Un metodo sperimentale per la valutazione dell`operatività di un

32° CONVEGNO GNGTS, Trieste 19-21 Novembre 2013
TEMA 2: CARATTERIZZAZIONE SISMICA DEL TERRITORIO
Sessione 2.2: Effetti di sito
Un metodo sperimentale per la valutazione
dell’operatività di un edificio strategico che
tenga conto della pericolosità sismica locale
Federico Mori(CNR-IGAG)
Daniele Spina (DPC)
Alessandro Pagliaroli (CNR-IGAG)
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F. Mori, D. Spina, A. Pagliaroli
Un metodo sperimentale per la valutazione dell’operatvità di un edificio strategico che tenga conto della PSL
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Sommario
A. Obiettivo generale
B. Le fasi procedurali del metodo sperimentale
 Fase I Misure di rumore ambientale
 Fase II Valutazione della risposta dinamica dell’edificio
 Fase III Valutazione del grado di operatività dell’edificio
C. Validazione del metodo con dati OSS (DPC)
D. Esempio applicativo su ES della CLE di Faenza
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Un metodo sperimentale per la valutazione dell’operatvità di un edificio strategico che tenga conto della PSL
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A. Obiettivo generale
fornire uno strumento per la valutazione della
vulnerabilità degli edifici strategici nell’ambito
dell’analisi della CLE e degli studi di MS
attualmente in corso di realizzazione in Italia.
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B. Il metodo sperimentale
Il metodo valuta il grado di operatività degli edifici strategici
secondo le seguenti Fasi:
• Fase I : misure sperimentali in situ sull’ edificio e sul
terreno di fondazione;
• Fase II: elaborazione di modelli matematici per la
definizione dei parametri di pericolosità sismica locale
(microzonazione sismica) e della risposta dinamica degli
edifici;
• Fase III: definizione di un Indice di Operatività (IOP) e di
una probabilità di operatività funzionali a stabilire priorità di
intervento per gli edifici strategici
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B. Il metodo sperimentale
Fase I : Misure di rumore ambientale
Ia. Misure sul terreno
Si eseguono misure, con tecnica a stazione singola, al fine di tarare
il modello di sottosuolo per la definizione di uno spettro di input alle
fondazioni dell’edificio
Ib. Misure sull’edificio
Si eseguono misure con accelerometri al fine di identificare le forme
modali e le frequenze dell’edificio (caratterizzazione del
comportamento dinamico)
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B. Il metodo sperimentale
Fase II – Valutazione
dell’edificio strategico
della
risposta
dinamica
IIa. Definizione dell’input sismico
Si definisce lo spettro di risposta medio in superficie con studi di
microzonazione sismica di livello 2/3 (o con un’analisi di risposta
sismica locale se non è disponibile la microzonazione sismica)
IIb. Identificazione dei parametri modali dell’edificio
Si definiscono i parametri modali dell’edificio (frequenze,
smorzamenti, deformate modali) tramite algoritmi riferibili alla
Operational Modal Analysis (OMA – identificazione sulla base della
sola risposta strutturale eccitata da sorgenti ambientali)
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B. Il metodo sperimentale
Fase II – Valutazione
dell’edificio strategico
della
risposta
dinamica
IIc. Previsione degli spostamenti relativi di piano (drift) con
modello matematico dell’edificio
Si calcola la risposta dinamica dell’edificio tramite l’analisi dinamica
lineare con sovrapposizione dei contributi modali definiti in Fase IIb
e utilizzando, come input, lo spettro ottenuto dalla microzonazione
sismica (o dalla risposta sismica locale) di Fase IIa. Le ipotesi alla
base del modello dell’edificio sono:
Impalcati rigidi nel proprio piano;
Masse concentrate ai piani.
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B. Il metodo sperimentale
Fase III – Valutazione del grado di operatività di un
edificio strategico
IIIa. Si definiscono un:
-indice di operatività IOP;
-probabilità di operatività POP
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C. Validazione del metodo con dati OSS (DPC)
OSSERVATORIO SISMICO DELLE
STRUTTURE
Rete di sistemi di monitoraggio sismico
del DPC installati in modo permanente su
edifici pubblici, ponti e dighe.
-133 edifici pubblici (48% scuole, 22% municipi,
12% ospedali, 18% altre tipologie), 7 ponti ed 1
diga
-240 eventi sismici registrati (dal 2000)
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C. Validazione del metodo con dati OSS (DPC)
SIGLA
COMUNE
Denominazione
Sistema
costruttivo
H[m]
07ifo
Forlì
parte Ist.Tecn.Industriale Statale G.Marconi
C.A.
8.35
10
0.127
0.58
21sbm
Barberino di Mugello
Scuola comunale "Lorenzo De' Medici
C.A.
12.5
10
0.0771
0.32
C.A.
15
3
0.0751
0.18
MUR
17.4
11
0.0228
0.85
15sno
Norcia
bc064
Rovereto
Istituto comprensivo
(Materna,Elementare, Media)
S.M. S. Benedetto Norcia
Scuola media “Alcide De Gasperi”
N°registrazioni Max PGA[g]
Max Drift
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D. Applicazione del metodo
CLE Faenza : ES Casa di cura S.Pier Damiano
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D. Applicazione del metodo – Fase I –Misure sul terreno
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D. Applicazione del metodo – Fase I -Misure sull’edificio
Strumentazione base:
- 4 Poseidon (unità integrata
formata da un accelerometro FB
triassale + acquisitore a 24 bit +
GPS per sincronizzazione+unità di
trasmissione dati via rete wi-fi)
PIANO 3
CONFIG.1
PIANO 2
PIANO 4
CONFIG.2
PIANO 1
CONFIG.3
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D. Applicazione del metodo – Fase II
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D. Applicazione del metodo – Fase II
IDENTIFICAZIONE FORME MODALI DA RUMORE AMBIENTALE
f1=2,88 Hz
f2=3,49 Hz
f3=4,00 Hz
IN GENERALE le frequenze dell’edificio durante l’evento
sismico sono più basse di quelle identificate da rumore
ambientale a causa del diverso livello di scuotimento
ANALISI NEL RANGE DI VARIAZIONE DELLE FREQUENZE
0,6 f
ident
fi
modello
f
ident
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D. Applicazione del metodo – Fase III
Condizione di
operatività
NTC08
DEFINIZIONE DI INDICE DI OPERATIVITA’
IOP
Drift( SLO)
Max( Drift Modello )
Drift(SLO) 0,33%
IOP<1 NON OPERATIVO
IOP>1 OPERATIVO
0,6 f
ident
fi
modello
f
ident
IOPi
RISULTATI FINALI:
-IOP medio con deviazione standard;
-Probabilità di operatività dell’edificio.
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D. Applicazione del metodo – Fase III
Input
sismico
IOP
Operatività
ES
POP [%]
NO
0.08%
MS2_REG 0.66 0.10
0.81 0.07
NO
0.40%
MS3
1.18 0.04
SI
100.00%
MS2_IC
1.21 0.08
SI
99.00%
P(IOP)
NTC
Distribuzione
cumulativa
lognormale
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In corso di realizzazione
Proposta alle Regioni per applicare il metodo, con
procedura standard, sui tre edifici strategici che,
per ciascun comune o unione di comuni, assolvono
le seguenti funzioni fondamentali:
•coordinamento degli interventi
•soccorso sanitario
•intervento operativo
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