235   Maggio - Giugno  2021
ISSN 2282-3794
PREVEDIBILITÀ DI UNA SCOSSA SISMICA DISTRUTTIVA
Task force Precursori
di
Alberto Castellani
Ex docente di “Costruzioni in zona sismica” al Politecnico di Milano
castellani.aaa@hotmail.it

In sismologia uno “sciame sismico” è una sequenza di scosse sismiche di magnitudo limitata, che produce danni marginali agli edifici. Può durare fino a diversi mesi, rimanendo localizzata in una determinata zona.
Stabilire la probabilità che uno sciame sismico possa risolversi in un terremoto distruttivo (o main shock), è argomento di grande interesse per la Protezione civile. Una letteratura particolare è focalizzata sul sostegno alla previsione che possano offrire i fenomeni “precursori”, detti anche ulteriori precursori, assumendo lo sciame sismico come precursore per eccellenza. Storicamente, l’evento sismico di Haicheng 1975, è stato il primo a trarre vantaggio dalla presenza di ulteriori precursori. Tra le prime teorie, segnaliamo Hauksson 1981, legate alle emissioni di radon, Grandori et Al 1988, Grandori et Al 1991.
Una frazione ridotta di sciami può evolvere verso una scossa importante: quando ciò accade, spesso si registra un incremento continuo nella cadenza e intensità delle scosse dello sciame.
Nella storia sismica di alcune aree (l’Irpinia, il Friuli, la Garfagnana), è stato verificato che su cento sciami sismici solo due o tre sono stati seguiti da forti terremoti. Tuttavia, (Grandori et Al 1991), al manifestarsi di uno sciame sismico la probabilità di una scossa distruttiva aumenta sensibilmente la sua probabilità “a priori”. Secondo EC8, per ogni sito, il sisma di riferimento, (ovvero da assumere nelle verifiche di resistenza), è definito dalla probabilità PNCR of exceedance in 50 y, pari a PNCR = 10%. In mancanza di un’analisi più precisa, tale probabilità può essere assimilata alla probabilità di una scossa distruttiva nel sito. Peraltro, per la difficoltà della misura di tale probabilità, spesso si parla di prevedibilità di una tale scossa, e non probabilità.
Italia da alcuni decenni è stato istituito il Dipartimento della Protezione Civile. Si occupa di tutte le fonti di rischio per la popolazione, ed in particolare del Rischio sismico. Nell’ambito del Dipartimento si propone di istituire una Task force precursori, con il compito 1) di gestire l’insieme dei precursori e 2) di segnalare i pericoli connessi con uno sciame sismico, pur nella consapevolezza che il main shok possa avere una limitata probabilità di verificarsi.
Ulteriori precursori, da accostare alla osservazione dello sciame sismico, sono suggeriti da vari autori e sono discussi nell’articolo. Tra tutti una particolare attenzione è dedicata alla azione combinata e contemporanea tra scosse sismiche, (sciami sismici o main shock) e sovrapressioni di acque sotterranee. È una sinergia nel produrre frane, segnalata da Wang et Al (2001), con una analisi estesa all’intero territorio dell’Oregon.
Più in generale, la Task force dovrebbe individuare i precursori, concomitanti allo sciame sismico, utili per la prevedibilità del main shock. La interpretazione dei segnali precursori richiede che la Task force comprenda competenze ampie, in particolare nel campo di geotecnica e meccanica delle rocce.
Quanto ai pericoli connessi con uno sciame sismico, la Task force deve segnalare taluni rischi e prendere provvedimenti di immediata comprensione. Nel testo sono illustrate alcune configurazioni che fanno prevedere dissesti prodotti dalle stesse scosse dello sciame sismico, anche in assenza di un main shock.
Nel cap. 6 delle Norme tecniche per le costruzioni, NTC 2018, sono segnalati i rischi connessi alla topografia locale, trattando di terreni edificabili quantunque in zone montuose. Segnaliamo configurazioni topografiche che in genere dovrebbero essere definite non edificabili, e costituiscono pericolo in occasione di sciami sismici, anche quando non si manifesti un main shock.
Altri interventi sono legati alla pericolosità di schemi strutturali, come la presenza di edifici a schiera, richiedono una delicata segnalazione del pericolo alla popolazione direttamente interessata. Possono essere opportuni dei provvedimenti di sgombero, con delibere costrittive, sempre difficili da gestire.
Si segnala infine che al 2007 la rete internazionale Collaboratory for the Study of Earthquake Predictability (Csep) ha discusso su formats prestabiliti per lo scambio di dati tra i centri di ricerca coinvolti. Sono alla costante ricerca di modelli efficienti di prevedibilità. Risultati sono apparsi sulla autorevole rivista Bulletin of the Seismological Society of America, si veda ad esempio Ming Lu Xiao et Al (2010), Pritchard 2020.

