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Raffaele Landolfo » 20.Terremoti e rischio sismico


Terremoti e rischio sismico

Indice

  • Teoria della tettonica delle placche
  • Ipocentro ed epicentro
  • Le onde sismiche
  • Strumenti di misura del terremoto
  • La localizzazione del terremoto
  • La misura del terremoto
  • Il rischio sismico

Teoria della tettonica delle placche

L’involucro più esterno della terra detta litosfera è suddivisa in due parti:

  • Crosta terrestre;
  • Mantello superiore.

Secondo la teoria tettonica delle placche proposta dal geologo americano Harris Hess nel 1960, la crosta terrestre è frammentata in varie parti dette “zolle” o “placche” rigide in movimento tra loro, a causa dei moti convettivi interni.

La Terra. Fonte: Wikimedia Commons

La Terra. Fonte: Wikimedia Commons

Moti convettivi interni. Fonte: Wikimedia Commons

Moti convettivi interni. Fonte: Wikimedia Commons


Teoria della tettonica delle placche

La crosta terrestre è suddivisa in:

  • 7 zolle continentali:
    • Africana;
    • Eurasiatica;
    • Nord e Sud Americana;
    • Antartica;
    • Indo-Australiana;
    • Pacifica;
  • 14 zolle sub-continentali.
Mappa delle placche tettoniche della Terra. Fonte: Wikipedia

Mappa delle placche tettoniche della Terra. Fonte: Wikipedia


Teoria della tettonica delle placche

I margini delle zolle sono dette faglie, e costituiscono le superfici di discontinuità sulle quali avvengono le traslazioni relative delle facce a contatto delle zolle.
Durante questo movimento la crosta terrestre incamera una certa quantità di energia di deformazione, che rilascia bruscamente in un lasso di tempo di pochi secondi, sotto forma di energia cinetica, dando origine ai terremoti.

Tipi di faglie. Fonte: Wikimedia Commons

Tipi di faglie. Fonte: Wikimedia Commons


Ipocentro ed epicentro

L’IPOCENTRO è il punto interno alla crosta terrestre in cui ha origine il terremoto.
Da esso le onde sismiche si propagano in tutte le direzioni e per prime vengono avvertite nell’EPICENTRO, il punto sulla superficie direttamente sopra l’ipocentro.
La distanza tra ipocentro ed epicentro viene comunemente detta distanza focale H.
In relazione alla distanza focale H è possibile classificare i terremoti in:

  • terremoti crostali superficiali [H<25Km];
  • terremoti crostali normali [25<H<70Km]
  • terremoti intermedi [70<H<300Km];
  • terremoti profondi [H>300Km].
Epicentro e ipocentro

Epicentro e ipocentro

Classificazione dei terremoti

Classificazione dei terremoti


Le onde sismiche

Le onde sismiche, generate dall’energia liberata dal sisma si irradiano dall’ipocentro in tutte le direzioni.
Esse possono essere classificate in:
1. onde di volume: Sono onde che si propagano dalla sorgente sismica, attraverso il mezzo interessato in tutte le direzioni:

  • onde P: o longitudinali, sono le più veloci, raggiungono per prime un punto della superficie terrestre attraversando sia mezzi solidi che liquidi, provocando variazioni di volume;
  • onde S: sono meno veloci e più ampie rispetto alle P, innescano un movimento delle particelle del terreno in direzione perpendicolare a quella di propagazione.

2. onde di superficie: Sono onde che vengono a crearsi a causa dell’intersezione delle onde di volume con una superficie di discontinuità fisica:

  • onde Rayleight: innescano un moto ellittico delle particelle del terreno in un piano verticale lungo la direzione di propagazione, che si smorza molto rapidamente;
  • onde Love: Tali onde fanno vibrare il terreno sul piano orizzontale in direzione ortogonale rispetto alla direzione di propagazione dell’onda.
Onde sismiche. Fonte: Wikimedia Commons

Onde sismiche. Fonte: Wikimedia Commons


Le onde sismiche

Principali parametri di identificazione di un terremoto

Principali parametri di identificazione di un terremoto


Strumenti di misura del terremoto

Gli strumenti atti alla registrazione degli effetti di un terremoto sono: il sismografo e l’accelerografo.
Il SISMOGRAFO è uno strumento che misura gli spostamenti della superficie terrestre. Esso registra il moto relativo, in una solo direzione tra esso e il suolo.
Il sismografo è composto da:

  • un ricevitore, che non partecipa al moto del suolo (condizione di astaticità);
  • un registratore, che è munito di un amplificatore per rendere osservabili le vibrazioni minime;
  • un cronografo, che consente la determinazione dell’istante di registrazione.

Il sismografo traccia un diagramma, il sismogramma, che rappresenta la registrazione nel tempo del moto del suolo durante i terremoti.

