Massimo Amodio, geologo libero professionista

Pierluigi Friello, geologo libero professionista

Con l’introduzione della D.G.R. Lazio n.155 del 27 marzo 2020 “Revoca della deliberazione di Giunta regionale 21 ottobre 2011, n. 490 – Approvazione degli Abachi Regionali per gli studi di Livello 2 di Microzonazione Sismica e delle procedure di applicazione nell’ambito dell’espressione del parere ai sensi dell’art. 89 del DPR del 6 giugno 2001 n. 380” è stata revocata la precedente D.G.R. n. 490 del 21 ottobre 2011, e sono state modificate ed aggiornate le procedure e gli abachi di riferimento per la redazione degli studi di Microzonazione Sismica (da qui in avanti MS) di Livello 2.

Questa nuova Delibera è entrata in vigore il 18/10/2020, dopo 180 giorni dalla data di pubblicazione.

Il quadro normativo di riferimento, descritto nei particolari nelle prime pagine del documento, è simile al precedente ed il principio generale è il “programmare un’efficace prevenzione del rischio sismico in fase preventiva alla redazione degli Strumenti Urbanistici Attuativi, per la tutela della pubblica incolumità, per la conoscenza della pericolosità sismica locale e per il contenimento dei danni derivanti da eventi sismici, attraverso gli studi di Livello 2 di Microzonazione Sismica”

L’esigenza di aggiornamento nasce a seguito degli eventi sismici in Italia centrale del 2016 e 2017 e dell’Ordinanza Commissariale n. 24 del 2017, con cui è stata finanziata la realizzazione degli studi di livello 3 e l’aggiornamento del livello 1 di Microzonazione Sismica nelle aree colpite dal sisma.

Nell’ambito degli studi di livello 3 finanziati con questa ordinanza, i fattori di amplificazione F_H, sono stati calcolati in base a tre intervalli di periodi 0.1÷0.5 s, 0.4÷0.8 s e 0.7÷1.1 s.

L’aggiornamento dei criteri di lavoro per gli studi di MS Livello 2, nasce proprio dalla necessità di dare continuità e coerenza con le procedure definite in tale Ordinanza.

La D.G.R., sia nella premessa sia allo specifico punto 9, recita infatti: “nel caso di edifici bassi e rigidi si fa riferimento a F_H 0.1÷0.5 s, nel caso di edifici mediamente alti e flessibili si fa riferimento a F_H 0.4÷0.8 s, mentre per edifici grandemente alti e flessibili si fa riferimento a F_H 0.7÷1.1 s.

Anche se la definizione delle tre diverse classi di periodi è necessariamente semplificata, è chiaro l’intento di comprendere, già in sede di pianificazione territoriale, eventuali criticità dovute alle diverse tipologie costruttive e al loro comportamento dinamico nei confronti di sollecitazioni sismiche.

QUANDO SI DEVE FARE LA MS DI LIVELLO 2

La D.G.R. n. 155/2020 è stata anche l’occasione (gradita, viene da dire!) di fare definitivamente chiarezza sul “quando” è necessario produrre uno studio di MS di Livello 2. In realtà la D.G.R. n. 490/2011 era già abbastanza chiara sulle relazioni tra livello 1 e livello 2 di MS e sulle definizioni urbanistiche, ma averlo replicato e ulteriormente chiarito è senz’altro utile per chi la norma tecnica deve applicare.

Sgombriamo subito il campo da qualsiasi dubbio: i livelli 1 e 2 di MS sono studi da eseguirsi in fase di pianificazione urbanistica e non di progettazione. In questo senso, la D.G.R. n. 155/2020 è molto chiara: “…. Il Livello 2 di MS dovrà essere effettuato soltanto per i Piani Urbanistici Attuativi e per le Varianti puntuali con superfici maggiori di 5.000 m², secondo quanto meglio specificato in Tabella 1. Le Varianti normative al PRG sono escluse dagli studi di Microzonazione Sismica…..”. Ad adiuvandum, l’estensore della Norma produce un elenco esaustivo dei “Piani Urbanistici Attuativi” e una definizione chiara di cosa siano le “Varianti puntuali”.

