La scala EMS-98

Indice

● Prefazione all'edizione italiana

● Prefazione alla prima edizione

● Prefazione alla seconda edizione

● Classificazione usata nella Scala Macrosismica Europea (EMS)

● Download del testo integrale

Prefazione all’edizione italiana

Non c'è dubbio che le scale macrosismiche abbiano rappresentato, e forse rappresentano ancora, un’importante ed efficace interfaccia tra la sismologia e l'ingegneria, e che, tra le diverse scale, la scala europea sia quella che più e meglio delle altre cerca di coniugare gli aspetti ingegneristici, ossia il comportamento delle costruzioni sotto sollecitazioni sismiche, con quelli sismologici, sintetizzabili nella misura dell'intensità locale del terremoto in mancanza di dati strumentali.

Assumere la costruzione come strumento di misura del terremoto, stabilendo una equivalenza tra la scala del danneggiamento e la scala dell'intensità della scossa per valori pari o superiori al grado V, costituisce l'essenza della scala EMS-98.

In epoche storiche gli edifici ordinari, quelli per lo più ad uso abitativo, avevano caratteristiche molto simili tra loro, erano riconducibili a poche tipologie, tipicamente con struttura muraria, almeno in Italia, e potevano essere considerati strumenti di misura dei terremoti tarati all'incirca allo stesso modo.
Le scale macrosismiche, come la MCS, che non facevano distinzione tra i vari edifici, erano adeguate a trattare tale situazione e sufficientemente affidabili. Basta stabilire un'equivalenza, o meglio una relazione funzionale, tra la metrica del danno e quella dell'intensità:

I = f(D)

Ma, come gli ingegneri ben sanno, la resistenza al sisma delle diverse costruzioni non è la stessa. Ecco, allora, che deve entrare in gioco quella caratteristica propria delle costruzioni che ne esprime tale capacità, ossia la vulnerabilità sismica. A partire dalla seconda metà del secolo scorso una serie di fattori hanno diversificato considerevolmente il patrimonio edilizio: l'uso nettamente prevalente del calcestruzzo armato per i nuovi edifici, l'effettuazione di interventi di modifica delle costruzioni storiche, che possono produrre sia riduzioni significative della vulnerabilità (interventi di rafforzamento, miglioramento o di adeguamento sismico così come previsti dalle Norme Tecniche per le Costruzioni), sia incrementi di vulnerabilità (ad esempio per riduzione della superficie resistente muraria in pianta dovuta all'apertura di vani nelle pareti portanti o per l'appesantimento eccessivo degli orizzontamenti), i progressi della progettazione antisismica moderna per tutte le tipologie costruttive, il susseguirsi di nuove norme sismiche e di nuove classificazioni sismiche del territorio.

Tutti questi fattori hanno determinato una tale varietà di tipologie costruttive e, all'interno di queste, una tale differenziazione del comportamento sotto sisma, che l'edificio come strumento di misura del terremoto oggi non è più unico, ovvero non ha più un'unica taratura. Da qui l'irruzione inevitabile della vulnerabilità V nella valutazione dell'intensità macrosismica: non può valere più semplicemente I = f(D), ma deve necessariamente essere

I = f(V,D)

Introdotta la terza variabile V per la valutazione dell'intensità I, è facile estendere l'uso della triade di variabili I – V – D, assumendo di volta in volta l'una come variabile dipendente dalle altre due, invertendo la relazione primaria:

I = f(V,D)è problema sismologico della valutazione dell'intensità macrosismica,
V = g(I,D)è problema ingegneristico della definizione della vulnerabilità, o di converso della resistenza delle costruzioni, su basi empiriche,
D = h(V,I)è valutazione del rischio, ossia del danno futuro condizionato alla vulnerabilità dell'edificato e all'intensità di un prossimo terremoto.

Non c'è da stupirsi, perciò, che alcuni concetti, in particolare relativi alle scale del danneggiamento e della vulnerabilità, declinati nella scala EMS-98 ai fini della valutazione dell'intensità macrosismica [I = f(V,D)], vengano utilizzati ampiamente in applicazioni ingegneristiche riguardanti le valutazioni di vulnerabilità, fornendone la metrica e le definizioni di base, e di rischio. Da qui il passo è breve per arrivare alla loro utilizzazione nelle norme che guidano la pratica professionale, come le linee guida per la valutazione del rischio sismico degli edifici.

