Servizio 1 Difesa del suolo - Dipartimento IV Servizi di tutela e valorizzazione dell ambiente Argomenti Trattati

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1 RISCHIO SISMICO Bruna Perniola Servizio 1 Difesa del suolo - Dipartimento IV Servizi di tutela e valorizzazione dell ambiente PROVINCIA DI ROMA Viale di Villa Pamphili, ROMA b.perniola@provincia.roma.it

2 Argomenti Trattati TERREMOTI ONDE SISMICHE MISURA DEI TERREMOTI: INTENSITA VS MAGNITUDO RISCHIO SISMICO VALUTAZIONE DEL RISCHIO SISMICO POLITICHE DI RIDUZIONE DEL RISCHIO

3 Terremoto di Messina del 1908 Un terremoto (dal latino terrae motu ossia movimento della terra) è un rapido movimento della superficie terrestre dovuto al brusco rilascio dell'energia accumulatasi all'interno della Terra in un punto ideale chiamato ipocentro o fuoco. Il punto sulla superficie della Terra, posto sulla verticale dell'ipocentro è detto epicentro. (Fonte INGV)

4 Cosa Accade Durante un Terremoto? Servizio 1 Difesa del suolo - Dipartimento IV Servizi di tutela e valorizzazione dell ambiente Sforzo Sforzo Sforzo Deformazione Sforzo Punto di Rottura La litosfera è soggetta a sforzi tettonici che provocano continue deformazioni della crosta terrestre e delle sue parti più profonde. Quando viene raggiunto il limite massimo di resistenza nelle rocce, l enorme quantità di energia accumulata durante la deformazione elastica, viene rilasciata istantaneamente, formando una frattura che parte dal punto di maggiore debolezza (punto di rottura). Parte dell energia liberata si propaga sotto forma di onde sismiche in tutte le direzioni, provocando quel movimento al suolo che chiamiamo terremoti.

5 Propagazione delle Onde Sismiche dall Ipocentro di un Terremoto Il punto interno della Terra dove si genera la rottura si chiama fuoco o ipocentro del terremoto; il punto corrispondente sulla superficie terrestre è l epicentro. Le onde sismiche si irradiano a partire dalla sorgente. Il terremoto viene generato da un movimento improvviso lungo la faglia. Per terremoti di elevata energia, la rottura si propaga fino in superficie producendo una scarpata di faglia.

6 le onde P o primarie sono quelle onde che partendo direttamente dall'ipocentro, raggiungono per prime i sensori attraversando gli strati profondi della crosta terrestre e pertanto riescono a viaggiare ad una velocità superiore rispetto alle altre onde emesse. Queste onde viaggiano comprimendo e dilatando le rocce che attraversano; Onde Sismiche le onde S o secondarie sono quelle che raggiungono il sensore dopo un certo periodo di tempo dipendente dall'ipocentro del sisma. A differenza delle onde primarie, che comprimono e dilatano, si muovono con un movimento simile al movimento di una frusta. Viaggiano più lentamente rispetto alle onde primarie e perciò confrontando i tempi di arrivo tra le onde primarie e le onde secondarie è possibile determinare la distanza del sensore dall'epicentro; le onde di Love sono onde che si muovono sugli strati superficiali della crosta terrestre e quindi vengono attenuate in modo più o meno evidente a seconda del tipo di terreno sul quale si trasmettono; le onde di Rayleight sono onde che generano un movimento di scuotimento facendo ruotare l'intero globo con moto ellittico. La loro conformazione ricorda le onde provocate da un sasso su uno specchio d'acqua.

7 Onde Sismiche SISMOGRAMMI RELATIVI AD EVENTI LOCALI Onde P Onde S Onde Superficiali TEMPO

8 La misura dei Terremoti Il primo strumento conosciuto per la misura dei terremoti è un sismoscopio costruito in Cina nel 132 a.c.

