Prestazione energetica e sicurezza sismica collaborano? Parla G. M. Calvi | Ingegneri.info

Prestazione energetica e sicurezza sismica collaborano? Parla G. M. Calvi

L'intervista al prof. Gian Michele Calvi, docente presso l'Istituto Universitario di Studi superiori (IUSS) di Pavia, realizzata all'ultima Seismic Academy

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Nella cornice del convegno “Seismic Academy”, tenutosi a Milano lo scorso 27 ottobre 2016, tra i relatori che si sono succeduti sul palco vi è stato il profesore Gian Michele Calvi, docente presso l’Istituto Universitario di Studi superiori (IUSS) di Pavia, con la presentazione “Energy efficiency and disaster resilience: a common approach”.

Il titolo già di per sé anticipa quanto sarà discusso nel seguito e per renderlo applicativo sono stati considerati tre casi studio, i quali si differenziano in base alla destinazione d’uso stagionale ed alla rilevanza sociale:
– edificio residenziale (costruzione ordinaria: complesso residenziale costruito a Pavia);

Figura 1

Complesso residenziale costruito a Pavia (Fonte: Capitolo 9 “Energy Efficiency and Seismic Resilience: A Common Approach” – G. M. Calvi, Luis Sousa, and Cristiana Ruggeri, 2016)

– edificio scolastico (costruzione sensibile: Scuola in Emilia Romagna)

Figura 2

Scuola in Emilia Romagna (Fonte: Capitolo 9 “Energy Efficiency and Seismic Resilience: A Common Approach” – G. M. Calvi, Luis Sousa, and Cristiana Ruggeri, 2016)

– ospedale (costruzione strategica).

Figura 3

Ospedale a Milano (Fonte: Capitolo 9 “Energy Efficiency and Seismic Resilience: A Common Approach” – G. M. Calvi, Luis Sousa, and Cristiana Ruggeri, 2016)

Alla base della presentazione del professor Calvi vi sono due temi nevralgici:
– la prestazione energetica degli edifici;
– la sicurezza sismica dei quelle stesse strutture.

Possono questi avere un minimo comune denominatore, un approccio comune?
Entrambe le progettazioni partono da informazioni comuni, ovvero la posizione della costruzione e la tecnologia costruttiva. “A coloro che si occupano di energia su cosa occorre intervenire? Gli addetti ai lavori suddividono in due grandi aree: il miglioramento dell’involucro e il miglioramento degli impianti”. La scelta è funzione della posizione poiché “non è assolutamente detto che il medesimo intervento su casi diversi abbia la stessa valenza”.

A luoghi diversi corrisponde una differente richiesta termica ma anche una prestazione sismica diversa, benché si tratti di una struttura ospedaliera o scolastica.
Nel caso di un ospedale si osserva che la domanda termica è pressoché uguale stagione per stagione, pertanto dal punto di vista energetico si avrà più convenienza ad intervenire sugli impianti. Diverso, in Italia, il caso di una scuola: in estate la domanda termica è bassissima, in quanto solitamente d’estate i locali scolastici non sono frequentati o sono chiusi, quindi è probabilmente preferibile intervenire sull’involucro anziché sull’impianto”.

Ciò è significativo perché un intervento sull’involucro è ideale per incrementare le prestazioni sia termiche sia strutturali. La scelta dell’intervento è però funzione di molteplici aspetti, tra cui:
– le condizioni iniziali in cui versa la costruzione;
– l’effetto della stagione;
– il tempo di osservazione.

Operare un intervento che sia mirato ad entrambe le esigenze significherebbe un abbattimento dei costi correlati.
I benefici però che ne derivano possono essere diversi in un caso o nell’altro, “immaginate di avere una previsione di perdita anno per anno e di calcolarla in un periodo già noto.

Figura 4

Previsione di perdita anno per anno secondo eventi già noti (presentazione prof. Calvi)

In Figura 4 sovrastante si evidenzia che in occasione di eventi sismici si ha un certo valore di perdita anno.
Mettendo a confronto le aree sottese dalle due curve (Figura 5), che corrispondono al danno atteso, si osserva nel caso della domanda termica una richiesta costante cosa che invece non si riscontra nel caso dell’evento sismico.
Da questo cosa se ne deduce?
Chi esegue un intervento con il proprio denaro su interventi a favore di un miglioramento energetico ottiene un immediato beneficio e quindi un riscontro, rispetto a chi invece esegue un intervento volto a ridurre la vulnerabilità sismica della costruzione. Allo Stato quindi conviene finanziare interventi volti a ridurre il rischio sismico, comportando al contempo una salvaguardia della vita umana che, se vista in termini meramente economici, ovvero di produttività legata al singolo soggetto, significa un minor danno economico correlato”.