La sistematizzazione della scala EMS-98 ha facilitato questo processo di permeazione di concetti sismologici e ingegneristici nei diversi problemi e, grazie alla definizione delle metriche del danno e della vulnerabilità, ha stabilito un riferimento importante anche per le valutazioni di tipo ingegneristico.

Come in tutti i percorsi scientifici, raggiunto un traguardo se ne possono porre di altri, più ambiziosi, che consentano di sfruttare appieno l'idea di base. Dal punto di vista ingegneristico è evidente che l'applicabilità in ambito internazionale della scala EMS-98 ha necessariamente semplificato l'individuazione delle tipologie edilizie e la loro tassonomia. A livello nazionale o sub-nazionale notevoli sforzi sono stati fatti e sono in corso per individuare le tipologie tipiche dei diversi territori e per caratterizzarle al meglio in termini di comportamento sismico. Ne sono un esempio la scheda AeDES, per il rilevamento del danno, della vulnerabilità e dell'agibilità post-sismica, e la ricerca svolta nell'ambito del progetto CARTIS di ReLUIS.

Dal punto di vista sismologico, la disponibilità notevole e sempre crescente di registrazioni accelerometriche relative ai più recenti terremoti suggerisce di effettuare studi volti a migliorare le relazioni tra intensità macrosismica e intensità strumentale. Nell'applicazione della scala, inoltre, di notevole interesse sarebbe il confronto tra il rilievo macrosismico svolto sul campo e gli esiti dei rilievi di agibilità e del danno svolti nei passati terremoti e i cui dati sono oggi raccolti nella piattaforma Da.D.O., così da definire i margini di incertezza degli esiti macrosismici. Sempre rispetto al rilievo sul campo, gli sviluppi tecnologici attuali e futuri fanno pensare alla possibilità di utilizzarli per definire in maniera più rapida e completa, il danneggiamento dei singoli edifici e l'attribuzione del grado di intensità. Gli sviluppi che ne possono derivare possono portare a una utilizzazione sempre più efficiente della scala macrosismica europea.

Roma settembre, 2018,
Mauro Dolce,
Dipartimento della Protezione Civile, Dirigente Generale
Università di Napoli Federico II, Ordinario di Tecnica delle Costruzioni

Prefazione alla prima edizione

È un onore e un piacere particolare per me presentare questa monografia dedicata alla nuova "Scala Macrosismica Europea 1992" che fu completata nel corso della XXIII Assemblea Generale della Commissione Sismologica Europea a Praga 1992.

È legittimo menzionare qui che l'ESC ha sempre dedicato molta attenzione alla classificazione dell'intensità dei terremoti. Nel 1964 la scala MSK-64, chiamata così dai padri fondatori S.V. Medvedev, W. Sponheuer e V. Kárník, è stata raccomandata dall'ESC e largamente usata per quasi trent'anni nella sua forma base. Inoltre, una versione modificata di questa scala fu introdotta nel 1981.

Ora, dopo più di cinque anni di lavoro intenso, abbiamo in mano una Scala Macrosismica Europea migliorata che tiene conto di tutti i risultati precedenti in questo campo. Essa viene raccomandata dall'Assemblea Generale ESC 1992 per un uso generale in un periodo di prova di tre anni. Questa sembra essere una procedura utile e corretta da parte dell'ESC per introdurre uno standard internazionale.

E' degno di attenzione che l'uso di metodi computerizzati nella valutazione dei dati macrosismici ha certamente portato ad una migliore definizione della scala. E' necessario capire che la scala d'intensità può solo essere migliorata tramite una continua discussione e un costante uso pratico, ma le nuove idee non dovrebbero modificare i principi base della scala stessa. La nuova scala qui presentata è un buon esempio di come questo difficile compito possa essere realizzato.

Vorrei esprimere il mio apprezzamento ai membri del gruppo di lavoro ESC "Macroseismic Scales" e a tutti gli altri colleghi che hanno contribuito alla attuale versione. E' un risultato eccellente di uno di quei progetti internazionali a lungo termine che sono sostenuti in prima linea dall' ESC. Vorrei esprimere il mio speciale ringraziamento all'editore WG-Chairman Dr. G. Grünthal, Potsdam, e agli altri editori Dr. R.M.W. Musson, Edinburgh, Dr. J. Schwarz, Weimar, e Dr. M. Stucchi, Milano per il loro straordinario impegno.

