Progetto OSOS

Terremoti - Sensibilizzazione localeClasse 4BS - A.S. 2017/2018

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Progetto OSOS: Terremoti - Sensibilizzazione localeLiceo Scientifico “G. Ricci Curbastro”, Lugo

A.S. 2017/2018

Premessa

La classe 4BS del Liceo Scientifico “G. Ricci Curbastro” di Lugo, durante l’anno scolastico 2017/2018 ha partecipato, come una di 12 scuole-hub in Italia, al progetto “Open Schools for Open Societies (OSOS)”.

Il progetto OSOS è un grande progetto Europeo del programma Horizon 2020 per la ricerca e l’innovazione che coinvolge più di 100 scuole in Europa, nella prima fase, e più di 1000 scuole, nella seconda fase. Obiettivo principale del progetto OSOS-Italia è trasformare alcune scuole del territorio nazionale in Open School (scuole aperte) attraverso sia l’innovazione nell’insegnamento delle scienze sia invitando famiglie, comunità locale, imprese, esperti, università e altre realtà presenti sul territorio, a lavorare insieme su progetti che soddisfino esigenze e sfide reali sia dell’intera società che delle comunità locali. In Italia il progetto OSOS è coordinato dalla Fondazione Idis-Città della Scienza a Napoli.

Gli alunni della 4BS hanno partecipato al progetto affrontando la tematica “Terremoti - Sensibilizzazione locale”.

Descrizione e motivazione

Anche se quasi tutta d’Italia è in una zona sismica, con rischio abbastanza alto di un terremoto con magnitudo elevata, e notizie sui terremoti sono frequentemente riportate nei mass media, i meccanismi scientifici di un terremoto sono poco conosciuti e la consapevolezza di provvedimenti preventivi è bassa. In particolare, la nostra città, Lugo, e la scuola sono in una zona sismica classificata nel secondo livello di pericolosità. Ma siccome grandi terremoti avvengono molto raramente (a intervalli di centinaia di anni) i provvedimenti preventivi non sono sempre considerati con la dovuta attenzione. Lo scopo di questo progetto è duplice: aumentare la sensibilizzazione e lavorare in un ambiente di scuola aperta coinvolgendo risorse esterne alla scuola.

Per sensibilizzare sia gli alunni della classe, sia la comunità locale, sull’importanza di lavorare in modo preventivo per ridurre gli effetti di un eventuale terremoto, l’argomento “Terremoti”, è stato approfondito molto di più rispetto allo svolgimento curriculare previsto a scuola. Per stimolare l’interesse degli alunni, il lavoro è stato concentrato sulla situazione locale, piuttosto che darne una descrizione generale.

L’argomento del progetto è molto reale per gli alunni. Nel 2012 c’è stato il terremoto in Emilia, con epicentro a soli 70 km circa dalla nostra città. Il terremoto del 2012 ha causato molti danni materialie tante persone ferite (27 morti). Il paesaggio e il terreno dov’è avvenuto il terremoto dell’Emilia è molto simile alla situazione attorno alla nostra città e visto che tutti gli alunni hanno sentito il terremoto del 2012, sono tutti perfettamente consapevoli che è possibile, in qualsiasi momento, un terremoto con gli stessi effetti nella nostra città; queste circostanze rendono il progetto molto reale eimportante per gli studenti.

Per stimolare un lavoro attivo in un ambiente di scuola aperta, la classe è stata divisa in gruppi di 4 alunni. Ogni gruppo doveva approfondire una tematica particolare in collaborazione con un ente esterno alla scuola. Inoltre le famiglie sono state coinvolte attraverso un’investigazione e mappaturasul rischio nella propria casa. Altri esempi di tematiche erano: “Approfondimento sulla ricerca scientifica sismologica” (in collaborazione con l’Università di Bologna), “La situazione al comune di Lugo” (in collaborazione col comune), “L’edificio scolastico e sicurezza scolastica” (in

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collaborazione col responsabile della sicurezza a scuola e col comune), “Simulazione di un terremoto” (in collaborazione con la Fondazione Golinelli di Bologna), “Prevenzione dei terremoti”in collaborazione col museo “Casa Bendandi” a Faenza.

Come risultato finale, gli alunni hanno riassunto le loro risultanze in una relazione scritta. Tutte le relazioni sono messe assieme in questo rapporto complessivo. Le risultanze di ogni gruppo sono anche state presentate a tutta la classe in alcune lezioni dedicate a questo.

Gli alunni hanno anche lavorato e presentato il loro lavoro sulla piattaforma dell’OSOS, raggiungibile attraverso i seguenti link:

http://portal.opendiscoveryspace.eu/it/osos-project/local-earthquake-awareness-849692

http://portal.opendiscoveryspace.eu/en/osos-project/local-earthquake-awareness-849692

Ringraziamenti

Vorrei ringraziare tutti quelli che hanno contributo a portare questo progetto a termine. In particolare:

Prof.ssa Roberta Ghetti, Liceo di Lugo, che nell’anno scolastico 2016/2017 ha svolto un progetto sui terremoti con una tematica simile e ha messo tutto il materiale del suo progetto a nostra disposizione. Inoltre sono stati molto apprezzati i suoi commenti e suggerimenti.

Prof.ssa Barbara Lolli e il Prof. Paolo Gasperini dell’università di Bologna, per avere ricevuto gli alunni del gruppo 1 e con loro discusso la ricerca in sismologia.

L’ingegner Fabio Minghini, responsabile Servizio Sismica dell’Unione dei Comuni della Bassa Romagna, per avere ricevuto gli alunni dei gruppi 2 e 3 e con loro discusso il lavoro comunale sulla prevenzione sismica.

Dott.ssa Raffaella Spagnuolo, responsabile laboratori e didattica - Area “Scienze in pratica”,Opificio Golinelli per averci prestato il Sismo Box.

Dott.ssa Paola Pescerelli Logorio, Casa Bendandi, per avere ricevuto gli alunni del gruppo 6e con loro discusso il lavoro di Bendandi e per avere organizzato l’intervista del gruppo con il Prof. A. Amato.

Prof. Daniele Ugolini, Liceo di Lugo, per avere collaborato in questo progetto.

Prof.ssa Tiziana Donati, Liceo di Lugo, per avere aiutato gli alunni col testo in inglese inserito sulla piattaforma OSOS.

Le relazioni

Le relazioni rappresentano il lavoro originale degli studenti, con solo minori correzioni suggerite dall’insegnante di fisica. Dover affrontare un argomento in modo autonomo, cercando informazioni fuori dalla scuola, ha obbligato gli alunni a semplificare e selezionare il materiale per portarlo a un livello a loro adeguato. Il progetto è stato abbastanza impegnativo per gli studenti e una delle loro difficoltà è stato il poco tempo a disposizione, considerando tutte le loro attività scolastiche. L’impegno e il successo di questo compito varia da gruppo a gruppo, com’è naturale aspettarsi, e le relazioni presentate qui rispecchiano quest’aspetto.

Lugo, 18/06/2018

Prof. Peter Ulf Johan Helgesson

Docente di fisica

Liceo Scientifico “G. Ricci Curbastro”

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IndiceGruppo 1 “Approfondimento scientifico”............................................................................................5

Gruppo 2 “Comune di Lugo”.............................................................................................................25

Gruppo 3 “La sicurezza sismica a scuola”.........................................................................................33

Gruppo 4 “Sensibilizzazione delle famiglie”.....................................................................................43

Gruppo 5 “Simulazione di terremoti”.................................................................................................57

Gruppo 6 “Previsione terremoti e Bendandi”.....................................................................................69

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Gruppo 1 “Approfondimento scientifico”

Lorenzo Minguzzi, Teresa Minguzzi, Giorgia Ragazzini, Benedetta Tazzari Classe 4BS, Liceo Scientifico “G. Ricci Curbastro”, Lugo, a.s. 2017/2018

Il nostro gruppo ha trattato l’approfondimento scientifico, in particolare abbiamo fatto una relazionee un PowerPoint, esposto poi alla classe. Innanzitutto abbiamo elaborato un piano di lavoro per decidere come agire, in seguito abbiamo avuto l’occasione di incontrare la professoressa Barbara Lolli e il professor Paolo Gasperini dell’università di Bologna che ci hanno fornito informazioni sul campo della sismologia utili ad ampliare il nostro lavoro. Abbiamo poi proceduto alla stesura della relazione a computer e alla creazione del PowerPoint, lavorando sia in gruppo sia singolarmente e traendo informazioni da internet, dal nostro manuale scolastico di scienze della Terra e dagli appuntipresi durante il colloquio con gli esperti e durante le lezioni a scuola. Infine abbiamo esposto la presentazione ai nostri compagni di classe e ai professori.

Che cos'è un terremoto?

Un terremoto è una vibrazione più o meno forte della Terra prodotta da una rapida liberazione di energia meccanica in profondità, nella crosta o nel mantello. Il punto in cui l’energia si libera e da dove inizia, la fratturazione è l’ipocentro (o fuoco) del terremoto: da esso l’energia si propaga per onde sferiche che, pur indebolendosi con la distanza, attraversano tutta la Terra, tanto da poter essere registrate dagli strumenti in tutto il mondo. Il terremoto non è un fenomeno casuale: in un anno se ne verificano in tutta la Terra circa un milione; ma solo qualche migliaio di essi è abbastanza forte da essere percepito dall’uomo. La zona posta in superficie sulla verticale dell’ipocentro è definita epicentro del terremoto.

Figura 1.1

Le onde, l’epicentro e come registrarli

Gli effetti distruttivi dei terremoti sono dovuti alla propagazione delle onde sismiche, che si originano dall'ipocentro e si trasmettono all'epicentro. I movimenti all'ipocentro producono differenti tipi di onde. Inoltre, la struttura della Terra, con l'alternarsi di materiali diversi, provocano,nelle onde che si propagano, fenomeni di rifrazione e riflessione. Per questo motivo, per esempio, onde che si dirigono inizialmente verso l'interno possono in parte rimbalzare verso la superficie, interferendo con altre onde. Le onde sismiche sono onde elastiche (attraverso le quali, cioè, l'energia elastica può essere trasportata lontano dal punto in cui si è originata), che hanno bisogno diun mezzo attraverso cui propagarsi; la propagazione avviene mediante un meccanismo di deformazione delle rocce e di "forze di richiamo" che si oppongono a tali deformazioni. Si possono individuare due tipi principali di deformazioni: la compressione pura, che provoca variazioni di volume nelle rocce, ma non di forma, e lo sforzo di taglio, che causa, invece, variazioni di forma, ma non di volume, delle rocce. A causa della coesione esistente fra le particelle costituenti, nelle

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rocce, durante la compressione e lo sforzo di taglio a cui sono sottoposte, si generano "forze di richiamo", che tendono a opporsi alle deformazioni stesse e a riportare il volume e la forma della massa rocciosa alla situazione iniziale.

Per la registrazione dei movimenti sismici, si utilizza uno strumento chiamato sismografo, costituitoda un dispositivo capace di mantenersi in relativa quiete rispetto al suolo quando questo entra in vibrazione e connesso a un oscillografo che traccia il diagramma temporale della vibrazione, definito sismogramma.

Figura 1.2

Analizzando il sismogramma si può conoscere l'entità, la natura (con una singola stazione solo in modo parziale), e la distanza del sisma dal punto dove è avvenuta la registrazione del sismogrammastesso. Il sismografo deve dunque rappresentare fedelmente il movimento del suolo oppure le grandezze (accelerazione o velocità) con le quali si può in seguito estrapolare il movimento assolutodel suolo.

Figura 1.3

Le onde longitudinali sono onde di compressione, che si originano dall'ipocentro e si propagano entro il volume delle rocce per successive compressioni e dilatazioni delle rocce stesse, di cui causano variazioni di volume. Sono chiamate onde longitudinali perché le oscillazioni degli infiniti piani in cui si può immaginare di dividere il corpo roccioso, avvengono nella stessa direzione di propagazione dell'onda. Sono anche dette onde P (primarie), perché sono le prime a giungere in superficie e a essere registrate dai sismografi, propagandosi a una velocità compresa tra 6,2 e 8,2 km/sec, a seconda della densità dei materiali che attraversano; possono propagarsi sia attraverso la roccia solida, sia attraverso un materiale liquido (magma o acqua).

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Figura 1.4

Le onde trasversali si propagano dall'ipocentro, sono generate da forze di taglio e provocano nelle rocce variazioni di forma, ma non di volume; sono dette trasversali perché provocano oscillazioni delle particelle delle rocce dal basso verso l'alto e viceversa, perpendicolarmente alla direzione di propagazione. Vengono anche chiamate onde S (secondarie) perché, essendo più lente delle onde P (3,6-4,7 km/sec) giungono in superficie per seconde. Le onde S non si propagano nei liquidi, infatti mentre in un solido le molecole che si muovono trascinano con sé quelle contigue, in un fluido le forze tra molecole sono così debole che ciò non avviene, e questa circostanza ha permesso di ipotizzare la presenza all'interno della Terra di un nucleo esterno liquido.

Le onde superficiali si originano nell'epicentro quando le onde sismiche longitudinali e trasversali (chiamate nel loro insieme anche onde di volume, o interne), giunte sulla superficie terrestre, intera-giscono con essa. Le onde superficiali si propagano appunto in superficie e sono responsabili dei danni maggiori; possono essere distinte in due tipi:

Figura 1.5

onde L (di Love), la cui propagazione provoca oscillazioni delle particelle delle rocce, trasversali alla direzione di propagazione, ma solo nel piano orizzontale, parallelo alla superficie terrestre;

onde R (di Rayleigh), che provocano un moto ellittico delle particelle delle rocce, in un piano verticale alla direzione di propagazione delle onde, come avviene per le onde in acqualontane dalla costa.

Le onde superficiali possono compiere lunghe distanze prima di estinguersi, viaggiando più lentamente delle onde P e S: la velocità di propagazione delle onde L è di circa 3 km/s, di poco inferiore a quella delle onde R (circa 2,7 km/s). La registrazione del movimento sismico da parte di un sismografo si chiama sismogramma. Nella zona posta in superficie sulla verticale dell'ipocentro, chiamata epicentro del terremoto, arriva così un groviglio di onde di ogni frequenza e velocità diverse e il terreno vibra a lungo e più violentemente che se fosse raggiunto da una singola frequenza di onde. Per questo gli strumenti posti in vicinanza dell'epicentro vanno fuori scala o forniscono registrazioni confuse. Per riconoscere i tipi di onde emesse da un terremoto bisogna portarsi a distanza dall'epicentro: infatti, poiché si muovono con velocità diverse, le onde arrivano

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in tal caso in tempi successivi. La prima parte del sismogramma, in cui si riconosce l’inizio delle oscillazioni corrisponde all’arrivo delle onde P; nella parte centrale del sismogramma all’arrivo delle onde P si sovrappone quello delle onde S; nell’ultima parte del sismogramma compaiono prevalentemente le onde superficiale, più lente ma molto più ampie.

Figura 1.6

Il diagramma spazio tempo con i tempi di arrivo delle onde sismiche rifratte, detto dromocrona (dal greco dromos corsa e cronos tempo) (distribuite lungo rette) è il primo elaborato di una investigazione geofisica del sottosuolo con la tecnica di sismica a rifrazione. La pendenza del primotratto di retta è l'inverso della velocità del primo strato (onda diretta), la pendenza del secondo trattoè l'inverso della velocità del secondo strato (onda rifratta) e così via. Quando gli strati nel sottosuolonon sono paralleli ma inclinati si generano le dromocrone coniugate date dalle velocità apparenti. Conoscendo alcuni parametri si risale alla velocità effettiva dell'intervallo roccioso investigato.

Figura 1.7 Figura 1.8

Utilizzando curve spazio-tempo dette dromocrone è possibile ricavare la distanza dell’epicentro di un terremoto da una stazione sismica ma non la posizione. Per fare questo è necessario poter disporre delle distanze dall’epicentro di almeno tre stazioni sismiche: in tal caso è sufficiente tracciare su una carta geografica equidistante, tre circonferenze con centro nelle tre stazioni e con raggio di lunghezza pari alla distanza epicentrale determinata per ciascuna stazione. Il punto di intersezione tra le circonferenze fornisce la posizione dell’epicentro. Perché un sismogramma possafornire anche indicazioni sulla profondità dell’ipocentro sono necessarie invece le registrazioni di numerose stazioni, per poter impiegare metodi di elaborazione statistica. Sono stati distinti cosi terremoti superficiali, con profondità ipocentrale tra 0 e 70 km, intermedi, con profondità tra 70 e 100 km, e profondi, con ipocentro a oltre 300 km. Per elaborare le teorie secondo le quali avviene lapropagazione delle onde, si utilizza un’“ecografia” della Terra effettuata attraverso una rete accelerometrica che studia l’accelerazione di vari punti della Terra.

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Il ciclo sismico e le sue conseguenze

Il processo che si ripete sistematicamente tra un terremoto ed il successivo si chiama ciclo sismico ecomprende 4 stadi:

Stadio intersismico: in questo periodo si accumula l'energia elastica per l'azione di forze tettoniche.

Stadio presismico: la deformazione della roccia arriva al livello critico di resistenza producendo variazioni delle caratteristiche fisiche della roccia stessa.

Stadio cosismico: si ha il terremoto con liberazione dell'energia elastica in forma di calore e con movimento reciproco dei blocchi rocciosi.

Stadio postsismico: scosse di assestamento riportano l'area ad un nuovo equilibrio attraversoscosse successive o repliche.

La nozione di ciclo sismico è di grande importanza, in quanto è il presupposto che giustifica una serie di ricerche sulla previsione dei terremoti. Si può pensare, infatti, di individuare, per una regione sismica, il probabile intervallo tra crisi sismiche successive. Contrariamente a quanto si possa pensare in modo intuitivo, la teoria del ciclo sismico, a livello pratico, non è completamente attendibile perché, in seguito a una forte scossa, è altamente probabile che se ne verifichino altre in maggior numero e/o di maggiore intensità. Questo fenomeno è dovuto al fatto che un’area in cui si èverificato un sisma è geologicamente instabile e tende a ritornare ad uno stato di equilibrio provocando ulteriori scosse, quindi è difficile stabilire un intervallo regolare dopo il quale si verificherà un altro terremoto. Inoltre dalla predisposizione della Terra a sprigionare energia dipende il frequente manifestarsi di sciami sismici. Per sciame sismico si intende una sequenza di scosse sismiche di lieve e media intensità che si sviluppano in una determinata zona e in un arco di tempo piuttosto dilatato: le scosse di uno sciame sismico, in particolare, si sviluppano in assenza di un evento principale più intenso. Ecco perché lo sciame sismico non è da confondersi con le cosiddette "scosse di assestamento" che, solitamente, seguono una scossa iniziale di più forte intensità. La spiegazione è da ritrovarsi nella fenomenologia stessa del terremoto: un sisma altro non è che una liberazione di energia nella crosta terrestre, che avviene quando va a rompersi l'equilibrio che tiene unite alcune delle parti che la compongono. Può accadere che quest'energia appena rilasciata vada ad intaccare volumi di roccia adiacenti, volumi che potrebbero a loro volta trovarsi in equilibrio precario, scatenando a loro volta un evento sismico. E' questo il meccanismo che dà vita un vero e proprio contagio sismico, fenomeno che potrebbe essere alla base delle scosse che hanno colpito l'Italia centrale da agosto 2016. Uno sciame sismico non è prevedibile poiché nonè altrettanto prevedibile capire in che modo avvenga il contagio e quanto tempo ci mette l'energia a passare da un'area ad un'altra. Questo è il motivo per il quale uno sciame sismico, purtroppo, può durare anche mesi o, addirittura, anni.

Teoria del rimbalzo elastico

Lo scuotimento del suolo è spiegato tramite la teoria del rimbalzo elastico, secondo la quale le rocce, sottoposte a forze compressive, per un certo periodo si comportano da corpi elastici deformandosi impercettibilmente senza spostarsi; superato il carico di rottura, cioè la capacità di resistenza, la roccia si spezza creando una faglia liberando istantaneamente tutta l'energia accumulata e producendo vibrazioni che sperimentiamo come terremoto. Se nella massa rocciosa esiste già una faglia, è il forte attrito tra i due blocchi della faglia a impedire all’inizio ogni movimento, per cui le rocce cominciano a deformarsi elasticamente: quando però la tensione che si accumula nelle rocce supera la resistenza dovuta all’attrito, la faglia si “riattiva” e il movimento avviene lungo di essa.

