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Al conseguimento di questo Obiettivo concorrono dati e competenze di tipo diverso, il cui coordinamento è previsto a livello dei Sub-obiettivi B1, B2 e B3, nonché di Direzione. L´intervento della Direzione, che peraltro è previsto anche in ambito Obiettivo A, si rende necessario sia per le esigenze generali di stretto coordinamento che si associano alla finalizzazione di tutta la attività a fini di protezione civile, sia in modo particolare per il Progetto "Catania": infatti tale operazione richiederà una fase iniziale molto difficile di avviamento e coordinamento a tutto campo, tale da assumere in buona parte il carattere di un vero e proprio studio di fattibilità. E qui il coordinamento non riguarderà soltanto tutti i settori disciplinari interni al GNDT, ma altresì altri enti esterni al GNDT, quali lo ING ed il SSN previsti dal Documento "Barberi", nonché lo stesso GNV, ed inoltre tutte le competenze organizzate presenti nella realtà dell´area di Catania: amministrazioni comunali del capoluogo e dei comuni limitrofi, Provincia regionale di Catania, Regione Sicilia, Università di Catania ed anche di Palermo e di Reggio Calabria, IIV, Uffici tecnici comunali, Genio Civile, Sovrintendenza, Ordini professionali. Occorre inoltre aggiungere che la interazione tra un progetto finalizzato come lo studio dello scenario dell´area di Catania e gli approcci metodologici generali è suscettibile di grandi sinergie, le quali sono offerte dalla concretezza che offre il tema ed il forte concorso pluridisciplinare che si viene a realizzare.

Sub-obiettivo B1. Vulnerabilità e rischio a scala nazionale

Nel contesto del programma GNDT triennale, al quale viene qui fatto stretto riferimento ed al quale si rinvia per più ampia motivazione dei temi, le attività previste in questo Sub-obiettivo nel corso del Progetto 1996 sono le seguenti:

B1.1 Costruzione di mappe dei parametri di picco del moto del suolo

I parametri di picco saranno ricavati da sismogrammi sintetici, a partire dall´ultima versione del modello sismotettonico e del database dei terremoti. Verrà impiegato un meccanismo focale tipo, proposto sulla base di considerazioni puramente geotettoniche.

Su questo tema lavorerà la UR di Trieste (Suhaldoc); parteciperà inoltre l´art. 23 Vaccari.

B1.2 Valutazione della vulnerabilità del costruito utilizzando dati "poveri". Valutazioni di rischio

Sviluppando ricerche già svolte presso l´IRRS ed il Politecnico di Milano, si articolerà il lavoro nelle seguenti operazioni : estrazioni dei dati ISTAT ´91 di elementi sulla distribuzione del costruito (limitatamente all´edilizia residenziale) sull´intero territorio nazionale; suddivisione in classi di vulnerabilità in base ad elementi reperibili nei dati stessi; associazione ad ogni classe di distribuzioni probabilistiche dell´indice di vulnerabilità, desunte dalle schede del GNDT di 2° livello disponibili; tentativi di specializzazione delle distribuzioni a diversi ambiti geografici. Tale attività, con dettaglio maggiore, sarà anche indirizzata alla città di Catania nell´ambito del Sub-obiettivo B2.

A questa prima tematica parteciperanno le Unità IRRS Milano (Tomasoni) e POLI Milano (Faccioli), nonché l´art. 23 Meroni.

Come indicato nel ProgrammaTriennale, gli studi sulla vulnerabilità e la esposizione debbono confluire, assieme ad opportune rappresentazioni della pericolosità sismica, in modelli e tecniche di valutazione del rischio a scala nazionale, curando nel contempo i raccordi concettuali e metodologici nonchè le sinergie con gli Obiettivi B2 (scenari) e B3 (riduzione del rischio).

A questa seconda tematica lavoreranno le UR IRRS Milano (Tomasoni e Zonno) e l´art.23 Meroni; parteciperà Petrini.

