Capire gli indici di vulnerabilità - 1° Parte

Mappatura del rischio in Italia

A partire dal 2003, anno in cui è stata pubblicata l'O.P.C.M. 3274 tutti gli edifici (ma anche le opere infrastrutturali) di tipo strategico o rilevante avrebbero dovuto essere sottoposti a verifica sismica al fine di produrre un numero che fosse rappresentativo dello stato di sicurezza dell'edificio.
In sostanza per questa tipologia di edifici si chiedeva di calcolare l'Indice di Rischio. Tale parametro sarebbe servito poi alla protezione civile ed alle amministrazioni locali per avere una mappatura dello stato della sicurezza sismica del patrimonio edilizio italiano.
Ma quali sono gli edifici di cui parla l'O.P.C.M. 3274?
Sono quelli identificati nell'elenco A (edifici di importanza strategica) e B (edifici di importanza rilevante) dell'Allegato 1 - D.G.R. 438/2005 (in recepimento di una norma nazionale).
In soldoni, gli edifici strategici sono: comuni, prefetture, ospedali, sedi di protezione civile, caserme, ecc.., quelli rilevanti sono: scuole, asili, cinema, teatri, stadi, musei, ecc..
Quindi, a partire dal 2003 le amministrazioni locali hanno dovuto incaricare dei tecnici abilitati (ingegneri e/o architetti) per il calcolo dell'indice di rischio.

Definizione dell'indice di rischio

L'Indice di rischio o Indice di vulnerabilità sismica rappresenta il rapporto tra l'accelerazione massima sopportabile dalla struttura portante e l'accelerazione a cui che la norma chiede di resistere.
Facciamo un esempio per capire meglio.
Prendiamo un pilastro isolato che sostiene un cubo di calcestruzzo; nel momento in cui questo sistema viene investito da un movimento della fondazione su cui è poggiato il pilastro, la massa del cubo subirà un'accelerazione dovuta alla forza di inerzia. Questa accelerazione cercherà di far muovere il cubo e quindi il pilastro sentirà una forza applicata in testa che cercherà di infletterlo.
Ipotizzando di aumentare sempre di più il movimento del terreno si avrà che l'accelerazione via via crescerà fino a quando infletterà a tal punto il pilastro da superarne la resistenza e quindi quest'ultimo si romperà (collasserà) ed il cubo di calcestruzzo cadrà a terra.
E' possibile, quindi, risalire al valore dell'accelerazione che ha prodotto il collasso, ad es. PGAC = 0.27g (PGAC = accelerazione di collasso).
La norma per quel tipo di struttura chiederà di resistere ad una certa accelerazione per vari motivi, supponiamo PGAD = 0.25g (PGAD = accelerazione domandata, richiesta da norma).
Il rapporto Ir = PGAC / PGAD = 0.27/0.25 = 1.08 è l'Indice di rischio della struttura presa ad esempio.
L'indice di rischio può ricadere in due range di valori; può essere maggiore di 1.00 o minore di 1.00.
Se Ir è maggiore o tuttalpiù uguale 1.00, la struttura si dice che è adeguata alle richieste di norma, nel caso contrario no.
Nell'esempio precedente la struttura aveva Ir = 1.08 (maggiore di 1.00) per cui risultava adeguata; infatti il pilastro si rompe ad un'accelerazione maggiore di quella richiesta dalla normativa.

Significato dell'Indice di Rischio

Quello che pochi sanno in merito all'Ir è che, mentre il valore di PGAC è fisso in quanto rappresenta la resistenza della struttura, ovvero, dipende dal materiale e dalla geometria degli elementi portanti, la PGAD dipende dal livello di sicurezza che la norma richiede per lo specifico edificio.
Facciamo un esempio per capire meglio.
Prendiamo due strutture gemelle che sorgono nello stesso posto l'una affianco all'altra. Le resistenze delle due strutture sono ovviamente le stesse perché trattasi di opere identiche.
Supponiamo invece che la loro destinazione d'uso sia differente, cioè, la prima è una scuola e la seconda è un ospedale. La prima è un'opera di importanza Rilevante, la seconda è di importanza Strategica. La normativa sismica chiede due livelli di sicurezza differenti per le due categorie, ovvero la seconda deve essere più sicura della prima. A tale scopo i valori di PGAD dei due edifici saranno differenti e quindi differenti saranno anche i rispettivi Ir.
In conclusione l'Indice di rischio, esattamente, non ci dice la percentuale di azione sismica possibile rispetto al terremoto atteso in quel sito, piuttosto è la percentuale di sicurezza in cui versa l'edificio rispetto a ciò che chiede la norma tecnica.
Potremmo dire che l'Ir è la percentuale di adeguamento della struttura alle richieste della normativa, cioè quanto sono lontano, o di quanto supero, le richieste di sicurezza per quel tipo di edificio.

Il Tempo di ritorno 

Le accelerazioni che vengono calcolate durante un'Analisi di vulnerabilità sono valori statistici ovvero ogni accelerazione è legata statisticamente ad un periodo di attesa, Tempo di Ritorno all'interno del quale c'è una certa probabilità che non se ne verifichi una più elevata.
Ad esempio, dire che gli edifici di normale abitazione vengono progettati con un sisma che ha una probabilità di supermanto del 10% in 500 anni vuol dire che questi edifici vengono progettati con forze prodotte da terremoti che si verificano una volta ogni 500 anni e che in questo periodo, solo il 10% potrebbe superare l'intensità di questo sisma di progetto.
Nel senso che in 500 anni c'è la probabilità che solo il 10% degli eventi sismici possono essere di intensità maggiore di quella prevista.
Alla luce di quanto appena riportato si capisce che il tempo di ritorno Tr collegato alle PGAC delle due strutture gemelle  (vedi sopra) è esattamente lo stesso al contrario delle PGAD.