RICERCA ITALIANA     

Valutazione e riduzione del rischio sismico di grandi opere infrastrutturali

Università degli Studi di Pavia

Abstract

Le grandi opere infrastrutturali sono in generale caratterizzate da livelli di vulnerabilità non ancora pienamente valutati (si consideri ad esempio i danni subiti dai viadotti di Bolu sulla Istambul – Ankara nel terremoto del 1999, che hanno ritardato di circa sei anni l’operatività dell’arteria) e da livelli di esposizione, straordinariamente rilevanti, non tanto in termini di vite umane, quanto in termini economici. L’interruzione di un’arteria importante per il traffico, di una struttura portuale, di un impianto di produzione o di trasporto dell’energia, può infatti avere effetti devastanti sull’economia di un paese, sia esso pienamente sviluppato o in via di sviluppo.

D’altra parte, lo stato della pratica nella realizzazione e nell’adeguamento di grandi opere infrastrutturali appare assai lontano dal poter garantire un’adeguata valutazione e contenimento del rischio sismico, come è stato ampiamente dimostrato dalle conseguenze degli eventi sismici di Kobe (1995) e di Izmit e Duzce (entrambi 1999, si stima abbiano provocato un aumento dell’inflazione in Turchia dell’ordine del 10%).

Si consideri infine come sia l’Italia sia la Turchia, e più in generale tutti i paesi del Mediterraneo, siano impegnati nella realizzazione di grandi opere per il trasporto di merci e persone e per la produzione e distribuzione dell’energia.Il progetto si varrà di tecniche sperimentali, da applicarsi in laboratorio o in situ, di modelli numerici a diversi livelli di complessità, di dati sismometrici ed accelerometrici.

Risulterà pertanto fondamentale facilitare la piena integrazione tra i laboratori della METU, di Eucentre e di Reluis, attraverso sistemi avanzati di comunicazione operanti in tempo reale, e rendere operativa una piena accessibilità ai dati di pericolosità disponibili nei diversi paesi del Mediterraneo ed in particolare in Italia ed in Turchia.

In particolare, per ciascun tipo di opera individuato dovranno essere valutate le modalità per la stima della pericolosità, la rilevanza di possibili effetti di interazione con il terreno, anche in termini di suscettibilità di frane e di fenomeni di liquefazione, le tecniche di valutazione e di riduzione della vulnerabilità, anche mediante l’utilizzazione di apparecchi di isolamento sismico atti a dissipare elevate quantità di energia. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Gian Michele CALVI, Universita' degli Studi di PAVIA

Obiettivo del Finanziamento

Task 1 - Compilazione di dati di strong motion e di pericolosità dei paesi mediterraneo (in particolare in Italia ed in Turchia) per opere infrastrutturali

Uno degli obiettivi principali di questo Task è la compilazione di un database nazionale (italiano e turco) di accelerogrammi, con particolare attenzione alle esigenze del settore infrastrutturale, che spesso richiede un input per il progetto/recupero che differisce in termini di periodo di ritorno, o meglio probabilità annuale di superamento, da quelli più comunemente utilizzati per gli edifici. Inoltre, questo lavoro deve anche essere congruente con la tendenza recente dei progettisti e ricercatori di impiegare metodologie basate sugli spostamenti, oppure sulle forze, nel progetto/recupero di strutture ed infrastrutture.

Task 2- Monitoraggio di infrastrutture strategiche

Gli obiettivi principali del Task sono (i) la valutazione dell’efficacia dei parametri strumentali per la determinazione del livello di danneggiamento su base sperimentale, (ii) la definizione di strategie per l’utilizzo delle informazioni relative al danno misurato sulla singola struttura ai fini di una valutazione di scenari di danno e stima dalle perdite e (iii) la definizione di linee guida per il monitoraggio permanente delle infrastrutture civili. Inoltre, si punta anche allo sviluppo di sistemi di monitoraggio basati sul rilevamento in real-time di parametri strutturali di interesse (ad es. accelerazioni, spostamenti) e della loro integrazione in reti a scala regionale (ad es. per attivazione di chiusura automatica delle valvole nei pipeline).

Task 3 - Progettazione e valutazione della sicurezza sismica di strutture portuali marittime

Il Task si propone l’obiettivo di sviluppare un’affidabile metodologia per la progettazione di strutture portuali marittime ubicate nel territorio italiano e turco in zone ad alta e media sismicità nonché la definizione degli interventi di adeguamento e rinforzo di strutture esistenti al fine di migliorarne il comportamento sotto l’effetto dell’azione sismica di progetto. In particolare lo studio è rivolto alle strutture di attracco delle navi tipiche dei porti marittimi italiani/turchi e in modo specifico ai moli che si sviluppano parallelamente alla costa di tipo aperto. Il Task intende approfondire problemi sia in ambito geotecnico che strutturale allo scopo di mettere a punto una procedura standard per una progettazione razionale ed affidabile nonché per la verifica di banchine portuali marittime in zone ad elevata pericolosità sismica. Si nota come le problematiche associate alla liquefazione e stabilità di muri di sostegno dovranno essere anche essi studiate, data la loro particolare rilevanza in questo ambito.