B1.3 Sviluppo degli aspetti informatici

A questi aspetti è stata rivolta molta attenzione nella recente attività di diverse Unità del GNDT, in quanto essi sono un ingrediente essenziale per la trasmissione dei risultati ai potenziali fruitori. L´attività consiste nel proseguimento dell´organizzazione dell´imponente base di dati sul patrimonio edilizio, già in precedenza elaborata e nel suo aggiornamento; nell´utilizzazione dell´esperienza acquisita sull´utilizzo delle tecnologie GIS per avviare la loro standardizzazione ed esemplificazione; nella messa a punto di procedure per l´integrazione sistematica del database utilizzando più sorgenti dei dati (ISTAT, stime varie di vulnerabilità, Enti locali, fonti private); nella caratterizzazione del database perché serva da ingresso a processi di diagnosi del danno strutturale, nel tentativo di costruire sistemi esperti capaci di ipotizzare comportamenti meccanici da informazione povera, nell´avvio della organizzazione di archivi informatici con testi ed immagini per la costruzione di valutazioni convenzionali della vulnerabilità dei monumenti; nell´analisi di complicazioni indotte nella struttura del data base quando si disponga di rilievi a piccola scala. E´ previsto l´avvio di validazioni delle procedure nella Sicilia Orientale.

A questa tematica contribuiranno le Unità UNI Pavia (Casciati), UNI Padova (Bernardini), UNI Napoli (Baratta), IRRS Milano (Tomasoni), IRRS Milano (Zonno), POLI Milano (Faccioli), nonché gli art. 23 Padula e Meroni.

B1.4 Studi che impiegano dati storici per la diagnosi sulla vulnerabilità

Gli edifici interessati sono quelli a carattere monumentale, per i quali il dato storico è in molti casi significativo. L´attività consiste nel definire una procedura che traduca, mediante le tecniche proprie dell´informazione vaga, le notizie tratte dalla fonte storica in elementi utilizzabili per le stime di vulnerabilità. Sarà esaminata la fattibilità di applicazioni alla Sicilia Orientale.

Su questo tema lavorerà l´UR UNI Roma (Augusti/Andreaus), e l´art. 23. Padula.

B1.5 Vulnerabilità di reti e sistemi funzionali

Il programma si imposta sulle esperienze pregresse, che hanno coinvolto alcune Unità di Ricerca ed hanno riguardato soprattutto reti di trasmissione dell´energia elettrica, reti stradali, sistemi ospedalieri. L´attività programmata consiste nell´applicazione pratica di una metodologia già elaborata teoricamente e riguardante le linee di trasmissione dell´energia elettrica; nella finalizzazione a questioni sismiche di ricerche riguardanti il comportamento di lunghe condotte in pressione; nella trattazione della vulnerabilità di acquedotti; nello sviluppo di precedenti ricerche concernenti la vulnerabilità delle reti stradali con particolare riguardi all´influenza della fragilità dei ponti, in collaborazione con il Sub-obiettivo B3; nell´interazione con SSN per quanto concerne la vulnerabilità dei sistemi ospedalieri; nell´effettuazione di analisi di fattibilità di applicazioni nella Sicilia Orientale.

A questa tematica sono dedicate le UR UNI Roma (Augusti), UNI Roma (Giannini), UNI Pisa (Sanpaolesi), POLI Milano (Maier).

B1.6 Vulnerabilità di classi di edifici

Per quanto concerne gli edifici ordinari l´attività prevista riguarda le costruzioni in muratura (la vulnerabilità di quelli in conglomerato armato viene trattata per quest´anno nell´ambito di B3). Essa intende avviare l´armonizzazione delle tecniche di primo e secondo livello, con la definizione di una serie coerente di modelli di vulnerabilità conformi alle tipologie presenti in Italia; il loro adattamento a diversi input; l´affinamento delle leggi input - output e la caratterizzazione della loro incertezza, anche con riferimento alle diverse realtà locali; la valutazione dell´effetto dei contatti all´interno di aggregati sulla vulnerabilità dell´edilizia residenziale, integrando GIS e sistemi esperti; lo sviluppo di un sistema esperto per la valutazione quantitativa del danno; l´evoluzione in chiave applicativa di un approccio adatto ai nuclei storici, che analizza tipologie originali e le loro mutazioni temporali al fine di elaborare codici di pratica per tecniche di intervento "compatibili".