English version
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PREDICTABILITY OF A MAIN SHOCK: PRECURSORS TASK FORCE

An earthquake swarm is a sequence of seismic events occurring in a restricted area. It may produce minor damage to buildings. The great portion of seismic warms evolves during the time without ending at an important shaking. A minor portion evolves at a destructive main shock. The time duration of the swarm may be of the order of days, months, or even years.
Information on the evolution of the swarm can be complemented by other kind of events, physically linked to it, called supplementary precursors, or simply precursors. The probability that an earthquake swarm could be followed by a destructive main shock, and the assistance to the information provided by supplementary precursors, has been subject of a number of analyses.
Historically, the earthquake of Haicheng 1975 has been the first to take advantage of the occurrence of a seismic swarm, and a set of supplementary precursors, because the Chinese Authorities drew enough information to call for an evacuation of a suitable surrounding region.
One of the first supplementary precursor has been the radon emission anomalies (frequency of occurrence, anomaly duration, and peak amplitudes). They have been correlated with earthquake data such as magnitude and epi-central distance, Hauksson 1981. Among the previous theories about precursors utilization as help to destructive shake forecasting, see Grandori et Al 1988, Grandori et Al 1991.
When the swarm evolves at a destructive main shock, usually a continuous increase of the frequency and the intensity of precursors shocks can be remarked. Within the seismic history of same areas in Italy (Irpinia, Friuli and Garfagnana) over hundreds seismic warms, only two or three have been followed by strong earthquakes. Meanwhile, according to Grandori 1991, when some precursor shock happens, the probability of a main shock exceed several times the “a priory” probability. (According to EC8, the reference seismic action is defined by PNCR probability of exceedance in 50 y, equal to PNCR = 10%.  Lacking a more precise investigation, this late probability may be assimilated to the probability of a destructive shock).
The measure of probability of a main shock is dominant in the expectation, however the various approaches to provide a measure of probability are difficult to conform. In the literature, instead of probability of a main shake sometimes it is in use likelihood of main shake.
The Collaboratory for the Study of Earthquake Predictability (CSEP) supports an international effort to conduct and rigorously evaluate earthquake forecasting experiments. Results have been published on Bulletin of the Seismological Society of America, see for instances Ming Lu Xiao et Al (2010), Pritchard 2020.   
The present paper suggests the institution of a Precursors Task force, in the realm of the Department of Civil Protection, mobile, and under the control of geo-technicians and rock mechanics experts. It shall manage the ensemble of precursors, and may provide an alert of damage, triggered by the earthquake swarm.
In newspapers, the term lost/false alarm is sometimes referred to the decision to evacuate an entire region Vere-Jones 1995, Grieco 2012, Dominique Dunglas 2014. Meanwhile we believe that, in front of a minimal probability of a destructive shock, the main scope of the task force will be an alarm signals in peculiar circumstances, mentioned in the text.