Si intendono per Piani Urbanistici Attuativi le seguenti tipologie di progetti urbanistici:

• Piani di Lottizzazione Pubblica o Privata;
• Piani di Recupero;
• Piano Particolareggiato;
• Piano per l’Edilizia Economica e Popolare ora Piani 167;
• Piano Integrato di riqualificazione urbanistica edilizia;
• Piani di Insediamento Produttivo;
• Piano Regionale Urbanistico per lo Sviluppo Sostenibile Territoriale.

Per Varianti puntuali si intendono, invece, i cambi di destinazione d’uso di una determinata area rispetto alle previsioni che per la stessa esprime il Piano Urbanistico Generale approvato; il livello 2 di MS andrà attuato solo quando la superficie di tali aree è superiore ai 5.000 m².

Gli altri elementi che portano a valutare la necessità di eseguire o meno il livello 2 di MS, sono determinati dall’incrocio tra la zona sismica di appartenenza della UAS in cui si opera e i risultati dello studio di MS di livello 1 validato, di cui eventualmente è dotata la stessa UAS. In relazione alla zonazione sismica, diciamo subito che tutte le zone 3B sono esentate dalla realizzazione di un livello 2 di MS, anche nei casi dei progetti urbanistici sopra riportati.

In tutte le altre zone sismiche, il livello 2 va sempre eseguito in presenza di zone suscettibili di amplificazione derivanti dal un livello 1 di MS validato o dall’assenza di studio di livello 1 validato dalla Regione. Nel caso di zone suscettibili di instabilità (sempre indicate in uno studio di livello 1 validato) il livello 2 viene invece sostituito dal livello 3 di MS.

Tutto ciò è molto ben sintetizzato dalla tabella sinottica 1 riporta nell’allegato A alla D.G.R.  n. 155/2020 e a seguire replicata in figura 1.

COME SI DEVE FARE LA MS DI LIVELLO 2

Dopo il “quando”, la seconda domanda alla quale tentiamo di rispondere è il “come”: quale procedura bisogna adottare per l’esecuzione degli studi di MS di livello 2, secondo il nuovo dispositivo normativo?

Diciamo subito che, da questo punto di vista, la procedura rimane la medesima introdotta dalla D.G.R. n. 490/2011, tranne un unico passaggio (che vedremo dopo), certamente non di piccolo rilievo.

Il primo step da eseguire riguarda l’applicabilità globale del metodo: ricordiamo che la MS Livello 2 eseguita con le procedure degli abachi di confronto è un metodo “semiquantitavivo”, quindi – in qualche modo – semplificato. Per tale motivo il Legislatore ha chiaramente indicato una serie di condizioni che rendono non utilizzabile il metodo stesso. Già nella D.G.R. n. 490/2011 queste condizioni erano indicate, ma nella D.G.R. n. 155/2020 sono sicuramente espresse in modo più chiaro, corredate da grafici esplicativi e indicazioni quantitative per la verifica delle condizioni stesse.

In sintesi, perché sia applicabile il metodo di MS 2 indicato dalla D.G.R. n. 155/2020 è necessario che:

• la morfologia superficiale, le unità litotecniche presenti ed il tetto del bedrock sismico siano sub orizzontali.
• In presenza di valli superficiali, esista una sufficiente distanza tra il sito analizzato e la chiusura laterale. Per esempio, in questo caso, il concetto “sufficiente distanza”, di per sé piuttosto vago e suscettibile di interpretazione, viene chiarito graficamente come riportato in figura 2.