Task 4 - Valutazione e riduzione del rischio sismico di costruzioni in sotterraneo – gallerie

Gli obiettivi del Task si articolano nei seguenti punti: (i) individuare le modalità di analisi da adottare per le opere in sotterraneo soggette ad un evento sismico, nel quadro più generale della progettazione e/o valutazione di queste stesse opere in condizioni statiche e dinamiche, alla luce delle diverse modalità costruttive adottate, compreso il metodo di scavo; (ii) sviluppare sistemi di monitoraggio atti a ridurre la vulnerabilità delle stesse infrastrutture in sotterraneo, allo scopo di porre sotto controllo le grandezze ritenute più significative, ed essere in grado di valutare, attraverso lo strumento della simulazione numerica, i possibili scenari a seguito dell’evento, in un’ottica di protezione civile; (iii) studiare le tipologie di intervento e ripristino strutturale più adeguate in relazione ai più ricorrenti fenomeni di instabilità osservati in eventi sismici documentati.

Task 5 - Valutazione e riduzione del rischio sismico di viadotti molte-campate inseriti in reti viabilistiche

L’obiettivo del Task è quello di sviluppare metodi affidabili e pratici per la valutazione e il progetto dell’adeguamento sismico di reti viabilistiche in presenza di viadotti esistenti. A tal fine la ricerca si concentrerà sui seguenti temi (i) valutazione della vulnerabilità sismica/selezione di reti viabilistiche in presenza di viadotti, dove si punterà alla estensione di una procedure di stocastica di recupero sismico per i ponti per una rapida individuazione di quelle classe di viadotti e/o luoghi più a rischio; (ii) recupero di viadotti esistenti, con lo adattamento e l’affinamento di metodi sviluppati nel passato con riferimento agli edifici e l’ulteriore sviluppo di metodi già finalizzati alla valutazione dei ponti; (iii) sviluppo di criteri di adeguamento, con uno approfondimento degli aspetti più specifici dell’applicazione delle tecniche di rinforzo, tradizionali e innovative, alle strutture da ponte.

Task 6 - Progettazione e valutazione della sicurezza sismica di grandi ponti

L’obiettivo del task è lo studio della vulnerabilità sismica di ponti a grande luce (ponti sospesi, ponti strallati), con particolare attenzione dedicata allo studio del reale comportamento dei dispositivi di isolamento e dissipazione tipicamente utilizzati in questo tipo di opere. Nello specifico, si vuole indagare come fenomeni quali la variazione dei carichi verticali e la dissipazione di calore, che dipendono in modo significativo dalle dimensioni del dispositivo nonché dalle velocità ed escursioni applicate, possono influenzare la risposta del sistema. Le grandi capacità sperimentali dei laboratori di EUCENTRE e METU permettono infatti di eseguire prove in cui dispositivi a grandezza naturale sono sollecitati da forze orizzontali e verticali variabili nel tempo di intensità reale, o quasi-reale.

Task 7 - Valutazione del rischio sismico di serbatoi e condotte

In questo Task, gli aspetti collegati alla risposta sismica delle infrastrutture di trasporto e contenimento di greggio, gas, combustibile vengono esaminati. Le loro caratteristiche fisico/geometriche ed il materiale impiegato nella loro costruzione rendono il comportamento sismico di questo tipo di strutture industriali, quali serbatoi e condotte, significativamente diverso da quello osservato nelle altre tipologie strutturali dove elementi come pilastri, travi e solaio/impalcato sono presenti e dominano la risposta. Si vuole perciò procedere ad una accurate revisione dello stato dell’arte, o della conoscenza, in questo campo, e contribuire per un suo avanzamento e maggiore applicazione. In particolare gli aspetti collegati ai problemi del non-sincronismo dell’azione sismica, interazione con la risposta del terreno, frane locali e attraversamento di faglie verranno studiati. Inoltre, le consequenze in termini di inquinamento in caso di rottura di serbatoi e/o condotte saranno anche considerate nella scelta dei criteri di verifica.

Task 8 - Infrastruttura per la comunicazione e lo scambio di dati

Al fine di ottimizzare la mobilitazione della capacità di ricerce del consorzio assemblato, ed inoltre di utilizzare al meglio i fondi richiesti, è fondamentale che una infrastruttura avanzata per una comunicazione orientata alla ricerca sia resa disponibile ed operative nell’ambito di questo progetto. Infatti, la mancanza di una struttura orizzontale che renda possibile una cooperazione efficace tra un numero relativamente grande di gruppi di ricerca, sia in termini di comunicazione che di scambio di dati, può impedire la massimizzazione dei guadagni che si possono ricavare da ogni progetto di ricerca. Nel caso particolare di un lavoro di ricerca e in-situ c’è un evidente bisogno di un meccanismo per lo scambio e la raccolta di dati in modo efficiente ed in tempo reale, in modo tale che sia introdotta una completa sinergia e collaborazione tra le varie parti coinvolte. Questo Task avrà quindi come obiettivo quello di studiare ed implementare una rete di comunicazione e scambio di dati, anche in real-time, costruita appositamente con lo scopo di facilitare, e potenziare, la collaborazione tra i diversi partner del progetto.<<<

Durata

36 mesi