Analisi quantitativa del rischio Università degli Studi di Salerno Dipartimento di Ingegneria Civile Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio Corso di Frane ANNO ACCADEMICO 2014-2015 Amatucci Federico Di Grezia Carmine Giuliano Nicola Porfido Luca Docente: Prof. Ing. Michele Calvello Studenti: ESERCITAZIONE 3 Analisi quantitativa del rischio a scala di pendio

Caratterizzazione del problema Fonte: Geotechnical Engineering Office, Hong Kong LARAM School (Session “Landslide susceptibility, hazard and risk zoning at different scales”)   Una casa con dimensioni in pianta 10 m x 10 m è ubicata al di sotto di un pendio con pendenza costante di circa 26.5° (i.e. gradiente 1:2). La pianta e la sezione del sito oggetto dello studio sono mostrati nella seguente Figura: Dipartimento di Ingegneria Civile - Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio Università degli Studi di Salerno ANNO ACCADEMICO 2014-2015 Corso di Frane Sezione pianta Docente: Prof. Ing. Michele Calvello Studenti: Amatucci Federico Di Grezia Carmine Giuliano Nicola Porfido Luca

Capire se il rischio calcolato è accettabile o tollerabile Obiettivi Sapendo che nell’abitazione in esame vivono 4 persone e sulla base dei dati disponibili, nella seguente presentazione viene condotta un’analisi quantitativa del rischio da frana per il sito in esame con i seguenti obiettivi: Quantificare il rischio individuale per persona più a rischio (Personal Individual Risk P(LOL)) Quantificare il rischio per la collettività ( Societal Risk) in termini di curve F-N e Potential Loss of Life (PLL) Capire se il rischio calcolato è accettabile o tollerabile Individuare la distribuzione del rischio sul pendio in esame Dipartimento di Ingegneria Civile - Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio Università degli Studi di Salerno ANNO ACCADEMICO 2014-2015 Corso di Frane Docente: Prof. Ing. Michele Calvello Studenti: Amatucci Federico Di Grezia Carmine Giuliano Nicola Porfido Luca

Distanza di propagazione orizzontale Analisi del problema Sulla base della caratterizzazione geologica del pendio e di analisi su dati storici sono state stabilite le seguenti probabilità di accadimento di flussi di detrito, rispettivamente definiti colate rapide di intensità piccola e media sulla base del volume della massa di terreno mobilitata, all’interno del pendio di 80 m x 100 m: Colata rapida di piccola intensità (volume < 50 m3): P = 1 / anno Colata rapida di media intensità (volume 50-500 m3): P = 0.05 / anno Dipartimento di Ingegneria Civile - Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio Università degli Studi di Salerno ANNO ACCADEMICO 2014-2015 Corso di Frane Sulla base di analisi della mobilità dei fenomeni franosi in esame, sono state stabilite le seguenti distribuzioni di probabilità relative alla distanza di propagazione orizzontale: Distanza di propagazione orizzontale Colata rapida di piccola intensità di media intensità 20 m 80 % 30 % 40 m 20 % 70% Docente: Prof. Ing. Michele Calvello Studenti: Amatucci Federico Di Grezia Carmine Giuliano Nicola Porfido Luca

1 ) Analisi del Personal Individual Risk Per calcolare il Personal Individual Risk si utilizza la formula proposta da Fell et al. 𝑷 (𝑳𝑶𝑳) = 𝟏 𝑵 ( 𝑷 𝑳 × 𝑷 𝑻:𝑳 × 𝑷 𝑺:𝑻 × 𝑽 𝑫:𝑻 ) Dove: P(LOL) = Probabilità annuale che la persona perda la vita; P(L) = Frequenza di accadimento della frana; P(T:L) = Probabilità che la frana raggiunga l’elemento a rischio; P(S.T) = Probabilità spazio temporale dell’elemento esposto a rischio; V(D.T) = Vulnerabilità della persona esposta all’evento franoso. Dipartimento di Ingegneria Civile - Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio Università degli Studi di Salerno ANNO ACCADEMICO 2014-2015 Corso di Frane Docente: Prof. Ing. Michele Calvello Studenti: Amatucci Federico Di Grezia Carmine Giuliano Nicola Porfido Luca

