Università degli Studi Roma Tre

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1 Università degli Studi Roma Tre Facoltà di Ingegneria Corso di laurea in Ingegneria Civile per la Protezione dai Rischi Naturali Relazione di fine tirocinio Studente: Valentina Pagliaro- Matr Tutore: Gianmarco de Felice Attività svolta presso l Università degli Studi di Roma Tre Elaborazione di un sistema informativo territoriale: QGIS

2 Sommario QGIS... 3 Confronto tra moto del terreno e danneggiamento in termini di intensità macrosismica... 4 Stazioni accelerometriche RAN e INGV /8/2016, Mw= /10/2016, Mw= /10/2016, Mw= /10/2016, Mw=

3 QGIS QGIS è un software che permette di lavorare, modificare e visualizzare dati geografici all interno di una cartografia georeferenziata. Le sue funzioni sono molteplici: visualizzare dati vettoriali, modificare mappe, sovrapporre immagini raster a cartografie L interfaccia richiede che i dati siano inseriti secondo un sistema di riferimento fissato inizialmente, e dunque ogni elemento è posizionato in base a latitudine e longitudine all interno della mappa. Nel nostro caso il programma è stato utilizzato per tracciare curve di livello di parametri descrittivi degli eventi sismici della sequenza in esame, in modo da poter poi fare delle considerazioni rispetto a ciò che si è verificato. In particolare abbiamo disegnato curve isosisme, rappresentanti la distribuzione dell intensità in area mesosimica, e curve di livello per parametri del moto (PGD, PGV, PGA, PSA, EPA ). Le isosisme vengono tracciate dopo il terremoto, a seguito di primi sopralluoghi, per rappresentare il danno provocato da un sisma. Trovano molta utilità a livello pratico perché permettono di localizzare il danno in maniera rapida e quindi di intervenire in situazioni di emergenza. Le curve dell intensità sono dette anche shakemap. A seguito del terremoto del 24 agosto l INGV ha fornito nel più breve tempo possibile le curve. Vediamo come sono fatte nelle seguenti immagini: Shakemap PGA per il terremoto del 24/8/2016 (fonte INGV) Shakemap PGV per il terremoto del 24/8/2016 (fonte INGV)

4 Shakemap PSA03 per il terremoto del 24/8/2016 (fonte INGV) Shakemap Intensità per il terremoto del 24/8/2016 (fonte INGV) Le curve proposte dall INGV sono realizzate con metodi complessi e non molto recenti. Per questo motivo abbiamo deciso di provare a tracciarle con un metodo diverso, che spiegheremo in seguito. Confronto tra moto del terreno e danneggiamento in termini di intensità macrosismica Come è già stato spiegato nel paragrafo precedente, tracciare le curve isosisme permette di avere un idea di come si distribuisca il danno sull area di studio. Lo stesso si può dire delle curve isolivello che descrivono la distribuzione dei parametri spettrali. I dati di partenza sono nel primo caso quelli di intensità MCS dedotti dai sopralluoghi effettuati nelle aree colpite dal sisma. Nel secondo caso invece si attinge ai dati registrati dalle stazioni accelerometriche localizzate sul territorio nazionale. Le curve vengono definite tramite interpolazione dei suddetti dati e la loro rappresentazione sulla mappa ci permette di fare una stima, più o meno ragionevole, sul valore che assumono tali parametri lì dove le stazioni vengono meno. La dislocazione delle stazioni accelerometriche non può certamente coprire tutti i punti del territorio, quindi si vede necessario utilizzare metodi che sopperiscano a questo problema. Ovviamente maggiori sono i dati di partenza, più possiamo aspettarci che le curve siano verosimili. Essendo l area in esame una zona ad alto rischio sismico, c era una buona distribuzione di stazioni accelerometriche. Queste poi sono state incrementate ulteriormente dall INGV dopo il terremoto di agosto. A questo punto vediamo brevemente i passaggi che ci hanno portato alla realizzazione delle curve di livello.