• Non devono essere presenti nei profili verticali di Vs esaminati marcati contrasti di impedenza sismica. Anche in questo caso, cosa si intenda per “marcati” viene ben chiarito.
• Non deve essere presente un orizzonte superficiale particolarmente soffice (particolarmente vuol dire che Vs ≤ 360 m/s e il rapporto tra Vs/spessore ≤ 60; quindi anche in questo caso la condizione è chiara!)
• Nel profilo Vs non si devono riscontrare inversioni significative dei valori di Vs (definizione ben esplicitata, anche in questa ipotesi, ma – del resto – il concetto di inversione di velocità è da molti anni presente nella normativa tecnica di settore).
• Non devono esser presenti irregolarità morfologiche; il testo cita testualmente “ …. creste, cocuzzoli, dorsali, scarpate….”, definizione che potrebbe apparire alquanto descrittiva, ma il corredo grafico chiarisce meglio il concetto.
• L’area oggetto dello studio di MS 2 non deve essere soggetta ad instabilità; il testo non lo riporta con chiarezza, ma si ritiene corretto indicare che tale classificazione deve derivare da un Livello 1 di MS, validato dai competenti uffici regionali.

Qualora ci si trovi in uno dei casi sopra elencati non è possibile procedere con lo studio di MS Livello 2, e si dovrà procedere – come indicato dalla D.G.R. n. 535/2012 – ad uno studio di RSL per tutte le zone sismiche, tranne che per le Zone 3b, per le quali non è mai previsto un approfondimento superiore al livello 1 di MS.

Superato questo vaglio, quindi, nel caso che il livello 2 di MS sia applicabile con il metodo degli Abachi, gli step da seguire da parte del Professionista incaricato sono i medesimi riportati dalla D.G.R. n. 490/2011, e possono essere così sintetizzati, ricordando che il fondamento del metodo prevede l’utilizzo di abachi, che altro non sono che matrici a due ingressi (V_SH ed H, rispettivamente velocità equivalente delle onde S nello strato di copertura e spessore di tale strato o – più semplicemente – profondità del BedRock sismico):

• Produzione, analisi ed interpretazione dei dati geofisici; a tal riguardo si rimarca il fatto che la D.G.R. n. 155/2020 revochi la D.G.R. n. 490/2011 ma non la D.G.R. n. 535/2012, che contiene, tra l’altro, la prescrizione di eseguire almeno 3 analisi di F_H all’interno dell’area investigata per la MS di Livello 2. Il prodotto finale di tale fase è un profilo (o meglio 3 profili minimo) di Vs discretizzato, analogo a quello riportato in figura 3, tratto dalla D.G.R. n. 490/2011.

• Scelta dell’Abaco. Gli abachi proposti sono relativi a 3 gruppi litologici e sono caratterizzati da equazioni di applicabilità, calcolate per un gradiente minimo e massimo. Quindi abbiamo:
  • Primo Abaco: Ghiaie Alluvionali, Ghiaie Detritiche, Sabbie di Alterazione da Arenarie, Sabbie di Alterazione da Travertini, Rocce Alterate e Fratturate.
  • Secondo Abaco: Sabbie Alluvionali e Piroclastiti, Sabbie di Alterazione da Tufi Vulcanici con profilo di velocità a gradiente minimo.
  • Terzo Abaco: Sabbie Alluvionali e Piroclastiti, Sabbie di Alterazione da Tufi Vulcanici con profilo di velocità a gradiente massimo.
  • Quarto Abaco: Argille e Limi, con profilo di velocità a gradiente minimo.
  • Quinto Abaco: Argille e Limi, con profilo di velocità a gradiente massimo.

Ovviamente la scelta dell’Abaco prende le mosse da una adeguata modellizzazione stratigrafica del sito: è necessario, cioè, per la scelta conoscere quale sia il litotipo prevalente nello strato di copertura (H, nelle definizioni precedenti).

Sembrerebbe, quindi, che il Professionista debba utilizzare nel suo lavoro 5 abachi. Ma non è così! Ecco la vera novità introdotta dalla D.G.R. n. 155/2020: una volta scelta la litologia prevalente (le classi litologiche rimangono sostanzialmente le stesse della D.G.R. n. 490/11), il Professionista deve valutare 15 abachi. Cosa è successo nel passare tra la 490 e la 155? È successo che il Legislatore regionale ha ritenuto opportuno introdurre abachi calcolati per ulteriori due range di periodi: nella 490/11 gli abachi sono quelli relativi all’unico range di periodi spettrali, compreso tra 0,1 ÷ 0,5 secondi; mentre nella 155/2020 introduce anche abachi prodotti per i range 0,4 ÷ 0,8 secondi e 0,7 ÷ 1,1 secondi.