1 ) Analisi del Personal Individual Risk Ipotizzando di poter discretizzare il problema, si è diviso il pendio in 8 fasce, di lato 10m ciascuna Inoltre, si fa l’ipotesi che i fenomeni siano equiprobabili su tutto il pendio e per questo si è divisa l’area totale in tanti quadrati di lato 10m. A questo punto, le distribuzioni di probabilità che rappresentano la possibilità che la frana che si stacca dalla generica areola raggiunga la casa, in relazione alle caratteristica del fenomeno sono: Dipartimento di Ingegneria Civile - Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio Università degli Studi di Salerno ANNO ACCADEMICO 2014-2015 Corso di Frane Casa 4 3 2 1 P %y %x %A Pl 0,8 0,1 0,125 0,0125 0,01 0,2 0,0025 0,3 0,00375 0,7 0,00875 Docente: Prof. Ing. Michele Calvello Studenti: Amatucci Federico Di Grezia Carmine Giuliano Nicola Porfido Luca

1 ) Analisi del Personal Individual Risk Per il calcolo del parametro P(T:L) si divide la probabilità così assegnata ad ogni cella (1 o 0) per il numero di celle, pari a 80, che rappresenta il numero di possibili frane che si possono innescare su tutto il pendio. Cella Distanza Tipologia fenomeno Distanza di propag. Orizzontale Possibilità di raggiungimento PTL 1 0--10 col. Rapida piccola intensità 20 m 0,0125 40 m col. Rapida media intensità 2 10--20 3 20--30 4 30--40 Dipartimento di Ingegneria Civile - Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio Università degli Studi di Salerno ANNO ACCADEMICO 2014-2015 Corso di Frane Il parametro P(S.T) è pari a 1 poiché, per ipotesi di compresenza, la persona più esposta si trova in casa per l’intero arco della giornata. P(S.T) = 24/24 * 365/365 =1 Docente: Prof. Ing. Michele Calvello Studenti: Amatucci Federico Di Grezia Carmine Giuliano Nicola Porfido Luca

1 ) Analisi del Personal Individual Risk La vulnerabilità degli abitanti della casa è funzione della distanza tra l’unghia della frana e il centro della casa. Successivamente ad ogni cella è stata assegnata la vulnerabilità V(D:T) ricavata dalla Figura 1. Per entrare nel grafico abbiamo considerato la distanza tra il centro dell’abitazione e l’unghia della frana al termine del suo movimento. Dipartimento di Ingegneria Civile - Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio Università degli Studi di Salerno ANNO ACCADEMICO 2014-2015 Corso di Frane Figura 1 Docente: Prof. Ing. Michele Calvello Studenti: Amatucci Federico Di Grezia Carmine Giuliano Nicola Porfido Luca

1 ) Analisi del Personal Individual Risk Zone Mean distance of zone to house (m) Frequency of landslide, f (no/year) Runout distance (m) Pl Runout distance beyond house (m) Vul. Factor, V P(t:l) Prob. of damage, P= f x Pl x V Small scale Large scale 1 0--10 - 20 m 0,8 15 0,3 0,0125 0,003 40 m 0,2 35 0,4 0,001 0,05 0,015 0,9 0,00016875 0,035 0,00039375 2 10--20 5 0,1 25 0,00005625 3 20--30 0,00075 4 30--40 0,00025 0,00013125 ∑P 8,54E-03 Dipartimento di Ingegneria Civile - Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio Università degli Studi di Salerno ANNO ACCADEMICO 2014-2015 Corso di Frane Il rischio individuale per la persona più esposta a rischio vale: P(LOL) = 8,54 x 10 -3 Docente: Prof. Ing. Michele Calvello Studenti: Amatucci Federico Di Grezia Carmine Giuliano Nicola Porfido Luca

Secondo l’ipotesi di compresenza degli abitanti si ha: 2 ) Analisi del Societal Risk La casa è occupata da 4 persone. La distribuzione della loro presenza temporale è la seguente: Tempo 8 am – 2 pm 2 pm – 8 pm 8 pm- 8 am Numero di persone 1 3 4 Secondo l’ipotesi di compresenza degli abitanti si ha: 1 persona è presente 24 h al giorno 2 persone sono presenti 18 h al giorno 3 persone sono presenti 18 h al giorno 4 persone sono presenti 12 h al giorno Dipartimento di Ingegneria Civile - Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio Università degli Studi di Salerno ANNO ACCADEMICO 2014-2015 Corso di Frane Calcolando il parametro P(S.T) per ogni N, si ottengono le seguenti Probabilità di avere N o più vittime: Number of fatalities N Probability of temporal presence PP Probability of occurrence of N fatalities PN = PP x∑P Probability of occurrence of N or more fatalities F 1 8,54E-03 1,92E-02 2 0,00E+00 1,07E-02 3 0,75 6,40E-03 4 0,5 4,27E-03 Docente: Prof. Ing. Michele Calvello Studenti: Amatucci Federico Di Grezia Carmine Giuliano Nicola Porfido Luca

