”, che può assumere valori tra 1 e “≥12”.

Inoltre alcuni campi prevedono una scelta singola tra predefiniti intervalli di variabilità, come ad esempio il caso del campo 2.b “Altezza media di piano”. Alcuni campi prevedono di inserire manualmente un valore numerico come ad esempio il campo 3.1B i “Armature pilastri”.
Infine per alcuni campi è possibile inserire manualmente la percentuale di ricorrenza della caratteristica individuata, come ad esempio il campo 3.1.B h “Dimensione pilastri piano terra”.

Nella stessa Table 1 sono indicati i campi per i quali sono state storicamente presenti prescrizioni normative in merito ai valori massimi o minimi. Ad esempio il numero massimo di piani totali, tra il 1909 e il 1975, era limitato per le costruzioni in c.a. nelle zone considerate sismiche.

Viene inoltre data un’indicazione sulla numerosità di schede compilate per ciascun sin- golo campo, sia rapportate al numero totale di schede, sia rapportate al numero totale di edifici mappati nei comparti.

Analisi delle normative sismiche storiche

Per validare i dati presenti in CARTIS relativamente alle caratteristiche delle strutture in c.a. e integrare eventuali lacune si è resa necessaria l’analisi delle principali normative vigenti in Italia nell’ultimo secolo.

Durante la prima metà del Novecento la mappatura simica del Paese subì continue integrazioni in corrispondenza dei territori colpiti da importanti eventi sismici. Emanato poco dopo il violento sisma del 1908, il R.D. 193/1909 impose prescrizioni in merito a ripa- razioni, ricostruzioni e nuove costruzioni degli edifici nei comuni colpiti dai maggiori terremoti. Le prescrizioni relative ai parametri considerati in questo studio si mantennero simili nelle norme emanate sino al 1917, quando fu approvato il testo unico D.L.L. 1399, anch’esso relativo ad alcuni comuni di Calabria e Sicilia.

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Nei prossimi paragrafi si parlerà di:

• Il patrimonio costruito in c.a;
• Principali indicatori di vulnerabilità;
• Prime valutazioni di vulnerabilità con metodo RE.SIS.TO;
• Conclusioni della trattazione.

La presente memoria è tratta da Italian Concrete Conference - Napoli, 12-15 ottobre 2022
Evento organizzato da aicap e CTE