Home GeoForum Forums Geologia & Professione Vulcani & Terremoti PSHA (Probabilistic Seismic Hazard Assessment): se lo conosci lo eviti

Sono un Ingegnere Strutturista.

E' in stampa in questi giorni il mio libro sulla Validazione Strutturale. Il nono capitolo del libro è interamente dedicato a una estesa discussione su PSHA (Probabilistic Seismic Hazard Assessment), ovvero il metodo probabilistico usato dalle normative vigenti per la determinazione dell'input sismico) ed è liberamente scaricabile dal sito dell'Editore. Tale scelta è stata appositamente fatta per favorire la discussione e l'analisi di una situazione che, esaminata la letteratura disponibile, appare molto grave.

Ho già avviato la discussione nei forum dei colleghi ingegneri, ora lo faccio qui, chiedendo ospitalità, in un importante forum di geologi.

Il nono capitolo si occupa anche del documento CNR DT 212/2013, "Istruzioni per la valutazione affidabilistica della sicurezza sismica degli edifici esistenti", un documento del CNR che considero molto criticamente e che a mio parere richiederebbe una esplicita presa di posizione pubblica (che è in preparazione).

Dunque, chi volesse leggere il capitolo per farsi una idea può scaricarlo al link diretto:

http://www.epc.it/contenuti/validazione_sito.pdf

o a quello indiretto seguente, cliccando su "entra nel libro":

http://www.epc.it/Prodotto/Editoria/Libri/...trutturale/2120

Preciso che l'uso di Io e Tu maiuscoli deriva dall'uso che ne fa Bruno De Finetti, nel suo Teoria della Probabilità, a sottolineare il carattere soggettivo di ogni giudizio o valutazione, e non è quindi un maiuscolo maiestatico.

A chi è interessato, buona lettura.

Grazie
Paolo Rugarli

Gentilissimo Paolo Rugarli,
innanzi tutto benvenuto in geoforum e grazie per la segnalazione del tuo libro e del capitolo di libera lettura.

Come geologi abbiamo già sentito molte critiche sul PSHA, provenienti ad esempio dai sismologi-geofisici Mulargia e Castellaro, in relazione alle troppe cifre significative, alla metodologia, alla razionalità del concetto.
Nel capitolo 9 del tuo libro esponi in maniera dettagliata molte delle incoerenze frutto dell'analisi del documento INGV incriminato e degli errori nello sviluppo del PSHA.

Molto interessante quanto riporti:


Tanto più che conosco il prof. Romeo come esperto di analisi quantitativa del rischio applicata agli aspetti geologici e geotecnici.

Molto interessanti anche i commenti che citi degli statistici Freedman e Stark, 2003, al metodo probabilistico USGS.

Personalmente, Io sono del Tuo stesso parere (soggettivismo de-finettiano ma che riflette una considerazione oggettivamente del tutto ragionevole), ossia che l'applicazione pratica della statistica deve essere coerente con le leggi fondamentali di tale scienza, altrimenti meglio procedere per stima intuitiva.

Un paio di domande o osservazioni due aspetti nella tua critica al capitolo 9:



Hai verificato? Che io sappia, l'approssimare una lognormale alla normale nella pratica viene sconsigliato per coefficienti di variazioni > 10%, quando gli errori in cui si incorre cessano di essere trascurabili.



La scelta del set di 30 moti di input credo sia dovuta al ritenere quel numero sufficiente per un'analisi di tipo probabilistico. Io mi aspettavo un'analisi probabilistica con il metodo Montecarlo (centinaia o migliaia di modelli di input), mentre mi sono visto una proposta del genere. Tra parentesi non ho capito se i 30 moti sono riferiti ad una categoria di terreno con il metodo semplificato? E se siamo in una categoria S1 o S2? E sono usati con qualche normalizzazione?
Comunque, leggo con calma questa parte delle Istruzioni e vedo se si dice qualcosa in più sulla scelta dei 30 accelerogrammi.

Termino la mia replica in 3 stadi, faccio spesso così per evitare di creare un post troppo lungo e che, fatto accaduto in passato, al momento di cliccare il tasto 'conferma' qualcosa non vada a buon fine e perda il contenuto della replica.

Personalmente ho una natura pragmatica. Le NTC e le Istruzioni hanno valore di normativa (anche se impugnabili in sede di Corte europea come già o scritto nel forum).

Come professionisti siamo obbligati a seguirli. Ferma restando tuttavia la necessità di aggiornamento e sull'adozione di suggerimenti dettati dallo stato dell'arte della più recente letteratura tecnica di indubbia autorevolezza.

In parole povere, per attuare i tuoi suggerimenti, una nostra relazione (sismica e geotecnica) dovrebbe idealmente avere un doppio contenuto:

1) Contenuto prettamente normativo, con tutti gli inconvenienti che enumeri
2)Contenuto aggiornato alla più recente critica, con profusione di citazioni (quelle fornite nel tuo libro ad esempio).