PLL = Nmedio x ∑ P(LOL,Most a risk) 2 ) Analisi del Societal Risk Per il calcolo del rischio per la società bisogna riferirsi al numero medio di persone presenti in casa durante una giornata: Tempo 8am-2pm 2pm-8pm 8pm-8pm Numero di persone 1 3 4 % tempo in casa 0,25 0,5 N° medio di persone 0,75 2 N° medio di persone al giorno Dipartimento di Ingegneria Civile - Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio Università degli Studi di Salerno ANNO ACCADEMICO 2014-2015 Corso di Frane Il calcolo del rischio per la società si ottiene dalla seguente relazione: PLL = Nmedio x ∑ P(LOL,Most a risk) Docente: Prof. Ing. Michele Calvello Studenti: Amatucci Federico Di Grezia Carmine Giuliano Nicola Porfido Luca

Il Societal Risk sarà pari a: 2 ) Analisi del Societal Risk Zone Mean distance of zone to house (m) Frequency of landslide, f (no/year) Runout distance (m) Pl Runout distance beyond house (m) Vul. Factor, V P(t:l) Prob. of damage, P= f x Pl x V PLL Small scale Large scale 1 0--10 - 20 m 0,8 15 0,3 0,0125 0,003 0,009 40 m 0,2 35 0,4 0,001 0,05 0,015 0,9 0,00016875 0,000506 0,035 0,00039375 0,001181 2 10--20 5 0,1 25 0,00005625 0,000169 3 20--30 0,00075 0,00225 4 30--40 0,00025 0,00013125 0,000394 ∑P ∑PLL 8,54E-03 2,56E-02 Dipartimento di Ingegneria Civile - Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio Università degli Studi di Salerno ANNO ACCADEMICO 2014-2015 Corso di Frane Il Societal Risk sarà pari a: PLL = 2,56 x 10-2 Docente: Prof. Ing. Michele Calvello Studenti: Amatucci Federico Di Grezia Carmine Giuliano Nicola Porfido Luca

RISCHIO INACCETTABILE! 3) Curva F-N Per valutare l’accettabilità del rischio, si fa riferimento ai criteri di accettabilità/tollerabilità, definiti dal Geotechnical Engineering Office (GEO) di Hong Kong. Dipartimento di Ingegneria Civile - Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio Università degli Studi di Salerno ANNO ACCADEMICO 2014-2015 Corso di Frane Nel grafico è riportata la P(LOL) dell’elemento più a rischio. RISCHIO INACCETTABILE! Docente: Prof. Ing. Michele Calvello Studenti: Amatucci Federico Di Grezia Carmine Giuliano Nicola Porfido Luca

RISCHIO INACCETTABILE! 3) Curva F-N Nel grafico sono riportate le probabilità che siano N o più vittime. Number of fatalities N Probability of occurrence of N or more fatalities F 1 1,92E-02 2 1,07E-02 3 4 4,27E-03 Dipartimento di Ingegneria Civile - Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio Università degli Studi di Salerno ANNO ACCADEMICO 2014-2015 Corso di Frane RISCHIO INACCETTABILE! Docente: Prof. Ing. Michele Calvello Studenti: Amatucci Federico Di Grezia Carmine Giuliano Nicola Porfido Luca

RISCHIO INACCETTABILE! 3) Curva F-N Per valutare l’accettabilità del rischio, si fa riferimento ai criteri di accettabilità/tollerabilità, definiti dal Geotechnical Engineering Office (GEO) di Hong Kong. 2,56 x 10-2 Dipartimento di Ingegneria Civile - Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio Università degli Studi di Salerno ANNO ACCADEMICO 2014-2015 Corso di Frane Nel grafico è riportata la PLL, cioè il rischio per la collettività. RISCHIO INACCETTABILE! Docente: Prof. Ing. Michele Calvello Studenti: Amatucci Federico Di Grezia Carmine Giuliano Nicola Porfido Luca

4) Distribuzione del rischio Non essendoci elementi a rischio sul pendio in esame non è possibile parlare di distribuzione del rischio sul pendio R = H x V x E Si può tracciare una distribuzione del rischio sulla casa, in funzione della posizione da cui si staccano le frane. Dipartimento di Ingegneria Civile - Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio Università degli Studi di Salerno ANNO ACCADEMICO 2014-2015 Corso di Frane Casa Docente: Prof. Ing. Michele Calvello Studenti: Amatucci Federico Di Grezia Carmine Giuliano Nicola Porfido Luca

Grazie per l’attenzione Dipartimento di Ingegneria Civile - Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio Università degli Studi di Salerno ANNO ACCADEMICO 2014-2015 Corso di Frane Grazie per l’attenzione . Docente: Prof. Ing. Michele Calvello Studenti: Amatucci Federico Di Grezia Carmine Giuliano Nicola Porfido Luca