“ANALISI DEL RISCHIO GEOLOGICO ED IDROGEOLOGICO” - Corso B -

1. Università Mediterranea di Reggio Calabria – FACOLTA’ DI ARCHITETTURA A.A. 2008-2009 “ANALISI DEL RISCHIO GEOLOGICO ED IDROGEOLOGICO”- Corso B - Ing. Domenico Gioffrè Rischio sismico

2. PERICOLI DERIVANTI DA PROCESSI NATURALI TERREMOTI R = H V W Movimento improvviso e rapido che si manifesta sulla superficie terrestre con una serie di scosse, dovuto alle onde elastiche originatesi in profondità (nella crosta terreste o nel mantello), a seguito della rottura di uno stato di equilibrio e della conseguente liberazione di energia.

3. Distribuzione dei terremoti La litosfera è formata da un insieme di placche rigide in movimento tra loro. I movimenti tra le placche sono la causa della maggior parte dei terremoti.

4. Terremoti La rottura ha inizio nell’ipocentro (o fuoco) e si propaga lungo il piano di faglia, consentendo lo scorrimento relativo dei due lembi di faglia.

5. Le onde sismiche La rottura all’interno della terra libera energia sotto forma di onde elastiche, che vengono registrate dai sismografi

6. Le onde sismiche Nell’ipocentro In superficie Onde P Onde S Onde L

7. Le onde sismiche Sono caratterizzate da un trasferimento di energia e non da un trasporto di massa. Onde P, o prime o longitudinali, devono la loro propagazione a successive fasi di compressione e di espansione delle rocce, per cui le particelle vibrano avanti e indietro nella stessa direzione in cui avviene la propagazione. Si propagano in qualsiasi mezzo

8. Le onde sismiche Onde S, o seconde o trasversali, sono onde di taglio, la vibrazione provoca l’oscillazione delle particelle lungo un piano perpendicolare alla direzione di propagazione. Si propagano soltanto nei solidi.

9. Le onde sismiche Onde Rayleigh: si trasmettono in qualsiasi mezzo e producono spostamenti retrogradi e di forma ellittica nel piano verticale. Onde Love: producono spostamenti orizzontali, trasversali rispetto alla direzione di propagazione.

10. Grandezze misurate • La misura delle onde sismiche può avvenire in termini di: • energia rilasciata all’ipocentro (magnitudo) oppure • stima degli effetti in superficie (intensità). • Magnitudo: grandezza collegata alla quantità di energia che le rocce possono accumulare prima di rompersi e all’area della frattura. • Il valore dell’energia effettivamente liberata da un terremoto si ricava dalla magnitudo mediante relazioni empiriche che variano a secondo delle aree geografiche e soprattutto geologiche. In Italia la relazione che si adopera è la seguente: • log E = 9,15 + 2,15 M • con E espressa in erg e M magnitudo delle onde di superficie. • Intensità sismica: Grado di danneggiamento delle strutture e dell’entità dello sconvolgimento del suolo che si verifica in tutta l’area in cui il terremoto è avvertito.

11. Grandezze misurate

12. Grandezze misurate

13. Grandezze misurate Accelerazione massima al suolo (Pga): parametro espresso come percentuale dell’accelerazione di gravità (g) sulla superficie terrestre. Consente di stimare le forze che agiscono sulle strutture durante i terremoti, con particolare riferimento alle spinte orizzontali, le più pericolose per gli edifici. Strumenti di misura→accelerografi Per la valutazione della pericolosità sismica, riveste grande importanza l’accelerazione massima al suolo orizzontale (ossia la componente orizzontale massima della Pga)

14. Legge di attenuazione Le onde sismiche, allontanandosi dall’ipocentro, subiscono un assorbimento progressivo (attenuazione), causato dalla capacità di smorzamento delle rocce e dallo smorzamento geometrico. Nel calcolo della pericolosità sismica è necessario adottare le leggi di attenuazione che permettono di predire l’accelerazione di picco (Pga) in funzione della magnitudo dell’evento e della distanza dalla sorgente.