Per gli edifici monumentali l´attività è rivolta allo sviluppo di una procedura elaborata in ambito GNDT per l´acquisizione di elementi di vulnerabilità delle chiese, basata sul concetto di "elemento costitutivo"; si prevede di elaborare metodi di calcolo semplificati degli elementi costitutivi, in particolare campanili, applicabili a classi di chiese e di individuare strategie di riparazione e miglioramento in funzione della vulnerabilità e dell´interpretazione dei quadri di danno. Saranno avviate valutazioni nella Sicilia Orientale, nel contesto del Progetto Catania.

Alle attività su questo tema parteciperanno le UR UNI Genova (Lagomarsino), POLI Milano (Faccioli), UNI Venezia (Doglioni), UNI Palermo (Zingone), UNI Napoli (Baratta), UNI Padova (Bernardini), UNI Potenza (Dolce), UNI Roma (Giannini/Giuffrè), IRRS Milano (Tomasoni).

Sub-obiettivo B2. Vulnerabilità e rischio a scala subregionale ed urbana.

B2.1 Progetto "Catania"

Il nucleo principale di attività comprende la costruzione di uno scenario di rischio in un ambiente urbano ad elevata sismicità, rappresentato dalla città di Catania (con alcune zone limitrofe), in cui vivono circa 500.000 abitanti. Lo scopo primario della ricerca è di stimare il danno diretto complessivo e la sua distribuzione areale conseguenti ad un grande terremoto regionale di importanza paragonabile all´evento distruttivo del 1693.

L´elaborazione dello scenario si svilupperà attraverso fasi di approfondimento successive lungo tutto l´arco del programma triennale, ma porterà con il PE 96 ad una prima valutazione utilizzabile a fini di protezione civile (con riferimento alla gestione dell´emergenza, ma soprattutto alla pianificazione). E´ stata accertata la disponibilità del Comune di Catania a collaborare concretamente al raggiungimento di questo obiettivo, in primo luogo attraverso gli uffici municipali della Protezione Civile e del Piano Regolatore.

Una volta accertata in via definitiva la fattibilità del progetto, il prodotto previsto per il 1996 comprende una carta preliminare di stima del danno atteso all´edilizia residenziale, che assumerà come unità elementari le sezioni censuarie ISTAT 91 (o loro semplici aggregazioni), e fornirà anche alcune prime indicazioni sul numero di vittime.

Il progetto inizierà con una fase preparatoria, che occuperà parte dell´attività ´96, in cui sarà acquisito ed organizzato il materiale esistente, si cercherà di rendere operativa la collaborazione con l´amministrazione locale, e si consoliderà la valutazione di fattibilità.

Più specificatamente, i precedenti aspetti riguardano:

• la cartografia di base del territorio comunale (1:5000), esistente in forma digitalizzata, nonché una serie completa di ortofotocarte alla stessa scala;
• la relazione geologico-tecnica di accompagnamento al Piano Regolatore, con relative carte 1:10.000 (aventi una base topografica diversa dalle precedenti e non digitalizzata);
• la digitalizzazione di alcune delle carte di cui al punto precedente;
• i dati delle sezioni censuarie ISTAT 91 e prime valutazioni dell´esposizione in termini di edifici residenziali;
• la fattibilità di un censimento del patrimonio monumentale e artistico, nonché del materiale di interesse urbanistico in senso lato;
• la fattibilità di un censimento dei manufatti facenti parte di strutture viarie e di trasporto;
• la raccolta di dati per una caratterizzazione geotecnica di massima delle principali formazioni geologiche che interessano l´area urbana;
• il reperimento del materiale relativo all´indagine sugli edifici pubblici realizzata dalla Regione Sicilia, localizzazione degli stessi e traduzione dei dati raccolti in termini di scheda di vulnerabilità di 2° livello;
• il giudizio finale di fattibilità.