L'ESC riconosce il sostegno del Consiglio d'Europa attraverso il Centre Europeen de Geodynamique et de Seismologie in Luxemburg, la Swiss Reinsurance Co. di Zurigo la Compagnia Bavarese di Assicurazioni di Monaco, per aver ospitato i workshop. I nostri ringraziamenti sono anche rivolti alla commissione dei „Cahiers“ per l'edizione di questo volume.

 

Praga, 8 Marzo 1993
Ludvík Waniek
Presidente dell'ESC

Prefazione alla seconda edizione

Sono ora cinque anni da quando il nostro stimato collega scomparso, Ludvík Waniek, scrisse la prefazione alla 1a edizione della Scala Macrosismica Europea. In questi cinque anni molto è stato fatto nello sviluppo della scala. Il periodo di prova di tre anni ha esteso l'utilizzo della nuova scala non solo al contesto europeo ma anche a quello internazionale, prendendo in considerazione molti dei terremoti più significativi del periodo: Maharashtra 1993, Northridge 1994 e Kobe 1995, solo per menzionarne tre.

Nel 1996 la 11a Conferenza Mondiale di Ingegneria Sismica di Acapulco presentò una speciale sessione tematica sulla scala e il suo sviluppo e test. Ciò è significativo, dato che la EMS è la prima scala d'intensità progettata per incoraggiare la cooperazione tra ingegneri e sismologi, piuttosto che essere usata solo da sismologi. Più tardi, in quell'anno, la XXV Assemblea Generale dell'ESC in Reykjavik approvò una risoluzione che raccomandava l'adozione della nuova scala all'interno dei paesi membri dell'ESC.

La nuova scala, dopo molto lavoro supplementare per incorporare le lezioni imparate durante il periodo di prova, è ora completa, ed io ho il grande piacere di presentarla alla comunità sismologica con la speranza che verrà adottata in tutta Europa per le future indagini macrosismiche.

Mi resta solo di ringraziare, per l'eccellente lavoro svolto, il Dr. Gottfried Grünthal, responsabile del Gruppo di Lavoro "Scala Macrosismica" dell'ESC, la commissione editoriale e tutti gli altri colleghi che hanno contribuito a questo importante compito. Vorrei anche ringraziare di nuovo la commissione di Cahiers du Centre Europeen de Geodynamique et de Seismologie per aver acconsentito alla pubblicazione di questo volume.

Trieste, 6 Aprile 1998
Peter Suhaldoc
Segretario Generale dell'ESC

Classificazione usata nella Scala Macrosismica Europea (EMS)

Suddivisione delle strutture (edifici) in classi di vulnerabilità (Tavola di Vulnerabilità)

Le tipologie delle strutture in muratura devono essere intese come, ad esempio, murature a conci; le tipologie delle strutture in cemento armato (CA) devono essere intese come, ad esempio, strutture a telaio in CA o pareti in CA. Vedi sezione 2 delle Linee Guida e Informazioni di base sui Materiali per ulteriori dettagli anche rispetto a come considerare le strutture con progettazione antisismica.

Classificazione del danno

Nota: Il modo in cui un edificio si deforma sotto il carico di un terremoto dipende dal tipo di struttura. In prima istanza si possono individuare due diverse categorie, l’una che raggruppa gli edifici in muratura e l’altra gli edifici in cemento armato.

Classificazione del danno a edifici in muratura

Grado 1 - Danno da trascurabile a leggero
(nessun danno strutturale,leggero danno non strutturale)
Crepe capillari su pochissimi muri.
Caduta di piccoli pezzi di intonaco.
Caduta di pietre non fissate dalla parte superiore degli edifici in pochissimi casi.
Grado 2 - Danno moderato
(leggero danno strutturale, moderato danno non strutturale)
Lesioni in molti muri.
Caduta di pezzi di intonaco piuttosto grandi.
Parziale collasso di comignoli.
Grado 3 - Danno da sostanziale a grave
(moderato danno strutturale, grave danno non strutturale)
Lesioni larghe diffuse sulla maggior parte dei muri.
Tegole si staccano.
Comignoli si fratturano alla base; cedimento di singoli elementi non strutturali(tramezzi, cornicioni).
Grado 4 - Danno molto grave
(grave danno strutturale, danno non strutturale molto grave)
Importanti cedimenti dei muri; parziale cedimento strutturale di tetti e solai.
Grado 5 - Distruzione
(danno strutturale molto grave)
Collasso totale o quasi totale.