15. Scale di Misura Scale empiriche suddivise in gradi di danneggiamento crescente ognuno dei quali individuato da una serie di effetti che un certo terremoto riesce a provocare sulle persone, sugli oggetti, sulle costruzioni e sul territorio (dati macrosismici) (es. scala MCS). Di solito la successione di effetti è la seguente: a – effetti psichici e meccanici sugli uomini e sugli animali; b – effetti sugli oggetti; c – effetti sulle costruzioni; d – effetti sul suolo; e – effetti sulle acque superficiali e sotterranee; f – effetti geologici e geomorfologici. Grado di danneggiamento

16. Scale di Misura MCS

18. Confronto tra scale di misura Gli effetti caratteristici, riferiti all’esperienza locale, delle varie scale di misura non sono separati l’uno dall’altro anzi spesso si sovrappongono. MSK - Medvedev – Sponheur – Karnik MCS - Mercalli – Cancani – Sieberg MM - Mercalli Modificata

19. Conseguenze dei terremoti • 1) Deformazioni: • danni/distruzioni di: edifici (pubblici, privati); infrastrutture (strade, ferrovie); tubazioni interrate (es. oleodotti); altre opere antropiche (es. dighe). • => rotture nel terreno e riattivazione di faglie; innesco di frane (es. crolli); innesco di valanghe; modifiche di corsi d’acqua; svuotamento/riempimento di laghi.

20. Conseguenze dei terremoti 2) Variazioni di pressione dell’acqua : => livello delle falde idriche; portata/temperatura delle sorgenti; liquefazione dei terreni; innesco di frane (per liquefazione). 3) Tsunami: => distruzioni lungo le coste. 4) Conseguenze sociali, politiche, economiche: => panico incontrollato; criminalità indotta; uso del suolo e del territorio.

21. Isosiste o isosisme Linee che uniscono i punti di un’area, dove il terremoto è stato risentito con la stessa intensità

22. Effetti dei terremoti sulla superficie

23. Effetti dei terremoti sulla superficie

24. Effetti dei terremoti sulle costruzioni

25. Effetti dei terremoti sulle costruzioni

26. Effetti dei terremoti sulle costruzioni

27. Effetti dei terremoti sulle costruzioni

28. La sismica storica o MACROSISMICA Complesso dei dati non strumentali riguardante i terremoti riportati in bibliografia e che necessita di esame critico. • FONTI BIBLIOGRAFICHE • Opere a carattere sismologico: cataloghi sismici, riportano gli elenchi delle scosse sismiche con le descrizioni degli effetti sull’uomo, sui manufatti e sull’ambiente; lavori specifici sui singoli eventi; bollettini sismici, contenenti le informazioni sismiche. • Opere a carattere storico: storie, cronache e diari nazionali, regionali e locali, di monasteri e di monumenti; riviste storiche; documenti di archivio (statali, monastici, vescovili, parrocchiali, comunali); iscrizioni applicate sulle chiese e sui monumenti; stampe e opere grafiche in genere, fotografie;giornali.

29. Le reti sismiche in Italia Monitorano i fenomeni sismici attraverso la misura delle caratteristiche delle onde sismiche. • In Italia: • Reti sismiche locali, installate da istituzioni pubbliche, enti di ricerca, università e strutture private; • Rete sismica nazionale centralizzata dell’Istituto Nazionale di Geofisica; • Rete accelerometrica Enea-Enel >>>>>>>

30. Le reti sismiche in Italia

31. La risposta dinamica dei suoli Modifica dell’accelerazione in corrispondenza di cambiamenti litologici

32. Condizioni di possibile amplificazione locale • caratteri strutturali (a, b); • profilo topografico (morfologia) (c, g); • successione stratigrafica (d); • proprietà meccaniche (e, f); • caratteristiche idrogeologiche (h).

33. La valutazione della pericolosità sismica

34. LA PREVISIONE Dove? Quando? Intensità? • Segni precursori: • Deformazioni della superficie del suolo; • Variazione dei campi magnetico ed elettrico terrestri; • Microsismicità; • Variazione del vP / vS dell’area sottoposta a sforzi; • Aumento di concentrazione del radon nelle falde acquifere; • Cambiamento di temperatura e del livello delle falde acquifere; • Comportamento anomalo degli animali.