Ancoraggio di barre d’armatura post-installate: il nuovo metodo di dimensionamento secondo la TR069
di
Antonio Bonati, 
Senior Researcher, Construction Technologies Institute, Italian National Research Council (ITC-CNR), San Giuliano Milanese (MI)- Italy
bonati@itc.cnr.it
Sara Cattaneo, 
Associate Professor, Politecnico di Milano, Milan, Italy Construction Technologies Institute, Italian National Research Council (ITC-CNR), San Giuliano Milanese (MI), Italy
sara.cattaneo@polimi.it
Antonio Occhiuzzi
Full Professor, Università degli Studi Napoli Parthenope, Naples, Italy Construction Technologies Institute, Italian National Research Council (ITC-CNR), San Giuliano Milanese (MI), Italy
occhiuzzi@itc.cnr.it

ARTICLE IN ENGLISH
Nell’ultimo decennio l’impiego di barre post-installate per connettere nuovi elementi di calcestruzzo a strutture esistenti è notevolmente aumentato. Applicazioni molto comuni sono connessioni di travi/solette o colonne/muri e fondazioni. Tuttavia, la progettazione di tali connessioni è fortemente limitata dal vincolo di dover utilizzare barre dritte. L’articolo presenta il nuovo approccio progettuale introdotto dall’EOTA
Technical Report 069 che considera le reali prestazioni dell’adesivo, in termini di aderenza, considerando anche potenziali fessure da spacco. Alcuni casi pratici sono presentati per evidenziare le potenzialità e gli aspetti critici del metodo.

English version
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End anchorage with post-installed reinforcing bars: the new TR069 design approach

The use of post-installed reinforcing bars to connect existing concrete elements to newly cast concrete has increased significantly in the last decade. Very common applications are connections between reinforced concrete beams/slabs and columns/walls or reinforced concrete columns/walls and foundations. The design of such connections is clearly limited by the need to use straight reinforcing bars. The paper presents the new design approach introduced by the new EOTA Technical Report 069, which considers the actual bond-splitting performance of the adhesive.
Some practical cases are presented to show the advantages and the drawbacks of the method.

LA RIDUZIONE DIFFUSA DELLA VULNERABILITA' SISMICA DEGLI EDIFICI ESISTENTI IN CEMENTO ARMATO
Interventi leggeri e a basso impatto basati su materiali compositi
di
Ciro Del Vecchio, 
Dipartimento d'Ingegneria, Università degli Studi del Sannio, Benevento, Italia
cdelvecchio@unisannio.it
Marco Di Ludovico, 
Dipartimento di Strutture per l'Ingegneria e l'Architettura, Università degli studi di Napoli, Federico II, Napoli, Italia
diludovi@unina.it
Alberto Balsamo, 
Dipartimento di Strutture per l'Ingegneria e l'Architettura, Università degli studi di Napoli, Federico II, Napoli, Italia
albalsam@unina.it
Mauro Dolce, 
Dipartimento di Protezione Civile, Roma, Italia
Mauro.Dolce@protezionecivile.it
Gaetano Manfredi, 
Dipartimento di Strutture per l'Ingegneria e l'Architettura, Università degli studi di Napoli, Federico II, Napoli, Italia
gamanfre@unina.it
Andrea Prota
Dipartimento di Strutture per l'Ingegneria e l'Architettura, Università degli studi di Napoli, Federico II, Napoli, Italia
aprota@unina.it