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Figura 1.9 Figura 1.10

Le scale di intensità e di magnitudo

Scala Mercalli

I primi dati su cui basare una valutazione della forza di un terremoto sono stati gli effetti prodotti dai sismi sul territorio, in particolare su manufatti, infatti lo scopo iniziale di tali indagini era di delimitare le aree in cui un terremoto aveva provocato danni tra loro simili. Una delle prime scale diintensità più precise fu presentata da Giuseppe Mercalli nel 1902: inizialmente articolata in 10 gradi, crescenti con la forza del terremoto, questa è stata in seguito più volte modificata, per tener conto dell’introduzione di nuove tecniche nelle costruzioni. Attualmente la scala di intensità più utilizzata in Europa è la scala MCS (Mercalli- Cancani -Sieberg), divisa in 12 gradi. Nelle scale di confronto per terremoti, l’intensità viene stabilità in base alla valutazione degli effetti prodotti dal terremoto su persone, manufatti e terreno. Sono, questi, i dati macrosismici di un terremoto e si riferiscono all’area entro cui il sisma è stato percepito. Ad ogni località viene assegnato un grado di inttensità, massimo nell’area epicentrale e via via decrescendo in località sempre più lontane, fino a zone in cui non si sono rilevati effetti.

1 Strumentale Avvertita solo dagli strumenti

2 Debole Avvertita solo da poche persone sensibili in condizioni particolari

3 Leggera Avvertita da poche persone

4 Moderata Avvertita da molte persone, tremiti di infissi e cristalli, oscillazione dioggetti sospesi

5 Piuttosto forte Avvertita da molte persone, anche addormentate, cadute di oggetti

6 Forte Qualche lesione agli edifici

7 Molto forte Caduta di comignoli, lesioni ad edifici

8 Distruttiva Rovina parziale di alcuni edifici, vittime isolate

9 Rovinosa Rovina totale di alcuni edifici, molte vittime, crepacci nel suolo

10 Disastrosa Crollo di parecchi edifici, numerose vittime, crepacci evidenti nel terreno

11Moltodisastrosa

Distruzione di agglomerati urbani, moltissime vittime, crepacci, frane,maremoti

12 Catastrofica Danneggiamento totale, distruzione di ogni manufatto, pochi superstiti,sconvolgimento del suolo, maremoto

Dopo aver riportato su una rappresentazione cartografica dell’area indagata i valori dell’intensità per ciascuna intensità, si tracciano delle linee “di confine” tra le zone in cui il terremoto si è manifestato con intensità diverse: si ottiene, così, una serie di curve chiuse, dette isosisme, la più

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interna delle quali racchiude l’area dell’epicentro o epicentro macrosismico. L’isosisma piè esterna che è possibile tracciare delimita l’area complessiva all’interno della quale il terremoto è stato percepito; all’esterno di essa il terremoto non ha provocato invece effetti rilevabile direttamente dagli essere umani.

Scala Richter

La Scala Richter è attualmente il metodo di misurazione più utilizzato nell’analisi dei terremoti: a differenza infatti della Scala Mercalli permette di ottenere dei parametri più oggettivi e misurabili inmodo scientifico. La Scala Richter è stata ideata dal geofisico statunitense Charles Richter e misura la magnitudo dei terremoti, ossia l’energia meccanica che viene sprigionata dal loro ipocentro. Questa misurazione indiretta si basa sull’ampiezza delle onde sismiche, la quale viene registrata attraverso specifici strumenti detti sismografi. In sostanza quindi, a differenza della Scala Mercalli, la Scala Richter permette di misurare l’intensità di un terremoto sulla base di dati oggettivi, registrati attraverso strumenti affidabili e scientifici. Inoltre, con la Scala Richter si riescono ad eliminare gli inconvenienti della Scala Mercalli: è possibile cioè confrontare l’intensità di due terremoti anche se si trovano in zone con caratteristiche differenti. Nella definizione data da Richter,la magnitudo di qualsiasi terremoto è data dal logaritmo in base dieci del massimo spostamento della traccia rispetto allo zero, espresso in micrometri, in un sismografo a torsione di Wood-Anderson calibrato in maniera standard, se l'evento si fosse verificato a una distanza epicentrale di 100 km. La magnitudo è espressa con un numero puro (adimensionale), che non ha dunque nessuna unità di misura. “Il limite è nella Terra, non nella scala”.

Magnitudo Frequenza

0 Circa 8000 al giorno

1

2 Circa 1000 al giorno

3 Circa 130 al giorno

4 Circa 15 al giorno

5 2-3 al giorno

6 120 all’anno

7

8 1 all’anno

9 1 ogni 20 anni

10 Mai registrata

Diversi tipi di magnitudo

Il concetto di Magnitudo è stato introdotto nel 1935 da Richter per rispondere alla necessità di esprimere in forma quantitativa e non soggettiva la "forza" di un terremoto. La Magnitudo Richter, detta anche Magnitudo Locale (Ml), si esprime attraverso il logaritmo decimale del rapporto fra l'ampiezza registrata da un particolare strumento, il pendolo torsionale Wood-Anderson, e una ampiezza di riferimento. Questa magnitudo era circoscritta a eventi vicini ai sismografi e poco profondi ma quando la tecnica fu estesa a terremoti di ogni profondità e distanza dalle stazioni, fu necessario sviluppare scale di magnitudo diverse, in quanto, per esempio, terremoti con ipocentri profondi sviluppano treni di onde superficiali di scarsa entità, mentre l’analisi di questo tipo di ondeè importante nel metodo Richter. Si sono quindi differenziate diversi tipi di magnitudo e tra le più importante si riconoscono mb (magnitudo di volume), Ms (magnitudo superficiale) e Mw (magnitudo momento). Nelle normali attività delle stazioni sismiche si usano insieme le due scale

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mb e Ms, ma queste non coincidono necessariamente con la magnitudo locale, infatti hanno ciascuna importanza per descrivere la forza del terremoto. La Magnitudo delle onde di volume è una stima della grandezza di un terremoto, fatta usando l'ampiezza delle onde P per calcolare la magnitudo.

mb=log10(A/T)+ Q(D,h) dove: A = ampiezza; T = periodo;

Q(D,h) = fattore di correlazione per la distanza dall’epicentro e per la profondità dell’ipocentro

Ms= log10(A/T)+1,66log10(D)+3,30 dove A = ampiezza; T = periodo; D = distanza dell’epicentro.

Per avere stime uniformi della magnitudo, indipendentemente dalla presenza o assenza delle onde superficiali, è stata messa appunto una nuova misura, la magnitudo momento. Il punto di partenza è il momento sismico (MO), che è un parametro fisico uguale alla rigidità della Terra moltiplicata per il momento medio di spostamento della faglia e la dimensione dell'area dislocata. In pratica il momento sismico è proporzionale all’energia totale rilasciata dal territorio dal terremoto e si misura in newton per metro [Nm].

Mw = 2/3log10(MO) - 10,7

Questa misura quindi è proporzionale all’area di parte della faglia che si è attivata e all’energia sismica che si è generata. I valori sono simili a quella della magnitudo Richter, ma la nuova scala permette una più precisa valutazione della magnitudo. I sismologi ritengono che la Mw sia la più significativa per dare una misura della grandezza di un terremoto nell’ipocentro poiché il momento sismico non dipende né dal tipo di onde né dalla posizione degli strumenti di registrazione. Inoltre consente di calcolare magnitudo di terremoti molto forti, tanto da superare la capacità di registrazione degli strumenti.

Tracciamento di isosisme

L'analisi macrosismica di un evento fornisce come risultato la distribuzione spaziale delle intensità rilevate sito per sito: questi differenti valori sono poi uniti per dare la distribuzione delle intensità risentite attraverso una mappa a curve di livello in cui ogni isolinea rappresenta l'area interessata da risentimenti maggiori o uguali a un dato grado di intensità.

Figura 1.11

Gli effetti provocati da un terremoto

Con la propagazione delle onde sismiche fino in superficie si ha un’oscillazione del terreno che si trasmette agli oggetti sovrastanti. I principali danni agli edifici sono causati dai movimenti orizzontali del suolo, dalle accelerazioni che gli edifici subiscono e dalla durata delle oscillazioni:

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tali avvenimenti danno origine a onde stazionarie all’interno della struttura degli edifici. Un’onda stazionaria è un’onda che non si propaga nello spazio, ma rimane localizzata, in questo caso nell’edificio. In particolare si osservano dei punti che non oscillano mai al variare del tempo, detti nodi, e da punti in cui l’oscillazione è sempre massima, detti antinodi (ventri).

Figura 1.12

Quando l’onda generata dal terremoto ha una frequenza simile a quella dell’edificio (e questa dipende dalla sua altezza), avviene il fenomeno della risonanza e gli edifici iniziano ad oscillare anche con gravi conseguenze sulla loro stabilità.

Figura 1.13

Quando gli effetti primari, dovuti alla generazione e propagazione delle onde sismiche, arrivano in superficie, danno origine agli effetti di sito, legati alla conformazione fisica del territorio. Gli effetti primari consistono in eventuali deformazioni immediate e permanenti, che dipendono dalle dimensioni del piano di faglia, dal movimento della faglia e dalla magnitudo dell’evento; si manifestano con la comparsa di faglie, a volte affioranti, di fratture nel terreno o di sollevamenti/abbassamenti del suolo, che provocano dislivelli lungo strade e ferrovie e possono far deviare il corso dei fiumi. L’insieme delle onde, che sono di frequenze diverse, costringe il terreno avibrare in modo complesso: questo può spiegare le diversità di comportamento delle varie strutture investite dallo scuotimento. In generale si può costatare che vibrazioni ad alta frequenza sollecitano maggiormente le costruzioni basse. Inoltre ogni edificio ha un proprio modo di vibrazione, quindi edifici diversi reagiscono in modo differente alle onde sismiche, questo anche per la disomogeneità e la differente composizione del suolo da luogo a luogo. Alcuni esempi di effetti di sito sono:

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Amplificazioni.

In un’area in cui affiora un basamento rigido, si possono manifestare forti amplificazioni in corrispondenza di bruschi rilievi topografici emergenti da una pianura oppure quando le onde sismiche giungono in superficie passano da un basamento rigido a sedimenti non consolidati. In tal caso aumentano molto l’ampiezza e la durata delle onde di un certo periodo (che dipende dallo spessore dei sedimenti non consolidati).

Liquefazione dei terreni.

In campo geologico liquefazione indica un fenomeno che si manifesta con la perdita improvvisa di resistenza allo sforzo di taglio di un materiale, con la conseguente fluidificazione di ampi volumi di terreno che non sono più in grado di sopportare un peso sovrapposto. Avviene in genere in sedimenti fini o limosi, saturi per la presenza di acqua d falda. A riposo, i granuli che compongono isedimenti sono disordinati, ma con le vibrazioni di un terremoto si compattano, riempendo gli spazi vuoti, così l’acqua negli interstizi è spinta verso l’alto ed esce in superficie trascinando con sé ancheun po’ di sedimento e formando i cosiddetti “vulcanelli di sabbia” (es. terremoto in Emilia nel 2012).

Figura 1.14 Figura 1.15

Frane sismo-indotte.

Si manifestano in vari modi, dalla caduta di massi allo scivolamento di parti di un versante: il terreno, infatti, all’arrivo dei diversi treni di onde, è scosso in più direzioni e subisce violente accelerazioni.

Questi esempi danno un’idea dei numerosi fattori da prendere in considerazione e di quanto, quindi,possa essere difficile predisporre difese efficaci per contrastarli.

Un altro tipo di effetti di un terremoto sono quelli secondari transitori, che cessano con lo scuotimento o poco dopo (l’oscillazione del suolo, molto visibile presso l’epicentro; la variazione del livello dell’acqua nei pozzi; il boato che si sente che accompagna il terremoto; gli incendi, dovuti alla rottura di linee elettriche).

Se il terremoto avviene sotto il fondo del mare, nelle zone costiere si possono risentire gli effetti di un maremoto o tsunami cioè un’onda d’acqua che si muove velocemente sulla superficie del mare. Quando, infatti, il movimento della faglia che provoca il terremoto fa sollevare o abbassare bruscamente un tratto del fondo del mare, l’oscillazione di quest’ultimo provoca, nella massa d’acqua sovrastante, una perturbazione che si manifesta, sulla superficie del mare, come onde moltolunghe che si propagano a velocità tra i 500 e i 900 km/h e il maremoto può percorrere enormi distanze.

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Figura 1.16

Distribuzione geografica dei terremoti

Affinché in una determinata area si verifichino dei terremoti devono essere soddisfatte due condizioni: la prima è che in tale area si accumuli gradualmente una tensione, la seconda è che le rocce presenti siano formate da materiali sufficientemente rigidi da non rompersi finché il valore della tensione non raggiunga un grado tale da provocare il terremoto. Se manca una qualunque di queste due condizioni, i terremoti non possono verificarsi. I terremoti non sono distribuiti in misura uniforme sulla superficie terrestre, ma si manifestano quasi esclusivamente in alcune fasce del pianeta, che vengono perciò dette sismicamente attive, mentre sono assenti in altre fasce, dette asismiche (tuttavia, queste ultime, pur non essendo sede di epicentri, risentono gli effetti dei terremoti dovuti al propagarsi delle onde sismiche dalle contigue zone sismicamente attive). Osservando la distribuzione degli epicentri, si nota che quasi tutti sono localizzati in alcune fasce strette e allungate in corrispondenza dei margini delle placche litosferiche, lungo le fosse oceaniche,le catene montuose recenti, le dorsali oceaniche e le fosse tettoniche continentali; si può inoltre constatare che esse coincidono con le zone di intensa attività vulcanica. Circa l'80% dei terremoti si verifica in corrispondenza della Cintura di Fuoco circumpacifica ed è legata al fenomeno della subduzione (l'immersione di una placca al di sotto di un'altra). Questa fascia è caratterizzata dalla presenza di numerosi archi insulari, lungo le coste occidentali dell'oceano Pacifico, dalle isole Aleutine fino agli archi insulari a est dell'Australia: gli ipocentri dei terremoti che si manifestano lungo questa fascia si trovano a profondità variabili. Le coste orientali dell'oceano Pacifico sono caratterizzate dalla presenza di profonde fosse oceaniche e archi magmatici continentali; la profondità degli ipocentri dei terremoti lungo questa fascia aumenta via via che ci si sposta dalla fossa oceanica verso gli archi magmatici continentali e comunque non supera i 720 km. Tale superficie è nota come superficie di Benioff-Wadati (dai nomi del sismologo russo che, nel 1954, mise in evidenza questa regolarità nella distribuzione degli ipocentri profondi, e del sismologo giapponese che, anni prima, aveva riconosciuto che gli ipocentri si facevano più profondi andando dalla Fossa del Giappone verso il continente asiatico).

Poco meno del 20% dei terremoti è localizzato lungo le catene montuose di origine recente, in corrispondenza del sistema montuoso che si estende dalle Alpi fino all'Himalaya, del ramo che prosegue verso la Cina e di archi insulari ad esse collegati (Egeo,Eolie). L'origine dei sismi è in questo caso legata allo scontro tra placche continentali e tali terremoti raramente superano i 100 km di profondità.

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I terremoti vulcanici (chiamati “tremori”) sono, invece, vibrazioni del suolo prodotte dal movimento del magma in risalita entro la crosta e nel camino vulcanico. I vulcanologi vi cercano indicazioni per una previsione delle eruzioni, ma tali vibrazioni non sono certo la causa delle eruzioni.

Infine, una sismicità significativa, anche se non intensa, si manifesta in corrispondenza delledorsali oceaniche e della fossa tettonica dell'Africa orientale: legati ai movimenti di divergenza tra le placche, i terremoti hanno in questo caso ipocentri superficiali.

Quindi le fasce sismiche in cui si concentrano gli epicentri corrispondono a:

Dorsali oceaniche, caratterizzate da terremoti con ipocentri superficiali

Fosse oceaniche, con ipocentri allineati lungo la superficie di Benioff-Wandati, da superficiali a profondi

Catene montuose di recente formazione, con ipocentri da superficiali a intermedi.

Figura 1.17

La carta della distribuzione mondiale dei terremoti offre stimolanti indicazioni sui meccanismi di deformazione della crosta terrestre e della dinamica dell’interno del pianeta. Nello stesso tempo, però, i dati di quella carta, insieme con le conoscenze fornite dallo studio della sismicità storica, aprono un’altra importante prospettiva sull’analisi della sismicità mondiale. Si è infatti potuta produrre una carta mondiale della pericolosità sismica, che offre un’immagine della sismicità in termini di probabile verificarsi in determinate zone di terremoti capaci di produrre specifiche accelerazioni.

Figura 1.18

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La microzonazione sismica

La microzonazione sismica è una operazione scientifica, altamente complessa e multidisciplinare, che ha lo scopo di riconoscere, ad una scala sufficientemente piccola (scala comunale o sub comunale), le condizioni geologiche, geomorfologiche e geotecniche locali dell'immediato sottosuolo, che possono alterare più o meno sensibilmente le caratteristiche del movimento sismico atteso generando amplificazioni del moto sismico e/o deformazioni permanenti. In altri termini tale analisi ha l'obiettivo di individuare eventuali effetti di sito a seguito di un sisma.

Nello specifico, secondo ICMS (2008) le microzone sono individuate e caratterizzate secondo tre categorie:

zone stabili: zone dove non si ipotizzano effetti locali di rilievo;

zone stabili suscettibili di amplificazioni locali:zone dove sono attese amplificazioni del moto sismico dovute alla litostratigrafia e alla morfologia locale;

zone suscettibili di instabilità: zone dove gli effetti sismici attesi e predominanti sono riconducibili a deformazioni permanenti del territorio.

Le tipologie di instabilità individuate sono:

instabilità di versante;

liquefazioni;

faglie attive e capaci;

cedimenti differenziali.

Sono stati determinati tre livelli di approfondimento per gli studi di microzonazione sismica, con complessità ed impegno crescenti:

Livello 1: consiste nella raccolta e nell’elaborazione di dati preesistenti allo scopo di suddividere il territorio in microzone con comportamento sismico qualitativamente omogeneo. Tale Livello di analisi risulta propedeutico per i successivi livelli di approfondimento; solo in alcuni casi particolari può essere considerato esaustivo. Il risultato del Livello 1 è la Carta delle microzone omogenee in prospettiva sismica.

Livello 2: in questo livello vengono condotti degli approfondimenti conoscitivi per le incertezze individuate nel Livello 1 e viene associato alle microzone omogenee l’elemento quantitativo, espresso come fattore di amplificazione Fa, con metodi semplificati (abachi e leggi empiriche). Il risultato di questo Livello di approfondimento è la Carta di microzonazione sismica.

Livello 3: rappresenta il livello di maggiore approfondimento che viene realizzato nelle zonestabili suscettibili di amplificazioni locali, nei casi di situazioni geologiche e geotecniche complesse, non risolvibili con l’uso degli abachi, o qualora l’estensione della zona in studio renda conveniente un’analisi globale di dettaglio o per opere di particolare importanza, oppure nelle zone suscettibili di instabilità particolarmente gravose per complessità del fenomeno e/o diffusione areale, non risolvibili con l’uso di metodologie speditive. I risultati sono di tipo quantitativo quali gli spettri di risposta, per le amplificazioni; gli spostamenti, i cedimenti, l’indice di liquefazione, per le instabilità. Il prodotto di questo Livello è la Carta di microzonazione sismica con approfondimenti su tematiche o aree particolari.

Gli studi di Microzonazione Sismica hanno l’obiettivo di razionalizzare la conoscenza sulle alterazioni che lo scuotimento sismico può subire in superficie, restituendo informazioni utili per il

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governo del territorio, per la progettazione, per la pianificazione per l’emergenza e per la ricostruzione post sisma.

Nella pianificazione territoriale, in funzione delle varie scale e dei vari livelli di intervento, gli studi di Microzonazione Sismica sono condotti su quelle aree per le quali il quadro normativo consenta o preveda l’uso a scopo edificatorio o per infrastrutture, la loro potenziale trasformazione a tali fini, o ne preveda l’uso ai fini di protezione civile.

Gli studi di MS sono di fondamentale importanza nella pianificazione al fine di:

orientare la scelta di aree per nuovi insediamenti

definire gli interventi ammissibili in una data area

programmare le indagini e i livelli di approfondimento

stabilire orientamenti e modalità di intervento nelle aree urbanizzate

definire priorità di intervento.

Struttura della terra

Figura 1.19

La Teoria della Tettonica delle placche (o delle zolle), elaborata negli anni Sessanta del Novecento, appare in grado di riunire e organizzare gli studi e le osservazioni precedenti (la teoria della deriva dei continenti e la teoria dell’espansione dei fondali oceanici).

Secondo la Teoria della Tettonica delle placche, la litosfera (l’involucro rigido più esterno della crosta terrestre) è suddivisa in 20 placche (o zolle) rigide.

