L’obiettivo della vulnerabilità sismica è quello di valutare la propensione di una struttura esistente nel subire danni strutturali a seguito di un evento sismico di una data intensità.
È definita costruzione esistente quella che abbia alla data della redazione della valutazione di sicurezza e/o del progetto di intervento, la struttura completamente realizzata.
Per lo svolgimento di una tale analisi è necessario realizzare un adeguato modello FEM della struttura oggetto di studio mediante appositi software di calcolo. Al fine di tutto ciò è tuttavia fondamentale ottenere una conoscenza approfondita della medesima, così da simulare al meglio gli effetti che il sisma produca su di essa.
Per fare ciò, è necessario seguire quelle che sono le indicazioni fornite dalle NTC (Norme Tercniche per le Costruzioni) al capitolo 8 e la relativa Circolare Esplicativa, così per ottenere quante più informazioni possibili sul fabbricato ed ottenere un modello numero che sia il più fedele alla struttura esistente.
A tal proposito la normativa introduce il concetto di Livello di Conoscenza LC. In particolare, vengono identificati tre livelli di conoscenza, ognuno dei quali raggiungibili in funzione del livello di indagine eseguito sulla struttura (limitate, estese ed esaustive).
Per ognuno dei suddetti tre livelli di conoscenza sono associati i cosiddetti Fattori di Confidenza FC, ovvero coefficienti con i quali vengono ridotti i parametri caratteristici dei materiali ottenuti dalle suddette indagini. Di seguito, per i livelli di conoscenza crescenti, vengono indicati i corrispettivi fattori di confidenza:
- Livello di conoscenza LC1 FC=1,35
- Livello di conoscenza LC2 FC=1,2
- Livello di conoscenza LC3 FC=1
Ciò significa che per una minore conoscenza della struttura è associato un fattore di confidenza maggiore tale da ridurre significativamente i valori di resistenza dei materiali.
Il raggiungimento di un determinato livello di conoscenza della struttura è conseguente alle fasi di studio eseguito sulla stessa, le quali non sono da intendersi sequenziali ma estremamente connesse le une alle altre. In particolare, tale analisi si articola nei seguenti punti:
- Analisi storico critica: ricerca archivistica di quanta più documentazioni attestante le caratteristiche costruttive della struttura oggetto di studio, quali relazioni tecniche di calcolo, tavole progettuali o altro (esempio interventi postumi);
- Rilievo strutturale: verifica in situ, mediante appositi rilievi, delle geometrie e disposizioni degli elementi strutturali, corredate anche dall’esecuzione di saggi ispettivi al fine di ottenere così i dettagli costruttivi degli stessi. Questo permette inoltre di verificare quanto indicato all’interno degli eventuali elaborati progettuali a disposizione. Pertanto, sarà opportuno anche individuare potenziali modifiche rispetto a quest’ultimi, oltre a segnalare quadri fessurativi o meccanismi di danno attualmente in atto. Ovviamente, le modalità di esecuzione di queste verifiche sono conseguenti alla tipologia costruttiva della struttura (muratura, cemento armato o acciaio);
- Caratterizzazione meccanica dei materiali: mediante la redazione di un apposito piano di indagine, si vuole ottenere una conoscenza approfondita dei parametri di resistenza dei materiali e stabilire il loro eventuale stato di degrado. Questa fase viene eseguita realizzando un determinato numero di indagini dirette (distruttive) ed indirette (non distruttive). Il numero di queste è conseguenza al livello di indagine che si vuole raggiungere.
Anche in tal caso, i quantitativi e le modalità di esecuzioni di tali indagini sono relativi alla tipologia costruttiva del fabbricato oggetto di studio.
A titolo puramente esemplificativo, viene riportata una tabella esplicativa circa i quantitativi minimi di indagini distruttive da eseguirsi per le strutture in cemento armato, in funzione del suddetto livello di indagine da voler raggiungere.
Oltre allo studio conoscitivo condotto sulla struttura, è necessario definire correttamente anche l’azione sismica. Questa è determinata mediante il cosiddetto spettro di risposta elastico in accelerazione, ottenibile dalle seguenti informazioni:
- Coordinate geografiche del sito;
- Caratteristiche meccaniche e topografiche del suolo, ottenibili a seguito l’esecuzione di apposite indagini geologiche;
- Tempo di ritorno dell’azione sismica Tr, conseguenza della vita di riferimento della costruzione Vr (prodotto della vita nominale di progetto VN e del coefficiente cu della classe d’uso a cui appartiene la struttura) e della probabilità di superamento PVR (conseguenza dello stato limite rispetto al quale deve essere eseguito lo studio).
Acquisite tutte le suddette informazioni in merito alle caratteristiche della struttura e dell’azione sismica, è possibile procedere all’analisi strutturale della stessa, a termine della quale si ottiene il cosiddetto Indice di Sicurezza Sismica ζE, rapporto tra la massima azione sismica sopportabile dalla struttura (amax) e l’azione sismica che si adotterebbe in fase di progetto di una nuova costruzione sul medesimo sito (ag∙S).
Un valore inferiore all’unità dell’indice ζE identifica una struttura come non adeguata sismicamente. Tale risultato richiederebbe il progetto di appositi interventi, il cui esito può essere valutato mediante un confronto del medesimo indice tra lo stato ante e post-intervento.