La spiegazione fornita dal Legislatore è la seguente (riportata testualmente): “…. A seguito degli eventi sismici del Centro Italia del 2016 e 2017, che hanno interessato anche la nostra regione, la struttura commissariale ha emanato l’Ordinanza 24 del 2017 con cui ha finanziato la realizzazione degli studi nelle aree colpite dal sisma di livello 3 di MS e l’aggiornamento del livello 1 di MS. Nell’ambito degli sudi di livello 3 di MS i fattori di accelerazione sono stati calcolati secondo i seguenti periodi: FH 0.1-0.5, FH 0.4-0.8 e FH 0.7-1.1 . L’esigenza quindi di disporre di Abachi Regionali aggiornati secondo le esperienze maturate, a seguito della validazione e approvazione degli studi conseguiti dall’ordinanza 24 del 2017, hanno indotto la Regione Lazio a predisporre nuovi abachi conformi ai periodi sopra riportati. ….”.

L’integrazione degli Abachi è stata realizzata dal Dipartimento di Ingegneria Civile ed Ambientale del Politecnico di Milano, che aveva già prodotto i primi abachi (quelli relativi ai periodi 0,1 ÷ 0,5 secondi, contenuti nella D.G.R.  490). In figura 4 viene riportata, a titolo di esempio; la tripletta di abachi relativi alla classe litologica Sabbie alluvionali e piroclastiti a gradiente minimo.

• Identificazione del substrato rigido. Nulla di modificato rispetto alla D.G.R. n. 490/2020, compreso il fatto che – unicamente in relazione all’applicazione di questa norma tecnica – viene considerato substrato rigido (BR sismico) tutto ciò che presenta un valore > 700 m/s delle Vs.
• Determinazione dei parametri di ingresso. Come detto, gli abachi sono sostanzialmente matrici a due ingressi: in asse orizzontale la V_SH (velocità media equivalente) dello strato di copertura e in asse verticale lo spessore della copertura (H), quindi – sostanzialmente – la profondità del BR sismico.
• Determinazione del valore di F_H per i tre campi di periodi 0,1 ÷ 0,5 s, 0,4 ÷ 0,8 s e 0,7 ÷ 1,1 s. Per ogni verticale di indagine, utilizzando i tre abachi (esempio in figura 4) viene quindi rilevato il valore del Fattore di Amplificazione (F_H), utilizzando i parametri di ingresso sopra descritti.
• Confronto con i valori di soglia (Ss) relativi ad ogni UAS. Per la D.G.R. n.  155/2020 il valore di soglia Ss è “….il valore calcolato sugli spettri di risposta elastici in accelerazione presenti nella normativa come rapporto tra gli integrali di output (categoria di sottosuolo B-C-D-E) e di input (categoria di sottosuolo A) nell’intervallo compreso tra 0.1÷0.5, 0.4÷0.8 s e tra 0.7÷1.1secondi…..”. In Appendice al testo della norma pubblicato dalla Regione Lazio (sul portale istituzionale all’indirizzo: http://www.regione.lazio.it/prl_ambiente/?vw=contenutidettaglio&id=157) per ogni UAS sono riportati tali valori: sono 4 per ogni UAS poiché viene indicato un valore di Ss per ogni categoria di sottosuolo (esclusa ovviamente la A) come da NTC2018. Si ricorda che – anche nella D.G.R. n. 155/2020 – si indica, nel confronto tra i valori di F_H e quelli di Ss una tolleranza di 0,1, ossia sono consentiti sforamenti dei valori di F_H rispetto ai valori di Ss al massimo pari a Ss+01.