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Figura 1.20

Quando due placche (o zolle) si allontanano l’una dall’altra si crea o si accentua la spaccatura da cuifuoriesce il magma e possono verificarsi due fenomeni:

Se l’allontanamento cessa dopo breve tempo tra le due placche (o zolle) resta solo una grande frattura, detta fossa tettonica, una struttura caratterizzata da ripide pareti a gradinata.È questo il caso del grande sistema di fratture dell’Africa orientale, detto Great Rift Valley, che dal Mar Morto si estende fino ai grandi laghi dell’Africa orientale.

Figura 1.21

Se invece l’allontanamento continua per lungo tempo si determina la formazione di un nuovo mare che può diventare un oceano, mentre le due zolle trascinate dai moti convettivi si allontanano sempre più. È questo il caso ad esempio della placca (o zolla) sudamericana e di quella africana che, lungo la dorsale medio-atlantica, si stanno allontanando a una velocità di 2 cm all’anno.

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Figura 1.22

Quando due placche si avvicinano e si scontrano possono verificarsi tre fenomeni:

Se le placche che si scontrano sono due placche oceaniche, una si piega e si incunea sotto l’altra trascinata dalle correnti del mantello. Questa placca forma di fronte all’altra una fossaoceanica e, scendendo verso zone più profonde e calde del mantello, fonde e diventa magma.

Figura 1.23

Questo fenomeno, detto subduzione, fa sì che parte di questo magma ritorni nel mantello, mentre un’altra parte può riemergere dando origine a dei vulcani che possono formare un arco vulcanico insulare. Per subduzione, si ha la formazione di fosse oceaniche o di archi vulcanici insulari, con il verificarsi di terremoti e fenomeni vulcanici. Il materiale sprofondato, infatti, fonde e in parte tende a risalire alimentando i fenomeni vulcanici.

Se le placche che si scontrano sono una placca continentale e una placca oceanica, quest’ultima sprofonda sotto l’altra; i materiali di cui è formata la placca oceanica ritornano nel mantello, fondono e diventano magma.

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Figura 1.24

Se le placche che si scontrano sono due placche continentali, esse hanno la stessa densità, nessuna delle due affonda nel mantello, ma subiscono delle compressioni, dei piegamenti e, accavallandosi l’una sull’altra, formano delle catene montuose.

Tale fenomeno, detto orogenesi, è ad esempio, quello che ha dato origine alle Alpi e alla catena dell’Himalaya.

Figura 1.25

Quando due placche si avvicinano e scorrono l’una accanto all’altra, lungo una linea di contatto cheviene detta faglia, non si ha né produzione né distruzione di crosta terrestre. È considerata attiva unafaglia che si è attivata almeno una volta negli ultimi 40.000 anni (parte alta del Pleistocene superiore-Olocene), ed è considerata capace una faglia attiva che raggiunge la superficie topografica, producendo una frattura/dislocazione del terreno. Questa definizione si riferisce al piano di rottura principale della faglia (piano su cui avviene la maggiore dislocazione). Da qui si definisce la faglia attiva e capace di rompere la superficie topografica (FAC). Un esempio è la fagliadi San Andreas in California, dove la placca pacifica slitta a fianco della placca nordamericana alla velocità di 5 cm all’anno. Questo scorrimento avviene a scatti e ciò può provocare dei terremoti.

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Figura 1.26

Incontro con i professori dell’Università di Bologna

Barbara Lolli e Paolo Gasperini, i professori universitari di Bologna che abbiamo incontro in occasione di questo progetto, si sono dimostrati molto disponibili soprattutto per averci concesso di parlare con loro, quindi di essersi presi delle ore per spiegarci pazientemente ciò che avremmo dovuto esporre in seguito. Sono stati gentili perché hanno risposto alle nostre domande senza problemi e dialogando, rendendo quelle ore non pesanti, ma anzi veramente interessanti. Abbiamo definito i terremoti e il loro funzionamento; abbiamo spiegato come si propagano le onde e ciò che accade al variare del materiale di cui è costituito il terreno in cui esse si propagano; poi i professori ci hanno fatto notare alcuni accorgimenti per i quali, intuitivamente si affermerebbe il contrario e l’importanza degli studi che tuttora avvengono per limitare i danni di un terremoto o per, in qualche modo, prevederne la localizzazione e l’intensità.

Figura 1.27

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Conclusione

In generale il progetto ci è sembrato utile a livello informativo perché ci ha aiutato ad approfondire un tema molto attuale, che è studiato da secoli e che ancora oggi continua a interessare ogni zona del nostro pianeta. Abbiamo riscontrato alcune difficoltà per mancanza di tempo, dovuta alla concomitanza di numerosi impegni scolastici. Occorre, però, puntualizzare che questa ricerca ci ha resi più consapevoli di come si modifica la Terra quando viene sottoposta agli effetti di questo fenomeno e di come si potrebbe agire per non trovarcisi impreparati.

Bibliografia

Fonti da cui abbiamo attinto parti scritte della relazione:

https://centromicrozonazionesismica.it/it/attivita/microzonazione-sismica/28-cosa-e-la-microzonazione-sismi-ca

https://it.wikipedia.org/wiki/Microzonazione_sismica

www.sapere.it/sapere/strumenti/studiafacile/scienza/La-tettonica/La-sismicit-/Le-onde-sismiche.html

www.inftub.com/scienze/scienze-della-terra/Propagazione-e-registrazione-d61264.php

https://www.gmpe.it/terremoti/ciclo-sismico

http://www.sapere.it/sapere/strumenti/domande-risposte/geografia/cosa-e-sciame-sismico.html

https://www.gmpe.it/terremoti/teoria-rimbalzo-elastico

https://it.wikipedia.org/wiki/Magnitudo_delle_onde_di_volume

http://www.ingv.it/ufficio-stampa/faq/terremoti/esistono-diverse-scale-di-magnitudo-perche

https://it.wikipedia.org/wiki/Scala_di_magnitudo_del_momento_sismico

http://www.meteoweb.eu/2016/11/terremoto-differenza-fra-magnitudo-intensita/773899/

https://doc.studenti.it/podcast/distribuzione-geografica-dei-terremoti.html

http://www.sapere.it/sapere/strumenti/studiafacile/scienza/La-tettonica/La-sismicit-/Distribuzione-geografica-dei-terremoti.html

https://gualtierofestini.wordpress.com/2011/03/20/il-prossimo-terremoto-in-italia-11-05-2011-roma/

https://www.promozioneacciaio.it/cms/it6688-progettare-e-costruire-in-zona-sismica.asp

http://legacy.ingv.it/roma/cultura/ingescuola/terremotopagina/onde.html

http://www.studiarapido.it/la-tettonica-delle-placche-spiegata-modo-semplice/#.WuE1Tsi-k3g

Il nostro libro di testo “Il Globo terrestre e la sua evoluzione” di Elvidio Lupia Palmieri e Maurizio Parotto-Zanichell

https://www.google.it/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwj-Tq__xh-HaAhUFWhQKHUVjAd0QjRx6BAgBEAU&url=http%3A%2F%2Fwww.giornaledelcilento.it%2Fit%2F04-10-2013-rischio_maremoto_la_campagna_informativa_parte_da_salerno_ecco_dove_nel_cilento-20136.html&psig=AOvVaw0TF-u0YW56zGDfp8SohAcv&ust=1525145498704572

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Gruppo 2 “Comune di Lugo”

Francesco Giganti, Edoardo Ricci Frabattista, Francesco Ruani, Simone Smecca Classe 4BS, Liceo Scientifico “G. Ricci Curbastro”, Lugo, a.s. 2017/2018

La nostra relazione (gruppo 2) si è sviluppata nella ricerca, conoscenza e prevenzione riguardo ai terremoti in ambito comunale. Per svolgerla abbiamo quindi cercato quando si sono verificati terremoti nella zona di Lugo e abbiamo fissato un incontro il 26 Aprile con l’ingegnere comunale per la prevenzione Fabio Minghini.

Cos'è il terremoto

Il terremoto è un evento naturale ed imprevedibile, causato dallo scontro, in alcune zone del pianeta,di blocchi della crosta terrestre, chiamate placche tettoniche. Le zolle provocano un enorme frizione, con accumulo di energia elastica delle rocce. Quando l'energia accumulata supera il punto critico di resistenza delle rocce, avviene una massiccia frattura che produce una serie di onde elastiche, dette onde sismiche, le quali si propagano dalla zona in cui è prodotto il terremoto.

Il punto, interno alla crosta terrestre dove si origina la frattura e l'evento sismico si chiama Ipocentro. La sua proiezione superficiale è detta epicentro, che coincide con il luogo di massima avvertibilità. L'intensità del terremoto è tanto più elevata quanto maggiore è la frattura che avviene nelle rocce interessate. Gli effetti su persone o cose sono costituiti da una serie di elementi quali, la relativa profondità ipocentrale, la frequenza delle onde sismiche che colpiscono la superficie e, soprattutto, la resistenza delle costruzioni umane alle sollecitazioni delle onde sismiche. I terremoti tendono a verificarsi nelle aree sismicamente attive ma ciò non significa che nelle zone asismiche non ne risentano gli effetti dovuti al propagarsi di vibrazioni. Le spaccature superficiali della crosta terrestre sono chiamate faglie ed è in prossimità di esse che si originano i terremoti.

Il terremoto ha una durata che difficilmente supera il minuto. L'evento principale qualche volta è preceduto da qualche scossa di "avvertimento", ma, soprattutto, è seguito da una serie di "repliche" minori, che sono causate dal naturale assestamento del terreno.

L'evento sismico viene misurato in base a due distinti criteri:

1. La magnitudo o scala Richter

2. L'intensità o scala Mercalli MCS.

Con la prima si stima il valore dell'energia liberata dal sisma mentre con la seconda vengono stimatiil grado di percezione sulle persone e gli effetti prodotti dalla scossa sulle cose tenendo conto del grado di vulnerabilità degli edifici e delle opere umane. Non c'è corrispondenza precisa tra intensità e magnitudo poichè può accadere che due terremoti di diversa magnitudine provochino effetti classificati nel medesimo grado di intensità.

Il modello che tuttora si utilizza per spiegare il meccanismo di generazione dei terremoti è quello del elastic rebound o rimbalzo elastico dovuto a Reid che lo formulò nel 1911 sulla base di osservazioni effettuate in California prima e dopo il grande terremoto di S. Francisco del 1906. La teoria di Reid, che nasce dall'osservazione che i forti terremoti superficiali sono accompagnati in genere da deformazioni del suolo (vedi figura che segue), può essere riassunta in cinque punti:

1. La frattura nella roccia che è all'origine di un terremoto tettonico è il risultato di deformazioni elastiche; quando gli sforzi, che si generano nei corpi rocciosi per effetto di tali deformazioni, superano il limite di resistenza della roccia stessa, questa cede lungo una o

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più superfici di rottura e i lembi opposti di queste si spostano l'uno rispetto all'altro fino a raggiungere una nuova posizione di equilibrio.

2. Questi spostamenti relativi non avvengono all'improvviso al momento della frattura ma raggiungono progressivamente il loro massimo ammontare durante un periodo di tempo più o meno lungo.

3. Gli unici movimenti che avvengono al momento del terremoto sono un improvviso raggiustamento elastico dei lembi della frattura verso la posizione di deformazione nulla e questi movimenti si estendono per distanze dalla frattura di qualche chilometro al massimo.

4. La vibrazione del terremoto ha origine sulla superficie delle due masse in cui avviene la frattura; la superficie da cui tali vibrazioni partono inizialmente ha un'area molto piccola chepoi può rapidamente aumentare fino a diventare molto grande ma la velocità con cui questo avviene (velocità di propagazione della frattura) è sempre minore della velocità delle onde sismiche nella roccia.

5. L'energia liberata al momento del terremoto era immagazzinata subito prima della rottura sotto forma di energia di deformazione.

Occorre notare che il concetto di frattura e del successivo slittamento relativo delle facce della faglia è fisicamente plausibile solo per terremoti superficiali mentre per profondità maggiori, a causa dell'enorme pressione dovuta al peso delle rocce sovrastanti, è necessario introdurre meccanismi di lubrificazione della superficie di faglia attraverso fluidi. Inoltre, le deformazioni superficiali così evidenti per il terremoto di S. Francisco non lo sono altrettanto per altri terremoti, come ad esempio la maggior parte di quelli che avvengono in Italia. Tuttavia, quando non si hanno chiare evidenze superficiali, si assume che ciò sia dovuto al fatto che la rottura non ha raggiunto la superficie.

Figura 2.1: Sviluppo terremoto tra 2 masse.

Il territorio

Lugo è un comune in provincia di Ravenna di circa 35000 abitanti situato nel settore nord occidentale dell'ampia e fertile pianura alluvionale che circonda Ravenna, fra i fiumi Santerno e Senio. Il territorio comunale è attraversato da una fitta rete di canali, fra i quali il Canale dei Molini di Castel Bolognese, che hanno modellato queste terre, un tempo allagate, attraverso la bonifica. Il clima che caratterizza Lugo, così come tutte le zone interne pianeggianti della Romagna, è di tipo temperato subcontinentale, con inverni piuttosto freddi ed umidi ed estati calde ed afose.

Dai dati che abbiamo e che si possono vedere nella tabella sottostante dei terremoti negli ultimi anniin Emilia Romagna, Lugo non è mai stata epicentro di una scossa di forte intensità.

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Segue una tabella sulla storia dei terremoti nel nostro territorio dal 1509.

Anno Luogo Intensità (MwM)

1509 Faenza 5,0

1624 Argenta 5,5

1688 Ravenna 5,8

1781 Faenza 5,9

1813 Romagna centrale 5,3

1956 Appennino romagnolo 5,10

1967 BASSA PADANA 5,42

1971 Parmense 5,38

1983 Parmense 5,0

1987 REGGIANO 4,7

1996 Correggio 5,4

2000 Appennino forlivese 4,8

2000 Parmense 4,4

2003 Forlivese 4,7

2003 Appennino bolognese 5,3

2008 Parmense 5,4

2012 Pianura padana emiliana 4,9

2012 Frignano 5,4

2012 Pianura padana emiliana 5.9 - 6.1

2012 Pianura padana emiliana 5.8 - 6.0

Figura 2.2Il Peak ground acceleration è la misura della massima accelerazione del suolo provocata dal terremoto. Il PGA misura l'intensità di un terremoto in una singola area geografica. In base al valoremassimo del PGA misurato o prevedibile, il territorio italiano è suddiviso in quattro zone sismiche:(http://www.protezionecivile.gov.it/jcms/it/classificazione.wp).

• Zona 1: 0,25g < PGA ≤ 0,35g (sismicità alta)

• Zona 2: 0,15g < PGA ≤ 0,25g (sismicità media)

• Zona 3: 0,05g < PGA ≤ 0,15g (sismicità bassa)

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Lugo

• Zona 4: PGA ≤ 0,05g (sismicità molto bassa)

La nostra città Lugo è in Zona 2!

Figura 2.3

Terremoto Pianura padana 2012

Il terremoto dell'Emilia del 2012 è stato un evento sismico costituito da una serie di scosse localizzate nel distretto sismico della pianura padana emiliana, prevalentemente nelle province di Modena, Ferrara, Mantova, Reggio Emilia, Bologna e Rovigo, ma avvertite anche in aree circostanti. I terremoti hanno causato danni alle costruzioni rurali ed industriali, alle opere di canalizzazione delle acque, e ad edifici e monumenti storici. In alcuni casi sono stati danneggiati anche edifici ad uso abitativo di recente costruzione; tali danni sono spesso riconducibili ai diffusi episodi di liquefazione delle sabbie. L'area interessata dal sisma è una delle tante aree sismogeniche prossime alle zone dell'Appennino, classificata a livello 2 della scala di riferimento del rischio sismico.

Lugo Terreno Alluvionale

Il caso di terreno argilloso o alluvionale va ricercato in come si propagano in questo le onde sismiche. La maggiore facilità con cui viene colpito un edificio che si posa su questa tipologia di terreno è dovuta alla rapidità di inserimento delle onde sinusoidali, che non vengono assorbite e arrivano in maniera più diretta e sull’edificio. Questo è anche uno dei motivi per i quali anche le scosse di più piccola entità possono essere risentite al suolo (minori di 2.0). Alcune case sono state distrutte parzialmente o completamente in Emilia in occasione dei terremoti avvenuti il 20 maggio 2012 e 29 maggio 2012.

Nel caso specifico invece della roccia molto competente, le onde elastiche non si riescono a propagare completamente al loro interno, ma una parte viene addirittura assorbita. Il tragitto che deve percorrere infatti la singola onda risulta a ‘zig zag’ in quanto deve riuscire a trovare i punti meno solidi di questa. Così facendo compie un lavoro maggiore ed arriva sull’edificio in maniera meno distruttiva.

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Norme Antisismiche in Italia

Il territorio nazionale è stato classificato come sismico e suddiviso in 4 zone, caratterizzate da pericolosità sismica decrescente; tali zone sono individuate da 4 classi di accelerazione massima delsuolo attraverso il Peak ground accelleration. In ogni zona è prevista l’applicazione della progettazione sismica con livelli differenziati di severità. Le zone più a rischio hanno subito modifiche agli edifici già costruiti, soprattutto edifici pubblici come dighe,ponti,strutture sanitarie, esono stati apportati consolidamenti e fortificazioni per renderle più sicure. Per gli edifici costruiti successivamente, essi hanno dovuto rispettare le norme stipulate ne 2005.

Incontro con ingegnere Minghini

Tutti gli edifici pubblici di Lugo sono costruiti secondo le norme antisismiche?Assolutamente no, le norme antisismiche in italia esistono dagli anni 30, o meglio si prendeva in esame l’evenienza di un’azione sismica, quindi una spinta orizzontale sugli edifici. Un edificio normalmente pesa, quindi carico verticale gravitazionale, il terremoto induce un movimento di questo tipo: non da delle azioni, ma da dei movimenti che vengono schematizzati come se ci fosse un’azione che spinge e che genera questa deformazione/movimento dell’edificio. Questo tipo di approccio si è sviluppato negli anni 30 in Italia; nel 1927 alcuni comuni sono stati dichiarati sismici (qui da noi solo Brisighella),nel 1983 il grosso dei comuni sono diventati sismici, tra cui tutta la provincia di Ravenna tranne Ravenna e Alfonsine. Durante questi anni sono cambiati i requisiti, ma anche la sensibilità, si è visto che i terremoti bene o male in Italia accadono dappertutto, tranne nel Tavoliere delle Puglie e in Sardegna. Si ricostruisce la posizione delle faglie tettoniche sulla base delle documentazioni sui terremoti passati e si deduce che i territori lontani da queste faglie sono meno a rischio o salvi del tutto. Sull’approfondimento della conoscenza sia tecnica che storica relativa al nostro territorio e dunque sul fatto che nel 2012 c’è stato un terremoto abbastanza importante qui vicino in una zona definita a bassa sismicità, si è provveduto alla riclassificazione sismica dei territori che in Italia avviene con riferimento all’ambito amministrativo, quindi si parla di comuni e il comune di Lugo è classificato sismico dal 1983, o meglio dal 2008 con le norme tecniche, quindi con la parte tecnica o comunque la parte burocratica per così dire si è andata a declinare una diversa azione sismica punto per punto, quindi c’è un reticolo e voi sapete che il terremoto atteso qui è diverso dal terremoto atteso al Pavaglione o da quello atteso al Palazzetto dello sport… peròil comune di Lugo è classificato sismico. Ma tutti gli edifici pubblici del Comune di Lugo, ma anche quasi tutti quelli privati sono precedenti, quindi sono stati calcolati senza tenere in considerazione gli effetti dell’azione sismica che si traducono in una spinta orizzontale sull’edificio.

Quindi un terremoto come quello di Amatrice potrebbe fare gli stessi danni al comune di Lugo?Assolutamente sì, tanto più gli edifici sono storici, ad esempio la Rocca (di impianto cinquecentesco costruita su una roccia, è stata costruita e ampliata non omogeneamente nei secoli, perciò la sua architettura non tiene conto della spinta orizzontale, ovvero il modo in cui simuliamo lo scuotimento sismico) più sono a rischio sismico.

Però ci sono state delle ristrutturazione nella Rocca.Sì, molto importanti, ce n’è una in corso anche adesso e ce ne saranno altre in futuro. La logica del comune è proprio fare un lavoro progressivo in base alle nuove conoscenze tecniche in moto da introdurre elementi di consolidamento. Esistono due tipi di edificio, quello in muratura e quello con telaio in cemento armato. Il primo (la maggior parte degli

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edifici in Italia circa 90 %) ha comportamento grave, cioè pesa, i mattoni rimangono insiemeperché pesano e sono legati con la malta e quando arriva il terremoto il rischio è che si rompano le murature e si perda il comportamento del paramento murario; per contrastare questo fenomeno a questi edifici si da il comportamento scatolare (se prendete una scatola discarpe senza coperchio e spingete le pareti si deformano con niente, mentre se mettete il coperchio e spingete è un po’ più frigida, ovvero meno deformabile). I colleghi del comune di Lugo alla Rocca negli anni hanno cercato di fare locale per locale, scala per scala, solaio per solaio, tetto per tetto degli interventi di irrigidimento con tiranti ed elementi metallici che tendono a scatolare, rendere uniforme ed omogeneo il comportamento dei singoli volumi che costituiscono la Rocca.