Per questo scopo mi sembra molto interessante la proposta del metodo NDSHA, anche se attualmente non è ancora disponibile secondo quanto riporti nel libro:

Ho inziato a leggere le Istruzioni. Queste prescrivono:

1) Un minimo di 20 storie temporali spettrocompatibili da disaggregazione per la categoria di suolo pertinente (implicitamente)
2)Risposta sismica locale per le categorie di suolo C,D,E, S1 e S2
3)Analisi probabilistica delle incertezze dei parametri di RSL

Quindi, in virù del punto 3, una parte probabiistica, al di fuori della variabiità nelle storie temprali, effettivamente esiste

Una lognormale "è pur sempre una normale" nel senso che si ottiene immaginando che i logaritmi naturali dei dati stiano su una distribuzione normale. In pratica si parte non da Ai, ma da ln(Ai). Per il resto è identico.

Sì certo che ho verificato. E' proprio così. E' una proprietà della distribuzione gaussiana. Consiglio il libro "Il Cigno Nero" di Nassim Taleb, Il Saggiatore. Spiega molto dei trucchi nell'uso delle gaussiane e dei relative pericoli.

A quanto è dato capire, i trenta terremoti hanno solo la proprietà di avere una magnitudo ricompresa in un certo intervallo e di essere stati registrati a una certa distanza dall'epicentro. Provengono da tutto il mondo:

"Le registrazioni sono state selezionate in un intervallo di magnitudo compresa tra i valori 5.6 e 6.5, e di distanza compresa tra i 10km e i 30km. Tali intervalli, indicati in
§2.2.2 come scelta generalmente appropriata in assenza di dati specifici di disaggregazione, risultano in questo caso anche approssimativamente centrati intorno ai valori di disaggregazione. La Fig. C-6 mostra l’intervallo indicato e le registrazioni selezioante, all’interno della base dati utilizzata (aggregazione delle basi dati europea ESD, e delle basi dati italiane SIMBAD e ITACA)."

Cordiali Saluti
Paolo Rugarli

Grazie per il benvenuto!
A presto
Paolo Rugarli

Gentile Paolo, se consideriamo i dati log-trasformati indubbiamente questi seguono una distribuzione normale per definizione.

In aspetti applicativi però non mi sembra sia sempre possibile generalizzare e identificare le due distribuzioni.

Un semplice esempio appena verificato con Excel, utilizzando le indicazioni di Wikipedia:
http://en.wikipedia.org/wiki/Log-normal_distribution



In questa maniera, avendo un campione con media aritmetica = 100, deviazione standard = 30, abbiamo che il 5° percentile della distribuzione è dato da:

Normale: X(0.05)=51
Lognormale: X(0.05)=59

Ossia, una lognormale dopo tutto può non essere una normale, ai fini applicativi ci possono essere significative differenze (specie nelle code) se il CV non è piccolo.

Noi geologi possiamo pensare al 5° percentile o valore caratteristico di un campione di argilla con Cu media = 100 e CV= 30%, il valore caratteristico risulta diverso con normale e lognormale

Caro mccoy, mi stai fraintendendo, io non ho mai detto che le due distribuzioni si possono usare sostituendo l'una all'altra. Io non ho mai "identificato" le due distribuzioni. Mai detto e mai scritto. "Una lognormale è pur sempre una normale" vuole appunto dire, con il tuo linguaggio che "se consideriamo i dati log-trasformati indubbiamente questi seguono una distribuzione normale per definizione"

Nel cap. 2 del mio libro ("Probabilità") si fa proprio vedere come la lognormale tenda ad "appiattire" di molto le differenze tra i dati. Inoltre, proprio nel cap. 2 si fa vedere quel che mostri anche tu qui, ovvero come vari il valore "caratteristico" associato a un certo percentile, a seconda della distribuzione. Quindi mi hai completamente frainteso. "Per il resto è identico" vuol dire che se operi sui logaritmi dovrai fare le stesse operazioni. Non che i frattili e i valori caratteristici di normale e lognormale sono identici!!! Proprio il fatto che siano diversi fa capire che i numeri cambiano a seconda della distribuzione e quindi o sai bene che distribuzione adottare (perché hai magari molti dati) oppure l'arbitrarietà della distribuzione si riflette nella arbitrarietà dei valori caratteristici.

Tra l'altro PSHA usa distribuzioni lognormali senza alcuna prova che tali distribuzione sia quella adatta.

Io ho solo detto che la lognormale, se si prendono i logaritmi dei dati, si comporta esattamente come una normale. Ha in comune con essa alcune caratteristiche, non che media varianza e frattili siano identici a quelli della normale.

Spero di aver chiarito, ora.

Il senso del mio post è questo: la determinazione della pericolosità sismica di NTC, tutta basata su PSHA, è infondata. Nel capitolo nove si spiega perché.

Ciao
Paolo

Gentilissimo Paolo, scusa il frainteso ma non ho potuto leggere il capitolo 2 e in ogni caso abbiamo chiarito.

Come ripeto, la PSHA è criticata in maniera sensata su molti fronti, purtroppo però il legislatore ha deciso di adottarla come procedura per la definizione delle azioni sismiche, speriamo che si riesca a sensibilizzare l'opinione dei tecnici e del legislatore stesso.