9 I Sismometri dalle Origini ai Giorni Nostri Sismometro Verticale Un sismometro è un apparato strumentale in grado di registrare le vibrazioni del terreno prodotte dal passaggio di un'onda sismica. Il principio di funzionamento è basato sulla presenza di una massa oscillante solidale con il terreno libera di muoversi in una sola direzione (verticale o orizzontale). Sismometro Orizzontale Il sismoscopio di Zhang Heng (132d.C.) Il movimento del terreno produceva un oscillazione del pendolo che attraverso un meccanismo di snodo apriva la bocca del drago facendo rilasciare la sfera di bronzo che ricadeva nella bocca del rospo sottostante. Consentiva di determinare la direzione di provenienza dell'onda. Il Sismoscopio a pendolo verticale Bina (1751) Un pendolo costituito da un grosso peso sospeso legato al soffitto. Sul peso è fissato un ago che traccia un segno nella sabbia contenuta all'interno della cassetta. Sismometro Vicentini (1905) mercurio Sismometro orizzontalea La parte mobile all'interno della campana è collegata attraverso un sistema di snodi meccanici ad un ago che graffia una lastra di nerofuno. Sismometri Wiechert Prodotti nelle officine meccaniche dell'istituto Nazionale di Geofisica negli anni '50

10 Reti Sismometriche RETE SISMOMETRICA MONDIALE RETE SISMOMETRICA ITALIANA RETE SISMOMETRICA EUROPEA

11 La Registrazione Strumentale di un Terremoto STAZIONE SISMICA Sito scelto per ospitare un insieme di strumenti atti a rilevare i movimenti del terreno RETE SISMOMETRICA (INGV)

12 La Sala Sismica dell'istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia a Roma Qui vengono tenuti sotto controllo tutti i terremoti che avvengono in Italia e nelle altre aree del Mediterraneo.

13 Intensità vs Magnitudo? Intensità: misura la grandezza di un terremoto attraverso gli effetti sull uomo, sulle costruzioni, sull ambiente. Magnitudo: misura la forza di un terremoto attraverso le registrazioni degli strumenti (sismogrammi). Ne esistono diversi tipi.

14 Magnitudo e Energie a Confronto per i Maggiori Terremoti Italiani Umbria-Marche 1997 Ms = 5.8 Molise 2002 Ms = 5.6 Friuli 1976 Ms = 6.2 L Aquila 2009 Ms = 6.2 Irpinia1980 Ms = 6.9 Emilia Romagna 2012 Ms = 5.9 Avezzano 1915 Ms = 7.0 Messina 1908 Ms= 7.3

15 I Maggiori Terremoti Italiani dell Ultimo Secolo Data Area Intensità (MCS) Vittime Feriti Calabria X 557 ~ Calabria IX 167 ~ Messina XI Irpinia IX ~ Etna X Etna X Fucino XI Val Tiberina IX-X ~ 20 ~ Mugello IX ~ 100 ~ Monte Amiata IX 1 ~ Garfagnana X 171 ~ Friuli IX 11 ~ Irpinia X Anconetano IX Maiella IX 12 ~ Irpinia IX Belice X Friuli IX-X 965 ~ Irpinia-Basilicata IX-X ~ Umbria-Marche VIII-IX Molise VIII-IX L Aquila IX-X

16 Le Conseguenze del Terremoto DANNI FAGLIAZIONE FRANE TERREMOTO LIQUEFAZIONE TSUNAMI

17 Frequenza e Intensità degli eventi sismici x Caratteristiche Antropiche del territorio Problema Sismico

18 Definizione di Rischio Sismico Pericolosità x Vulnerabilità x Esposizione (terremoti) (edifici vulnerabili) (popolazione) Rischio Sismico Nelle aree con elevata pericolosità sismica ma disabilitate, il rischio sismico è nullo.

