Procedure per il calcolo della Perdita Annuale Media (PAM) in edifici esistenti in muratura

La classificazione di rischio sismico delle costruzioni entrata in vigore con il Decreto Ministeriale del 28/2/2017, poi integrato il 7/3/2017, ha posto l’attenzione sul tema della quantificazione delle perdite economiche dirette negli edifici a seguito di un terremoto. In anni recenti, la ricerca sempre più si sta orientando anche su tali aspetti implicando valutazioni che comportano il passaggio da un approccio prestazionale in termini di stati limiti e di operatività strutturali ad un approccio ancora sì prestazionale ma in termini economici. Questo cambiamento comporta la disponibilità di procedure affidabili per stimare tali perdite, tipicamente sintetizzate nel parametro di Perdita Media Annua Attesa (PAM).
Tali procedure possono essere graduate su diversi livelli di onerosità, sia nei riguardi della complessità del modello adottato o del metodo di analisi. Crescenti complessità richiedono non solo un maggiore onere computazionale ma anche l’acquisizione di dati e informazioni più ricche. In linea con questo anche il suddetto decreto propone diversi approcci. In questo contesto, il presente articolo propone una procedura sviluppata dagli Autori per il calcolo di PAM per gli edifici in muratura. Le potenzialità della procedura proposta sono illustrate attraverso l’applicazione ad un caso studio confrontando i risultati ottenuti anche con i valori di perdite proposti nel Decreto.

I vari aspetti del rischio sismico 

Il rischio sismico quantifica le possibili conseguenze che un terremoto può determinare in un prefissato intervallo di tempo e in una specifica area, caratterizzata da un esposto definito. Le conseguenze possono essere di diversa natura: da quelle prettamente strutturali conseguenti alla risposta sismica dell’edificio e il suo relativo livello di danno, a quelle economiche sia dirette che indirette, nonché infrastrutturali, sociali, culturali e istituzionali.

Le perdite economiche dirette conseguono al danno fisico dei vari sottoinsiemi coinvolti (oggetti, infrastrutture, persone, ambiente), quelle indirette sono funzionali dovuti all’interazione dei sottoinsiemi e al non utilizzo del bene, riduzione produzione.

Sino all’ultima decade l’attenzione nella maggior parte delle analisi di rischio sismico è stata posta all’analisi di conseguenze di tipo prettamente strutturale. Infatti la stessa valutazione sismica degli edifici esistenti è inquadrata nelle normative nazionali ed internazionali nell’ambito di valutazioni prestazionali agli stati limite (SL), che tipicamente sono associati a prestazioni strutturali associate all’operatività che l’edificio è in grado di garantire a seguito dell’evento sismico (SLO), alla diffusione del danno (SLD), alla sicurezza dei fruitori del bene in esame (SLV) oppure alla perdita totale di capacità strutturale (SLC). Anche nelle verifiche il raggiungimento di tali stati limite è generalmente controllato attraverso grandezze associate alla risposta strutturale (in termini di resistenza o di duttilità).

I più recenti orientamenti, anche a livello scientifico, sono volti ad integrare queste prospettive con concetti relativi alla perdita economica attesa dell’edificio, al numero di feriti, al tempo di ripresa e così via. Possono quindi essere introdotte nuove finalità delle analisi in ambito sismico indirizzate a:

1. Classificazione delle prestazioni sismiche degli edifici in analogia con quella energetica per stimolare ad esempio incentivi su interventi di mitigazione del rischio (Calvi et al. 2014);
2. Analisi costi benefici per indirizzare le scelte sugli interventi di miglioramento sismico;
3. Definizione di premi assicurativi contro eventi calamitosi quali il terremoto;
4. Attuazione di politiche di mitigazione del rischio a scala territoriale basate sul calcolo delle conseguenze in termini di perdite economiche e della resilienza che il sistema in esame può garantire.

Nel presente articolo l’attenzione è posta alla prima finalità (1), in linea con il Decreto Ministeriale 58 del 28 febbraio 2017, poi modificato dal Decreto Ministeriale del 7 marzo 2017 n. 65 (nel seguito denominato D.M. 65 del 7/3/2017).

I due indici per la classificazione del rischio sismico degli edifici esistenti

Tale D.M. introduce strumenti operativi per la classificazione del Rischio Sismico delle costruzioni esistenti basata su due parametri: il primo economico, chiamato Perdita Media Annua attesa (PAM), e il secondo strutturale, associato all’indice di sicurezza sismico (IS-V) inteso come rapporto tra domanda e capacità determinato con i tradizionali approcci proposti nelle normative attuali.

Il parametro PAM è assimilabile al costo di riparazione dei danni prodotti dagli eventi sismici che si manifesteranno nel corso della vita della costruzione, ripartito annualmente ed espresso come percentuale del costo di ricostruzione. Gli aspetti principali del suddetto D.M. sono contestualizzati ed illustrati al §2.

Una proposta per valutare le perdite annue attese di edifici in muratura

In questo contesto, gli Autori propongono una metodologia per la valutazione delle perdite annue attese di edifici in muratura. Il parametro PAM è ottenuto da un‘analisi di rischio completa affrontata attraverso un approccio totalmente probabilistico, richiamata brevemente al §3 e descritta in dettaglio in Ottonelli et al. (2017) e in Ottonelli (2016). La procedura proposta opera a due scale: quella specifica del singolo edificio, basata sull’impiego di analisi dinamiche nonlineari e funzioni di costo calibrate per elementi strutturali in muratura; e quella territoriale, più appropriata nell’ambito di analisi di rischio sismico, dove il soggetto non è più un singolo edificio ma lo diventano classi di edifici a comportamento sismico omogeneo. Nel presente articolo è approfondita la scala del singolo edificio. 

Per verificare l’applicabilità della procedura proposta e la sua integrazione con le metodologie proposte nel D.M., essa è stata eseguita su un caso studio consistente in un edificio di tre piani in muratura in mattoni pieni e malta di calce, descritto al §4.

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Articolo tratto dagli Atti del XVII Convegno ANIDIS 2017 - Pistoia
Si ringrazia l'ANIDIS per la gentile collaborazione. 

Si ricorda che il prossimo Convegno ANIDIS si terrà ad Ascoli Piceno il 15-19 settembre 2019> maggiori info sul LINK