5 Innanzitutto abbiamo usato un metodo di interpolazione spaziale di dati puntuali. Il QGIS ne fornisce di default due: le reti irregolari triangolate e l Inverse Distance Weighting (IDW). Il procedimento consiste in primo luogo nel caricare i dati puntuali noti (nome stazione, latitudine, longitudine, valore parametro) sul software, facendo attenzione ad inserire il file nello stesso sistema di riferimento della mappa. I network principali da cui abbiamo estratto i dati sono: - IT: Italian strong motion network (Dipartimento Protezione Civile), - IV: ITACA- Italian Accelerometric Archive (INGV), Dopodiché si può effettuare l interpolazione sui dati. Il metodo della triangolazione è stato scartato in quanto più adatto alla rappresentazioni di dati in elevazione. Abbiamo scelto quindi il metodo IDW che consiste nel sommare i contributi di tutti i punti noti, ciascuno dei quali è moltiplicato per un peso che dipende dalla distanza rispetto al punto di interesse: L F(G,H)=IJ K F(G K,H K ) KMN con O OQRSTU VW XQOYW VSZZ[ \WOS]YT[ RU^WZS, G K,H K _UUTVWO[YS VSW XQOYW OUYW, J K XS]U VSZ XQOYU W S]WRU. L E con vincolo KMN J K =1 XST _QW Z[ RSVW[ bzu^[zs TWR[OS WO[ZYST[Y[ Generalmente i pesi vengono stimati con l inverso della distanza al quadrato [Paolo Zatelli, Metodi di interpolazione spaziale]. Dopo che il programma ha interpolato i dati si genera automaticamente una superficie multicolore che copre tutta l area geografica interessata dalle stazioni. Infine con i comandi Extraction Contour andiamo a tracciare le curve di livello: scegliamo il parametro su cui vogliamo lavorare e l intervallo tra i livelli. Nelle mappe che vedremo di seguito è stato confrontato l andamento delle linee isolivello dell intensità macrosismica con quelle di vari parametri del moto. Questo allo scopo di definire quale tra i tanti parametri considerati fitta meglio i dati sul danno, rappresentati dall intensità. L intensità macrosismica è stata rilevata per circa 300 comuni in area epicentrale durante un sopralluogo a seguito del 24 agosto (Galli et al., 2016). Generalmente ci si aspetta che eventi sismici con PGA molto elevati siano altamente distruttivi, in realtà è importante anche conoscere la durata del picco. È ragionevole pensare infatti che terremoti con PGA basso e lunga durata possano provocare danni maggiori rispetto a quelli con PGA alti e durate brevi. Il discorso però non si esaurisce così facilmente, perché è importante anche considerare un altro aspetto: se il sisma si porta dietro alti valori spettrali, e questi coincidono con i periodi propri degli edifici, si possono verificare fenomeni di risonanza molto dannosi per le strutture. È chiaro quindi che avere informazioni solo sul PGA è troppo riduttivo, per questo motivo ci siamo concentrati sullo studio anche di altri parametri.

6 Stazioni accelerometriche RAN e INGV Prima di vedere i risultati parliamo brevemente delle stazioni accelerometriche da cui derivano i dati che abbiamo usato per l interpolazione. Più nel dettaglio vedremo solo le stazioni installate ad Amatrice e Norcia, perché sono quelle che hanno registrato i valori maggiori in area mesosismica durante tutta la sequenza. Nell immagine successiva osserviamo le stazioni accelerometriche più vicine al sito di Accumoli, dove è stato localizzato l epicentro del terremoto del 24 agosto. La classificazione cromatica che si vede è fatta in base ai livelli di PGA registrati: valori più alti in rosso e più bassi in blu. Livelli di PGA registrati nelle stazioni accelerometriche installate nel centro Italia per il sisma del 24/8/2016 [

7 La stazione di Amatrice (AMT) è quella che ha registrato i valori più alti e si trova a circa 8 Km dall epicentro. c Localizzazione epicentro del terremoto e stazione di Amatrice [ Foto stazione accelerometrica di Amatrice (AMT) [ IT-Italian strong motion network [DPC] Stazione Città Latitudine Longitudine Quota(mslm) EC8 Collocazione Topografia T1- superficie piana, AMT Amatrice (RI) B* Free field pendii isolati con inclinazione media <15

8 Nella seguente immagine vediamo il quadro delle stazioni INGV del Centro Italia per il sisma del 30/10. In questo caso l epicentro è stato localizzato a Norcia, quindi le stazioni che hanno registrato valori più alti sono state quelle di NOR e NRC, rispettivamente distanti 4.7 e 4.6 Km entrambe localizzate nel comune stesso. Livelli di PGA registrati nelle stazioni accelerometriche installate nel centro Italia per il sisma del 30/10/2016 [ Vediamo qualche dettaglio sulle stazioni di NOR e NRC.

9 Localizzazione epicentro del terremoto e stazioni NOR e NRC [ Foto stazione accelerometrica di Norcia (NRC) [ Foto stazione accelerometrica di Norcia (NOR). La stazione è collocata in un palazzo storico [ Identificativo Norcia la Castellina Codice stazione Latitudine Longitudine IT-Italian strong motion network [DPC] Quota (mslm) NOR Collocazione EC8 Topografia Nel seminterrato di un edificio storico Norcia NRC Cabina Enel B C* T1- superficie piana, pendii isolati con inclinazione media <15 T1- superficie piana, pendii isolati con inclinazione media <15