I diversi eventi sismici che hanno recentemente colpito il nostro territorio hanno messo in luce le principali vulnerabilità degli edifici esistenti in cemento armato (c.a.). Le crisi fragili a taglio di nodi non confinati o di pilastri tozzi rappresentano le cause più ricorrenti per cui il livello di sicurezza sismica di tali edifici esistenti è significativamente inferiore a quello che sarebbe oggi richiesto per nuovi edifici secondo le vigenti norme tecniche. Alla carente sicurezza degli edifici esistenti si aggiungono, inoltre, le problematiche connesse al danneggiamento degli elementi non strutturali; ciò è stato, a seguito degli eventi sismici, causa di ingenti perdite economiche e costi di riparazione non più sostenibili.
L’implementazione diffusa di interventi di rinforzo sismico a scala nazionale consentirebbe un incremento del livello di sicurezza sismica con conseguente riduzione di perdite di vite umane e di risorse economiche. Questi sono i principali obiettivi dei recenti interventi governativi che, attraverso i bonus fiscali, mirano a creare condizioni favorevoli per la riduzione della vulnerabilità sismica a larga scala. Tuttavia, gli interventi classici di rinforzo sismico risultano spesso molto invasivi e possono compromettere la fruibilità della costruzione per diversi mesi. Tale aspetto risulta il reale freno al decollo di piani di interventi di rinforzo sismico a larga scala.
Questo articolo illustra come i materiali innovativi compositi a matrice polimerica (FRP) possano rappresentare una valida soluzione a tali problematiche. Essi possono essere, infatti, impiegati per incrementare le prestazioni sismiche degli edifici esistenti in c.a. attraverso interventi a basso impatto applicabili con un minimo grado di invasività o dal solo esterno; interventi classificabili come locali ai sensi delle normative sismiche oggi vigenti. Vengono illustrate, in particolare, le soluzioni di intervento, gli approcci progettuali e la validazione sperimentale di tali soluzioni attraverso prove su elementi strutturali o porzioni di edifici in scala reale. I test dimostrano l’efficacia delle soluzioni proposte promuovendo l’impiego dei materiali compositi per il rinforzo sismico a larga scala degli edifici esistenti in ottica di bassa invasività, rapidità di esecuzione e minimo disturbo per gli occupanti.

English version
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DIFFUSED REDUCTION OF SEISMIC VULNERABILITY OF EXISTING REINFORCED CONCRETE BUILDINGS
Low impact interventions based on composite materials

Recent seismic events outlined the main vulnerabilities of existing reinforced concrete buildings. Brittle failure of unconfined beam-column joints or short columns are the main sources of poor seismic performance, significantly lower than that required to newly designed buildings. Furthermore, diffused damage to non-structural components results in high economic losses and unfeasible repair costs.
Seismic strengthening interventions at national scale may result in a significant increase of the seismic safety with reduction of fatalities and economic losses. These are the main objectives of the recent government actions using financial incentives to favourite seismic strengthening intervention for the reduction of the seismic vulnerability at large scale. Nevertheless, classic strengthening interventions often have high level of disruption compromising the usability of the construction for months. This is the real barriers to the wide application of seismic strengthening intervention at national scale.
This paper shows the role of innovative composite materials such as fiber-reinforced polymers (FRP) increasing the seismic performance of existing RC buildings by means of strengthening interventions applicable with a low impact or entirely from the exterior of the building. Interventions that can be classified as local strengthening according to current seismic codes. The strengthening solutions, the design approaches and the experimental validation on full-scale components or portions of existing buildings are discussed. The effectiveness of the proposed solutions with low impact, fast execution and minimum level of disturbance to the occupants may promote the use of composite materials for the seismic strengthening of existing buildings at large scale.

RADIOATTIVITA’ E DURABILITA’ DEI PAVIMENTI INDUSTRIALI IN CALCESTRUZZO POGGIANTI SU TERRENO
di
Mario Collepardi, 
Silvia Collepardi, 
Roberto Troli

