Insegnamento

Rischio sismico per il territorio ed il costruito

Docente
Prof.ssa Lirer Stefania

Settore scientifico Disciplinare

CEAR – 05/A Geotecnica (ex ICAR07)

CFU

6

Descrizione dell'insegnamento

Il corso di Rischio Sismico per il Territorio ed il Costruito fornisce le conoscenze di base per la definizione e la valutazione del rischio sismico del territorio e degli edifici esistenti.
La prima parte del corso (modulo Geotecnica) è dedicata alla descrizione delle principali caratteristiche degli eventi sismici e della risposta dinamica dei terreni. Si introduce il concetto di Rischio e, con riferimento ai terremoti, si definiscono i concetti di vulnerabilità e pericolosità sismica di un sito. Si forniscono le conoscenze teoriche necessarie per interpretare ed elaborare i risultati sperimentali di prove di laboratorio e delle indagini in sito ai fini della caratterizzazione dinamica di un sottosuolo. Partendo dalla pericolosità sismica di base del territorio nazionale, si definisce la Risposta Sismica locale e si introducono i principali metodi per valutarla nei casi applicativi. Vengono descritte nel dettaglio le metodologie suggerite dalle NTC2018 per la progettazione di opere geotecniche in condizioni sismiche. Il primo modulo del corso fornisce quindi una conoscenza e comprensione approfondita di tutti gli aspetti e concetti chiave necessari alla previsione dell’azione sismica “di progetto” da impiegare nella progettazione sismica di strutture e opere geotecniche.  
Nella seconda parte del corso (modulo Strutture) vengono invece introdotti i concetti di base per identificare e valutare la vulnerabilità sismica degli edifici esistenti con struttura portante in muratura e con struttura portante a telai in c.a. In particolare, coerentemente con quanto previsto dall’attuale normativa italiana NTC 2018, per le costruzioni in muratura vengono illustrati sia i meccanismi nel piano che i meccanismi fuori dal piano, esaminando per questi ultimi gli approcci di analisi cinematica lineare e non lineare per la verifica della sicurezza sismica. Per gli edifici con struttura a telaio in c.a. vengono illustrate le principali criticità strutturali legate sia alla concezione strutturale sia alle caratteristiche dei dettagli costruttivi. Infine, per quanto riguarda sia gli edifici con struttura in muratura portante sia gli edifici con struttura a telai in c.a. vengono mostrati nel dettaglio gli approcci introdotti dal recente D.M. n.65 del 2017 per l’attribuzione della classe di rischio sismico delle costruzioni. Relativamente a quest’ultimo vengono descritti in dettaglio i passi alla base del metodo convenzionale e del metodo semplificato, nonché le considerazioni operative relative agli interventi.

Obiettivi formativi (espressi come risultati di apprendimento attesi)