 

Classificazione del danno a edifici in cemento armato

Grado 1 - Danno da trascurabile a leggero
(nessun danno strutturale,leggero danno non strutturale)
Crepe sottili nell'intonaco sopra elementi dell'intelaiatura o nei muri alla base.
Crepe sottili nei tramezzi e nelle tamponature.
Grado 2 - Danno moderato
(leggero danno strutturale, moderato danno non strutturale)
Lesioni nei pilastri e nelle travi delle strutture a telaio e nelle pareti portanti.
Lesioni in tramezzi e tamponature; caduta di rivestimenti esterni ed intonaco. Malta cade dai giunti dei pannelli murari.
Grado 3 - Danno da sostanziale a grave
(moderato danno strutturale, grave danno non strutturale)
Lesioni alla base dei pilastri e nei nodi delle strutture a telaio; lesioni alle intersezioni delle pareti accoppiate. Espulsione del copriferro, instabilità delle barre dell'armatura.
Larghe lesioni in tramezzi e tamponature, cedimento di singoli pannelli.
Grado 4 - Danno molto grave
(grave danno strutturale, danno non strutturale molto grave)
Larghe lesioni in elementi strutturali con cedimento a compressione del cemento e rottura di barre d'armatura; sfilamento delle barre di armatura; inclinazione dei pilastri. Collasso di alcuni pilastri o di un singolo piano alto.
Grado 5 - Distruzione
(danno strutturale molto grave)
Collasso del piano terra o di parti (es. ali) di edifici.

Definizione delle quantità

Definizione dei gradi di intensità

Organizzazione della scala:

  1. ● Effetti sulle persone.
  2. ● Effetti sugli oggetti e sull’ambiente.
  3. ● Danni agli edifici.

Osservazioni introduttive:
I singoli gradi d’intensità possono anche comprendere gli effetti relativi a gradi d’intensità inferiori, anche se questi effetti non sono menzionati esplicitamente.

I - Non avvertito

  1. ● Non avvertito, anche sotto le circostanze più favorevoli.
  2. ● Nessun effetto.
  3. ● Nessun danno.

II - Poco avvertito

  1. ● Il tremore è avvertito solo in particolari circostanze isolate (< 1%) da individui a riposo e in posizioni particolarmente ricettive all’interno.
  2. ● Nessun effetto.
  3. ● Nessun danno.

III - Debole

  1. ● Il terremoto è avvertito all’interno da poche persone. Persone a riposo avvertono una oscillazione o leggero tremore.
  2. ● Oggetti appesi oscillano leggermente.
  3. ● Nessun danno.

IV - Ampiamente avvertito

  1. ● All’interno il terremoto è avvertito da molti, all’esterno solo da (molto) pochi. Poche persone vengono svegliate. Il livello della vibrazione non spaventa. La vibrazione è moderata. Osservatori avvertono un leggero tremore o oscillazione dell’edificio, stanza o letto, sedia ecc.
  2. ● Oggetti in porcellana, bicchieri, finestre e porte tremano. Oggetti appesi dondolano. In alcuni casi la mobilia leggera trema visibilmente. In alcuni casi i manufatti in legno scricchiolano.
  3. ● Nessun danno.

V - Forte

  1. ● All’interno il terremoto è avvertito dalla maggior parte, all’esterno da pochi. Alcune persone sono spaventate e corrono all’esterno. Molte persone che dormono si svegliano. Osservatori avvertono una forte scossa o un dondolio dell’intero edificio, stanza o mobilia.
  2. ● Gli oggetti appesi oscillano considerevolmente. Porcellane e vetri tintinnano. Piccoli oggetti pesanti e/o su un supporto in equilibrio precario potrebbero essere spostati o cadere. Porte e finestre si spalancano o sbattono. In alcuni casi i vetri delle finestre si rompono. I liquidi oscillano e potrebbero versarsi da contenitori ben riempiti. Gli animali in casa potrebbero agitarsi.
  3. ● Danni di grado 1 ad alcuni edifici di classi di vulnerabilità A e B.