Sono stati fatti degli incontri per sensibilizzare le persone a comportamenti da mantenere intutti i locali del comune in cado di emergenza sismica?Sono stati fatti degli incontri che hanno avuto una discreta adesione, ma diciamo non esagerata. Verranno fatti un po’ di incontri, che dovrebbero cominciare il 24 maggio prossimo, nelle scuole elementari, dove viene spiegato ai bambini di quarta e quinta come comportarsi in caso di emergenza sismica e come è meglio gestire quelle che possono esserele situazioni di emergenza più immediate (a Bagnacavallo). Successivamente l’intenzione è di estendere il progetto di comunicazione e informazione a tutte le scuole elementari della Bassa Romagna. Fuori dall’ambiente scolastico so che ci sono degli opuscoli che vengono fatti girare per le case, ma non sono stati fatti da noi… sono piccole regole, strumenti informativi, ma di carattere generale che non vengono da noi ma sono fatti probabilmente dall’ASL, ma non sono sicuro.

In caso di emergenza noi dobbiamo uscire dalla scuola e recarci al parco del Tondo, ma come facciamo a sapere che è più sicuro della scuola? Ad esempio ci sono alberi che potrebbero caderci addosso.In realtà il problema reale sono le scosse in coda: se voi sentite una scossa violenta andate inpanico, quindi ci sono le misure di prima cautela (sotto i tavoli o l’architrave…) poi si esce dall’edificio verso un luogo dove non ci sia qualcosa che ti possa crollare addosso… poi potrebbe esserci comunque un traliccio che ti cade in testa oppure potrebbe collassare tutta la struttura dell’edificio e caderti addosso, però questa è una questione di sfortuna. Per voi l’importante è andare in una zona aperta, più lontano possibile da delle costruzioni che non collassino… in natura i terremoti non provocano danni, potrebbe venire giù un albero o un ramo, nulla di più.

Se vengono provocati danni ci sono rimborsi assicurativi?Esiste un’assicurazione che vogliono fare adesso per i danni da terremoto alcune polizze assicurative, che però nelle fattispecie sono legate all’intensità del terremoto, non tanto ai danni. Se il terremoto è abbastanza violento e l’edificio viene giù allora vuol dire che è successo perché il terremoto era violento, non perché l’edificio era costruito male. Però questi sono istituti privati, cioè tu come privato scegli di avvalerti di quello; gli strumenti dopo il danno di sovvenzioni private sono di carattere ordinativo straordinario, ovvero c’è il governo che dice “faccio dei casini per i terremotati abruzzesi anziché qualcos’altro del genere”, ma sono provvedimenti di natura straordinaria, non ordinariamente previsti. Sono comunque storicamente abbastanza inefficaci, alla fine qualche problema c’è sempre. Sono strumenti che vengono messi in atto dopo l’accadimento. Oggi il governo opera soltanto in via preventiva (non so se avete sentito parlare del cosiddetto “Sismo box”)… sono degli incentivi alle ristrutturazioni degli edifici finalizzate a quelle opere di miglioramento/consolidamento di cui si parlava prima per la Rocca, ad esempio la spesa chedovresti fare per mettere due tiranti che evitino che i muri si possano divaricare in modo cheabbiano un comportamento coerente viene detassata sotto forma di trattenuta da fondi quando si va a fare la dichiarazione dei redditi.

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L'incontro con l'ingegnere Fabio Minghini è stato molto utile ed interessante in quanto è riuscito a chiarire tutti i dubbi che avevamo sull'argomento rispondendo alle domande in maniera chiara e approfondita.

Conclusione

Grazie a questa esperienza abbiamo imparato parecchie cose, tra cui la situazione del nostro territorio per quanto riguarda il rischio sismico e la prevenzione. Dall’ incontro con l’ingegnere Minghini abbiamo appreso che Lugo non è assolutamente una città a norma perché molti edifici sono stati costruiti prima delle norme antisismiche. Abbiamo inoltre scoperto il tipo di terreno sopracui viviamo e abbiamo riscontrato che essendo molto alluvionale, in caso di terremoto si potrebberoverificare diversi fenomeni di liquefazione. Infine abbiamo constatato un ultimo fattore, la frequenza con cui i terremoti si manifestano nel territorio di Lugo e abbiamo potuto constatare che nella Bassa Romagna si verifica un terremoto forte ogni 150/200 anni. Approfondendo la ricerca abbiamo scoperto che l’ultimo terremoto abbastanza forte è avvenuto nel 1781 e quindi in questo momento il rischio di un terremoto è abbastanza alto.

Bibliografia Testo 1 (cos’è il terremoto): Interpretazione del libro “Il Globo terrestre e la sua evoluzione”

Tabella 1: revisitazione del sito http://www.emiliaromagnameteo.com/emilia-romagna-i-piu-forti-terre-moti-dal-1400-ad-oggi/

Testo 2 (il territorio): Wikipedia

Figura 2: http://www.comune.longiano.fc.it/documents/954754/5275915/B5+-+Rischio+sismico.pdf/b3823299-44af-4670-b4a5-075a301e64ee

Figura 3: http://www.protezionecivile.gov.it/jcms/it/classificazione.wp

Testo 3: Wikipedia

Testo 4 (Lugo terreno alluvionale): https://www.centrometeoitaliano.it/scienza-e-tecnologia/roccia-o-argilla-differenze-di-terreno-distruttive-per-un-terremoto-6-7-2013/

Testo 5 (Norme antisismiche in Italia): Testo prodotto da noi.

Testo 6 (Incontro con Professore Minghini): Testo prodotto da noi in base alle domande, e alle seguenti ri-sposte, svolte durante l’incontro.

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Gruppo 3 “La sicurezza sismica a scuola”

Emanuele Faccani, Francesco Martelli, Serena Randi, Federico TellariniClasse 4BS, Liceo Scientifico “G. Ricci Curbastro”, Lugo, a.s. 2017/2018

Figura 3.1: L’immagine rappresenta una porzione della mappa creata da Davide Mancino del rischio sismico delle scuole italiane

Introduzione

Il nostro progetto nasce dal tentativo di una ricerca sulla sicurezza antisismica dell’edificio scolastico nel quale passiamo molte ore delle nostre giornate. Partendo da una conoscenza scolastica delle cause e degli effetti di un terremoto siamo andati ad indagare sulle condizioni specifiche del nostro territorio rivolgendo domande ai responsabili della sicurezza del liceo, i quali non ci hanno saputo dare molte informazioni, agli enti provinciali, dai quali non abbiamo ricevuto nessuna informazione poiché nessuno dei vari tentativi di contatto è stato positivo e all’ingegner F. Minghini, la cui disponibilità ci ha permesso di aumentare notevolmente la nostra conoscenza sull’argomento. In seguito abbiamo redatto questa relazione secondo l’ordine che i nostri approfondimenti individuali ci hanno consentito.

Indice dei temi trattati

• Caratteristiche dei terreni alluvionali

• Fenomeno della liquefazione

• Situazione italiana

• Definizione zone sismiche

• Fenomeno della risonanza

• Normative Antisismiche

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Stabilita’ degli edifici

In una zona colpita da un terremoto, si osserva spesso come gli edifici, pur avendo subito lo stesso scuotimento, risultano danneggiati in modo diverso.

Ogni edificio risponde in modo diverso alle sollecitazioni sismiche per:

tipologia edilizia;

natura del terreno sul quale è costruito.

Figura 3.2: Liceo G. Ricci Curbastro, Lugo (RA)

Composizione dei suoli in Emilia-Romagna

Terreni sabbiosi

La frazione sabbiosa (costituita da piccoli frammenti di roccia) è presente in percentuali superiori al50-60% del peso. Anche la sabbia, come lo scheletro, partecipa in maniera assai ridotta alle attività chimiche del terreno. I terreni sabbiosi sono caratterizzati da elevata macroporosità, scarsa capacità di trattenuta idrica, elevata sofficità ed arieggiamento, che favoriscono una rapida mineralizzazione della sostanza organica ed un dilavamento delle sostanze nutritive (in particolare l’azoto), con relativa povertà del suolo.

In percentuale: sabbia 80%, limo 10%, argilla inferiore al 10%.

Terreni limosi

Hanno la frazione limosa (silicati derivanti dalla alterazione della roccia madre, calcare precipitato, frammenti si sostanza organica, particella sabbiose molto fini) che costituisce il 60-80% della terra fine. Le particelle limose sono intermedie tra quelle sabbiose e quelle argillose, ma non hanno la tendenza di queste ultime a flocculare, cioè a riunirsi in grumi di varia grandezza, per cui i terreni limosi hanno quasi sempre una struttura assai sfavorevole. Essi sono poveri di elementi nutritivi, di difficile lavorazione, formano una crosta superficiale e zolle molto dure e compatte, di difficile rottura. Sono scarsamente permeabili e favoriscono il ristagno idrico.

In percentuale: sabbia 10%, limo 70%, argilla 20% .

Terreni argillosi

Sono costituiti in prevalenza (per oltre il 40%) dalla frazione argillosa, le cui particelle (argille vere e proprie, quali i silicati idrati di alluminio e magnesio, ma anche silice, idrati di ferro e di alluminio, humus) liberano ioni idrogeno caricandosi elettronegativamente ed hanno caratteristiche colloidali e quindi la capacità di circondarsi di uno strato di molecole d’acqua e di flocculare allorché vengono a contatto con ioni di segno positivo, in particolare calcio e magnesio. Tale

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processo di flocculazione (o coagulazione) и estremamente importante per la formazione dei grumi nel terreno e per la trattenuta degli elementi nutritivi nel terreno. I terreni argillosi sono ricchi di elementi nutritivi ma di difficile lavorazione, tenaci (offrono resistenza alla penetrazione degli attrezzi) e crepacciabili (essiccandosi si contraggono con fessurazioni nella massa). Se lavorati nel modo corretto sono molto fertili.

In percentuale: sabbia 30%, limo 30%, argilla 40%.

Figura 3.3: 1. Terreno sabbioso; 2. Terreno limoso; 3. Terreno argilloso.

Il terreno sotto il Liceo è di natura alluvionale. La liquefazione dei sedimenti è uno dei fenomeni idrogeologici più importanti che possono essere causati da un terremoto in zone come pianure alluvionali e piane costiere, ciò è dovuto proprio alla composizione sabbiosa di questi tipi di terreni.

Come funziona la liquefazione del terreno

In pratica, succede che un sedimento sottoposto a pressione e vibrazione perda temporaneamente, ma improvvisamente, resistenza e si comporti come un liquido denso. Questo può accadere su terreni sabbiosi o argillosi, in zone ricche d'acqua.

La liquefazione dei depositi sabbiosi e/o sabbioso-limosi è accompagnata dalla subsidenza degli stessi ovvero da un loro abbassamento verticale, con conseguente perdita di appoggio delle fondazioni di case ed edifici presenti in zona, che possono affondare, subendo dei danni. Il fenomeno si manifesta durante il sisma o subito dopo, ma non procede per settimane e mesi.

A seconda del luogo dove avviene, il fenomeno può avere conseguenze più o meno gravi: dalle improvvise valanghe di fango - se la liquefazione interessa un versante collinare - al cedimento di edifici, che sprofondano per diversi centimetri nel terreno e possono perciò crollare o risultare poi inagibili. Naturalmente il fenomeno può avvenire anche in campagna, in zone coltivate, con danni materiali più contenuti.

Rischio dei terreni sotto il liceo

Recentemente è stata conclusa una approfondita microzonazione sismica del territorio della bassa Romagna. Il terremoto é un fenomeno che si verifica in seguito alla propagazione di un onda attraverso un mezzo discontinuo che é il terreno del quale i componenti dominanti nella zona romagnola sono limo argilla e sabbia, come si è detto prima. Le onde sismiche non si propagano come le onde che si propagano nell’aria, quindi non sono uniformi, ma subiscono delle amplificazioni o delle contrazioni a seconda dei materiali che incontrano. Un problema tipico delle

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zone di pianura, come la nostra e come l'Emilia, dove nel 2012 si é verificato un terremoto, é la presenza di numerosi strati di sabbia nel sottosuolo. Infatti durante un evento sismico la sabbia, entrando in contatto con l’acqua diventa di forma liquida all’interno dell’acqua stessa e fa perdere capacità portante al terreno.

Figura 3.4

Questo fenomeno di amplificazione si chiama liquefazione o fluidificazione del terreno. Lo studio della liquefazione come fenomeno scientifico è nato nell’ultimo decennio a seguito di un forte terremoto in Turchia; la faglia che attraversa la Turchia è la stessa che attraversa il territorio italiano, passando anche per il comune di Santa Sofia vicino a Forlì. Questa faglia è identificata conil nome di Gloria, datole per motivi assicurativi da un centro USA.

Figura 3.5

Tuttavia il fenomeno della liquefazione è possibile solo in seguito ad un violento terremoto in un terreno con presenza di banchi sabbiosi. Il territorio del comune di Lugo e di tutta la bassa Romagna

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è un terreno di bonifica con grande presenza sabbiosa, per questo renderebbe possibile la liquefazione anche nel nostro territorio.

Qualsiasi terreno su cui è costruito un edificio, in condizioni di quiete non crea pericolo poiché nessun edificio è costruito su un terreno molto sabbioso. Tuttavia qualsiasi terreno riceve grandi sollecitazioni in presenza di un evento sismico, quindi nessun edificio è assolutamente sicuro. Inoltre non è possibile sapere con certezza il grado di liquefazione del terreno durante un possibile terremoto.

Situazione italiana

In Italia il 60% degli edifici è stato costruito prima del 1971 (pari a 7 milioni di edifici) e i restanti 4milioni di edifici sono stati costruiti negli ultimi 30 anni. In particolare tra il 1972 e 1981 sono stati realizzati 1,9 milioni di edifici, tra il 1982 e il 1991 sono stati costruiti 1,3 milioni, tra il 1991 e il 2001 si contano 791 mila edifici.

La normativa antisismica per le nuove costruzioni è entrata in vigore nel 1974 (Legge n.64/1974), quindi gli edifici realizzati precedentemente a questa data non sono stati costruiti secondo questi accorgimenti tecnici. Inoltre, anche gli edifici costruiti successivamente al 1974, pur essendo in regola rispetto alla legge vigente al momento della realizzazione, potrebbero non essere conformi alla attuale normativa sismica poiché in questi anni la mappa della pericolosità sismica è stata modificata più volte, includendo sempre più comuni nelle zone di rischio più elevato.

Il sisma in Emilia Romagna, la reazione degli edifici

Sulla base dei dati pubblicati dalla Regione Emilia Romagna, emerge che il settore residenziale complessivamente ha reagito bene al sisma, con il 37% degli edifici dichiarati inagibili (direttamente per cause esterne). La percentuale di inagibilità si riduce al 32% se si considera la superficie delle abitazioni e al 26% se si ragiona in termini di abitazioni. Il settore non residenziale invece fa rilevare invece i problemi maggiori. In particolare, dei 2.052 sopralluoghi fatti sugli edifici privati ad uso produttivo a seguito dei terremoti, soltanto il 27% è risultato agibile mentre quasi il 50% è stato giudicato totalmente inagibile sia per lo stato dell'edificio sia per cause esterne all'edificio stesso.

Figura 3.6: Sopra, due immagini relative al terremoto dell’Emilia del 2012

Quali effetti sono stati riscontrati in seguito agli ultimi terremoti avvenuti in Emilia Romagna? Nella nostra zona sostanzialmente non sono stati riscontrati effetti, i primi edifici danneggiati si trovano nell'argentano; il comune di argenta è molto particolare poiché stretto e lungo ben 70 km, la sua parte più occidentale è prossima ai territori Bolognesi, Modenesi e Ferraresi, dove il terremoto ha provocato i danni maggiori. Tuttavia il comune di Argenta non rientra in quelli della bassa Romagna.

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Definizione zone sismiche

Il Peak ground acceleration è la misura della massima accelerazione del suolo provocata dal terremoto. (vedi appendice).

Il PGA misura l'intensità di un terremoto in una singola area geografica.

In base al valore massimo del PGA misurato o prevedibile, il territorio italiano è suddiviso in quattro zone sismiche:

◦ Zona 1: 0,25g < PGA ≤ 0,35g; Zona 2: 0,15g < PGA ≤ 0,25g

◦ Zona 3: 0,05g < PGA ≤ 0,15g; • Zona 4: PGA ≤ 0,05g

Figura 3.7: Sopra, mappa di pericolosità sismica del territorio nazionale Italiano disegnata da INGV-zonesismiche.mi.ingv.it

La nostra città Lugo è in Zona 2!

Risonanza sugli edifici

Un’onda stazionaria è un’onda che non si propaga nello spazio, ma rimane localizzata, nel nostro caso nell’edificio. In particolare si osservano dei punti che non oscillano mai al variare del tempo, detti nodi, e da punti in cui l’oscillazione è sempre massima, detti antinodi (ventri).

Quando un edificio vibra, vibra con un certo periodo, che é determinato dalla struttura dell’edificio, quindi se un edificio ha un pilastro in più avrà un periodo di un certo tipo, se ha un muro in meno neavrà un altro. Negli ultimi anni sono stati sviluppati dei software che consentono in modo molto preciso di stabilire il primo periodo della struttura, infatti un edificio è paragonabile a un pendolo o a una molla. Quando l'azione sismica avviene e ha un periodo corrispondente a quello del terremoto

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si ha un amplificazione dell'azione sismica; è il principio dell'altalena, quando uno spinge in coordinazione di fase provoca un’accelerazione dell’altalena mentre quando si spinge in opposizione di fase si provoca un rallentamento dell’altalena. Oltre il 90% delle strutture nostre nella nostra zona hanno dei periodi di vibrazione che sono abbastanza bassi poiché gli edifici sono di uno, due o massimo tre piani, non ci sono strutture molto alte, quindi abbiamo dei periodi di oscillazione che sono grosso modo dell'ordine di 0,1/0,15 secondi per piano. Infatti a quella frequenza è estremamente improbabile il fenomeno della risonanza. Il problema della risonanza è più accentuato sulle strutture esili come i ponti, che hanno lo stesso problema con le raffiche di vento. Quando un ponte viene colpito da raffica di vento con lo stesso periodo con cui il ponte vibra, l'amplificazione fa si che i movimenti siano talmente ingenti che la struttura non resiste, tendea rompersi o a collassare. Nel nostro caso la risonanza è un fenomeno certamente esistente però molto improbabile che possa produrre degli effetti reali in seguito ad un evento sismico. I geologi sostengono che gli effetti sono attenuati dal terreno soffice che abbiamo nella nostra zona, il pericolo sarebbe più serio se il terreno fosse più roccioso.

Alte frequenze/basse lunghezze d’onda: dannose per edifici bassi.

Basse frequenze/grandi lunghezze d’onda: dannose per edifici alti.

Figura 3.8

Il nostro liceo possiede diverse frequenze proprie di risonanza.

Normativa antisismica

Per ognedificio pubblico o privato, vige attualmente la norma del 2009 che stabilisce i criteri di costruzione in base al rischio sismico nella zona del territorio.

Per gli edifici già costruiti, pubblici o privati, non esiste alcun obbligo di adeguarsi alle norme anti sismiche.

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Stabilita’ del liceo

Quale è il risultato dell’analisi strutturale della nostra scuola? La costruzione più vecchia, che risale agli anni ’50, ha una solida armatura in calcestruzzo che ne garantisce la compattezza e, in parte, la sicurezza. La parte di edificio più recente è costruita seguendo le norme antisismiche del 2009.

Dall’intervista all’ingegnere Minghini dei comuni della Bassa Romagna

“Quali sono le differenze strutturali tra ala vecchia e ala nuova?”“Entrambe le parti sono state costruite utilizzando calcestruzzo; la parte nuova che è molto recente è sicuramente stata costruita con criteri di sismicità e quindi è asismica. La parte vecchia invece è stata probabilmente costruita seguendo le norme antisismiche in vigore negli anni ottanta o al periodo a cui risale.”