Esattamente come nel caso della D.G.R. n. 490/2011, il processo di MS Liv. 2 può considerarsi concluso positivamente quando il valore di F_H≤Ss+0,1. Questa condizione deve essere però verificata per tutti e tre i valori di F_H ricavati dai tre Abachi prodotti per i tre diversi range di periodi: qualora anche uno solo dei tre F_H risulti maggiore di Ss+0,1, la carta di idoneità territoriale dovrà prevedere una specifica prescrizione in cui si indicherà che per la zona con valori di F_H superiori alla soglia Ss è obbligatorio, per qualunque opera edificatoria con presenza di afflusso o residenza di persone[1], uno studio di RSL preventivamente alla progettazione esecutiva, con esecuzione obbligatoria di Prova geofisica Down-Hole.

COSA È CAMBIATO?

Da quanto sinora riportato sembrerebbero emergere differenze minime tra l’applicazione della D.G.R. n. 490/2011 e quella della D.G.R. n. 155/2020. Al di là dell’appesantimento del lavoro del Professionista incaricato, c’è qualche oggettiva differenza tra i due casi?

Per rispondere a questo dubbio si è pensato di utilizzare alcuni casi di studio realmente eseguiti dagli scriventi e nuovamente elaborati applicando agli stessi la D.G.R. n. 155/2020. Abbiamo cercato – al fine di ottenere una verifica quanto più possibile significativa, dal punto di vista statistico – di scegliere casi relativi a diverse Zone sismiche e diverse categorie di sottosuolo; il tutto, ovviamente, nei limiti imposti dagli scopi del presente articolo.

Nella tabella di figura 5, vengono riportati in modo sinottico i risultati di questa simulazione.

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[1]eccetto tracciati stradali senza opere rilevanti, parcheggi a raso, rotatorie, etc.

Dalla tabella si può osservare come i casi conclusi positivamente applicando la D.G.R. n. 490/2011 rimangono tali anche per la D.G.R. n. 155/2020: in sostanza l’applicazione del confronto tra F_H e Ss anche ai due range di periodo aggiuntivi (0,4÷0,8 e 0,7÷1,1 secondi) non modifica il risultato della procedura. Lo stesso sembra potersi affermare anche per i casi conclusi negativamente: tali resterebbero anche con l’applicazione della D.G.R. n. 155/2020 poiché – come detto – è sufficiente che in un solo caso FH risulti > di Ss+0,1 per ritenere la procedura di MS Liv. 2 conclusa negativamente, e passare agli approfondimenti successivi (RSL).

Una considerazione finale, però, emerge dalla tabella (pur nella consapevolezza del limitato numero di casi analizzati): sembrerebbe che l’analisi limitante, cioè quella che determina il risultato finale dello studio, sia quella relativa al range di periodi 0,1 ÷ 0,5 sec. che è esattamente quello che già si analizzava con la procedura della D.G.R. n. 490/2011. In tal senso la D.G.R. n. 155/2020 non aggiunge molto alla precedente D.G.R., se non – come già detto – un significativo appesantimento nell’attività di chi esegue lo studio!

Nel caso, già individuato e verificato nelle simulazioni preliminari al presente articolo, in cui la procedura si concluda negativamente per l’intervallo 0.1÷0.5 s ma positivamente per gli altri due, il fatto di bloccare comunque la procedura, sembra un’occasione mancata nell’ambito della filosofia pianificatoria della norma.

In questo caso, sarebbe stato più ragionevole fornire delle limitazioni relativamente al comportamento dinamico delle nuove opere ingegneristiche previste per la specifica area di interesse e, come già previsto, affidarsi allo studio di RSL per l’intervallo non concluso.

Del resto, come già detto in fase introduttiva, è la D.G.R. stessa che fa riferimento, a livello generale, ai concetti di comportamento dinamico degli edifici, dividendoli in tre classi, sulla base di altezza e flessibilità, che, in prima approssimazione ne determinano il periodo fondamentale di vibrazione.