Varchetta, Fabio (2022) Sviluppo di procedure per la verifica sperimentale di modelli di pericolosità sismica. [Tesi di dottorato]

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L’Italia è caratterizzata da una sismicità medio-alta, che purtroppo ha causato ingenti danni da un punto di vista sociale ed economico, si vedano per esempi i terremoti dell’Aquila 2009, dell’Emilia 2012, di Amatrice-Norcia 2016 e di Casamicciola 2017. I terremoti sono fenomeni naturali che non possono essere predetti deterministicamente, ma esistono diverse metodologie di studio per stimare la loro probabilità di accadimento che è l'ingrediente scientifico fondamentale per la riduzione del rischio sismico. In termini generali, il rischio sismico è definito come il prodotto tra la probabilità che un determinato scuotimento del terreno si verifichi in un certo intervallo di tempo (PERICOLOSITA'), il valore esposto al potenziale pericolo, sia in termini economici che in perdite di vite umane (ESPOSIZIONE), e la frazione del valore esposto che potrebbe essere perso in funzione dei diversi livelli di scuotimento del terreno (VULNERABILITA'). Nello specifico, la pericolosità sismica è una funzione di probabilità che fornisce, per ogni valore di una determinata grandezza fisica come, per esempio, l’accelerazione orizzontale del suolo, la probabilità di eccedenza, cioè la probabilità in un determinato sito e intervallo di tempo di osservare un valore superiore ad un particolare valore della grandezza considerata. Da questo tipo d’approccio è stata sviluppata la carta di pericolosità sismica. Negli ultimi anni si sono sviluppati diversi modelli di pericolosità sismica, dal modello utilizzato attualmente per l'edilizia antisismica (MPS04), al modello europeo SHARE, e ad un nuovo modello di pericolosità per l'Italia appena terminato (MPS19). Lo scopo del progetto di ricerca è quello di verificare l’attendibilità delle stime di pericolosità sismica di questi modelli nel lungo termine. Per una corretta validazione di un modello, bisogna considerare dati indipendenti, cioè che non sono stati utilizzati per costruire i modelli di pericolosità. Nel caso considerato in questa tesi, i dati indipendenti considerati sono i monumenti storici-culturali che hanno/non hanno subito danni o meno da terremoto negli ultimi due millenni. La metodologia proposta è simile a quella proposta in America con le precarious rocks. Le precarious rocks forniscono informazioni per quanto riguarda l’input sismico, cioè permettono di stimare l'accelerazione massima del suolo (PGA) che porta alla caduta della struttura (Shi et al., 1996); l'esistenza o meno della struttura permette quindi di sapere se tale limite è stato (o non è stato superato). La verifica dell’attendibilità avviene calcolando la probabilità di collasso dei monumenti, utilizzando diverse metodologie: calcolo dell’integrale del rischio sismico e un metodo semplificato denominato “Probability Based Demand and Capacity Factor (DCFD)” (Cornell et al., 2002). Le probabilità di collasso, ottenute mediante diverse metodologie, verranno poi valutate statisticamente per decidere se in quel sito le stime di pericolosità siano realistiche o no. In questo lavoro innovativo si descrivono le fasi della validazione di tre modelli di pericolosità, MPS04, SHARE e MPS19. I risultati ottenuti mostrano alcune componenti critiche per il raggiungimento dello scopo, come le incertezze legate al comportamento strutturale dei monumenti considerati, cioè la vulnerabilità, che gioca un ruolo chiave nella stabilità e attendibilità dei risultati.

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