In parallelo, o immediatamente successive, alla fase di acquisizione ed organizzazione dei dati, le principali attività consisteranno in:

• definizione preliminare e caratterizzazione di massima delle strutture sismogenetiche capaci di generare il terremoto di scenario;
• costruzione di scenari di scuotimento in termini di accelerazione massima del suolo con metodi semplificati, anche per quanto riguarda gli effetti locali;
• avvio di applicazione di metodi sismologici avanzati, basati sulla generazione di accelerogrammi sintetici, per la costruzione di scenari di scuotimento;
• analisi delle schede di vulnerabilità GNDT di 1° e 2° livello raccolte per la zona di Catania a seguito del terremoto del 13.12.1990, a fini di ritaratura di correlazioni esistenti ricavate da basi di dati di estensione nazionale;
• caratterizzazione di massima delle tipologie edilizie predominanti;
• taratura di indici di vulnerabilità finalizzati all´impiego dei dati "poveri" ISTAT 91; integrazione delle informazioni ISTAT con dati di tessitura desunti da elaborati dei piani urbanistici eventualmente integrati con immagini riprese da diverse piattaforme (compatibilmente con la disponibilità delle stesse); specializzazione alla realtà catanese di relazioni tra indice di vulnerabilità, danno e misura della severità della scossa;
• prima stima della distribuzione areale del danno ad edilizia residenziale ed altri manufatti o sistemi di primaria importanza; prime valutazioni delle relazioni tra livelli di danno, tipo di tessuto urbano e problemi di gestione dell´emergenza.

Verrà inoltre fornito il necessario supporto scientifico all´operazione di rilevamento a campione di vulnerabilità sismica del patrimonio edilizio abitativo di Catania citato al Sub-obiettivo B4: definizione del campione ed elaborazione dei dati.
Opereranno su questo tema le UR POLI Milano (Faccioli), IRRS Milano (Tomasoni), OGS Trieste (Priolo/Sirovich), UNI Napoli (Zollo/Nunziata), UNI Catania (Maugeri), UNI Trieste (Suhadolc), nonché gli art. 23 Meroni, Nisticò, Pessina, Pettenati e Romanelli.

B2.2 Sicilia Orientale

Data l´importanza regionale dei terremoti più severi attesi nella Sicilia Orientale, e dato che il Progetto Catania richiede comunque la costruzione di scenari di scuotimento che abbraccino vaste porzioni dell´intera regione, verranno sviluppati per quest´ultima scenari di danno più semplificati (ai soli fini di gestione dell´emergenza post-terremoto) contenenti per ciascun centro abitato stime globali del danneggiamento. Da queste prime stime potranno derivare indicazioni di priorità circa le zone su cui sviluppare approfondimenti negli anni successivi. Parteciperanno alle attività su questo tema le UR UNI Milano (Faccioli), IRRS Milano (Tomasoni), nonché l´art. 23 Pessina.

B2.3 Scenari di pericolosità

Sarà avviata l´elaborazione di scenari di scuotimento del suolo in almeno un´altra zona per la quale siano note le principali strutture sismogenetiche. Tra queste, l´area di Benevento (già oggetto di un precedente programma di ricerca della CE) appare potenzialmente come la più interessante, viste le conoscenze disponibili sulle sorgenti sismiche, la struttura crostale, e le condizioni geologico/ geotecniche di superficie.
Anche qui verranno applicate in parallelo metodologie semplici di tipo deterministico, e tecniche più avanzate, contenenti stime delle bande di oscillazione attese dei valori dei parametri di scuotimento del suolo, al variare dei parametri principali che caratterizzano la radiazione alla sorgente. Lo scenario di Benevento, per l´insieme delle conoscenze già disponibili, può costituire (assieme al progetto Catania) un´applicazione pilota da seguire come esempio in altre regioni Italiane.

Il prodotto ´96 consisterà di alcune carte preliminari di scuotimento in termini di accelerazione ed ordinate spettrali, conseguenti ad un terremoto di scenario avente come sorgente una struttura appenninica primaria. Opererà su questo tema la UR UNI Napoli (Zollo/Nunziata).

B2.4 Scenari di danno geologico

Questa denominazione comprende la parte di ricerca ´96 che studia la vulnerabilità dell´ambiente fisico all´azione di scosse sismiche violente sotto l´aspetto di vulnerabilità dei pendii. A questo proposito si ricorderà che, soltanto dal 1990, ammontano già ad alcune centinaia in tutto il mondo le morti causate da repentini movimenti di massa innescati dai terremoti più importanti. Inoltre, l´ostruzione di vie di comunicazione primarie causata dalle frane sismiche costituisce una componente cruciale del rischio nella fase di emergenza post-terremoto.
Vengono individuati come obbiettivi primari per la ricerca ´96:

