Il DSS
La maggior parte dei ponti in Italia è stata costruita negli anni Sessanta e Settanta, senza specifiche disposizioni sismiche. Pertanto, dovremmo attenderci che le azioni sismiche future possano comprometterli. Dato questo contesto, è naturale che una valutazione rapida e precisa delle perdite economiche subite possa svolgere un ruolo cruciale nella gestione ordinaria e straordinaria di una rete di infrastrutture. È quindi fondamentale sviluppare strumenti in grado di guidare la gestione sia post-emergenza che in condizioni di gestione e manutenzione ordinarie e straordinarie della rete di infrastrutture e che tali strumenti possano essere gestiti con facilità e velocità dagli utenti incaricati.
Pertanto, l’attività scientifica condotta ha avuto come obiettivo la realizzazione e l’implementazione di un sistema di supporto alle decisioni (DSS) per la gestione e la manutenzione della rete stradale di infrastrutture sia in condizioni di emergenza, post-evento sismico, che per la pianificazione delle riparazioni (manutenzione straordinaria), con riferimento alla singola infrastruttura e/o all’intera rete analizzata. Il DSS si divide in quattro sezioni che ne identificano la scala temporale e permette di gestire le attività di manutenzione (ordinaria o straordinaria) nonché le attività decisionali nell’immediato post-evento. Il sistema si compone di tre moduli per il suo funzionamento a livello di rete:
- modulo Shakemaps;
- modulo analisi di affidabilità della rete;
- modulo simulazione delle perdite economiche diretti par la rete.
Il modulo Shakemaps
Le Shakemaps sono mappe di rappresentazione del livello di intensità sismica e sono ormai diventate uno strumento prezioso per gli interventi di emergenza, per l’informazione pubblica, per la stima delle perdite e per la pianificazione degli interventi post-terremoto. Nell’ambito di tale lavoro, sono state sviluppate Shakemaps con riferimento a un preciso scenario sismico, andando a combinare misure strumentali di moto sismico con le informazioni sulla velocità di trasmissione delle onde di taglio, la posizione dell’epicentro e la magnitudo del terremoto, al fine di stimare le variazioni di moto su tutta un’area geografica. In particolare, a partire dall’implementazione di una legge di attenuazione del moto sismico su una determinata area geografica, i campi di PGA – ovvero “Peak Ground Acceleration” – ottenuti sono stati aggiornati sulla base dei dati reali provenienti dalle misure di intensità sismica registrate dalle stazioni accelerometriche.
Inoltre, è stata considerata la correlazione spaziale, sia con riferimento alla correlazione di tipo inter-evento, che con riferimento a quella di tipo intra-evento. Attraverso un processo di simulazione, si è resa possibile la generazione di un elevato numero di simulazioni dei campi di intensità sismica in maniera immediata per un dato scenario, sviluppando così uno strumento che consente una rapida valutazione della pericolosità sismica relativa ad un’area geografica.
Il modulo di analisi di affidabilità della rete
A partire dai risultati ottenuti attraverso la generazione di Shakemaps, la rete è stata studiata sia in termini di connettività tra differenti centroidi (possibilità di individuare percorsi che consentono il collegamento anche in seguito ad eventi sismici), sia in termini di analisi sistemica, esprimendone la probabilità di connessione e l’indice di affidabilità. Le considerazioni affidabilistiche sono condotte sia considerando singoli percorsi sia riferendosi a un macrosistema di percorsi alternativi misti. Sono stati implementati, inoltre, metodi di risoluzione approssimata del problema affidabilistico con tempi computazionali compatibili con le esigenze dettate dalla condizione di post-emergenza.
Il modulo della simulazione delle perdite economiche dirette (costi di riparazione)
A partire dalla simulazione di campi di intensità sismica postevento (modulo shakemap) e dalla simulazione della capacità sismica mediana delle infrastrutture per gli stati limite prescritti, questo modulo prevede di simulare lo stato di danno per le infrastrutture nella rete viaria. In seguito, vengono simulati i costi di riparazione diretti per stato di danno delle infrastrutture. In questo modo, ogni realizzazione della shakemap corrisponde a una simulazione delle perdite economiche totali per la rete stradale. L’output di questo modulo viene presentato in termini di statistiche delle perdite economiche totali per la rete di infrastrutture. In particolare, i risultati espressi in termini di stima della perdita economica diretta vengono disaggregati in termini di valore atteso del contributo di ciascuna infrastruttura alla perdita economica totale. Questo aiuta a individuare i ponti che contribuiscono in maniera più significativa alla perdita economica totale sotto l’ipotesi che accada un evento sismico significativo.