19 Diamo alcune Definizioni!!!!!! Rischio Sismico è la misura dei danni attesi in un dato intervallo di tempo, in base al tipo di sismicità, di resistenza delle costruzioni e di antropizzazione (natura, qualità e quantità dei beni esposti); Pericolosità Sismica di un territorio è rappresentata dalla frequenza e dalla forza dei terremoti che lo interessano, ovvero dalla sua sismicità. Viene definita come la probabilità che in una data area ed in un certo intervallo di tempo si verifichi un terremoto che superi una soglia di intensità, magnitudo o accelerazione di picco (Pga) di nostro interesse; Vulnerabilità Sismica è la propensione di una struttura a subire un danno di un determinato livello, a fronte di un evento sismico di una data intensità; Esposizione Sismica è la possibilità di subire un danno socioeconomico.

20 Pericolosità x Vulnerabilità x Esposizione Rischio sismico

21 Come Valutare e Ridurre il Rischio Sismico? Rischio Sismico = 0 il rischio sismico non si può eliminare, ma certo ridurre pericolosità x vulnerabilità x esposizione Possiamo Agire

22 ma cosa vuol dire??????? Pericolosità Sismica di base: Componente della pericolosità sismica dovuta alle caratteristiche sismologiche dell area (tipo, dimensioni e profondità delle sorgenti sismiche, energia e frequenza dei terremoti). La pericolosità sismica di base calcola (generalmente in maniera probabilistica), per una certa regione e in un determinato periodo di tempo, i valori di parametri corrispondenti a prefissate probabilità di eccedenza. Tali parametri (velocità, accelerazione, intensità, ordinate spettrali) descrivono lo scuotimento prodotto dal terremoto in condizioni di suolo rigido e senza irregolarità morfologiche (terremoto di riferimento). La scala di studio è solitamente regionale. Una delle finalità di questi studi è la classificazione sismica a vasta scala del territorio, finalizzata alla programmazione delle attività di prevenzione e alla pianificazione dell emergenza. Costituisce una base per la definizione del terremoto di riferimento per studi di microzonazione sismica Pericolosità sismica locale: Componente della pericolosità sismica dovuta alle caratteristiche locali (litostratigrafiche e morfologiche, v. anche effetti locali). Lo studio della pericolosità sismica locale è condotto a scala di dettaglio partendo dai risultati degli studi di pericolosità sismica di base (terremoto di riferimento) e analizzando i caratteri geologici, geomorfologici, geotecnici e geofisici del sito; permette di definire le amplificazioni locali e la possibilità di accadimento di fenomeni di instabilità del terreno. Il prodotto più importante di questo genere di studi è la carta di microzonazione sismica Zonizzazione (o Zonazione): Individuazione e conseguente classificazione di zone del territorio nazionale, in funzione della pericolosità degli eventi attesi nelle medesime zone. In ambito sismologico, attribuzione a un determinato territorio suddiviso in zone, di un grado di sismicità utilizzato per la determinazione delle azioni sismiche e l applicazione di norme tecniche. I comuni che ricadono in queste zone sono inseriti in elenchi, e classificati di conseguenza. Microzonazione Sismica: Suddivisione di un territorio a scala comunale in aree a comportamento omogeneo sotto il profilo della risposta sismica locale, prendendo in considerazione le condizioni geologiche, geomorfologiche, idrogeologiche in grado di produrre fenomeni di amplificazione del segnale sismico e/o deformazioni permanenti del suolo (frane, liquefazioni, cedimenti e assestamenti). Pga - Peak Ground Acceleration: Valore di accelerazione massima del suolo misurata nel corso di un terremoto o attesa in un determinato sito. È una grandezza di significato analogo ad ag, ma che tiene conto dell influenza degli eventuali effetti di amplificazione del moto sismico dovuti alle caratteristiche del sottosuolo o alla topografia. ag - accelerazione orizzontale massima su suolo rigido e pianeggiante: E' il principale parametro descrittivo della pericolosità di base utilizzato per la definizione dell'azione sismica di riferimento per opere ordinarie (Classe II delle Norme Tecniche per le Costruzioni). Convenzionalmente, è l'accelerazione orizzontale massima su suolo rigido e pianeggiante, che ha una probabilità del 10% di essere superata in un intervallo di tempo di 50 anni.

