Analisi del Rischio Sismico - Appunti corso

Sommario

Introduzione ...................................................................................................................................................... 1

Meccanismi di innesco sismico ......................................................................................................................... 1

Tipi di faglie ....................................................................................................................................................... 3

Effetti dei sismi ................................................................................................................................................. 7

Onde sismiche e strong motion ........................................................................................................................ 9

Tipi di onde sismiche .................................................................................................................................. 10

Onde P ..................................................................................................................................................... 11

Onde S ..................................................................................................................................................... 11

Onde di Love ........................................................................................................................................... 12

Onde di Rayleigh ..................................................................................................................................... 12

Tipologie di onde sismiche ..................................................................................................................... 12

Attenuazione ........................................................................................................................................... 13

Sorgente e moto sismico ................................................................................................................................ 14

Durata del moto sismico ............................................................................................................................. 15

Serie temporale stimata ............................................................................................................................. 16

Pericolosità sismica ......................................................................................................................................... 17

Identificazione delle faglie .......................................................................................................................... 18

Caratterizzazione di probabilità annue degli eventi sismici ...................................................................... 19

Sviluppo delle relazioni di attenuazione .................................................................................................... 22

Caratterizzazione della pericolosità sismica .............................................................................................. 22

Valutazione e selezione del sito ..................................................................................................................... 23

Performance criteria ................................................................................................................................... 24

Building program ........................................................................................................................................ 25

Strumenti per iniziare la valutazione del sito ............................................................................................ 26

Pericoli derivanti da sismi ............................................................................................................................... 27

Zona di fagliazione sismica ......................................................................................................................... 27

Mitigazione.............................................................................................................................................. 28

Liquefazione ................................................................................................................................................ 28

Mitigazione.............................................................................................................................................. 29

Aree ad intenso scuotimento del terreno .................................................................................................. 29

Colate e frane .............................................................................................................................................. 30

Mitigazione.............................................................................................................................................. 30

Problemi fuori sede che influiscono sulla selezione del sito ......................................................................... 31

Pericolo di terremoto e tsunami .................................................................................................................... 32

Problemi sismici nel design architettonico .................................................................................................... 33

Moment resisting frame ......................................................................................................................... 34

Braced frame ........................................................................................................................................... 34

Shear walls .............................................................................................................................................. 34

Il sistema di resistenza laterale verticale ................................................................................................... 35

I diaframmi, sistema di resistenza orizzontale .......................................................................................... 35

Ottimizzazione della configurazione strutturale / architettonica ............................................................. 36

Concentrazioni di stress .......................................................................................................................... 37

Torsioni .................................................................................................................................................... 38

Irregolarità di configurazione nei codici di costruzione ............................................................................ 38

Piani morbidi e deboli ............................................................................................................................. 40

Shear walls discontinui ........................................................................................................................... 41

Variazioni nella forza e rigidità del perimetro ....................................................................................... 42

Angoli rientranti ...................................................................................................................................... 44

INGV ................................................................................................................................................................ 46

Faglie attive e capaci ....................................................................................................................................... 46

Analisi delle faglie attive ................................................................................................................................ 48

Effetti di sito e Microzonazione Sismica ........................................................................................................ 51

Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC) .................................................................................................. 52

Effetti di sito ................................................................................................................................................ 57

Sorgente sismogenetica (faglia sismogenetica) ............................................................................................. 62

PROTEZIONE CIVILE ......................................................................................................................................... 66

Prevenzione del rischio simico ....................................................................................................................... 66

Regole legislative su cui si basa la Protezione Civile ..................................................................................... 72

Prevenzione e mitigazione dei rischi .......................................................................................................... 74

Tipologie degli eventi emergenziali di protezione civile ........................................................................... 74

Centro funzionale della Protezione Civile .................................................................................................. 75

Livelli di criticità .......................................................................................................................................... 75

Le strutture per gestire l’emergenza .......................................................................................................... 76

Riduzione del rischio sismico .......................................................................................................................... 77

I.Opà.CLE ..................................................................................................................................................... 80

Microzonazione sismica .................................................................................................................................. 84

Opere strategiche e rilevanti .......................................................................................................................... 87

Valutazioni della sicurezza .......................................................................................................................... 89

Gestione degli esiti ..................................................................................................................................... 90

Analisi di vulnerabilità .................................................................................................................................... 91

Azione sismica ............................................................................................................................................. 91

Coefficienti di vulnerabilità sismica ........................................................................................................... 94

Caratterizzazione dei materiali esistenti .................................................................................................... 94

Caratteristiche delle murature ............................................................................................................... 94

Caratteristiche dei calcestruzzi ............................................................................................................... 94

Caratteristiche degli acciai ...................................................................................................................... 95

La pianificazione di emergenza in Protezione Civile ...................................................................................... 95

Rischio sismico ............................................................................................................................................ 96

Rischio incendio boschivo ........................................................................................................................... 96

Rischio valanghe ......................................................................................................................................... 97

Rischio vulcanico ......................................................................................................................................... 97

Rischio industriale ....................................................................................................................................... 98

Rischio idrogeologico .................................................................................................................................. 99

Rischio dighe ............................................................................................................................................... 99

Introduzione

Nonostante i terremoti non possono essere previsti, le scienze moderne e l’ingegneria forniscono metodi e

strumenti che permettono di ridurre di molto il loro impatto. La scienza può identificare, con buona

accuratezza, dove il terremoto potrebbe avvenire e che rilascio energetico genererà. I buoni ingegneri sismici

possono quindi progettare strutture per riescono a resistere a questi sismi previsti.