35. La previsione Statistica Fisica A lungo, medio e breve termine Valuta la probabilità con cui si può verificare un evento distruttivo in un arco di tempo in una data zona Definisce uno schema in grado di descrivere quantitativamente l’insieme dei fenomeni (di deformazione e scorrimento) che caratterizzano un terremoto Lungo termine = definisce criteri costruttivi adeguati ad una regione Medio termine = prevede l’installazione di strumentazione per monitorare faglie attive Breve termine = allerta la Protezione Civile, prepara gli interventi di soccorso e di evacuazione della popolazione Tempo di Ritorno: Probabilità che un dato evento si verifichi in un dato intervallo di tempo. Es.: nell’arco dei prossimi 20 anni la probabilità che si verifichi un evento sismico molto distruttivo nell’avampaese ibleo è alta (>50%).

36. LA PREVENZIONE • Si basa sulla valutazione della pericolosità e contribuisce alla gestione del rischio sismico, minimizzandone i danni e razionalizzando l’uso del territorio. • Permette di elaborare: • Norme costruttive • Norme di rafforzamento e adeguamento dell’edilizia esistente • I programmi di PREVENZIONE consistono in: • Regolamentazione (Classificazione sismica del territorio nazionale); • Intervento; • Educazione.

37. La classificazione sismica del territorio nazionale (2003) Presidenza del Consiglio dei Ministri, Ordinanza n. 3274: “Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica” (Roma, 20 marzo 2003) 1) Individuazione di 4 Zone, sulla base di altrettanti valori di accelerazioni orizzontali (ag/g) di ancoraggio dello spettro di risposta elastico, in funzione delle norme progettuali e costruttive da applicare. 2) Individuazione per ciascuna zona di valori di accelerazione di picco orizzontale del suolo (ag) con probabilità di superamento del 10 % in 50 anni. N.B. Recenti proposte di modifiche

38. Classificazione sismica del territorio nazionale: Italia meridionale

39. Adotta come parametro indicatore della pericolosità sismica, il valore di picco dell’accelerazione orizzontale al suolo (Pga) con periodo di ritorno di 475 anni (collasso) e 95 anni (danno strutturale) che corrisponde ad una probabilità di superamento del 10% in 50 anni e in 10 anni rispettivamente. Territorio nazionale diviso in quattro zone, ognuna caratterizzata da uno specifico valore di “accelerazione orizzontale di ancoraggio dello spettro di risposta elastico”. Ordinanza 3274 del 2003

42. CATEGORIE SOGGETTE A STUDI SPECIALI

43. Vs30 = velocità media di propagazione delle onde di taglio nei primi 30 metri di profondità dove: hi = spessore dello strato i-esimo in metri Vi = velocità delle onde di taglio dello strato i-esimo, per un totale di N strati, presenti nei primi 30 metri di profondità. Se non si hanno valori di Vs, il sito sarà classificato con Nspt

45. Fenomeni indotti: i maremoti o Tsunami • Sono onde lunghe che si propagano in acqua con periodo generalmente compreso fra 5 e 60 minuti. • Possono essere generate da: • Eruzioni vulcaniche; • Frane sottomarine; • Crolli di roccia in mare; • Forti terremoti sottomarini ( 7 magnitudo Scala Richter).

46. Fenomeni indotti: i maremoti o Tsunami 1) Spostamento di una grande massa d'acqua a seguito di un: terremoto sottomarino, crollo di roccia in mare, ecc.. 2) Propagazione progressiva e creazione di onde lunghe (qualche centinaia di chilometri) e di grande durata (qualche decina di minuti). 3) Sollevamento ulteriore dell’enorme massa d'acqua che spostandosi in prossimità della costa incontra un fondale marino sempre più basso e tende a sollevarsi ulteriormente.

47. Fenomeni indotti: i maremoti o Tsunami La forza distruttiva dipende dall'altezza di colonna d'acqua sollevata. Un terremoto in pieno oceano può essere estremamente pericoloso, perché può sollevare e spostare tutta l'acqua presente al di sopra del fondale marino