23 Come siamo arrivati alla Nuova Classificazione Sismica del Territorio della Regione Lazio? D. Lgs 112 del ha delegato alle Regioni le funzioni e i compiti di aggiornare e riclassificare sismica del territorio; OPCM n del Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zone Sismiche; Delibera di Giunta Regione Lazio n. 766 del Riclassificazione sismica del territorio della Regione Lazio in applicazione della OPCM 3270/2003. Prime disposizioni; OPCM n del Criteri generali per l individuazione delle zone sismiche e per la formazione e l aggiornamento degli elenchi delle medesime zone ; Decreto Ministeriale Infrastrutture e Trasporti del Nuove Norme tecniche per le costruzioni.(ntc08)

24 La mappa di classificazione e l elenco dei comuni possono essere scaricati dal sito della Protezione Civile: &cms_pk=2729 Zona Comuni Va sottolineato che, in base alla nuove Norme Tecniche per le Costruzioni emanate nel 2008, la classificazione sismica serve solo a scopi amministrativi per il controllo e la verifica delle strutture esistenti e non per la progettazione del nuovo.

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26 VARIABILITÀ SPAZIALE DEL DANNO CON LA DISTANZA IN UN SOTTOSUOLO REALE Servizio 1 Difesa del suolo - Dipartimento IV Servizi di tutela e valorizzazione dell ambiente SITO 1 Danni importanti SITO 2 Danni medi SITO 3 Danni lievi SITO 4 Danni importanti Epicentro TERRENO Ipocentro ROCCIA ROCCIA

27 Pericolosità Sismica e Strategia Progettuale Parametri della pericolosità di base (OPCM3519/06) funzione delle coordinate geografiche del sito: ag : max Accelerazione al suolo (rigido e orizzontale) F0 : max Fattore di Amplificazione Spettrale T*C : Periodo inizio tratto a velocità costante Parametri della Strategia Progettuale (NTC08) Vita Nominale della struttura (VN) Classe d Uso (CU = ) Stati Limite (SLO, SLD, SLV, SLC) Periodo di ritorno TR dell evento di riferimento

28 Azione Sismica di Progetto Ai fini della definizione dell azione sismica di progetto, si rende necessario valutare l effetto della risposta sismica locale mediante specifiche analisi In assenza di tali analisi si può fare riferimento a un approccio semplificato (3.2.2 NTC08) Approccio semplificato categorie di sottosuolo in funzione del valore di Vs30 Analisi di risposta sismica locale Indagini specifiche -condizioni stratigrafiche e modello di sottosuolo - proprietà fisiche e meccaniche degli strati di terreno -regime delle pressioni interstiziali - profondità e morfologia del substrato rigido Analisi numeriche -scelta della schematizzazione geometrica del problema - definizione del modello geotecnico di sottosuolo -definizione delle azioni sismiche al substrato rigido - scelta della procedura di analisi

29 Procedura di definizione delle azioni tramite Spettro di Risposta Sismico da NTC08 e relativa circolare del 2009 STEP 1: Individuazione della Pericolosità Sismica del Sito (ovvero tramite le Coordinate ED50 del sito e i Tempi di Ritorno TR, vengono calcolati ag, F0 e TC) STEP 2: strategia di progettazione (scelti i parametri relativi al progetto da sviluppare la Vita Nominale VN e la Classe d Uso CU da cui si ricava il Periodo di Riferimento VR, legato a TR. Otteniamo gli Stati Limite: SLO, SLD, SLV, SLC) STEP 3: definizione dell azione di progetto. Ovvero si calcolano i 4 spetti di risposta per roccia affiorante e topografia pianeggiante. RISPOSTA SISMICA di BASE (RSB) STEP 4: una volta definito il progetto per un sito specifico e adottato lo stato limite da Analizzare, la RSB va completata considerando l amplificazione che viene dalla litostratigrafia e topografia del sito, ottenendo la RISPOSTA SISMICA LOCALE (RSL).