Sismografo verticale. Fonte: Wikimedia Commons

Sismografo verticale. Fonte: Wikimedia Commons

Sismografo orizzontale. Fonte: Wikimedia Commons

Sismografo orizzontale. Fonte: Wikimedia Commons


Strumenti di misura del terremoto

Sismogramma. Fonte: FESN – Friuli Experimental Seismic Network

Sismogramma. Fonte: FESN - Friuli Experimental Seismic Network


Strumenti di misura del terremoto

L’ACCELEROGRAFO, invece, misura le accelerazioni del terreno secondo tre direzioni ortogonali e lavora secondo il seguente principio:
“determina la forza necessaria per non far oscillare una massa che è stata sottoposta ad un’azione che ha disturbato il suo regime di quiete”.
Il diagramma da esso prodotto si chiama accelerogramma, e definisce completamente, dal punto di vista ingegneristico, l’evento sismico in una determinata zona.
Gli accelerogrammi sono spesso rappresentati in forma normalizzata rapportando la componente di accelerazione misurata nel generico istante alla accelerazione di gravità (g = 9.81 m/s2).
I grafici della funzione velocità e della funzione spostamento, sono facilmente ottenibili dall’integrazione, rispettivamente, della funzione accelerazione e della funzione velocità.

Accelerogramma

Accelerogramma


Strumenti di misura del terremoto

Grafici di accelerazione, velocità e spostament

Grafici di accelerazione, velocità e spostament


La localizzazione del terremoto

L’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) gestisce da anni la sorveglianza sismica del territorio nazionale grazie ad una rete di stazioni sismiche disposte sull’intero territorio nazionale.
Ogni stazione sismica è dotata di un numero minimo di sei strumenti di registrazione, due per ogni traslazione.
Dall’analisi dei sismogrammi di tre stazioni sismiche è possibile determinare, conoscendo la velocità media delle onde più veloci e di quelle che arrivano in ritardo, la distanza di ogni stazione dall’epicentro.
Note le distanze epicentrali di almeno tre stazioni è possibile determinare la posizione dell’epicentro.

Sismogrammi di tre stazioni sismiche. Fonte: Wikimedia Commons

Sismogrammi di tre stazioni sismiche. Fonte: Wikimedia Commons

Distanze epicentrali

Distanze epicentrali


La misura del terremoto

L’intensità del sisma è misurato attraverso l’impiego di due scale:

  • Scala MERCALLI (1902);
  • Scala RICHTER (1935).

La scala Mercalli misura l’entità di un terremoto sulla base dei suoi effetti che esso produce su persone, cose e manufatti.
Attualmente la scala Mercalli è presente in due versioni:

  • MCS (Mercalli-Cancani-Sieberg)
  • MM (Mercalli modificata)
Scala Mercalli MSC. Fonte: Wikipedia

Scala Mercalli MSC. Fonte: Wikipedia


La misura del terremoto

La scala Richter, che determina la magnitudo del terremoto, misura l’energia sprigionata dal sisma.
La magnitudo Richter (o magnitudo locale) rappresenta il logaritmo dell’ampiezza massima dell’oscillazione (Amax) da un sismografo “Standard“, il pendolo torsionale Wood-Anderson, posto ad una distanza di 100Km dall’epicentro.
La misura della Magnitudo Locale è, però, indipendente dalle modalità di propagazione e dalle caratteristiche del territorio coinvolto.

Magnitudo Richter

Magnitudo Richter


La misura del terremoto

Negli anni ‘70 Kanamori introdusse la magnitudo momento (Mw) derivata dal parametro sismologico momento sismico (M0) che equivale al prodotto tra l’area di faglia A, la dislocazione D e la rigidezza delle roccia per unità di superficie μ.
Derivando da parametri legati allo specifico sito in cui si verifica il terremoto, il momento sismico e la magnitudo momento rappresentano quindi la migliore stima della reale grandezza del terremoto.

Magnitudo momento

Magnitudo momento


Il rischio sismico

Rischio sismico

Rischio sismico


Il rischio sismico

Mappa mondiale della pericolosità sismica. Fonte: United Nation Office for the Coordination of Humanitarian Affairs

Mappa mondiale della pericolosità sismica. Fonte: United Nation Office for the Coordination of Humanitarian Affairs


Il rischio sismico

La sismicità della penisola italiana è legata alla sua particolare posizione geografica.
L’Italia è infatti situata nella zona di convergenza tra la zolla africana e quella eurasiatica, dall’andamento di tale frattura si evince perché in Italia, solo la Sardegna sia immune dai terremoti.
La sismicità è concentrata nella parte centro-meridionale della penisola ed in alcune aree settentrionali.

Posizione geografica italiana. Fonte: Protezione Civile

Posizione geografica italiana. Fonte: Protezione Civile


Il rischio sismico

Mappa italiana della pericolosità sismica. Fonte: Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione di Milano-Pavia

Mappa italiana della pericolosità sismica. Fonte: Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione di Milano-Pavia


I materiali di supporto della lezione

Gioncu V., Mazzolani F. M., (2002), Ductility of Seismic Resistant Steel Structures, E & FN. Spon, Londra.

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