Figura 5

EAL – Expected Annual Loss (presentazione prof. Calvi)

Resilienza sismica
La curva di perdita può essere approssimata ad una spezzata caratterizzata da quattro punti:

Figura 6

Definizione della curva Expected Annual Loss (Fonte: Capitolo 9 “Energy Efficiency and Seismic Resilience: A Common Approach” – G. M. Calvi, Luis Sousa, and Cristiana Ruggeri, 2016)

– Zero Loss: piena operatività e nessun danno (situazione corrispondente a un storey drift di 0,2%)
– Operational: sicurezza per gli occupanti e danni leggeri (situazione corrispondente a un storey drift di 0,5%);
– Damage control: salvaguardia della vita umana, la riparazione della costruzione potrebbe essere un’operazione non attuabile (situazione corrispondente a un storey drift di 1,5%);
– Near collapse.

Dalla definizione della curva di perdita si osserva l’utilizzo di un fattore proprio della capacità prestazionale della costruzione, lo storey drift. Elemento che a diversità della Peak Ground Acceleration (dato oggettivo e territoriale) rappresenta una risposta propria e coerente di una costruzione posta su un certo terreno di fondazione e avente una propria capacità strutturale.

Uno sguardo alle norme tecniche delle costruzioni
C’è un dissenso nei confronti della filosofia posta alla base delle norme tecniche delle costruzioni: sotto il profilo della vita umana si deve necessariamente arrivare ad un compromesso sociale, ad un accordo, e non attraverso un valore di probabilità.
Dal punto di vista economico, invece, ci si può basare sul calcolo ad esempio chiedendo al professionista che certifichi per quella data costruzione un Expected annual Loss (EAL), di modo che da quel parametro si possano stabilire proporzionalmente al rischio entità come il canone di affitto, il valore di mercato e la polizza assicurativa legata all’immobile. Da qui la valutazione della prestazione si baserebbe solo sull’hazard e da qui la necessità di una costruire mappa di pericolosità, elaborata e redatta da un ente riconosciuto.

Soggetto intervistato

Prof. Gian Michele Calvi

Prof. Gian Michele Calvi Gian Michele Calvi è professore, pro-rettore alla ricerca e direttore del Centre for Research and Graduate Studies in Understanding and Managing Extremes (UME) presso la Scuola Universitaria Superiore IUSS di Pavia, Adjunct Professor alla North Carolina State University, direttore (con altri) della International Association of Earthquake Engineering.
Ha contribuito a creare le Fondazioni Eucentre e GEM (Global Earthquake Model).
Tra le sue pubblicazioni si contano alcuni libri considerati riferimenti internazionali, quali Seismic design and retrofit of bridges (con M.J.N. Priestley e F. Seible, 1996) e Displacement-Based Seismic Design of Structures (con M.J.N. Priestley e M.J. Kowalsky, 2007).
È Associate Editor del Journal of Earthquake Engineering e direttore di Progettazione Sismica (IUSS Press, Pavia).
È stato progettista, consulente o collaudatore di centinaia di opere a livello internazionale, tra cui il Rion-Antirion bridge (2883 m, in Grecia), il Bolu viaduct (119 campate, in Turchia) ed il progetto CASE a L’Aquila, con 185 edifici isolati con oltre 7.000 isolatori.
Si è occupato di progettazione sismica per circa trent’anni, dapprima studiando strutture in muratura, poi strutture in c.a. e ponti, approcci progettuali agli spostamenti, isolamento e dissipazione. Negli ultimi anni le sue riflessioni si sono orientate ai temi della dicotomia tra stato dell’arte, della conoscenza e della pratica nel campo dell’isolamento sismico e degli effetti delle scelte progettuali sulle prestazioni delle costruzioni.

Fonti consultate/Web
G. M. Calvi, Luis Sousa, and Cristiana Ruggeri, 2016, Capitolo 9 “Energy Efficiency and Seismic Resilience: A Common Approach

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L'autore
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