Conoscenze e capacità di comprensione (Descrittore Dublino 1):
Il corso fornisce allo studente le conoscenze di base per lo studio, l’analisi e l’interpretazione degli effetti di un sisma sul territorio e sulle strutture.
Le conoscenze e capacità attese riguardano:
  • caratteristiche degli eventi sismici;
  • determinazione della pericolosità sismica di base del territorio nazionale;
  • comprensione del comportamento dinamico dei terreni;
  • previsione degli effetti amplificativi di un territorio;
  • previsione del rischio da liquefazione di un territorio;
  • vulnerabilità sismica di opere geotecniche;
  • definizione e identificazione dei fattori influenzanti il rischio sismico delle costruzioni esistenti;
  • valutazione della vulnerabilità sismica degli edifici esistenti con struttura portante in muratura;
  • valutazione della vulnerabilità sismica degli edifici esistenti con struttura portante a telai in c.a.
  • analisi cinematica lineare e non lineare per la valutazione della sicurezza sismica nei confronti dei meccanismi fuori dal piano;
  • valutazione della classe di rischio sismico delle costruzioni.
Abilità e capacità di applicare conoscenza e comprensione (Descrittore Dublino 2)
Attraverso le conoscenze teoriche acquisite nel corso, lo studente sarà in grado di sviluppare capacità critiche, selettive e sintetiche per l’interpretazione del comportamento dinamico di un sottosuolo e per la valutazione del livello di sicurezza delle costruzioni nei confronti delle azioni di natura sismica.
Le capacità acquisite consentiranno di:
  • progettare una campagna di indagini in sito per la caratterizzazione dinamica di un sottosuolo;
  • costruire un modello di sottosuolo attraverso l’interpretazione di prove geofisiche o di laboratorio;
  • determinare la pericolosità sismica di base di un territorio;
  • effettuare una analisi di risposta sismica locale (metodi semplificati) e di interpretarle limiti e potenzialità;
  • determinare le azioni sismiche di progetto da utilizzare nelle verifiche sismiche di opere geotecniche;
  • identificare i fattori alla base della vulnerabilità sismica delle costruzioni esistenti;
  • utilizzare approcci di modellazione specifici previsti dalla normativa corrente per la valutazione della vulnerabilità sismica degli edifici;
  • valutare la classe di rischio sismico delle costruzioni utilizzando sia approcci convenzionali che semplificati.
Competenze trasversali
Lo studente alla fine del corso acquisirà una autonomia di giudizio nell’identificare, formulare e risolvere casi con differente livello difficoltà che chiamano in gioco anche le nozioni acquisite nelle altre discipline delle aree di apprendimento specifiche e trasversali. Ciò consentirà allo studente di avere la capacità di integrare le conoscenze acquisite; di formulare giudizi anche sulla base di informazioni limitate o incomplete; di effettuare attente riflessioni sulle possibili soluzioni ad uno stesso problema. L’autonomia di giudizio verrà sviluppata in particolare tramite le attività di esercitazioni, svolte sia nell’ambito della didattica erogativa sia nell’ambito della didattica interattiva, dove il docente interagisce direttamente con il singolo studente nonché con gruppi di studenti (aula virtuale). La valutazione dell’acquisizione dell’autonomia di giudizio avverrà sia in itinere, sia durante la prova di accertamento finale.
Allo stesso modo, le abilità comunicative dello studente si concretizzeranno nella capacità di comunicare in modo chiaro e preciso le conoscenze acquisite ad interlocutori estreni. L’acquisizione, nonché la valutazione e la verifica del conseguimento di tali abilità, verrà infatti effettuata principalmente in occasione della prova di accertamento finale.
Infine, per quanto riguarda le capacità di apprendimento, lo studente acquisirà capacità che si tradurranno in conoscenza e strumenti metodologici necessari per intraprendere gli studi successivi ed anche per l’aggiornamento autonomo delle proprie conoscenze. La verifica della capacità di apprendimento verrà effettuata tramite le prove d’esame, nonché sulla base delle discussioni tenute nell’ambito delle aule virtuali riguardanti gli esercizi svolti dal docente nonché gli esercizi/questionari svolti in autonomia dallo studente.

Prerequisiti

Non sono richiesti prerequisiti specifici.

Contenuti dell'insegnamento

  • Definizione di Rischio
  • Vulnerabilità del territorio e del costruito
  • Effetti di un sisma sul territorio
  • Cenni di sismologia e tettonica a placche
  • Onde generate da un sisma
  • Misure di intensità di un terremoto (Scala Mercalli)
  • Misura dell’energia di un terremoto (Magnitudo)
  • Grandezze rappresentative di un segnale sismico
  • Oscillatore semplice
  • Pericolosità sismica di base
  • Moto sismico di riferimento
  • Leggi di attenuazione
  • Scenari di pericolosità locale
  • Effetti di amplificazione sul territorio
  • Risposta sismica locale RSL (metodi)
  • Risposta di un terreno ad una sollecitazione ciclica (livelli deformativi)
  • Rigidezza e smorzamento di un terreno
  • Determinazione dei parametri dinamici da prove in sito CPT e SPT
  • Indagini geofisiche
  • Prove di laboratorio
  • Fenomeno della liquefazione
  • Valutazione del potenziale di liquefazione
  • Valutazione della RSL secondo NTC2018
  • Progettazione in condizioni sismiche di opere geotecniche
  • Rischio sismico e fattori influenzanti: pericolosità – esposizione - vulnerabilità
  • Aspetti generali sulla vulnerabilità delle costruzioni esistenti
  • Vulnerabilità degli edifici esistenti con struttura in muratura: meccanismi nel piano e verifica degli elementi
  • La muratura: materiale - caratteristiche meccaniche
  • Modellazione nel piano delle strutture in muratura: modelli costitutivi - approcci di modellazione della struttura
  • Meccanismi fuori dal piano delle costruzioni in muratura
  • Analisi cinematica lineare
  • Analisi cinematica non lineare
  • Classi di rischio sismico delle costruzioni