(a)
la ricostruzione specifica del comportamento co-sismico, e immediatamente post-sismico, di versanti colpiti da forti terremoti recenti entro un´area campione in cui le informazioni esistenti (in particolare rilevamenti geologici di dettaglio, foto aeree di epoche diverse, dati geotecnici sui materiali più rappresentativi, dati storici e d´archivio) consentano una buona definizione puntuale e areale dei fattori potenzialmente più critici per l´instabilità. Poiché la zona di pertinenza del Progetto "Catania" non presenta patologie gravi sotto il profilo della stabilità dei versanti, si individua l´area campione nel quadrilatero Melfi-Potenza-Avellino-Benevento, ove sono comprese le zone epicentrali del 1688, 1732, 1930 e 1980. Nella prima fase la ricerca verterà prevalentemente sull´area del sisma del 1930, collegandosi a quella del 1980 per ampliare la serie delle osservazioni storiche più recenti e degli episodi specifici ben documentati. In una fase più avanzata, da svolgere negli anni successivi, si mirerà a valutare la pericolosità sismica dei versanti anche nelle aree epicentrali dei terremoti del 1688 e 1732;


(b)
la fattibilità di estrapolare i criteri di vulnerabilità sismica dei versanti tarati sulle porzioni di area campione ove si dispone di informazioni di dettaglio (ad es. rilievi geologici 1:10000) a zone della stessa in cui si dispone solo di supporti a scala molto minore (ad es. 1:100000).

Lavoreranno su questo tema le UR UNI Roma (Valentini), UNI Basilicata (Del Prete), IRRS Milano (Pergalani), POLI Milano (Faccioli), nonché le due unità di personale in ruolo ad esaurimento Porfido e Simonelli e gli art. 23 Meloni e Pessina.

Sub-obiettivo B3. Strumenti per la riduzione del danno

Per questo obiettivo il Progetto "Catania" rappresenta una evidente opportunità di studi concreti secondo la finalità prevista per l´obiettivo stesso, ovvero il "trasferimento alla realtà italiana dello EC8", sia al fine di consentire una definizione sufficientemente fine dello scenario atteso, sia in vista delle problematiche immediatamente successive, rivolte alla ricerca di interventi atti a modificare tale scenario. In particolare, la città di Catania comprende, oltre ai monumenti costruiti dopo il 1693, molti edifici in muratura ordinaria e di cemento armato di 10/12 piani costruiti prima della classificazione sismica, molte infrastrutture di trasporto comprendenti opere d´arte in cemento armato e cemento armato precompresso.

Le attività del PE 96 potranno quindi essere opportunamente indirizzate in buona parte su tali "oggetti", sia nell´ottica di valutazione della vulnerabilità puntuale che di riduzione della stessa, operazione quest´ultima che dovrà prevedere tecniche di rinforzo ma anche non trascurare ipotesi associate all´impiego di dispositivi di isolamento sismico come menzionato nel Programma Triennale. In parallelo potranno iniziare, anche con riferimento ad altra realtà tipologiche del territorio nazionale, tutte le altre ricerche previste dal Programma Triennale.

B3.1 Definizione della vulnerabilità e delle possibilità di adeguamento delle infrastrutture stradali

I programmi prevedono una durata triennale e riguarderanno:

• diagnostica e sviluppo di tipologie di intervento utili per consentire il massimo incremento della sicurezza al minimo costo;
• sviluppo di tecniche numeriche che, partendo da procedimenti rigorosi, possano cogliere con semplicità il comportamento strutturale in presenza di eccitazioni multicorrelate, di significativi effetti di interazione suolo-struttura, di presenza di dispositivi di dissipazione fra pila e impalcato;
• studio della efficacia di rinforzi con materiali innovativi quali i tessuti o le placche di fibre di vetro, di aramide e di carbonio in matrice epossidica.

Di queste 3 tematiche si occuperanno le UR UNI Roma (Decanini/Pinto), UNI Pavia (Calvi), POLI Milano (Binda/Perotti), UNI Genova (Solari), UNI Bologna (Di Tommaso).