I pavimenti industriali in calcestruzzo sono esposti nell’estradosso alle aggressioni ambientali e nell’intradosso possono essere molto spesso esposti alla permeazione degli atomi (con dimensione nanometrica) del gas Radon invisibile, insapore e inodore attraverso le cavità della porosità capillare (con dimensione micrometrica) della pasta cementizia che avvolge gli aggregati. Quando i pavimenti si trovano all’interno di edifici industriali il Radon provoca un forte aumento di radioattività. Le persone che inalano grossi volumi di Radon sono esposte al grave rischio di sviluppare un tumore ai polmoni.
L’articolo illustra le ricerche svolte in questo ambito su pavimenti industriali in calcestruzzo situati all’interno di costruzioni chiuse o esposte all’atmosfera esterna e descrive i termini del problema con riferimento ai recenti sviluppi sperimentali e tecnologici atti ad ostacolare la risalita del Radon in fase di progettazione e le proposte di soluzione nelle fasi bonifica.
Per bloccare la risalita del Radon è necessario adagiare un manto di guaine in bitume basate su bitume rinforzato con strisce di alluminio aderente a fibre di vetro. La presenza della barriera al Radon in forma di guaine bituminose al di sotto dei giunti di contrazione, di costruzione e di isolamento dei pavimenti industriali in calcestruzzo previene qualsiasi passaggio del Radon nell’ambiente dove si lavora. Il problema della radioattività sopra i pavimenti industriali all’aperto non esiste perché il gas Radon si disperde facilmente nell’atmosfera.
Per bonificare gli ambienti interni con elevata concentrazione di Radon sono possibili due tipi di intervento: aumentare il ricambio d’aria con l’esterno laddove questo intervento è possibile in quanto compatibile con l’attività svolta nell’edificio industriale oppure sigillare le vie di ingresso del Radon per bloccare la sua azione pericolosa: questo intervento è più radicale e consiste nell’eseguire sopra il pavimento in calcestruzzo esistente il trattamento per costruire ex-novo pavimenti industriali in calcestruzzo non radioattivi.

English version
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RADIACTIVITY AND DURABILITY OF CONCRETE INDUSTRIAL FLOORS

The concrete industrial floors are exposed to the environmental aggressive actions at the extrados and at the intrados can be very often exposed to the permeation of the Radon emanating from the ground. Radon is a tasteless, invisible and odorless gas and, due to the small dimension of its atoms (some nm) with respect of the capillary pores (some mm) of the cement paste, can penetrate the concrete and cause a large increase of the radioactivity in the inside environment of the industrial building. When people working in the industrial building inhale large amount of Radon are exposed to a very serious risk of developing a lung cancer.
The present paper illustrates the researches carried out in this subject on concrete industrial floors existing in closed buildings or exposed to the outside air and describes the terms of the problem with references to the recent experimental and technological developments in order to hamper the rising of the Radon during the design of the floor and the solutions to the environmental cleanup.
 In order to avoid this risk an effective radon gas barrier (where a distilled bitumen-based compound modified with polypropylene is reinforced with an aluminum strip bonded to reinforced glass fibre) must be used. The presence of this gas barrier prevents the gas Radon from permeating through the contraction joints, the construction joints and the insulation joints of the concrete industrial floors and makes the working area very safe. The problem of the risk of gas Radon in concrete industrial floors exposed to outside air does not exist because the gas Radon is easily dispersed into the atmosphere. In order to reclaim a closed building with a high Radon content there are two possible initiatives: to increase the change of air with the outside environment when this intervention is compatible with the working activity of the industrial building; to seal the entrances to the gas Radon in order to block its dangerous action to the persons: this intervention is much more radical and effective and it consists in the same type of working carried out to make safe and Radon-free the original concrete industrial floors.

OPERE DI SOSTEGNO
Uno sguardo sugli aspetti principali di competenza del Progettista generale
di
Bruno Becci
Progettista Strutturale e Geotecnico, CEAS srl
bruno.becci@ceas.it

Si esaminano, dal punto di vista del Progettista generale dell’opera, i principali aspetti tecnologici e progettuali che riguardano le opere di sostegno flessibili. Il ruolo del Progettista consiste nel guidare e condividere la caratterizzazione geotecnica, la scelta della tipologia di parete e le modalità di scavo anche alla luce delle possibili interferenze con l’acqua di falda. Per il calcolo, è disponibile una gamma di strumenti di complessità crescente il cui uso combinato e responsabile offre l’opportunità di potere validare, e quindi rendere più affidabile, il progetto dell’opera.

English version
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Retaining structures: a review on general designer duties

From the point of view of the main designer, relevant technological and design aspects concerning the flexible retaining walls are reviewed. The role of the designer consists in driving and sharing geotechnical characterization, the choice of the of wall typology and the excavation methods, also considering possible interferences with groundwater. As for the calculation, a range of tools of increasing complexity is available whose combined and responsible use offers the opportunity to improve the reliability of project at hand.