“Ogni quanto sull'edificio scolastico vengono effettuati controlli per verificare integrità e agibilità dell’edificio?”“La legge del 2003 che è quella che ha permesso che Alfonsine e Ravenna diventassero sismiche alla stregua di tutti gli altri comuni della provincia di Ravenna, stabiliva all'articolo2 comma 4 che tutti gli edifici pubblici o edifici il cui collasso poteva portare rilevanti conseguenze per la comunità, doveva essere sottoposto ad una verifica tecnica. Questo adempimento doveva essere completato entro 5 anni dal 2003 poi una serie di prove hanno permesso di prorogare la scadenza al 2012-2013, nel vostro caso è stato fatto anche se io non lo conosco nel dettaglio perché l'adempimento lo deve fare il proprietario ed è una sorta di check-up per definire come sta quell'edificio nel cuore del terremoto; nel caso vostro è sicuramente stato fatto in riferimento alla parte vecchia della scuola, la parte nuova non ne ha bisogno perché è stata fatta da poco,al contrario della parte vecchia che è stata fatta primadel 1983 presumo o comunque prima del recente ampliamento e quindi deve essere sottoposta a questo tipo di verifica. Questo check-up di salute io non lo conosco, ma è sicuramente stato fatto e se dall'epoca non sono stati fatti dei lavori, significa che o chi era tenuto a farlo era un disgraziato o che non erano necessari, io propendo per la seconda quindi non erano necessari perché il check-up ha dimostrato che tutto sommato il vostro edificio è sufficientemente sicuro da poter consentirne ancora oggi il suo utilizzo e quindi voi qui ci andate a scuola insomma.”

Bibliografiahttps://www.youtube.com/watch?v=JrAaHmOErrQ

https://www.skuola.net

http://www.tutto-scienze.org

https://www.youtube.com/watch?v=nrALs_Hdiu4

https://youtu.be/e7Pjak3fBA4

https://par.carto.com/viz/1c8afe8e-0cc7-11e7-bab2-0e05a8b3e3d7/embed_map

https://en.wikipedia.org/wiki/Peak_ground_acceleration

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Appendice - Approfondimento in lingua inglese sul peak ground acceleration

Peak ground acceleration (PGA) is equal to the maximum ground acceleration that occurred during earthquake shaking at a location. PGA is equal to the amplitude of the largest absolute acceleration recorded on an accelerogram at a site during a particular earthquake. Earthquake shaking generally occurs in all three directions. Therefore, PGA is often split into the horizontal and vertical components. Horizontal PGAs are generally larger than those in the vertical direction but this is not always true, especially close to large earthquakes. PGA is an important parameter (also known as anintensity measure) for earthquake engineering, The design basis earthquake ground motion (DBEGM) is often defined in terms of PGA. Unlike the Richter and moment magnitude scales, it is not a measure of the total energy (magnitude, or size) of an earthquake, but rather of how hard the earth shakes at a given geographic point. The Mercalli intensity scale uses personal reports and observations to measure earthquake intensity but PGA is measured by instruments, such as accelerographs. It can be correlated to macroseismic intensities on the Mercalli scale but these correlations are associated with large uncertainty. The peak horizontal acceleration (PHA) is the most commonly used type of ground acceleration in engineering applications. It is often used withinearthquake engineering (including seismic building codes) and it is commonly plotted on seismic hazard maps. In an earthquake, damage to buildings and infrastructure is related more closely to ground motion, of which PGA is a measure, rather than the magnitude of the earthquake itself. For moderate earthquakes, PGA is a reasonably good determinant of damage; in severe earthquakes, damage is more often correlated with peak ground velocity. Earthquake energy is dispersed in waves from the hypocentre, causing ground movement omnidirectionally but typically modelled horizontally (in two directions) and vertically. PGA records the acceleration (rate of change of speed) of these movements, while peak ground velocity is the greatest speed (rate of movement) reached by the ground, and peak displacement is the distance moved. These values vary in different earthquakes, and in differing sites within one earthquake event, depending on a number of factors. These include the length of the fault, magnitude, the depth of the quake, the distance from the epicentre, the duration (length of the shake cycle), and the geology of the ground (subsurface). Shallow-focused earthquakes generate stronger shaking (acceleration) than intermediate and deep quakes, since the energy is released closer to the surface. The ground type can significantly influence ground acceleration, so PGA values can display extreme variability over distances of a few kilometers, particularly with moderate to large earthquakes. The varying PGA results from an earthquake can be displayed on a shake map. Due to the complex conditions affecting PGA, earthquakes of similar magnitude can offer disparate results, with many moderate magnitude earthquakes generating significantly larger PGA values than larger magnitude quakes. During an earthquake, ground acceleration is measured in three directions: vertically (V or UD, for up-down) and two perpendicular horizontal directions (H1 and H2), often north-south (NS) and east-west (EW). The peak acceleration in each of these directions is recorded, with the highest individual value often reported. Alternatively, a combined value for a given station can be noted. The peak horizontal ground acceleration (PHA or PHGA) can be reached by selecting the higher individual recording, taking the mean of the two values, or calculating a vector sum of the two components. A three-component value can also be reached, by taking the vertical component into consideration also.

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Gruppo 4 “Sensibilizzazione delle famiglie”

Karin Baldini, Nicole Boscarino, Maria Fernanda Gaddoni, Asia ShahbazClasse 4BS, Liceo Scientifico “G. Ricci Curbastro”, Lugo, a.s. 2017/2018

Il nostro gruppo vorrebbe sottoporre alla vostra attenzione l’esperimento sociale svoltosi durante l’anno scolastico 2017/2018, propostoci dal professore di fisica. Questo progetto è stato portato a termine dalle alunne frequentanti, nello specifico, l’indirizzo scientifico tradizionale. Lo scopo di questo progetto è quello di analizzare e studiare l’informazione delle persone sugli eventi sismici; soprattutto la conoscenza riguardo il prevenire danni alle abitazioni, come comportarsi prima, durante e dopo un terremoto. Infine ci siamo avvalse di un questionario, elaborato dalle partecipantial lavoro, al fine di creare statistiche e giungere a conclusioni riguardanti l’informazione di massa.

Effetti del terremoto sugli edifici

Un terremoto è una vibrazione più o meno forte della Terra prodotta da una rapida liberazione di energia meccanica in profondità. Ogni edificio risponde in modo differente alle sollecitazioni sismiche, in base all’edilizia dell’abitazione e della tipologia di terreno sottostante. Quando l’onda generata dal terremoto ha una frequenza simile a quella dell’edificio (e questa dipende dalla sua altezza), avviene il fenomeno della risonanza e gli edifici iniziano ad oscillare anche con gravi conseguenze sulla loro stabilità.

Attraverso lo studio del sottosuolo è stato possibile creare la Carta della microzonazione omogenea in prospettiva sismica, la quale permette di suddividere il territorio in tre categorie:

Zone stabili: pianeggianti o con terreni rocciosi.

Zone stabili suscettibili di instabilità: possibili amplificazioni del movimento del suolo.

Zone suscettibili di instabilità: possibili scivolamenti dei versanti, liquefazioni, attivazione di faglie nel terreno, cedimenti diversi per entità in aree contigue

Nel territorio dell’Emilia Romagna, nello specifico nella zona in cui si trovano le nostre abitazioni ela nostra scuola, si ha una zona a rischio 2. Ciò significa che corrisponde a 0,15g<PGA<0,25g (PGA= Peak Ground Acceleration). Inoltre si è venuto a conoscenza, grazie al questionario, che il territorio è paludoso e a rischio liquefazione.

Prevenzione dai terremoti (tipi di terreno)

Il terreno, a seconda della sua conformazione, può influenzare la gravità dei danni sull’abitazione durante una scossa sismica. Se ci si trova in presenza di un sottosuolo:

Sabbioso.

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Paludoso/alluvionale.

Roccioso.

Caratterizzato dalla presenza di falde acquifere.

Figura 4.1

In generale le case sono costruite per resistere al loro stesso peso, cioè a forze verticali. Le scosse sismiche, invece, spingono gli edifici con forze orizzontali cioè li fanno oscillare. Queste oscillazioni sono sopportate dagli elementi strutturali dell’edificio che, nel caso di edifici più antichio comunque non progettati secondo la normativa antisismica, possono non resistere a tali spinte. Perrendere le case più resistenti agli effetti di una scossa sismica è necessario, dunque, che gli elementi strutturali siano progettati e realizzati come previsto dalle norme tecniche per la costruzione in zonasismica. Con l’entrata in vigore del Decreto del Ministero delle Infrastrutture il 14 gennaio 2008 recante l’ “Approvazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni”, si stabilisce il criterio di costruzione degli edifici in base al tipo di terreno e al conseguente rischio sismico della zona del territorio. Inoltre le norme antisismiche non sono obbligatorie per le infrastrutture già costruite, pubbliche o private. Nonostante ciò per diminuire il danno alla propria abitazione, è fortemente consigliato attuare eventuali modifiche alla struttura della casa. Così facendo le famiglie potranno contare su una maggiore sicurezza.

Prevenzione dai terremoti (cosa fare)

Il terremoto è un fenomeno naturale che ancora non è possibile prevedere, ma dal quale ci si può difendere assumendo comportamenti adeguati. Quello che ci spaventa di più di un terremoto è non sapere esattamente cosa accadrà, per questo è difficile capire cosa fare. A volte, il panico può causare più danni alle persone dello stesso terremoto. Quando si ha paura non c’è il tempo per

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prendere le decisioni più corrette da adottare. Ecco perché è preferibile conoscere in anticipo come comportarsi, quando si ha tutta la calma per farlo. Tra gli accorgimenti da adottare in casa:

Figura 4.2

Prima

Una preparazione di un piano di emergenza famigliare può raggiungere livelli ottimali se per prima cosa si organizza e si pratica un’esercitazione per educare tutta la famiglia riguardo cosa fare durante un terremoto. Innanzitutto bisogna informare tutti i componenti, parlandone e discutendone insieme, chiarendo eventuali dubbi. In seguito analizzare la situazione immaginando che il terremoto si verifichi in diverse ore della giornata; si prenda nota dei luoghi in cui si potrebbe trovare il nucleo famigliare nei diversi momenti del giorno. Fondamentale è scegliere ed individuarein ogni stanza punti sicuri in cui rifugiarsi; si consigliano gli architravi, mobili robusti come il tavolo o il letto, oppure agli angoli delle pareti. Insegnare alla vostra famiglia dove sono e come si chiudono i rubinetti del gas, dell’acqua e l’interruttore generale della luce. Infine informarsi se esiste e cosa prevede il piano di protezione civile del proprio Comune.

Per una casa sicura:

Tenere a disposizione una cassetta di pronto soccorso, un elenco dei numeri di Pronto Intervento, una torcia elettrica con batterie di riserva e un estintore.

Fissare alle pareti gli scaffali, librerie, mensole. Appendere quadri e specchi con ganci chiusi, lontano da letti, divani e in generale da qualsiasi zona in cui ci si siede o si riposa.

Posizionare gli oggetti pesanti o grandi nei ripiani più bassi.

Utilizzare un fermo per l’apertura degli sportelli dei mobili dove sono contenuti oggetti che potrebbero cadere.

Per una classe sicura:

Informarsi sulle uscite di emergenza, come raggiungerle e il punto di ritrovo all’esterno dell’edificio scolastico.

Disporre i banchi correttamente, in modo che ci sia un passaggio abbastanza ampio da poter uscire con velocità.

Gli zaini non devono stare per terra, per evitare ostruzioni. Si consiglia di tenerli appesi allo schienale della sedia o in fondo all’aula.

Assicurarsi che i lampadari siano saldamenti fissi al soffitto, che le finestre non siano scardinate e che il pavimento non presenti ostacoli nel momento della fuga.

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Assegnare i ruoli del capo-fila e del chiudi-fila.

Durante

Spesso la reazione umana al presentarsi del fenomeno sismico è istintiva e non sempre razionale. Il primo consiglio è quello di mantenere la lucidità e agire senza farsi prendere dal panico. Pubblichiamo una lista di suggerimenti e informazioni utili su come comportarsi in caso di terremoto.

All’interno di edifici:

Ripararsi sotto un tavolo, sceglierne uno pesante e robusto.

Allontanarsi dai mobili, dalle finestre e dalle pareti esterne.

Ripararsi sotto il vano di una porta inserita tra le mura portanti oppure sotto una trave.

Uscire dall’abitazione al termine della scossa nel più breve tempo possibile.

Indossare delle scarpe siccome per terra potrebbero esserci vetri rotti e oggetti contundenti.

Non precipitarsi sulle scale, le quali restano una buona via di fuga, ma potrebbero essere crollate o danneggiate. Non utilizzare l’ascensore e fare attenzione al pavimento.

Figura 4.3

All’aperto:

Allontanarsi in fretta da costruzioni e linee elettriche, quindi trovare uno spazio sicuro, non sotto ad alberi. Evitare di sostare su ponti, terrazze e ovunque possano verificarsi cedimenti nella parte sottostante. Infine se si è in una zona a rischio maremoto, allontanarsi dalla riva eraggiungere un posto elevato.

Figura 4.4

Un'automobile costituisce un buon riparo e pertanto è consigliabile restarci dentro, sempre che non sia ferma sotto ad edifici, viadotti, cartelloni pubblicitari e tralicci.

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In una città di mare infine può succedere che in seguito ad un sisma si producano onde marine di notevole altezza che si spostano molto velocemente; tali onde costituiscono un reale pericolo per chi si trova in prossimità della costa, per questo è consigliabile tenersi lontani dalle spiagge per diverse ore.

Dopo

Immediatamente dopo un terremoto i principali pericoli in cui possiamo imbatterci sono: gli incendi, le fughe di gas ed il deterioramento delle condizioni igieniche.

Uscire con calma chiudendo acqua, luce e gas; per scendere usate le scale (se esistenti privilegiare quelle antincendio).

Controllare dall’odore, assolutamente senza accendere fiamme libere, se ci sono perdite digas ed in tal caso aprire le porte e finestre e, se possibile, segnalarlo.

Lasciare un messaggio pubblico su Facebook: se ci si trova in una zona colpita dal sisma scrivere un messaggio pubblico su Facebook per comunicare di stare bene e indicare il luogo in cui ci si trova. C’è anche un servizio apposito sul social network chiamato SafetyCheck. In questo modo con un solo gesto si tranquillizzano tutti i propri parenti e conoscenti, i quali eviteranno di contattarvi telefonicamente o di chiamare i numeri di emergenza. Così facendo, si consente ai soccorsi di intervenire dove c’è veramente bisogno.

Concordare con i famigliari un punto di ritrovo e restare il più possibile uniti. Se precedentemente stabilito raggiungere le aree d’attesa previste dal piano di protezione civile del proprio Comune.

Portarsi in zone aperte dove possono giungere facilmente i soccorsi (campi sportivi, giardini pubblici, piazze ampie) e non sostare in prossimità dei corsi d’acqua.

Utilizzare il cellulare solo per chiamate d’emergenza, per evitare di congestionare inutilmente le linee, che servono agli enti preposti al soccorso.

Figura 4.5

Evitare di usare le strade, in quanto devono essere lasciate libere per il passaggio ed il transito dei mezzi di soccorso.

Non rientrare nelle abitazioni danneggiate se non accompagnati dagli operatori di soccorso.

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In caso di scossa lieve: verificare la presenza di eventuali crepe minori, far verificare lo stato degli impianti, poi prima di andare a dormire chiudere il rubinetto generale del gas per una maggiore sicurezza. In caso di forte scossa: non entrare in casa prima delle verifiche da parte dei Vigili del Fuoco.

Prestare la massima attenzione alle condizioni igieniche: la rottura di tubazioni e fognature può avere come conseguenza l’inquinamento dell’acqua potabile.

Questionario:

Il nostro gruppo aveva come compito principale quello di creare un questionario, raccogliere ed elaborare i dati acquisiti da diversi tipi di fonti. All’inizio l’esperimento era stato pensato esclusivamente per essere effettuato sui membri della nostra classe, ma in seguito si è deciso di ampliare la ricerca su un maggior numero di individui. Il campione che abbiamo esaminato, tuttavianon era abbastanza grande per essere considerato valido per svolgere un’ indagine statistica. Uno dei nostri scopi era quello di raccogliere delle risposte e capire quale fosse la conoscenza delle persone riguardo agli eventi sismici. Inoltre si voleva aumentare la consapevolezza degli individui con il fine di “insegnare” un comportamento corretto durante un terremoto.

Le fonti che sono state prese in considerazione sono:

1. Gli alunni frequentanti la nostra classe (4ªBS) e le loro famiglie: è stato progettato un test a crocette a scelta multipla (con tre opzioni) e in aggiunta delle domande aperte riguardanti la costituzione della casa, il tipo di sottosuolo sul quale è stata costruita (e quando) e il suo livello di sicurezza.

2. Gli alunni della classe 1ªAS (indirizzo scientifico tradizionale) e le loro famiglie: abbiamo consegnato un questionario analogo a quello distribuito nella nostra sezione, perché abbiamoritenuto che i ragazzi frequentanti il primo anno fossero più consapevoli e indotti a chiedere informazioni ai genitori, per quanto riguarda la casa.

3. Gli alunni delle classi 2ªASU (indirizzo scienze umane), 3ªBL (indirizzo linguistico), 5ªAC (indirizzo classico): a differenza del test consegnato nei primi due casi, questo non presentava le domande aperte, siccome si è pensato che si sarebbe potuto presentare un basso livello di coinvolgimento e serietà.

4. Le famiglie di Lugo (RA) e comuni nelle vicinanze: abbiamo scelto di sottoporre il questionario ad alcuni gestori di negozi, a passanti e scegliendo di coinvolgere anche persone che si trovavano all’interno delle proprie abitazioni.

Punti 1-2

I ragazzi che abbiamo coinvolto hanno mostrato un differente interesse a seconda delle sezioni esaminate. Distinguendo le classi si è notato che: la 4ªBS ha risposto in modo soddisfacente alla richieste che venivano poste nel questionario; considerando che l’argomento sui terremoti era stato appena trattato dai professori di scienze e fisica, in preparazione al progetto al quale si sta partecipando. Per quanto riguarda gli alunni della 1ªAS ci ha sorpreso il coinvolgimento e l’interesse mostrato nel rispondere alle domande. Nella quarta i partecipanti sono stati 14/24, invecenella prima 13/23; i tempi di consegna sono stati rispettivamente di circa 7 giorni e di circa 2 giorni.

Metodo di divulgazione: per la quarta sezione è prevista l’esposizione di questa relazione con un power-point. Si è deciso di fare ciò in presenza dei professori di fisica e scienze, durante il normale svolgimento delle lezioni; l’esposizione ha lo scopo di informare i compagni di classe sul risultato ottenuto dalle loro risposte. Per la prima sezione sarebbe auspicabile dare i risultati del sondaggio, fornendo i questionari cartacei con le relative risposte esatte.

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Punto 3

I ragazzi delle classi 2ªASU, 3ªBL e 5ªAC hanno aderito numerosi al questionario, rispettivamente 18/19, 19/21 e 15/20. In generale hanno risposto in maniera corretta, come scritto in precedenza per questi alunni non erano previste domande aperte, ma esclusivamente domande con risposte a crocette. Per queste classi i tempi di consegna si sono aggirati intorno ai 3 giorni.

Metodo di divulgazione: dato che, in questo caso, le classi sono tre e che distribuire i risultati, probabilmente, non verrebbe preso in considerazione, si pensa sarebbe utile usufruire di una assemblea generale per sensibilizzare gli alunni. Infatti si userebbe il power-point, preparato per la presentazione in classe, dando la possibilità di verificare le proprie risposte con quelle esatte e informando maggiormente sul tema terremoto.

Punto 4

Si è scelto di divulgare il questionario anche ad alcune famiglie di Lugo, per fare ciò un giorno si è intervistato i passanti nel centro della città. Innanzitutto sono stati considerati i negozi del centro dove, solo alcuni dei gestori si sono mostrati disponibili a compilare il questionario, altri hanno avuto scarso interesse. Poi, il test è stato sottoposto a domicilio, ma con scarsi risultati perché le persone erano diffidenti nei nostri confronti. Infine si è chiesto di rispondere alle domande a passanti occasionali, alcuni dei quali hanno partecipato volentieri, altri invece, hanno avanzato scuse del tipo “Ho fretta..”, “Non ho tempo..” o “Non mi interessa..”. In totale le persone che hanno aderito sono state 12 e il tempo che hanno impiegato per restituire il questionario è stato di circa 10 minuti.

Grafici:

I grafici che sono stati elaborati si basano sul campione di 91 persone. Nel punto 1-2 le domande vanno dalla 1 alla 20; nel punto 3 le domande arrivano alla 13; nel punto 4 le domande vanno dalla 1 alla 20, però sono state eliminate la 14 e la 15 perché inerenti all’ambito scolastico. All’inizio erano stati creati grafici per ogni punto, ma per creare una statistica di massa, si è deciso di unire i risultati ottenuti per ogni domanda.