B3.2 Adeguamento di edifici popolari in cemento armato degli anni ´60-´70, costruiti senza norme sismiche

L´attività in questo settore può essere considerata propedeutica a un contributo più specifico sul Progetto "Catania"; essa comprenderà i seguenti temi:

• classificazione degli edifici in base alle loro caratteristiche statico-costruttive così da definire con precisione le tipologie sia degli elementi strutturali (travi e pilastri) sia dei nuclei scala controventanti e delle pareti esterne;
• quantificazione delle caratteristiche chimiche fisiche e meccaniche dei materiali per consentire corretti approcci numerici e permettere la valutazione della efficacia di tecniche di rinforzo basate su iniezioni;
• sviluppo di una metodologia numerica adatta a cogliere il comportamento di murature soggette a carichi ciclici; l´applicazione di tale metodologia in campo dinamico a pannelli murari contornati da elementi monodimensionali in cemento armato permetterà di valutare i danni attesi in occasione di eventuali terremoti sia di alta che di bassa entità;
• inserimento di dispositivi dissipativi in telai di cemento armato, focalizzando in particolare l´attenzione sul ruolo che detti dispositivi possono assumere ai fini dello adeguamento antisismico di edifici esistenti. Tale studio riguarderà in particolare realtà tipologiche e costruttive della città di Catania.

Su questi temi opereranno, coordinandosi anche con le UR dei Sub-obiettivi B1 e B2, le UR di UNI Roma (Decanini), UNI Catania (Oliveto), POLI Milano (Binda), UNI Padova (Modena), UNI Messina (Gambarotta), UNI Roma (Augusti/Ciampi), nonchè gli art. 23 Mollaioli e Paolone.


Sub-obiettivo B4. Vulnerabilità di edifici pubblici e strategici

Il Ministro del Lavoro ed il Sottosegretario alla Protezione Civile hanno messo a punto, con il concorso del GNDT, un progetto "Lavori Socialmente Utili" che prevede l´impiego di 720 unità di personale in cassa di integrazione e/o disoccupato per il rilevamento di vulnerabilità di edifici pubblici e strategici nelle zone sismiche della Italia meridionale (vedi DL n. 232 del 14.06.95 e "Progetto" LSU a firma del Sottosegretario F. Barberi in data 20.07.95). Per la Sicilia Orientale si prevede anche un rilevamento a campione, da definire opportunamente, del patrimonio edilizio abitativo di Catania. Per l´intera operazione il progetto chiama in causa direttamente il GNDT con compiti di impostazione tecnico scientifica e coordinamento, fornitura di strumenti metodologici, formazione e tutoraggio degli operatori, elaborazione dei dati raccolti.

Il progetto suddetto ha manifeste correlazioni con gli Obiettivi B1 e B2, ed anche con B3, richiedendo un grosso impegno al Gruppo e potendo nel contempo offrire promettenti sinergie. Per la conseguente attività, sia in fase istruttoria che sul campo, si prevede l´impegno del personale CNR-GNDT ad esaurimento che ha preso servizio nel 1996 (11 unità), il quale ha una specifica competenza maturata negli anni precedenti in operazioni similari condotte presso la Regione Abruzzo in collaborazione con il Gruppo. I nominativi sono: Chilante, Cialone, Cifani, Corazza, D´Alessandro, Lazzaro, Mancini, Martinelli, Mutignani, Petracca, Petrucci. E´ inoltre prevista una collaborazione con la Direzione Generale "Ambiente" del Ministero dei Beni Culturali, che si attua con la partecipazione di A. Cherubini, che ha coordinato un´operazione similare nei comuni dell´area vesuviana. Parteciperanno inoltre: nella fase di docenza agli addetti, prevista a turni presso la sede PC di Castelnuovo di Porto, operatori scientifici, personale e art. 23 del GNDT; nella fase di elaborazione dei dati, Corsanego, Faccioli, Petrini, Cherubini, il summenzionato personale CNR-GNDT ed alcune UR afferenti all´Obiettivo B.

Il coordinamento generale viene tenuto dal Presidente. Occorre tuttavia tener presente che si è trattato e si tratta di una operazione del tutto inedita e molto complessa negli aspetti organizzativi; la fase di definizione del progetto è stata curata da Cherubini, con il concorso di Petrini e di Cifani, ed è stata seguita in itinere dal Presidente del GNDT.

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