Le figure chiave per avere un’ottimale progettazione sismica sono:

 I sismologi

 Gli ingegneri strutturali

Nonostante ciò, gli architetti sono coloro che iniziano la progettazione di edifici e sono coloro che decidono

la conformazione tridimensionale della struttura stessa, la forma e il luogo degli elementi strutturali e la

natura ed il luogo delle componenti non strutturali che però possono influire sulla risposta sismica.

Gli architetti e gli ingegneri devono, quindi, lavorare insieme in modo tale da poter unire le richieste

architettoniche ed i parametri di risposta sismica al fine di avere una progettazione finale ottimale per

entrambe le categorie. In questa visione, sia ingegneri che architetti devono possedere le conoscenze dei

principi che sono alla base delle proprie discipline e di quelle dell’altro: gli architetti devono possedere i

principi della progettazione sismica in modo da poter influenzare la progettazione architettonica; gli

ingegneri devono capire e rispettare le funzioni e l’estetica che sono alla base del lavoro degli architetti.

Le conoscenze trattate da sismologi, ingegneri strutturali ed architetti, unite tra loro in un adeguato ed

appropriato modo, possono determinare un grande effetto sulla prestazione sismica dei singoli edifici. La

prestazione è misurata in termini di probabilità di incorrere in vittime, costi di riparazione e sostituzione,

tempi di riparazione etc.

L’ispezione e l’analisi degli edifici danneggiati dai sismi svolgono un’importante ruolo nella comprensione

dell’efficacia della progettazione sismica. Anche se a volta il danno da terremoto appare casuale, ci sono

modelli di danno relativi sia alle caratteristiche dell’edificio che alle caratteristiche del sito su cui esso insiste.

Meccanismi di innesco sismico

Partendo dall’analisi dei terremoti, il modello più accreditato per giustificar la natura ed il presentarsi di

questi fenomeni è il modello della tettonica a zolle. Nel guscio più esterno della Terra (la litosfera) si hanno

come una serie di piattaforme (denominate “zolle” o “placche”) dello spessore tra i 100 e i 200 chilometri. La

Terra è divisa in una decina di tali piattaforme ben identificate. Tali zone interagiscono tra loro nelle loro parti

confinanti in quando vallo a collidere o ad allontanarsi a causa dei differenti moti convettivi al di sotto della

litosfera. Questa è, quindi, la teoria che riesce a spiegare la maggior parte dei terremoti terrestri.

I principali meccanismi dei terremoti sono:

 Collisione tra piattaforme litosferiche adiacenti che generano uno scorrimento tra le due – faglie

trasformi;

 Materiale che sul contorno di tali placche tende a scivolare per subduzione al di sotto dell’altra placca

mentre c’è l’avvicinamento tra le due. La parte che si immerge va a profondità elevate in cui le alte

temperature provocano la disgregazione e scioglimento del materiale; 1

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 Ciò che si distrugge per subduzione, in altri parti del pianeta si rigenera dove c’è formazione di nuova

crosta terrestre e quindi innalzamento di nuove catene montuose.

Con la teoria della tettonica a zolle vengono spiegati i terremoti interplate ossia quei terremoti generati per

interazione tra le placche stesse. Gli studi sulle placche consentono di avere un’idea sulle aree in cui, a breve

o a lungo termine, ci si aspetta di avere terremoti. Questo poiché lo studio delle placche ed il monitoraggio

delle stesse sulle zone di confine consente di monitorare gli spostamenti che esse hanno (solitamente variano

tra i 2 e i 5 cm l’anno). Il monitoraggio degli spostamenti e degli eventi che si sono susseguiti in certe zone,

consente quindi di monitorare la velocità con cui le placche si avvicinano o si allontanano e quindi creare un

elenco di ricorrenze associate ad una misura dell’intensità degli eventi che mette in evidenza una certa

periodicità degli eventi stessi.

Mentre la teoria della tettonica a zolle spiega abbastanza bene la natura dei terremoti tra le placche

(interplate earthquakes) e la presenza di alcuni vulcani ai margini delle stesse, la stessa teoria non si adatta

a giustificare altre forme di sismicità che si verificano all’interno delle stesse placche, nelle zone continentali

(intraplate earthquakes). Tali terremoti, seppur a grandi linee più lievi, possono essere ugualmente

devastanti.

L’estensione e l’intensità dei danni causati da un evento sismico dipendono fortemente dalla profondità

dell’ipocentro (fuoco) rispetto alla superficie terrestre.

I terremoti più superficiali (distanza dell’ipocentro minore di 70 km – shallow-focus earthquakes) sono

maggiormente distruttivi rispetto quelli più profondi in quanto l’energia rilasciata si propaga in una frazione

di terreno minore. Mentre, infatti, nei sismi più profondi il cono solido di volume in cui si propagano le onde

è di dimensioni maggiori il che permette una maggiore attenuazione delle onde sismiche nello spazio, per i

terremoti superficiali questo è minore quindi sul piano campagna verranno risentiti con maggior intensità.

L’energia rilasciata dai terremoti superficiali rappresenta circa il 75% di quella globalmente rilasciata dai

terremoti di tutto il mondo.

I terremoti si verificano come risultato di un improvviso rilascio di energia nel momento in cui la faglia giunge

a rottura. La rottura della faglia pu&ograv