VI - Leggermente dannoso

  1. ● Avvertito dalla maggior parte delle persone all’interno, da molte all’esterno. Alcune persone perdono l’equilibrio. Molti si spaventano e corrono all’esterno.
  2. ● Piccoli oggetti normalmente stabili potrebbero cadere; e mobili potrebbero muoversi. In pochi casi piatti e oggetti di vetro si potrebbero rompere. Animali domestici potrebbero essere spaventati (anche all’esterno).
  3. ● Danni di grado 1 sostenuti da molti edifici di classi di vulnerabilità A e B; alcuni di classe A e B soffrono danni di grado 2; alcuni di classe C soffrono danni di grado 1.

VII - Dannoso

  1. ● La maggior parte delle persone è spaventata e cerca di correre all’esterno. Molti non riescono a stare in piedi, specialmente ai piani alti.
  2. ● I mobili si spostano e quelli meno stabili potrebbero cadere. Molti oggetti cadono dagli scaffali. L’acqua schizza fuori da contenitori, cisterne e piscine.
  3. ● Molti edifici di classe di vulnerabilità A subiscono danni di grado 3; pochi di grado 4.
    Molti edifici di classe di vulnerabilità B subiscono danni di grado 2; pochi di grado 3.
    Pochi edifici di classe di vulnerabilità C subiscono danni di grado 2.
    Pochi edifici di classe di vulnerabilità D subiscono danni di grado 1.

VIII - Fortemente Dannoso

  1. ● Molti non riescono a stare in piedi persino all’aperto.
  2. ● I mobili potrebbero rovesciarsi. Oggetti come televisori, macchine da scrivere ecc. cadono a terra. Lapidi potrebbero occasionalmente essere spostate, girate o capovolte. Potrebbero apparire ondulazioni su terreni soffici.
  3. ● Molti edifici di classe di vulnerabilità A subiscono danni di grado 4; pochi di grado 5.
    Molti edifici di classe di vulnerabilità B subiscono danni di grado 3; pochi di grado 4.
    Molti edifici di classe di vulnerabilità C subiscono danni di grado 2; pochi di grado 3.
    Pochi edifici di classe di vulnerabilità D subiscono danni di grado 2.

IX - Distruttivo

  1. ● Panico generale. Persone potrebbero venire scaraventate a terra.
  2. ● Molti monumenti e colonne cadono o si girano. Si osservano ondulazioni su terreni morbidi.
  3. ● Molti edifici di classe di vulnerabilità A subiscono danni di grado 5.
  4. ● Molti edifici di classe di vulnerabilità B subiscono danni di grado 4; pochi di grado 5.
  5. ● Molti edifici di classe di vulnerabilità C subiscono danni di grado 3; pochi di grado 4.
  6. ● Molti edifici di classe di vulnerabilità D subiscono danni di grado 2; pochi di grado 3.
  7. ● Pochi edifici di classe di vulnerabilità E subiscono danni di grado 2.

X - Molto Distruttivo

  1. ● La maggior parte degli edifici di classe di vulnerabilità A subiscono danni di grado 5.
  2. ● Molti edifici di classe di vulnerabilità B subiscono danni di grado 5.
  3. ● Molti edifici di classe di vulnerabilità C subiscono danni di grado 4; pochi di grado 5.
  4. ● Molti edifici di classe di vulnerabilità D subiscono danni di grado 3; pochi di grado 4.
  5. ● Molti edifici di classe di vulnerabilità E subiscono danni di grado 2; pochi di grado 3.
  6. ● Pochi edifici di classe di vulnerabilità F subiscono danni di grado 2.

XI - Devastante

  1. ● La maggior parte degli edifici di classe di vulnerabilità B subiscono danni di grado 5.
  2. ● La maggior parte degli edifici di classe di vulnerabilità C subiscono danni di grado 4; pochi molti di grado 5.
  3. ● Molti edifici di classe di vulnerabilità D subiscono danni di grado 4; pochi di grado 5.
  4. ● Molti edifici di classe di vulnerabilità E subiscono danni di grado 3; pochi di grado 4.
  5. ● Molti edifici di classe di vulnerabilità F subiscono danni di grado 2; pochi di grado 3.

XII - Completamente devastante

  1. ● Tutti gli edifici di classe di vulnerabilità A, B e praticamente tutti quelli di classe di vulnerabilità C vengono distrutti. La maggior parte degli edifici di classe di vulnerabilità D, E e F vengono distrutti. Gli effetti del terremoto hanno raggiunto i massimi risultati concepibili.

Download del testo integrale

Il testo della scala macrosismica EMS-98 è scaricabile dal sito del GFZ.