Questionario realizzato dalle componenti del gruppo:

Le risposte corrette sono state evidenziate, per dare la possibilità ai lettori di svolgerlo individualmente.

Nome: ………………………………………

Classe: ………………………………………

Data: ………………………………………...

Si prega di rispondere al test in modo coerente e concreto, inoltre nelle domande riguardanti la pro-pria abitazione, chiedere informazioni anche a un genitore, per eventualidubbi.

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1. Hai mai percepito scosse di un terremoto? a) Si.b) No.c) AltroCommento: In questa domanda le persone hanno risposto in modo affermativo nella maggior parte de casi. Tuttavia non è un dato sorprendete perché ci troviamo in un territorio circondato da zone sismiche, che influenzano di conseguenza il nostro sottosuolo.

2. Se sì, dove ti trovavi?Commento: La risposta più comune è stata “la scuola” siccome le scosse sismiche sono più facil-mente percepibili durante il giorno e perché il nostro campione era per lo più composto da studenti.

3. Per rendere più sicura la tua casa nell’eventualità di un terremoto, qual è la prima cosa che puoi fare?Commento: In generale le case dovrebbero essere messe in sicurezza attraverso pratiche antisismiche o fissare i mobili al muro (specchi, quadri, mensole, etc.). Infatti parecchie persone hanno risposto con una o entrambe di queste opzioni, anche se in alcuni casi (25%) c’è stato comunicato che l’abitazione era già in sicurezza.

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4. Sei in strada mentre si verifica un terremoto. Cosa fai?a) Mi rifugio all’interno di un edificio.b) Corro a rifugiarmi sotto un cornicione.c) Cerco di stare lontano dagli edifici e da linee

elettriche che potrebbero cadere.Commento: La risposta giusta è stata scelta dal 97% degli individui, quindi su questo aspetto hanno lasciato intendere che in caso si trovassero all’estero durante una scossa saprebbero come compor-tarsi. Infatti durante un terremoto bisogna stare lontano dagli edifici perché potrebbero cadere oggetti o parti di edificio, inoltre anche le linee elettriche danneggiate possono rappresentare un pericolo.

5. Sei in casa mentre si verifica un terremoto. Cosa fai?a) Telefono a parenti e ad amici per avvertirli.b) Trovo riparo in un vano di una porta in un muro maestro o sotto il tavolo.c) Vado sul balcone per evitare che mi possano cadere oggetti addosso.Commento: Anche in questo caso le persone hanno dimostrato di sapere come comportarsi all’interno di un edificio durante una scossa, dato che il 99% ha risposto correttamente. Dato che quando ci si trova in un luogo chiuso è consigliabile non muoversi e sostare sotto il vano di una porta di un muro maestro o sotto un tavolo.

6. Chi è la prima autorità responsabile della Protezione Civile sul territorio?a) La Polizia.b) Il Sindaco.c) Il Responsabile della Protezione Civile regionale.Commento: Vi suggeriamo caldamente di contattare la Protezione Civile se si hanno dubbio si de-sidera sapere informazioni riguardo il proprio territorio e il relativo rischio sismico.

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7. Cosa pensi si possa fare per ridurre i danni provocati dai terremoti?a) Cercare di prevedere i terremoti.b) Aumentare il numero di volontari.c) Rendere più sicuri gli edifici.Commento: L’unica soluzione giusta è sicuramente la c dato che prevedere i terremoti èsempre sta-to e lo è ancora oggi, impossibile. Anche se il numero di volontari è importante e significativo, si ritiene sia più utile prevenire eventuali danni, rendendo le nostre case più sicure.

8. A chi ti rivolgeresti per conoscere il livello di pericolo sismico della zona in cui vivi?a) All’Ufficio tecnico comunale o alla Regione.b) All’Azienda di Soggiorno o Turismo.c) Ai Vigili del Fuoco.Commento: Come nella domanda nº6, si consiglia di contattare le autorità che si occupano del livel-lo di pericolosità sismica nella zona interessata, perché sia l’Azienda di Soggiorno o Turismo che i Vigili del Fuoco non hanno le competenze adeguate.

9. Di chi è la responsabilità della riduzione dei rischi?a) Stato.b) Regione e Comuni.c) Di tutti.Commento: Anche se la risposta c può sembrare ambigua tuttavia è assolutamente quella più cor-retta. Perché non solo lo Stato, la Regione e i Comuni si devono adoperare nel diminuire i rischi ma ognuno nel suo piccolo può fare la differenza.

10. Cosa ti può essere utile dopo una eventuale scossa?Commento: Dopo il terremoto ciò che ci può sembrare più utile è lo smartphone, tuttavia non è così perché si ha bisogno dei beni di prima necessità come acqua, cibo e coperte.

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11. Qual è la cosa che ritieni sia giusto salvare per prima?a) Il tuo animale domestico.b) Lo smartphone.c) Te stesso.Commento: Durante una scossa sismica la prima cosa a cui bisogna pensare è la propria salvaguar-dia, siccome in generale lo smartphone non andrebbe neanche utilizzato e l’animale domestico dovrebbe essere una seconda priorità.

12. Cosa fai dopo un terremoto?a) Chiamare immediatamente i parenti.b) Uscire con prudenza, indossando le scarpe.c) Salire in macchina per allontanarsi dal centro abitato.Commento: Dopo un terremoto bisogna evitaredi chiamare, se non in caso di emergenza, o salire in macchina e allontanarsi siccome è fondamentale non occupare le linee telefoniche e le strade per permettere ai soccorsi di intervenire più rapidamente.

13. Sei all’11esimo piano di un edificio, cosa faidurante la scossa?a) Ti rifugi sotto la stipite di una porta.b) Ti ripari sotto la scrivania.c) Corri verso l’uscita più vicina.Commento: Durante una scossa bisogna trovareriparo sotto una scrivania perché all’11 piano non è detto che lo stipite della porta si trovi a ridosso di un muro portante e bisogna dirigersi verso l’uscita soltanto dopo la scossa o si potrebbe rischiare di essere colpiti da frammentidi edificio.

14. Durante la scossa il tuo compagno cade e si rompe una gamba:a) Lo aiuti a rialzarsi e vi mettete al riparo.b) Ti metti al riparo e finita la scossa, lo porti immediatamente verso l’uscita d’emergenzac) Lo aiuti a rialzarsi e vi dirigete verso l’ascensore.Commento: Durante un evento sismico prima ci si mette al riparo noi stessi perché nel caso doves-simo ferirci o essere impossibilitati a muoverci, chiamare i soccorsi diventerebbe impossibile. Inoltre l’ascensore non è sicuro perché si potrebbe bloccare a causa di blackout.

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15. Dopo la scossa il tuo compagno rimane bloccato sotto un mobile:a) Ti dirigi verso l’uscita e avverti i pompieri/autorità.b) Cerchi di liberarlo. c) Cerchi aiuto nell’edificio.Commento: Dopo la scossa l’edificio potrebbe essere instabile quindi bisogna uscire e chiedere aiuto alle autorità affinché portino soccorso al compagno ferito.

16. In che anno è stata costruita la tua casa?Commento: In generale le case degli intervistati sono state costruite tra gli anni ’50 e ’80, meno nella metà degli ultimi 20 anni, perciò la maggior parte non sono a norma.

17. Di che natura è il terreno su cui è costruita latua abitazione?Commento: Una parte abbastanza rilevante degli intervistati non era a conoscenza della tipologia di terreno, per il resto il suolo è quello caratteristico della Romagna (paludoso, argilloso).

18. La vostra casa presenta una struttura antisismica? Di che materiale sono costituiti i muri?Commento: Quasi la metà degli intervistati nonha risposto alla domanda, mentre riguardo agli altri la maggior parte presenta una struttura antisismica.

19. La mobilia presente nelle vostre stanze è saldamente fissata al muro? Ci sono elementi che potrebbero creare danni, che possono rappresentare un rischio per la vostra persona?Commento: Molti hanno risposto solo a una delle due domande perciò non è stato possibile capire cosa intendessero. Per il resto molte abitazioni nonostante presentassero una struttura antisismica, non avevano i mobili fissati al muro oppure gli oggetti pesanti posizionati in basso.

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20. Quanto valuti sicura casa tua, in caso di evento sismico, in una scala da 1 a 10?Commento: Sostanzialmente il campione intervistato reputa la propria abitazione abbastanza sicura.

Conclusioni:

Questo progetto si è rivelato interessante e istruttivo non solo per noi, ma anche per coloro che sonostati coinvolti nel completamento del questionario. Si è notato che le persone erano interessate a conoscere le risposte esatte e se non corrispondevano a quelle che loro ritenevano giuste, poi chiedevano spiegazioni per avere maggiori informazioni. Riteniamo che lo svolgimento del lavoro abbia soddisfatto le nostre aspettative perché la partecipazione è stata mediamente alta e le risposte erano spesso corrette. Inoltre grazie a questa esperienza si è capito quanto le persone siano realmente informate riguardo alle regole da seguire in caso di evento sismico; tuttavia anche di quanto ci sia poco interesse nel conoscere la struttura della casa e il tipo di terreno sul quale essa poggi. Sarebbe auspicabile proporre il questionario anche i prossimi anni, per scoprire se il numero delle persone informate è in aumento.

Bibliografia: Foto nº1: http://www.meteoweb.eu/2016/08/classificazione-sismica-di-tutti-i-comuni-italiani/736578/

Foto nº2: http://siproci.provincia.mc.it/rischiosismico/conoscitiva/prima.htm

Foto nº3: http://siproci.provincia.mc.it/rischiosismico/conoscitiva/durante.htm

Foto nº4: http://siproci.provincia.mc.it/rischiosismico/conoscitiva/durante.htm

Foto nº5: http://siproci.provincia.mc.it/rischiosismico/conoscitiva/dopo.htm

Le parti relative alla composizione del terreno sono state tratte dal nostro libro di testo di scienze “Il Globo ter-restre e la sua evoluzione” di Elvidio Lupia Palmieri e Maurizio Parotto

Le parti relative a cosa fare prima, durante e dopo un terremoto, sono stati presi alcuni frammenti da un fasci-colo della Protezione Civile della Regione Emilia-Romagna “Cosa fare in caso di terremoto”

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Gruppo 5 “Simulazione di terremoti”

Daria Ballardini, Matilde Cocchi, Maria Giovanna Dalpane, Eleonora GattiClasse 4BS, Liceo Scientifico “G. Ricci Curbastro”, Lugo, a.s. 2017/2018

Premessa

In questa relazione vengono esposti i vari esperimenti che abbiamo fatto con la Sismo Box iniziando con una breve introduzione sui terremoti. L’obiettivo è di studiare gli effetti dei terremoti sugli edifici e in relazione al tipo di terreno. Per fare ciò ci siamo avvalse dell’uso del Sismo Box, una piattaforma che è in grado di riprodurre le sollecitazioni indotte da un forte sisma e di applicarlea modelli in scala di edifici, e del programma “Audacity for speed wave”

Spiegazione generale terremoti

Un terremoto è una vibrazione più o meno forte della terra prodotta da una rapida liberazione di energia meccanica in profondità, nella crosta o nel mantello. Il punto in cui si libera l'energia è l'ipocentro del terremoto: da esso l'energia si propaga per onde sferiche che, pur indebolendosi con la distanza, attraversano tutta la Terra. Tali onde sono analoghe a quelle acustiche (la cui frequenza tra i 16 e i 20 kHz è abbastanza elevata da essere percepita dall'orecchio come un suono). Esistono diversi tipi di onde:

onde longitudinali (onde interne)

onde trasversali (onde interne)

onde superficiali.

Le onde longitudinali sono quelle al cui passaggio le particelle di roccia oscillano avanti e indietro nella direzione di propagazione dell'onda stessa: la rocca subisce rapide variazioni di volume, comprimendosi e dilatandosi alternativamente a seconda delle rapide oscillazioni che i blocchi di roccia nella zona dell'ipocentro compiono dopo la deformazione elastica. Queste sono le onde più veloci, per cui sono dette anche onde prime (P): si muovono nella crosta con velocità tra 4 e 8 Km/se si propagano in ogni mezzo.

Le onde trasversali sono quelle al cui passaggio le particelle di roccia compiono delle oscillazioni perpendicolari alla direzione di propagazione. Il blocco di roccia subisce variazioni di forma ma non di volume. Sono più lente delle onde P e la loro velocità varia tra 2.3 e 4,6 Km/s, non si propagano attraverso i fluidi.

Le onde superficiali invece si propagano lungo la superficie terrestre e si differenziano in onde di Rayleigh (R) e le onde di Love (L). Le particelle delle onde R compiono orbite ellittiche in un pianoverticale e si propagano orizzontalmente. Le particelle delle onde L oscillano trasversalmente alla direzione di propagazione ma soltanto nel piano orizzontale.

Le onde superficiali sono più lunghe di quelle interne ma si muovono più lentamente.

Per analizzare le onde sismiche ci si avvale dell'uso del sismografo. Esso si basa sull'inerzia di una massa sospesa, che tende a rimanere immobile anche quando il supporto inizia a muoversi insieme al suolo al manifestarsi di una vibrazione. Un pennino scrivente, solidale con la massa, lasci una traccia su una striscia di carta che ruota a mezzo di un rullo solidale con il suolo: si registrano così le vibrazioni del suolo rispetto alla massa, ferma nello spazio.

Per analizzare il movimento del suolo se ne registrano separatamente le componenti secondo un sistema di tre assi perpendicolari. In ogni stazione sismica, quindi, sono contemporaneamente in

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funzione tre sismografi: uno in grado di muoversi solo lungo la verticale; gli latri due liberi di muoversi solo sul piano orizzontale, lungo due direzioni tra loro perpendicolari. Il sismografo crea un grafico detto sismogramma. Nell'area prossima all'epicentro il sismogramma appare molto complicato o confuso poiché le interferenze causate dai tre tipi di onde si sovrappongono. Convienedunque analizzarle in zone più distanti dell'epicentro in modo che i gruppi di onde comincino a separarsi e nel sismogramma si riconosce una struttura fondamentale. Questa separazione avviene a causa delle diverse velocità.

Per misurare il reale movimento del terreno e valutarne gli effetti è necessario fare riferimento al concetto di accelerazione. Per le misurazione di quest'ultima vengono usati gli accelerometri. L'accelerazione solitamente viene espressa in frazioni di “g”. Gli edifici, per la loro stabilità, devono sostenere la spinta della gravità, per cui sopportano meglio le accelerazioni in direzione verticale, mentre sono i moti nel piano orizzontale, che provocano movimenti di va e vieni delle fondamenta con forti accelerazioni. Da tempo nella progettazione edilizia è possibile impiegare speciali strumentazioni, come la tavola vibrante (sismo box), una piattaforma che è in grado di riprodurre le sollecitazioni indotte da un forte sisma e di applicarle a modelli in scala di edifici.

Il funzionamento di un sismografo

Grazie al tecnico di laboratorio è stato possibile anche osservare direttamente un sismografo e, nonostante non fosse funzionante, abbiamo potuto ugualmente capire come esso opera. Attraverso questo strumento è possibile misurare il movimento sussultorio ed ondulatorio e le onde P.

Figura 5.1: Esempio di sismografo presente al liceo.

Le onde P vengono registrate dal meccanismo nella parte sopra dello strumento. La molla in torsione insieme al magnete sono stati utilizzati per aumentare il periodo di oscillazione inoltre il magnete che scorre sopra la barra, modifica il campo magnetico. E’ presente inoltre un compressoreche genera aria e permette al piatto di muoversi liberamente dal momento che elimina l’attrito. Esistono 3 tipi di sismografi che misurano 3 movimenti diversi del terreno; sono inseriti anche regolatori che tengono in equilibrio il piatto dato che deve muoversi solo la struttura sottostante e così il moto viene smorzato ed il periodo aumenta.

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Esperimento sismometro

Per svolgere questo esperimenti abbiamo usufruito di una parte del sismo box: il sismometro. Il sismometro è uno strumento che serve per misurare le vibrazioni di un terremoto, ma per fare ciò è necessario avere qualcosa che ritardino l’arrivo dell’onda, questo ruolo è svolto dall’elastico e dall’acqua in cui è immersa la massa.

Il kit Sismo Box contiene tutte le parti necessarie per la realizzazione di un sismometro. supporti del sismometro da fissare con le viti in dotazione; supporto per la bobina; contenitore per acqua che serve come sistema di smorzamento del moto; tubo di plastica forato all’estremità da fissare nel supporto 1; scheda audio esterna (non serve nel caso si usi un computer fisso e non un portatile) asticella da fissare nel tubo di plastica; massa da unire con il magnete; elastici di supporto; magneti; bobina; vite da applicare ai magneti; rondella di plastica da applicare a 12); elastico ‘molla’ al quale è appesa la massa (magnete).

Procedimento:

Abbiamo fissato il sismometro e i magneti pizoelettrici al tavolo, collegato la bobina alla scheda audio esterna e a sua volta al computer. In seguito abbiamo registrato le onde con il programma “Audacity for speed wave”.

L’esperimento consiste nell’avviare la registrazione, nel colpire il tavolo con un pugno e nell’osservare la traccia di registrazione che si produce. Quando si batte sul tavolo (si simula un terremoto), il sistema massa-magnete rimane immobile (per il Principio di Inerzia) mentre l’intelaiatura del sismometro si muove solidalmente con il terreno che è stato sollecitato. E’ proprio questa variazione di movimento relativa tra magnete e bobina che genera una corrente registrata dal computer.

Figura 5.2

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Risultati:

Abbiamo notato che le onde si propagano calando di intensità. Nella zone più vicina “all’epicentro” le onde sono più intense, man mano che si allontanano calano sempre di intensità.

Come si originano i terremoti

Previsione terremoti approfondimento e fenomeno del rimbalzo elastico

Attraverso i seguenti esperimenti si può vedere che un terremoto è sempre preceduto da un periodo in cui nel terreno si verifica un accumulo di energia elastica. Nell’esperimento della rottura del bacchetto, ad esempio, si è verificata un aumento della tensione in tutto il periodo in cui abbaiamo aumentato la forza su di esso. Quando questa forza era troppo grande il bacchetto si è spezzato, la stessa dinamica avviene anche nei terreni. Un’esperienza più vicina a quello che avviene in un terreno la si è fatta andando a spostare un blocco di Syporex appoggiato su una superficie ruvida che crea attrito. Il blocco si è mosso solo quando la forza esercitata su esso ha superato quella di attrito che veniva esercitata dal terreno. Il momento in cui il blocco si è mosso è paragonabile al momento in cui si verifica la scossa. Il primo che studiò i fenomeni precursori a una scossa fu Reid. Egli prese in esame alcuni rilevamenti topografici effettuati a San Francisco nel corso dei 50 anni precedenti il terremoto del 1906 e altri ripetuti dopo l’evento. Prima del terremoto le strade si erano incurvate nel tratto in cui attraversavano il percorso della faglia. Era come se i terreni ai lati di quest’ultima si fossero mossi in direzioni opposte, con un movimento molto lento ma continuo. Reid giunse alla conclusione che le rocce, sottoposte a qualche sforzo si comportano dapprima in maniera elastica, secondo la forza di Hooke, poi si deformano progressivamente fino a che non viene raggiunto il limite di rottura. In quel momento nella massa rocciosa si innesca una frattura a partire dal punto più debole e si crea una faglia, lungo il cui piano le rocce possono scorrere in direzioni opposte. Questo è definito modello del rimbalzo elastico e sta alla base dei fenomeni precursori. Un altro esempio di tali fenomeni è dato da un aumento della velocità della propagazione delle onde P.

Rottura ramo

Obiettivo dell’esperienza

Capire come si origina un terremoto, registrarlo in due stazioni a distanza diversa dall’ipocentro in modo tale da capire come si propagano le onde sismiche nei mezzi.

Figura 5.3: Nell’immagine si può vedere come i picchi del grafico corrispondono al momento in cui si è verificato il terremoto, mentre successivamente le vibrazioni sono dovute allo smorzamento.

Esperimento

Si utilizza il programma ‘Audacity for speed wave’.

Dopo aver avviato la registrazione del programma, si procede con la rottura del ramo.

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Questa esperienza simula la formazione di una nuova superficie di rottura (faglia). I due sensori piezoelettrici hanno il ruolo di trasformare l’energia meccanica dovuta alle vibrazioni del tavolo (terra) in energia elettrica. Il segnale così rilevato viene trasmesso al computer e visualizzato come sismogramma. Si ottengono due sismogrammi, uno per piezoelettrico.

Risultati:

Il fenomeno studiato è molto simile a quello dell’esperimento precedente del sismometro. Questo perché gli eventi “pugno sul tavolo” e “rottura ramo” hanno effetti simili. La differenza consiste nel fatto che in quest’ultimo esperimento non è presente l’acqua che attenuava le onde sismiche, per prevenire le oscillazioni a lungo termine successive all’evento.

