COSTRUZIONI IN ZONA SISMICA

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1 COSTRUZIONI IN ZONA SISMICA Filippo DACARRO European Centre for Training and Research in Earthquake Engineering Università degli Studi di Pavia, Italy COS È UN TERREMOTO? Improvviso rilascio di energia accumulata dalle rocce in profondità che, sottoposte alle azioni dei continui movimenti della crosta terrestre, si rompono lungo superfici di scorrimento chiamate faglie. Parte di tale energia è liberata sotto forma di onde sismiche, che provocano lo scuotimento del suolo in superficie. Circa 2 miliardi di persone vivono in aree a rischio sismico Le vittime dei terremoti dall inizio del secolo sono state: circa nel mondo circa in Italia 1

2 Il fenomeno fisico TETTONICA DELLE PLACCHE Placche convergenti Placche divergenti Continente Le placche di litosfera poggiano su di uno strato viscoso (astenosfera). Il loro moto relativo è dovuto ad uno squilibrio termico interno alla Terra, che innesca moti convettivi nello strato corrispondente al mantello. Due teorie: 1) comportamento PASSIVO delle placche galleggianti sul mantello 2) Comportamento ATTIVO delle placche, che prendono direttamente parte al processo convettivo, subendo processi di riscaldamento e raffreddamento Da: Press and Siever, 1994 and USGS 2

3 MARGINI DELLE PLACCHE a) MARGINI DIVERGENTI: le placche A e B si allontanano, MARGINI CONVERGENTI: le placche B e C entrano in collisione (zone di subduzione, i terremoti hanno origine particolarmente in queste zone). b) MARGINI TRASFORMI: le placche A e B scorrono lateralmente fra di loro Da: Press and Siever (1994) TIPI DI FAGLIE Faglia DIRETTA espansione Faglia INVERSA subduzione Faglie TRASFORMI taglio FAGLIA OBLIQUA Gli scorrimenti delle faglie reali sono rappresentabili mediante una combinazione (sovrapposizione) dei movimenti descritti Da: Press and Siever (1994) 3

4 ESEMPIO: LA FAGLIA DI SAN ANDREAS, CARRIZO PLANE, CALIFORNIA Il complesso di San Andreas è costituito da un insieme di faglie, anche se generalmente si parla di faglia trasforme. Esso rappresenta il limite di separazione fra la placca pacifica e quella nordamericana. In sintesi, mentre Los Angeles si muove in direzione delle isole Hawaii, la vicina Berkeley si muove insieme a New York sulla placca nordamericana. Tale zona è estremamente significativa da un punto di vista scientifico perché permette l osservazione diretta e lo studio sia dei meccanismi di faglia, sia dei frequenti eventi sismici associati Una caratteristica particolare è che, mentre tutto il complesso è contraddistinto da una elevata sismicità, la porzione centrale è una faglia inattiva MECCANISMO DI GENESI DEI TERREMOTI Le faglie sono da ritenersi l origine, piuttosto che l effetto di un terremoto, da esse generato secondo il seguente schema: 1) Due blocchi crostali, separati da una superficie di faglia, si trovano nella posizione originaria indeformata. Lungo la superficie di faglia si ha un progressivo accumulo di sforzi. 2) Tale accumulo di sforzi provoca una deformazione elastica della zona interessata 3) Raggiunto il limite di rottura in un punto, si ha uno scorrimento dei due ammassi rocciosi lungo la superficie di faglia, con concomitante rilascio istantaneo di energia 4) I due ammassi rocciosi raggiungono ad una nuova condizione di equilibrio (configurazione indeformata, non più coincidente con la posizione originaria) 4

5 PROPAGAZIONE DELLE ONDE SISMICHE faglia epicentro ipocentro o fuoco Ipocentro: punto in cui ha origine la scossa sismica o rilascio di energia Epicentro: intersezione della verticale all ipocentro con la crosta terrestre Distanza focale: distanza di un punto della superficie dall ipocentro Distanza epicentrale: distanza di un punto della superficie dall epicentro Le onde sismiche si diffondono dall ipocentro in direzione radiale. Attraversando gli strati all interno della Terra, subiscono fenomeni di rifrazione e riflessione, esattamente come quando un raggio luminoso passa da un mezzo ad un altro con caratteristiche diverse TIPI DI ONDE SISMICHE Onde di volume (si propagano in un mezzo continuo) Onde P ( primarie o longitudinali ): longitudinali alla direzione del moto, sono le più veloci (v ~ 5 7 km/s), producono i tipici boati, responsabili dei maremoti Onde S ( secondarie o trasversali ): perpendicolari alla direzione di vibrazione, non si propagano in acqua, v ~ 3 4 km/s Onde di superficie (si propagano in superficie, sono la principale causa dello scuotimento del suolo e dei danni ambientali, v = 3.5 km/s) Onde di Love: vibrano in un piano parallelo alla superficie terrestre, perpendicolarmente alla direzione dell onda Onde di Rayleigh vibrano in un piano perpendicolare alla superficie terrestre e inducono un movimento ellittico nelle particelle interessate 5