Attività didattiche

Le attività didattiche si articolano in didattica erogativa e didattica interattiva.
Per quanto riguarda la didattica erogativa, l'insegnamento prevede, per ciascun CFU, 5 ore di Didattica Erogativa, costituite da 2,5 videolezioni (tenendo conto delle necessità di riascolto da parte dello studente). Ciascuna videolezione esplicita i propri obiettivi e argomenti, ed è corredata da materiale testuale in pdf. Le videolezioni riguardano in particolare sia argomenti di teoria sia applicazioni numeriche. 
Per quanto riguarda la didattica interattiva, l’'insegnamento segue quanto previsto dalle Linee Guida di Ateneo sulla Didattica Interattiva e l'interazione didattica, e propone, per ciascun CFU, 1 ora di Didattica Interattiva dedicata alle seguenti attività: lettura area FAQ, partecipazione ad e-tivity strutturata costituita da attività finalizzate alla restituzione di un feedback formativo e interazioni sincrone dedicate a tale restituzione (aula virtuale).
In particolare, in tale ambito è prevista un’attività progettuale che consiste nello svolgimento da parte dello studente di alcune applicazioni predisposte dal docente e che possono essere svolte dal singolo studente o da gruppi di studenti. Lo stesso docente provvede a revisionare l’applicazione svolta dallo studente (o dal gruppo di studenti) e a coinvolgere successivamente lo stesso (o il gruppo di studenti) in una discussione aperta anche agli altri studenti e finalizzata a presentare e discutere l’applicazione svolta.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame si svolge in forma scritta. La prova ha una durata massima di 120 minuti e, durante lo svolgimento della stessa è consentito esclusivamente l’uso di una calcolatrice e di attrezzature da disegno.
La prova scritta consiste nella risoluzione di esercizi numerici e nella risposta di alcune domande aperte riguardanti gli argomenti teorici trattati nell’intero corso.
Per il superamento dell’esame, è necessario dimostrare di avere acquisito la capacità di effettuare un’analisi (semplificata, NTC2018) di RSL e di determinare l’azione sismica di progetto attesa al piano campagna. Inoltre, lo studente deve essere in grado di riconoscere i fattori influenzanti la vulnerabilità sismica delle costruzioni esistenti in c.a. e in muratura, i corrispondenti meccanismi di danneggiamento o di collasso e gli approcci per la valutazione del livello di sicurezza/vulnerabilità sismica.
La prova scritta è finalizzata ad accertare il livello di conoscenza dei contenuti teorico-metodologici del corso (descrittore di Dublino 1); il livello di competenza nell’esporre le possibili soluzioni e scelte tecniche di problemi in vera grandezza (descrittore di Dublino 2); l’autonomia di giudizio (descrittore di Dublino 3) e la consapevolezza delle ipotesi semplificative adottate nel passaggio dall’elemento di volume ad un sottosuolo reale nonché nel passaggio dalla struttura reale al modello numerico.
Le domande aperte sono finalizzate alla verifica delle capacità di comunicazione dell'allievo con proprietà di linguaggio ed organizzazione autonoma dell'esposizione sugli argomenti trattati nel corso. Le eventuali applicazioni numeriche sono finalizzate alla verifica della capacità di utilizzare strumenti e approcci di modellazione opportuni.
Sono altresì previste prove di verifica e di autoverifica intermedie erogate in modalità distance learning che riguardano sia lo svolgimento di test di autoapprendimento sia attività riguardanti la progettazione di alcuni casi di studio presentando al docente, nell’ambito di una discussione aperta anche a gruppi di studenti, le scelte e le soluzioni adottate per risolvere casi applicativi. Sebbene le prove di verifica e di autoverifica intermedie non contribuiscono alla formulazione del giudizio finale e non sono obbligatorie ai fini del sostenimento della prova d´esame, esse sono da considerarsi altamente consigliate e utili ai fini della preparazione e dello studio individuale.

Libri di testo

Oltre alle lezioni realizzate dal Docente ed ai materiali didattici pubblicati in piattaforma, è suggerito lo studio dei seguenti testi:

  • “Risposta Sismica Locale: teoria ed esperienze”, di G. Lanzo e F. Silvestri – Hevelius Edizioni,ISBN 88-86977-13-1.
  • “Misure Dinamiche in sito”, di C. mancuso – Hevelius Edizioni
  • "Aspetti geotecnici della progettazione in zona sismica”, Linee Guida dell’Associazione Geotecnica Italiana, Patron Editore Bologna, ISBN 88-55-2803-3
  • Ghersi Aurelio – Pietro Lenza. Edifici esistenti in cemento armato. Valutazione e mitigazione del rischio sismico. Hoepli
  • Michele Vinci. Metodi di calcolo e tecniche di consolidamento per edifici in muratura. Dario Flaccovio Editore

Ricevimento studenti

Previo appuntamento (s.lirer@unimarconi.it).