Spostamento blocco

Principi base

Concentrandoci sul solo attrito di contatto, il suo ruolo è evidente quando vogliamo spingere o trascinare un oggetto pesante. E’ noto che è molto più difficile spostare tale oggetto dalla sua posizione di quiete (quando agisce la forza d’attrito statico) di quanto non sia tenerlo in movimento una volta che lo spostamento si è avviato (quando agisce la forza d’attrito dinamico). L’alternarsi di fasi di prevalenza dell’attrito statico e dinamico caratterizza una vasta quantità di fenomeni naturali nei quali l’interazione di contatto tra due materiali è mediata dalle proprietà elastiche del sistema. Inquesti fenomeni durante la fase di dominanza dell’attrito statico s’immagazzina energia potenziale elastica cui segue una fase in cui l’energia immagazzinata si trasforma in energia cinetica, finché il sistema non torna nello stato di quiete e comincia un nuovo ciclo. Questa dinamica, detta stick-slip (cioè aderenza-slittamento), caratterizza anche le faglie, fratture della roccia che mostrano evidenze di rapido movimento relativo e conseguente rilascio di energia. Solo quando lungo la faglia l’accumulo di energia elastica prodotta dagli sforzi tettonici diventa sufficientemente grande da vincere le forze di attrito statico, le masse rocciose a contatto lungo la faglia si mobilizzano rapidamente rilasciando energia cinetica e termica.

Abbiamo verificato questo fenomeno simulando il movimento delle faglie utilizzando un blocco di syporex e l’attrito attraverso la carta vetrata.

Figura 5.4

Obiettivi dell’esperienza

Verificare sperimentalmente se esiste una proporzionalità tra l'energia immagazzinata dalla molla (elastico) durante il suo allungamento e l'energia liberata dal blocco durante la fase di scivolamento che simula il sisma;

Sulla base dei risultati ottenuti sarà possibile, quindi, verificare se sia possibile prevedere i terremoti.

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Esperimento

L'esperienza consiste nella registrazione dei dati relativi all'energia accumulata nell’elastico e all'energia liberata dal sisma. Per fare ciò abbiamo usato il programma ‘Audacity for speed wave’.

Si mette in moto il trapano avvitatore in modo tale che il sistema filo-elastico (in linea con il blocco) inizi a tendersi. Superata una soglia di attrito statico, il blocco si muoverà con uno scatto (attrito dinamico) per poi fermarsi nuovamente, tornando allo stato di quiete.

Per l’utilizzo del trapano abbiamo apportato alcune modifiche allo stesso. In particolare non abbiamo utilizzato la punta, ma solo il sistema che solitamente la muove. Ad esso è collegato un filoil quale si attorciglia al movimento del sistema. In questo esperimento il trapano ha la funzione di simulare il momento in cui le faglie accumulano energia.

Risultati:

In questo esperimento è stato affascinante notare come effettivamente avviene l’accumulo di energia elastica e il suo successivo rilascio. Il blocco rappresenta la faglia che inizialmente rimane stabile a causa dell’attrito, quando la forza di attrito statica diventa minore della forza dinamica, “lafaglia” non resiste ulteriormente e perciò inizia a muoversi.

‘Ascoltiamo’ un terremoto reale

Obiettivo dell’esperienza

L’obiettivo dell’esperienza è quello di visualizzare l’arrivo delle onde sismiche utilizzando la registrazione di un terremoto reale. Un sistema di amplificazione e trasmissione permette di ‘trasformare’ la lettura del sismogramma in scuotimento reale della tavola vibrante, riproducendo così quello che succede al passaggio delle onde sismiche nel terreno.

Esperimento

Aprire il programma “Audacity for speed wave”

Cliccando su play inizierà la riproduzione della traccia del terremoto che sarà percepibile sulla tavola vibrante grazie al sistema di amplificazione. Si osserverà prima il passaggio delle onde P e successivamente quello delle onde S.

Figura 5.5

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Risultati:

abbiamo notato che le onde sonore funzionano come le onde sismiche, infatti gli edifici alla riproduzione della traccia del terremoto si muovevano oscillando. Come nel caso di un sisma gli edifici più alti oscillavano ad una frequenza minore, mentre quelli più bassi ad una frequenza maggiore.

Figura 5.6: Scegliendo tra frequenze pre-installate nel computer quando venivano emesse dalle casse producevano una loro vibrazione che andava a simulare un terremoto e quindi il movimento dell’edificio.

Principi Base

La risposta dinamica di un edificio quando viene sollecitato dallo scuotimento del suolo generato unterremoto è uno dei fattori più importanti che controlla i danni che gli edifici subiscono durante il verificarsi di un terremoto.

Figura 5.7: Esempio di frequenza utilizzata.

Le onde sismiche possono viaggiare per lunghe distanze prima di dissipare tutta la loro energia. Quando le onde raggiungono la superficie terrestre, producono lo scuotimento del suolo che attraversano. Se lo scuotimento avviene in aree edificate (e se lo scuotimento è abbastanza forte), questo si trasferirà agli edifici, partendo dalle fondazioni e propagandosi in modo complesso e producendo, sotto particolari condizioni, danni agli stessi. La complessità con la quale si propagano tali onde è dovuta principalmente al fatto che esse (che già si originano non uniformi nella zona di faglia), prima di arrivare dall’ipocentro all’edificio attraversano rocce e terreni con caratteristiche diverse che le modificano. Inoltre, una volta che le onde raggiungono l’edificio, esse subiscono ulteriori modifiche in relazione alle caratteristiche dei terreni di fondazione al di sotto dell’edificio. La risposta degli edifici allo scuotimento del terreno è complessa quanto lo scuotimento stesso. L’edificio inizia a vibrare, con una distribuzione di frequenze propria. Tuttavia, le vibrazioni dell’edificio tendono a distribuirsi intorno a una frequenza specifica, nota come frequenza naturale o fondamentale. Generalmente più basso è l’edificio, più alta è la sua frequenza naturale; al contrario più alto è un edificio e più bassa è la sua frequenza naturale. Spesso si parla anche di periodo naturale dell’edificio, che non è altro che l’inverso della frequenza. Quindi, mentre la frequenza è il numero di volte per secondo che un edificio vibra avanti e indietro, il periodo è il

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tempo necessario per l’edificio a compiere una vibrazione completa. Quando si parla di periodo, dunque, più alto è un edificio e più alto è il suo periodo naturale e viceversa. Esiste una regola empirica che stima il periodo di oscillazione degli edifici (T) in relazione al numero di piani (n) dell’edificio:

T = 0.1 n

Questa relazione implica che più sono i piani che costituiscono un edificio e più lungo è il suo periodo di oscillazione. Per esempio, un edificio di 10 piani avrà un periodo di oscillazione di 1 secondo, mentre un edificio di 5 piani avrà un periodo proprio di oscillazione di 0,5 secondi.

Fenomeno della risonanza

Il fenomeno della risonanza rientra negli effetti di sito. È un fenomeno per cui un corpo viene posto in vibrazione da oscillazione esterne di periodo uguale o multiplo di quello caratteristico del corpo. Nel 1985 un forte terremoto danneggiò Città del Messico. L’area danneggiata risultava stata occupata da un’antica città azteca costruita su un lago. In seguito il bacino del lago era stato colmato da terreni di riporto sui quali si era estesa la nuova città. Durante il terremoto, in corrispondenza di tale aree l’oscillazione della coltre di terreni da riporto rispetto alle rocce circostanti e sottostanti, per un effetto di risonanza risultarono amplificate e la loro durata risultò amplificata. L’effetto sulle costruzioni fu ancora più disastroso perché nell’area sorgevano molti grattaceli che, per forme e dimensioni, avevano un periodo di oscillazione simile a quello delle oscillazioni amplificate: in tali condizioni furono perciò costretti a oscillare ben oltre il limite della loro resistenza e finirono per collassare.

Obiettivi dell’esperienza

Visualizzare il fenomeno della risonanza degli edifici associando la variazione di frequenza con la differente risposta sismica di edifici di altezza differente.

Procedimento

Dopo aver fissato il supporto del trapano al tavolo, abbiamo posizionato la tavola vibrante nella posizione più consona, dopo aver fissato anche essa al tavolo. Abbiamo quindi impostato il trapano avvitatore a differenti velocità e osservato il comportamento degli edifici.

Figura 5.8

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Risultati

abbiamo osservato che alla variazione di velocità corrisponde una variazione della frequenza dello scuotimento. L’edificio più alto infatti vibrava maggiormente a basse velocità (basse frequenze), quello intermedio maggiormente a velocità intermedie (medie frequenze), mentre quello più basso ad alte velocità (alte frequenze).

La stabilità degli edifici

Principi base

In una zona colpita da un terremoto, si osserva spesso come gli edifici, pure avendo subito lo stesso scuotimento, risultano danneggiati in modo diverso. Come abbiamo visto, ogni edificio risponde in modo diverso alle sollecitazioni sismiche, sia per la tipologia edilizia che per la natura del terreno sul quale è costruito. Questi elementi concorrono a definire la vulnerabilità sismica, con cui viene valutata la propensione degli edifici ad essere danneggiati in seguito al verificarsi di un evento sismico.

Obiettivi degli esperimenti

Gli obiettivi degli esperimenti proposti sono principalmente due:

1) capire che, a parità di energia rilasciata da un evento sismico, le costruzioni costruite con criteri antisismici resistono meglio di costruzioni costruire in modo inadeguato.

2) comprendere l’importanza delle caratteristiche geologiche dei terreni di fondazione nella stabilitàdegli edifici.

Edifici costruiti in modo diverso

Esperimento

Abbiamo costruito gli edifici utilizzando il materiale preso dal Kit e disposto gli stessi sulla apposita base.

Quando abbiamo indotto una sollecitazione agli edifici, indipendentemente dalla configurazione utilizzata (tavola vibrante avviata da trapano avvitatore) abbiamo notato che:

Nell’esperimento dove abbiamo utilizzato un edificio senza muri portanti, questo è caduto alle prime sollecitazioni mentre quello con muri portanti, è rimasto solidamente in piedi.

Questo comportamento è spiegato con il fatto che gli edifici caduti non sono stati costruiti in modo tale da avere una resistenza al taglio, necessaria per affrontare lo scuotimento indotto dal passaggio delle onde sismiche.

Abbiamo ripetuto questi esperimenti un po’ di volte per verificare che i due edifici senza sostegno cadono sistematicamente; siamo quindi intervenute ‘strutturalmente’ su questi di essi. Abbiamo apposto un rinforzo utilizzando un filo e degli aghi e lo abbiamo disposto a croce tra due muri. Questo procedimento fa sì che gli edifici si irrobustiscano e acquisiscano una resistenza agli sforzi di taglio ai quali sono stati nuovamente sottoposti. Abbiamo osservato infatti che riproducendo nuovamente l’esperimento, applicando cioè una nuova sollecitazione agli edifici, questi sono rimasti tutti in piedi, confermando che l’intervento strutturale ha garantito maggiore solidità alla struttura. Questo tipo di intervento è comune negli edifici che devono resistere alle sollecitazioni indotte dai terremoti.

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Attraverso questo esperimento si è voluto simulare la situazione scolastica. Anche il Liceo Scientifico Ricci Curbastro di Lugo è dotato di sistemi di rinforzo in modo tale da resistere il più possibile alle scosse.

Figura 5.9: Foto del Liceo di Lugo dove si possono osservare le strutture portanti dell’edificio.

Risultati

Come precedentemente ipotizzato è stato dimostrato con l’esperimento che gli edifici risultano molto più sicuri con la costruzione antisismica, poiché sono in grado di sopportare maggiormente leonde sismiche che li attraversano; infatti, a dimostrazione di questo fatto, a parità di intensità delle scosse, di altezza degli edifici e tipo di terreno, solo quelli costruiti senza supporti sono crollati.

Figura 5.10a: Edificio senza sostegno. Figura 5.10b: Edificio con sostegno.

Fenomeno della liquefazione

Il fenomeno della liquefazione rientra negli effetti di sito. Essi sono legati a caratteristiche locali delterritorio colpito dal sisma. La liquefazione è un fenomeno che si manifesta con la perdita improvvisa di resistenza allo sforzo di taglio di un materiale con la conseguente fluidificazione di ampi volumi di terreno che non sono più in grado di sopportare un peso sovrapposto. Avviene in generale in sedimenti sabbiosi. In condizioni di riposo i granuli che lo compongono hanno una disposizione disordinata le vibrazioni di un terremoto fanno riassestare i granuli; come conseguenzail sedimento si compatta, mentre l’acqua che occupava gli interstizi viene spinta verso l’alto e può uscire in superficie, trascinando con sé parte del sedimento. A causa delle vibrazioni delle onde sismiche, quindi, i sedimenti perdono ogni consistenza, per cui gli edifici sovrastanti affondano in essi.

Abbiamo verificato ciò attraverso un esperimento effettuato con della sabbia e dell’acqua che simulavano un terreno sabbioso e una falda acquifera, e un sasso che simulava invece un edificio. Abbiamo scosso il contenitore della sabbia e dell’acqua e abbiamo osservato che cosa succedeva.

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Risultati

Abbiamo notato, dopo pochissimo tempo che scuotevamo il contenitore, il sasso è affondato nell’acqua e nella sabbia fino a scomparire, proprio come avviene per un edificio durante il fenomeno della liquefazione. L’acqua e la sabbia si sono andate a stratificare a causa della loro diversa densità e il sasso è stato sostenuto da un uno strato di sola acqua, quindi è affondato. Questofenomeno è stato immediato, infatti sono bastati pochi secondi di scuotimento per vedere il verificarsi del fenomeno.

Figura 5.11: Si può vedere che nella prima foto è presente la pietra mentre nella seconda, a causa delle vibrazioni simulanti un terremoto, essa affonda nella sabbia, mentre quest’ultima e l’acqua si vanno a stratificare ed essa sale in superficie.

Bibliografia Libro di testo: “Il globo terrestre e la sua evoluzione”

Manuale per l’utilizzo del Sismo Box

Wikipedia, sismografo

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Gruppo 6 “Previsione terremoti e Bendandi”

Simone Dalpozzo, Letizia Fabbri, Alessia Gualandi, Marco LanconelliClasse 4BS, Liceo Scientifico “G. Ricci Curbastro”, Lugo, a.s. 2017/2018

Premessa

Siamo un gruppo che partecipa al progetto OSOS, riguardo lo studio dei terremoti. In particolare ci occupiamo della previsione di questi fenomeni, con lo scopo di acquisire conoscenze più approfondite al riguardo. In tale ottica dapprima si sono analizzate le fonti a disposizione sull’argomento e in seguito si è condotto uno studio su Raffaele Bendandi, ricercatore italiano che tentò di elaborare un metodo corretto per prevedere i terremoti. Per effettuare ciò ci siamo recati a Faenza due volte, la prima per intervistare Paola Pescerelli Logorio, titolare della casa-museo in onore dello scienziato e analizzare presso la biblioteca comunale documenti inerenti alla nostra tematica; nella seconda si è avuta la possibilità di intervistare un sismologo dell’INGV Alessandro Amato con il fine di ampliare il materiale finora raccolto. I vari dati raccolti sono stati riordinati in una relazione e inoltre si è preparato un PowerPoint, esposto al resto della classe in cui si sono illustrate le nostre conclusioni.

Informazioni generali sui terremoti

In geofisica i terremoti sono vibrazioni o assestamenti improvvisi della crosta terrestre, provocati dallo spostamento improvviso di una massa rocciosa nel sottosuolo.

Tale spostamento è generato dalle forze di natura tettonica che agiscono costantemente all'interno della crosta terrestre provocando la liberazione di energia in una zona interna della Terra detta ipocentro, tipicamente localizzato al di sopra di fratture preesistenti della crosta dette faglie; a partire dalla frattura creatasi una serie di onde elastiche, dette "onde sismiche", si propaga in tutte ledirezioni dall'ipocentro, dando vita al fenomeno osservato in superficie. Il luogo della superficie terrestre posto sulla verticale dell'ipocentro si chiama epicentro ed è generalmente quello più interessato dal fenomeno. La branca della geofisica che studia questi fenomeni è la sismologia.

Figura 6.1: Principali luoghi nei quali avviene un terremoto in Italia

Quasi tutti i terremoti che avvengono sulla superficie terrestre sono concentrati in zone ben precise, ossia in prossimità dei confini tra due placche tettoniche dove il contatto è costituito da faglie: queste sono infatti le aree attive, ossia dove le placche si muovono più o meno " Secondo il modellodella tettonica delle placche il movimento delle placche è lento, costante e impercettibile e modella e distorce le rocce sia in superficie che nel sottosuolo. Tuttavia in alcuni momenti e in alcune aree, acausa delle forze interne tra le masse rocciose, tali modellamenti si arrestano e la superficie coinvolta accumula tensione ed energia per decine o centinaia di anni fino a che, al raggiungimento

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del carico di rottura, l'energia accumulata è sufficiente a superare le forze resistenti causando l'improvviso e repentino spostamento della massa rocciosa coinvolta. Tale movimento improvviso, che in pochi secondi rilascia energia accumulata per decine o centinaia di anni, genera così le onde sismiche e il terremoto associato.

Figura 6.2: Principali forze tettoniche che agiscono in Italia.

Previsione dei terremoti

Per previsione corretta si intende la chiara indicazione a priori del tempo, del luogo e della grandezza di un terremoto che poi effettivamente si verifica con le caratteristiche predette, entro limiti di incertezza anch’essi definiti a priori. Proprio sulla base dell'incertezza temporale, che normalmente coincide con il tempo di preavviso, si distinguono tre tipi di previsioni:

Tipo di previsione Tempistica di preavviso

Lungo termine Anni/Decine di anni

Medio termine Settimane/Mesi

Breve termine Giorni/Ore

In genere le previsioni sono effettuate in termini probabilistici ma esiste anche un tipo di previsione deterministica a brevissimo termine (pochi secondi) che per altro in alcuni paesi come il Giappone ègià operativa e sfrutta semplicemente la velocità finita delle onde sismiche per segnalare vi a radio con qualche secondo di anticipo l'arrivo di onde distruttive a qualche decina di chilometri dall'epicentro allo scopo di mitigarne gli effetti fermando istantaneamente treni o impianti industriali pericolosi. Ben più importante sarebbe potere prevedere i terremoti distruttivi, quelli che portano le migliaia ma anche solo le decine di vittime e la distruzione di città e o paesi. Occorre per la verità sottolineare che la previsione deterministica a breve o medio termine è utile solo per salvare le vite umane mentre per evitare le distruzioni risultano più utili le previsioni a lungo termine.

Previsone a lungo termine

Le previsioni a lungo termine permettono di pianificare gli interventi che saranno per lo più rivolti aconsolidare il patrimonio edilizio o a trasferire in altre aree insediamenti potenzialmente pericolosi. E' evidente che in questo caso occorre che la previsione sia altamente affidabile in quanto il danno economico e sociale prodotto da un falso allarme è, seppur più basso, dello stesso ordine di grandezza di quello prodotto dal vero terremoto.

Sfortunatamente questo modello è poco riscontrabile in natura, perciò sono stati proposti due nuove forme di rilascio sismico deterministico:

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I modelli a tempo prevedibile in cui è posto costante il livello di resistenza della faglia mentre varia da terremoto a terremoto il valore di sforzo post sismico e si assume che il terremoto non rilasci tutto lo sforzo accumulato ma solo una parte. In questo modo non è prevedibile grazie al ciclo sismico ma solo, sulla base dello scorrimento rilasciato dal terremoto precedente, il tempo che deve trascorrere perché si verifichi il nuovo terremoto.

I modelli a scorrimento (o magnitudo) prevedibile, in cui è posta constante lo sforzo minimomentre può variare lo sforzo di soglia. In questo modo non è possibile capire il tempo di attesa, ma solo la magnitudo, in funzione del tempo trascorso dall’ultimo terremoto.

In assenza di un modello di occorrenza deterministico valido in generale, l'unica possibilità è quellodi ricorrere alla statistica e in particolare al concetto di gap sismico cioè una significativa lacuna spaziale o temporale nella sequenza di occorrenza degli eventi sismici. Conoscendo la distribuzione statistica dei tempi di intervento e il tempo trascorso dall'ultimo evento è possibile infatti, nell'ipotesi di stazionarietà della generazione sismica stimare la probabilità di occorrenza futura di un nuovo terremoto. In Italia le aree che mostrano una maggiore probabilità di essere sede di eventi distruttivi nel prossimo futuro sono: la Sicilia Orientale, l’Aquilano e l’Appennino Forlivese.

Previsione a medio termine

Le previsioni a medio termine invece possono essere usate per promuovere iniziative per rendere la popolazione più preparata all'evento. In questo caso il danno indotto da un falso allarme è minore ma comunque abbastanza rilevante. La ricerca tuttora, non si concentra molto su tale tipo di previsione.