30 Definizione dello spettro di risposta elastico Spettro convenzionale NTC08 pericolosità di base per TR = 475 anni + cat. strat. B + cat. top. T1 Spettro da Risposta Sismica Locale (RSL) 4 accelerogrammi spettrocompatibili + modello analitico del sottosuolo

31 Politiche di Riduzione del Rischio aggiornando la conoscenza della sismicità: Pericolosità, classificazione, normativa Scegliendo siti idonei per le nuove costruzioni riducendo la vulnerabilità dell edilizia più antica e ottimizzando le risorse che ogni anno vengono spese nel recupero e nella riqualificazione del patrimonio edilizio; contrastando il fenomeno dell edilizia illegale; ricercando negli incentivi fiscali e nelle risorse assicurative uno strumento per premiare il raggiungimento di più elevati standard di sicurezza e per ridurre l impatto economico della ricostruzione post evento; attuando una costante e incisiva azione di informazione alla popolazione sulla tematica del rischio e le norme di comportamento; migliorando l operatività e la gestione dell emergenza post terremoto

32 Educazione e Prevenzione. Informazione alla Popolazione e Norme di Comportamento Documentazione storica Educazione al rischio Norme di comportamento per la popolazione Percorsi didattici e formativi per la scuola materna e primaria

33 Cosa fare prima, durante e dopo un terremoto???? Prima del Terremoto: Devo sapere qual è la classificazione sismica del comune in cui vivo. Devo informarmi se è stato redatto il piano di protezione civile comunale ed individuare a chi fare riferimento. Devo sapere dove sono e come si chiudono i rubinetti di gas, acqua e l'interruttore generale della luce. Devo evitare di tenere gli oggetti pesanti su mensole o scaffali particolarmente alti e ancorare al muro gli arredi più pesanti. Devo tenere in casa una cassetta di pronto soccorso, una torcia elettrica, un estintore, una radio a pile ed assicurarmi che ognuno sappia dove sono situati. A scuola e sul luogo di lavoro: devo informarmi se è stato predisposto un piano di emergenza e chiedere quale è il compito a me assegnato e la condotta da tenere. Durante il Terremoto: Se sono in un luogo chiuso devo cercare riparo nel vano di una porta inserita in un muro portante (quelli più spessi) o sotto una trave o sotto un tavolo. Se rimango al centro della stanza potrei essere ferito dalla caduta di vetri, intonaco o altri oggetti. Non devo precipitarmi fuori lungo le scale: potrebbero essere la parte più debole dell'edificio. Non devo usare l'ascensore: si può bloccare. Se sono all'aperto devo allontanarmi da edifici, alberi, lampioni, linee elettriche. Cercare un posto dove non ho nulla sopra di me. In strada potrei essere colpito da vasi, tegole ed altri materiali che cadono. Dopo il Terremoto: Devo uscire con prudenza indossando le scarpe: in strada potrei ferirmi con vetri rotti. Devo assicurarmi dello stato di salute delle persone attorno a me e, se necessario, prestare i primi soccorsi; non cercare però di muovere persone ferite gravemente. Devo raggiungere uno spazio aperto, lontano da edifici e strutture pericolanti. Devo stare lontano da spiagge, dighe, impianti industriali. Non devo andare in giro a curiosare. Devo raggiungere le aree di attesa individuate nel piano di emergenza comunale. Non devo usare il telefono, ma lasciare le linee libere per le chiamate di emergenza Non devo usare l automobile per evitare di intralciare il passaggio di mezzi di soccorso.