10 A questo punto vediamo i risultati risultat del lavoro con il QGIS. 24/8/2016, Mw=6.2 Nell immagine le curve di intensità MCS vengono confrontate con quelle del PGA. I valori del PGA sono calcolati tenendo conto della media geometrica geometrica tra le componenti HGE e HGN. Per la stima dei parametri del moto si è scelto di utilizzare sempre la media tra le componenti compon I triangoli blu indicano le stazioni accelerometriche e su ciascuno di essi viene riportata la media geometrica del parametro in esame. esame Si osserva che il PGA tende ad attenuarsi più lentamente in direzione parallela all appennino e verso Nord-Ovest e più rapidamente in verso opposto. I valori più alti di intensità si registrano in direzione NNO-SSE, NNO SSE, direzione coincidente con quella della faglia. Intensità elevate però sono state assegnate anche in direzione NNE: come si vede dalla foto Arquata del Tronto nto infatti raggiunge un livello di 8.5. In direzione sud gli effetti si esauriscono più velocemente, concordemente al PGA. È bene ricordare che l andamento dell intensità dipende molto dalle tipologie edilizie presenti nelle aree interessate: siccome dai sopralluoghi post- sisma è emersa una forte eterogeneità, eterogeneità è capitato che frazioni limitrofe hanno manifestato differenze di danneggiamento importanti [Rapporto sugli effetti macrosismici del terremoto del 24 Agosto 2016 di Amatrice in scala MCS, P. Galli, E. Peronace e A. Tertulliani]. Tertulliani] Proprio questa eterogeneità del costruito spiega la non completa concordanza delle curve di intensità con quelle del PGA (Damage (Damage patterns in the town of Amatrice after August 24th 2016 Central Italy earthquakes. earthquakes G.Fiorentino, A.Forte, E.Pagano, F.Sabetta, C.Baggio, D.Lavorato, C.Nuti, S.Santini). Non c è quindi da meravigliarsi se in paesi come Accumoli e Arquata del Tronto, T pur con valori relativamente bassi di accelerazione (intorno a 0.1g) si siano raggiunti livelli di danno estremi. Vediamo il dettaglio nell immagine successiva.

11 Notiamo una particolarità per quanto riguarda il valore riportato delle stazioni situate a Norcia: una delle due infatti registra circa il doppio dell altra, pur essendo molto vicine tra loro. Nell immagine sovrastante le curve di intensità vengono confrontate con quelle della PSA0.3. Quest ultimo parametro è di grande interesse nella zona che stiamo analizzando, in quanto ci si aspetta che coincida mediamente con il periodo proprio delle strutture presenti nell area (strutture da 1 a 3 piani). Come nel caso del PGA si manifesta un attenuazione in direzione appenninica. Il PSA03 si attenua molto velocemente procedendo verso sud e più lentamente in direzione di Norcia. Nuovamente, come per il PGA, registriamo valori dei parametri che sono uno il doppio dell altro nelle stazioni accelerometriche situate a Norcia.

12 Ancora una volta lì dove si stima un intensità elevata (Accumoli e Arquata) non c è riscontro con il parametro del moto, ovvero questo assume valori bassi. Nell immagine osserviamo le isolinee del PGV. Generalmente nei velocigrammi il picco di PGV si registra in corrispondenza di frequenze intermedie e basse e questo lo rende interessante ai fini dello studio del danno su edifici con frequenze analoghe.

13 Nell immagine sovrastante vediamo raffigurato l andamento delle curve di EPA, Effective Peak Acceleration. Questo è definito come l accelerazione media spettrale ricavata sull intervallo del periodo compreso tra 0,1 e 0,5 secondi diviso per 2,5. Nel nostro caso il valore è stimato come media tra gli istanti 0,1 e 0,3 perché considerati di maggiore interesse rispetto alle strutture presenti nell area (edifici di 2/3 piani). Lo stesso procedimento è stato utilizzato per tracciare le curve dei parametri spettrali per gli altri eventi significativi della sequenza sismica che abbiamo in esame. In particolare parliamo di quelli avvenuti qualche mese dopo l evento principale del 24 agosto, ovvero nelle date del 26 e 30 ottobre Mentre quelli del 26 presentano una magnitudo inferiore rispetto al 24 agosto, quello del 30 ottobre ha raggiunto un livello elevatissimo tanto da essere avvertito in maniera distinta anche a Roma. Possiamo aspettarci che ciascuno degli eventi abbia contribuito in maniera differente all accrescimento del danno nelle zone già colpite ad agosto, ma la stima dell intensità macrosismica non può essere certa e definita. Il problema infatti è che gli eventi sono avvenuti in successione e a distanza di poco tempo, facendo sì che danno si sommasse ad altro danno, non permettendo quindi di isolare distintamente gli effetti di ciascun evento. Nel caso degli eventi sismici del 26 ottobre non siamo in grado di tracciare le curve di intensità a causa della mancanza di dati. Le squadre che hanno svolto il rilevamento non sono state in grado di terminare il lavoro a causa della successiva scossa del 30.

14 26/10/2016, Mw=5.5 Come spiegato nel paragrafo precedente quindi non sono tracciate le curve di intensità. Curve isolivello per il PGA. Evento sismico 26/10/2016 Mw=5.5 Curve isolivello per il PSA01. Evento sismico 26/10/2016 Mw=5.5

15 Curve isolivello per il PSA03. Evento sismico 26/10/2016 Mw=5.5 Curve isolivello per EPA. Evento sismico 26/10/2016 Mw=5.5