Il metodo base può essere applicato quando si hanno a disposizione poche informazioni riguardanti il sito, sopratutto per quanto riguarda le sue caratteristiche stratigrafiche e geotecniche. Nel caso in cui si disponga di una conoscenza del sito sufficientemente approfondita l’utente potrà scegliere di utilizzare il metodo avanzato.

L’analisi condotta con il metodo base si articola nelle seguenti fasi:

• valutazione della pericolosità sismica su roccia (suolo di categoria A), con probabilità di superamento pari al 10% in 50 anni (periodo di ritorno pari a 475 anni), tramite accesso alla banca dati che contiene i risultati di analisi probabilistiche eseguite su tutto il territorio nazionale;

• stima degli effetti di amplificazione locale mediante confronto fra leggi di attenuazione per depositi alluvionali generici e per roccia, e valutazione della pericolosità sismica in superficie;

• stima del danno strutturale per la tipologia di edificio selezionata dall'utente mediante curve di fragilità.

Pericolosità
Nel metodo base viene innanzitutto stabilita la pericolosità sismica al sito, nell’ipotesi di suolo di categoria A, interrogando una banca dati contenente i risultati di circa 20.000 analisi probabilistiche effettuate sull’intero territorio nazionale. Tali risultati comprendono non soltanto i valori dell'accelerazione massima al suolo, ma anche valori di accelerazioni spettrali ottenuti per diverse frequenze, definendo in tal modo l’intero spettro di risposta elastico con probabilità di superamento uniforme.  Ciò consente di stimare il danno strutturale tenendo conto del valore di accelerazione spettrale corrispondente alla frequenza fondamentale della struttura selezionata.

Nella figura sottostante è mostrato il procedimento usato per la creazione della banca dati di pericolosità utilizzata dal sistema.





Amplificazione Locale
Ai valori di accelerazione in roccia, ottenuti mediante analisi probabilistiche di pericolosità, viene poi applicato un fattore di amplificazione locale. Quest’ultimo è stimato confrontando leggi di attenuazione per depositi alluvionali generici con leggi di attenuazione per roccia.  Tale confronto viene effettuato adottando valori di magnitudo e distanza calcolati mediante procedura di disaggregazione. Ove richiesto dall’utente possono inoltre essere adottati un coefficiente di importanza, che dipende dalla destinazione d’uso dell’edificio di interesse, e un ulteriore fattore di amplificazione che tenga conto delle caratteristiche morfologiche del sito.

Il danno strutturale viene stimato attraverso curve di fragilità, che forniscono la probabilità di superare un predeterminato livello di danno causato da un certo spostamento spettrale. Le curve di fragilità si differenziano per tipologia di edificio ed epoca di costruzione.

La probabilità condizionata di superare un determinato livello di danno, ds, causata da un certo spostamento spettrale, Sd, è definita dalla funzione:

S_d,ds è la mediana dello spostamento spettrale per il quale l'edificio raggiunge la soglia di danno, ds,
β_ds è la deviazione standard del logaritmo naturale dello spostamento spettrale per la soglia di danno ds
Φ è la funzione di distribuzione cumulativa normale.

Tramite le curve di fragilità viene stabilita, per il livello di accelerazione calcolato, la probabilità di superamento di un determinato livello di danno per la struttura in esame.
Vengono definiti quattro livelli di danno: lieve, moderato, grave e gravissimo per i quali viene stabilita la probabilità di superamento. A titolo di esempio i quattro livelli per la tipologia "telai in calcestruzzo armato" vengono definiti come segue:

Danno Strutturale Lieve: Fessure flessionali o di taglio in alcune travi e colonne vicino a giunti o in corrispondenza di giunti.

Danno Strutturale Moderato: La maggior parte delle travi e delle colonne presentano fessure. Nei telai duttili alcuni elementi strutturali hanno raggiunto il limite di snervamento indicato da fessure flessionali più marcate e segni di frantumazione del calcestruzzo. Telai non duttili possono presentare fessurazioni di taglio più marcate e frantumazione del calcestruzzo.

Danno Strutturale Grave: Alcuni elementi della struttura hanno raggiunto il limite di snervamento indicato in telai duttili da fessurazioni più marcate, frantumazione del calcestruzzo ed imbozzamento dell'armatura; elementi strutturali non duttili possono aver subito rottura a taglio, rotture dei collegamenti nei giunti, rotture nei raccordi o imbozzamento dell'armatura delle colonne che può causare un collasso parziale.

Danno Strutturale Gravissimo: La struttura è collassata o è in pericolo imminente di collasso a causa di rottura fragile di elementi strutturali non duttili o perdita di stabilità del telaio. Ci si attende il crollo di circa il 20% dell'area totale per gli edifici bassi, il 15% per gli edifici medi ed il 10%  per gli edifici alti con danno strutturale gravissimo.

Analogamente vi sono curve di fragilità per tutte le altre tipologie comprese nel sistema.  

La principale fonte presa a riferimento per la classificazione tipologica è costituita dalla scala macrosismica europea EMS-98 (European Macroseismic Scale) (Grunthal, 1998), che riporta una descrizione dettagliata delle tipologie strutturali più diffuse e aderenti al contesto europeo. In particolare, va sottolineato che la scala EMS-98 dedica molta attenzione alla classificazione delle costruzioni in muratura, tipicamente le più comuni e sovente vulnerabili, soprattutto nell'area mediterranea. Assunta come base, la suddetta classificazione è stata quindi integrata dalle proposte di Giovinazzi e Lagomarsino (2001) per quanto concerne le costruzioni in muratura, e dalla classificazione delle norme americane FEMA 178 (BSSC, 1992) e 310 (ASCE, 1998) per le strutture in acciaio e calcestruzzo armato. I dati relativi alle costruzioni americane non sono, evidentemente, del tutto soddisfacenti per edifici realizzati in altri paesi, e saranno modificati mano a mano che si renderanno disponibili i risultati di studi riguardanti in modo specifico il patrimonio edilizio italiano.

Il sistema consiglia di effettuare analisi approfondite (indicate dal semaforo rosso) nel caso in cui venga superata la probabilità del 50% di avere un danno lieve.



Bibliografia

ASCE, 1998. FEMA 310: Handbook for the Seismic Evaluation of Buildings — A Pre-standard. Prepared by the American Society of Civil Engineers for the Federal Emergency Management Agency, Washington D.C.

BSSC, 1992. FEMA 178: NEHRP Handbook for the Seismic Evaluation of Existing Buildings. Prepared by the Building Seismic Safety Council for the Federal Emergency Management Agency, Washington D.C.

Giovinazzi, S., Lagomarsino, S. 2001. Una metodologia per l’analisi di vulnerabilità sismica del costruito. Atti del 10° Convegno Nazionale ANIDIS: L’ingegneria Sismica in Italia, Potenza, Italia.

Grunthal, G. 1998. European Macroseismic Scale 1998. Chaiers du Centre Europèèn de Géodynamique et de Séismologie, Volume 15, Luxembourg.