Previsione a breve termine

La previsione a breve termine è volta principalmente a predisporre l'evacuazione delle persone allo scopo di salvarne le vite ma può fare ben poco per mitigare il danno economico risultante. Se i margini di incertezza vengono allargati la capacità di previsione cresce ma solo per effetto statistico.Aumentando l'incertezza sulla localizzazione si può ridurre quella sul tempo o viceversa allargando l'incertezza sul tempo ridurre quella sulla localizzazione. I terremoti piccoli sono estremamente più frequenti di quelli grandi ed è quindi ovvio che risulta molto più facile prevedere eventi con magnitudo bassa.

Figura 6.3: Direzione delle forze tettoniche.Le previsioni a breve termine sono basate sul riconoscimento di particolari fenomeni fisici precursori. Con questo termine si intende indicare qualsiasi variazione di quantità osservabili che si

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verifichi all'approssimarsi del terremoto. Per lo più si ritiene che si debba trattare di fenomeni prodotti dall'accumularsi di deformazione in prossimità dell'area sismogenetica nei periodi che precedono il terremoto. È stata sviluppata una teoria, detta della “dilatanza”, che tenta di prevedere e spiegare questi fenomeni. Un caricamento iniziale produce una compattazione volumetrica maggiore di quanto ci si potrebbe attendere sulla base della semplice elasticità. Ciò è dovuto alla chiusura di microfratture (cracks) presenti nel materiale. Dopo che i cracks si sono chiusi, la relazione sforzo deformazione, diventa effettivamente lineare. Aumentando lo sforzo fino a circa la metà di quello necessario per fratturare la roccia, i cracks tendono a riaprirsi e quindi la roccia tendea dilatarsi. Secondo la teoria della dilatanza, al termine del processo i cracks dovrebbero riunirsi performare la faglia sismo-genetica che darebbe origine al terremoto.

La previsione dei terremoti scientificamente corretta consiste nell'indicazione della magnitudo, dellalocalizzazione e del tempo origine di un futuro evento sismico, con una precisione tale da consentireuna valutazione univoca del successo o fallimento della previsione stessa. I criteri per stabilire la significatività di un fenomeno precursore sono: l'anomalia deve essere riconducibile ai meccanismi che determinano i terremoti; l'anomalia deve essere simultaneamente rilevata in più di un sito o da più di uno strumento; l'anomalia e la sua relazione con il susseguente verificarsi del terremoto, ossia le regole secondo cui si effettua la previsione, devono essere definite con precisione; sia l'anomalia sia le regole devono essere ricavate da un insieme di dati indipendenti da tutti quelli su cui si effettua la previsione. È naturale considerare come possibili precursori quei fenomeni che avvengono nella litosfera durante l'accumulo degli sforzi. Quest'accumulo può indurre, infatti, processi di varia natura, in alcuni casi, risultano ben visibili e chiaramente riconducibili al sisma mentre terremoti estremamente forti possono talvolta essere preceduti da segnali premonitori chiaramente identificabili, anche se diversi tra loro, per i terremoti relativamente piccoli l'area focale è minore e risulta più difficile identificare i precursori. Fra i molteplici segnali che sono stati proposti come precursori utili per la previsione dei terremoti vanno ricordati: le variazioni anomale della sismicità; le variazioni della velocità e delle caratteristiche spettrali delle onde sismiche e dei meccanismi di sorgente; le deformazioni crostali su scala regionale; le variazioni anomale negli sforzi crostali; le variazioni del campo gravitazionale e geomagnetico, delle correnti telluriche e della resistività; le modificazioni anomale del flusso delle acque sotterranee e del contenuto di diversi componenti chimici dell'acqua; le anomalie nella pressione atmosferica, nella temperatura enel flusso di calore terrestre.

La paleosismologia ha evidenziato, che gli intervalli di tempo intercorsi fra i forti terremoti lungo una certa faglia possono essere estremamente variabili. Dunque, anche ammesso che il concetto di comportamento periodico sia valido in generale per qualsiasi faglia, un lungo intervallo di tempo trascorso dall'ultimo forte terremoto non garantisce che il prossimo evento sia imminente, lungo la faglia in esame.

Nello studio dei precursori sismici è necessario tenere presente che la preparazione di un forte terremoto coinvolge in genere un complesso sistema di faglie, piuttosto che una singola faglia.

Pertanto, i precursori vanno ricercati entro un'area con dimensioni lineari di diverse centinaia di chilometri, per poter rilevare eventuali correlazioni a grande distanza. Durante il periodo di incubazione non si sa dove e quando avverrà il sisma, poiché i precursori si manifestano sparsi su tutta l'area di preparazione. Successivamente, all'approssimarsi del terremoto, i precursori tendono aconcentrarsi spazialmente attorno all'eventuale epicentro.

Radon

Un altro importante cambiamento previsto sarebbe quello nel livello di emissione del gas radioattivo Radon. Questo è solo un esempio di una classe di fenomeni nota come precursori geochimici. Le anomalie dell'acqua di falda sono state tra i primi e più frequentemente riportati

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precursori di terremoti. Nel caso del Radon, che è prodotto dal decadimento radioattivo del Radio, le nuove fratture permettono una maggiore fuoriuscita di gas. La maggior parte delle anomalie premonitorie del Radon osservate possono apparire da poche settimane a qualche giorno prima dell'imminente terremoto. Il Radon è comunemente usato poiché, in quanto radioattivo, è facile da misurare ma sono state osservate anche anomalie di idrogeno ed elio. Sfortunatamente, ci sono molti altri esempi in cui nessun precursore geochimico era associato con terremoti avvenuti o in cui una simile fluttuazione non era associata ad alcun terremoto.

Figura 6.4: Concentrazioni di radon in Italia e mappa di pericolosità sismica.

Quiescienza

Il precursore più facile da misurare è l'andamento della sismicità. All'interno della regione sorgente di un grande terremoto esistono numerose piccole faglie che possono produrre piccoli terremoti in risposta al ciclo di caricamento del terremoto maggiore. Si è osservato che dopo che si è completata la sequenza di repliche di un forte terremoto, il livello di sismicità scende a un basso livello di fondo. Prima dell'evento successivo, l'attività di fondo qualche volta scende quasi fino a zero per unintervallo di mesi o anni. Questo fenomeno è detto quiescenza sismica ed è osservato abbastanza comunemente. La quiescenza può essere interrotta da una crescita di attività, con sciami sismici cheprecedono la scossa principale, detta sequenza premonitoria.

Sfortunatamente, ogni terremoto mostra una straordinaria variabilità nel comportamento dei precursori, compresa la totale assenza di qualsiasi precursore noto.

Metodo di previsione VAN

Il metodo VAN si basa sulla misurazione di potenziali elettrici spontanei tramite elettrodi infissi nel terreno, anche se nessuno degli studi di previsione condotti in tutto il mondo con strumentazione e metodi di indagine moderni, in condizioni controllabili, ha confermato fino ad ora l’utilità delle correnti magnetotelluriche ai fini di una reale previsione.

La prima difficoltà che si incontrava nel tentativo di valutare i risultati del metodo VAN era la mancanza di una formalizzazione precisa delle previsioni effettuate. Era stata organizzata una procedura di “certificazione” delle previsioni che consisteva nell’inviare dei telegrammi ogni volta che un Segnale Elettro Sismico (SES) veniva rilevato. Il problema era che i dati non venivano mandati a dei gruppi scientifici internazionali, ma erano scambiati tra membri diversi dello stesso

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gruppo. Non era possibile ottenere informazioni sulla validità e precisione del metodo, anzi, i dati a volte non erano molto precisi. Spesso poi venivano indicati non uno ma due epicentri alternativi. Anche sulla precisione della localizzazione spazio-temporale e della magnitudo per alcuni anni non è stato possibile avere una definizione precisa. Si noti che tali limiti erano stati comunque fissati “a posteriori”. Inoltre è stato stabilito che le previsioni del VAN erano correlate molto di più ai terremoti che le precedevano che non a quelli che le seguivano. Così facendo i ricercatori del VAN emettevano previsione solo dopo che un terremoto era avvenuto.

Precursori dei terremoti

La previsione dei terremoti scientificamente corretta consiste nell'indicazione della magnitudo, dellalocalizzazione e del tempo origine di un futuro evento sismico, con una precisione tale da consentireuna valutazione univoca del successo o fallimento della previsione stessa. I criteri per stabilire la significatività di un fenomeno precursore sono: l'anomalia deve essere riconducibile ai meccanismi che determinano i terremoti; l'anomalia deve essere simultaneamente rilevata in più di un sito o da più di uno strumento; l'anomalia e la sua relazione con il susseguente verificarsi del terremoto, ossia le regole secondo cui si effettua la previsione, devono essere definite con precisione; sia l'anomalia sia le regole devono essere ricavate da un insieme di dati indipendenti da tutti quelli su cui si effettua la previsione. È naturale considerare come possibili precursori quei fenomeni che avvengono nella litosfera durante l'accumulo degli sforzi. Quest'accumulo può indurre, infatti, processi di varia natura, in alcuni casi, risultano ben visibili e chiaramente riconducibili al sisma mentre terremoti estremamente forti possono talvolta essere preceduti da segnali premonitori chiaramente identificabili, anche se diversi tra loro, per i terremoti relativamente piccoli l'area focale è minore e risulta più difficile identificare i precursori. Fra i molteplici segnali che sono stati proposti come precursori utili per la previsione dei terremoti vanno ricordati: le variazioni anomale della sismicità; le variazioni della velocità e delle caratteristiche spettrali delle onde sismiche e dei meccanismi di sorgente; le deformazioni crostali su scala regionale; le variazioni anomale negli sforzi crostali; le variazioni del campo gravitazionale e geomagnetico, delle correnti telluriche e della resistività; le modificazioni anomale del flusso delle acque sotterranee e del contenuto di diversi componenti chimici dell'acqua; le anomalie nella pressione atmosferica, nella temperatura e nel flusso di calore terrestre.

La paleosismologia ha evidenziato che gli intervalli di tempo intercorsi fra i forti terremoti lungo una certa faglia possono essere estremamente variabili. Dunque, anche ammesso che il concetto di comportamento periodico sia valido in generale per qualsiasi faglia, un lungo intervallo di tempo trascorso dall'ultimo forte terremoto non garantisce che il prossimo evento sia imminente, lungo la faglia in esame.

Nello studio dei precursori sismici è necessario tenere presente che la preparazione di un forte terremoto coinvolge in genere un complesso sistema di faglie, piuttosto che una singola faglia. Pertanto, i precursori vanno ricercati entro un'area con dimensioni lineari di diverse centinaia di chilometri, per poter rilevare eventuali correlazioni a grande distanza. Durante il periodo di incubazione non si sa dove e quando avverrà il sisma, poiché i precursori si manifestano sparsi su tutta l'area di preparazione. Successivamente, all'approssimarsi del terremoto, i precursori tendono aconcentrarsi spazialmente attorno all'eventuale epicentro.

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Bendandi

Vita-metodo-rapporto con comunità scientifica

Figura 6.5: Bendandi Raffaele.

Bendandi fu un ricercatore faentino che nacque nel 1893 da una famiglia di umili origini; dopo averottenuto il diploma di quinta elementare iniziò a interessarsi all’astronomia all’età di 11 anni, formandosi su questa disciplina da autodidatta. Evento significativo per la sua esperienza fu il terremoto di Messina del 1908 che provocando centomila vittime lo spinse a intraprendere degli studi su tale argomento, cercando di capirne le cause sulla base delle quali formulare previsioni che consentano di stabilire in che luogo e in che giorno avverrà un evento sismico. Elaborò dunque l’ipotesi secondo cui i terremoti avvenissero poiché erano causa di influenze esercitate dai pianeti; quindi la loro origine la si deve ricercare all’esterno della Terra e non all’interno. Tutto ciò andava ascontrarsi con la teoria della deriva dei continenti ideata in quel periodo, ma Bendandi si dimostrò particolarmente abile nel conciliare queste due concezioni arrivando ad affermare che la Terra presenta sotto il suo interno delle placche che galleggiano su una parte liquida, tuttavia il loro movimento è dato da fattori esterni. Dopo aver messo a punto tale sistema Bendandi iniziò a testare la sua validità su terremoti verificatesi nel passato; essi hanno confermato la sua teoria, pertanto eglipoté procedere con lo studio e la previsione di eventi futuri che lo portarono ad analizzare anno per anno le influenze dei vari pianeti attraverso strumenti da lui stesso costruiti.

Figura 6.6: Casa Raffaele Bendandi.

Infatti egli si manteneva svolgendo la professione di falegname, ma essendo povero spesso riciclavai materiali per adattarli ai suoi studi: ad esempio per costruire i sismografi utilizzò cilindri di ferro presi da una discarica di Bologna. A questo scopo particolarmente utile fu il lavoro come apprendista in età giovanile orologiaio e infatti possiamo riscontrare come i meccanismi dei suoi strumenti fossero gli stessi degli orologi.

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L’approccio di studio di eventi passati per confermare un’ipotesi iniziale evidenzia come Bendandi fu un rigoroso applicatore del metodo scientifico e ciò viene sottolineato ulteriormente dal fatto che egli, per fare tornare i conti aggiunse 4 pianeti al nostro sistema solare (Rex, Dux, Roma e Italia, nomi con cui sperava di ingraziarsi il regime fascista). Avendo trovato prove sufficienti per le sue ricerche, in una conferenza annunciò di aver individuato un sistema che permette di prevedere i terremoti; la prova di questo venne fornita i mesi seguenti quando venne depositato un atto notarile che annunciava la previsione di un terremoto che poi si verificò con le stesse caratteristiche supposte da Bendandi. Ovviamente ciò suscitò una forte entusiasmo, anche se tale metodo non venne accolto bene dalla comunità scientifica, soprattutto in Italia. Il ricercatore ricevette infatti un provvedimento dal regime fascista che lo diffidava dal realizzare qualsiasi tipo di previsione, pena l’esilio e venne espulso dall’accademia a cui apparteneva. La pubblicazione del suo libro che ottenne scarsi risultati in termini di vendita nel nostro paese contribuì alla diffusione della sua teoriaall’estero dove gli venne consentito in un secondo momento di poter effettuare previsioni riguardo eventi sismici. Bendandi si occupò anche del comportamento del Sole andando a studiare il fenomeno delle tempeste solari, ipotizzando l’esistenza di un altro pianeta (Faenza) che fosse in grado di spiegare le anomalie del comportamento dell’orbita di Mercurio. Giunse alla conclusione inoltre, che esistesse un parallelismo tra azioni dell’essere umano e le tempeste solari e viene riportato che lo stesso Aldo Moro andasse da Bendandi per ricercare i momenti propizi entro cui prendere le decisioni giuste.

Figura 6.7: Strumenti Bendandiani.

Egli condusse i suoi studi per tutta la sua vita, fino al 1 Novembre 1979, data della sua morte: i giorni seguenti entrò nella sua casa un gruppo di persone che ricercava una formula “magica” che permettesse di prevedere ogni terremoto; non trovandola venne dato fuoco a molti documenti importantissimi che probabilmente contenevano la spiegazione completa del metodo bendandiano, motivo per cui ancora oggi sono presenti lacune che non permettono di comprendere la sua teoria pienamente. Per questa mancanza di fonti oggi viene indicato talvolta come un semplice ciarlatano anche se questa fama l’aveva ottenuta sin dagli anni ’40: infatti la comunità scientifica italiana ha tentato in ogni modo di screditare questo ricercatore, poiché non era accettabile che un individuo non laureato riuscisse a elaborare ipotesi di tale portata. Nonostante tuttora la stampa conserva ancora questa visione della sua figura, certo è che si può affermare che il possibile collegamento tra

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cielo e terra da lui ipotizzato è un dibattito che è stato riaperto da un gruppo di ricercatori giapponesi. Recentemente è stato pubblicato uno studio realizzato da costoro che hanno dimostrato per la prima volta un legame scientifico tra le fasi lunari e le più forti scosse sismiche del pianeta. Bendandi, un secolo fa, non era riuscito a dimostrarlo scientificamente, ma aveva intuito che le due cose fossero legate; un team di scienziati californiani inoltre, ha supposto l’esistenza di 4 pianeti delnostro sistema solare proprio come fece Bendandi. Ciò evidenzia come le questioni di cui si è occupato sono state riprese anche oggi. In ultima analisi si può affermare che egli sia stato quasi un “avventore” del suo tempo, che tuttavia non è stato mai compreso, ciò è dovuto anche dalla superficialità di tutti noi. La nostra sensibilizzazione è il solo metodo per evitare che episodi come quello di Roma nel 2011, dove si era diffusa la falsa notizia che Bendandi avesse previsto un terremoto, si verifichino.

Figura 6.8: Casa-Museo Raffaele Bendandi.

Metodo bendandiano

Fonte: “fra maree e terremoti”: Bendandi sviluppa l’idea di una legge fondamentale: esiste una pulsazione oceanica governata da forze attrattive planetarie (le maree sono causate da attrazioni planetarie). Da questa affermazione concluse che: la periodica oscillazione del mare è causata dalle attrazioni combinate del Sole e della Luna, le quali talora sommandosi, determinano una diminuzione della gravità per effetto della quale il liquido elemento che ricopre la Terra si solleva. Si ha marea massima quando i due astri (sole e luna) sono allineati; minima quando le loro azioni fanno tra loro un angolo notevole. Le teorie bendandiane sulle maree erano corrette e riuscivano a spiegare anche le loro irregolarità, grazie allo studio sul movimento di Giove, Venere e Terra rispetto al Sole. Oltre alla teoria sulle maree, Bendandi ne sviluppò una sulle macchie solari, riuscendo a calcolarne i valori esatti per la loro previsione. Da tutto ciò si evince la grandissima conoscenza astronomica dello scienziato, che verrà utilizzata come base di non poco conto per lo sviluppo delle teorie riguardo la previsione dei terremoti.

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Figura 6.9: Metodo Bendandiano.

Raffaele Bendandi con la comunicazione terza elaborata intorno al 1940, espone in 6 punti la propria teoria dei terremoti:

1. “Tutti i movimenti sismici- in qualunque parte del globo si manifestino- hanno un'origine in comune.

2. La causa determinante di questi perturbamenti tellurici risiede unicamente in un turbamento delle condizioni di equilibrio del nostro pianeta prodotto dalle variabili attrazioni delle diverse masse planetarie componenti il sistema solare.

3. All'azione perturbativa dei vari membri del nostro sistema, non va disgiunta quella del nostro satellite, la quale, ora sommandosi e ora elidendosi, determina l'istante assoluto delsistema del fenomeno sismico.

4. Ogni movimento orogenetico della scorza terrestre, ogni dislocazione sotterranea, ogni crollo o frattura, ogni slittamento o scorrimento di strati, nonché tutte le altre pretese cause che di volta in volta vengono invocate per spiegare questi fenomeni, non solo che l'immediata conseguenza di una deformazione del gran corpo planetario terrestre prodottadalle esterne forze perturbative.

5. I terremoti tutti, al pari delle eruzioni vulcaniche-specie quelle esplosive,- per quanto si presentino del tutto irregolari, sono nondimeno fenomeni regolati da leggi esatte e precise, che rientrano... nel complesso problema delle perturbazioni, ben nota agli astronomi per le innumerevoli difficoltà che presenta.

6. Questa periodica deformazione (marea terrestre) del globo..., che sotto l'attrazione planetaria si compie, dà, inoltre, origine a tutte quelle inesplicabili irregolarità che la rotazione della Terra, attorno al suo asse, rivela e che tanto ha fatto congetturare gli scienziati posti nella più assoluta impossibilità di spiegarle”

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La Terra, dunque, sottoposta alle mutevoli attrazioni del Sole, della Luna e degli altri pianeti, risentirebbe dei loro effetti gravitazionali, con il risultato di alterare la propria forma sferica, destinata ad assumere una temporanea e lieve circonferenza ovoidale. La deformazione della Terra farebbe sì che sui punti deboli della sua crosta possano formarsi punti cedevoli, tali da generare i movimenti tellurici. Il tema dominante nella ricerca bendandiana è che la forza di attrazione che avvince tutti i corpi celesti, li trasporta nell'immensità insondabile dello spazio.

A nostro parere questa teoria risulta tuttora superata poiché non esistono precise connessioni tra il moto degli astri e i terremoti. Tuttavia abbiamo apprezzato il tentativo di questo scienziato di elaborare una teoria applicando rigorosamente il metodo scientifico e ciò dimostra la costante ricerca che egli conduceva su tale argomento. E’ possibile affermare dunque, che Bendandi non fosse un semplice ciarlatano, anche se non è stato in grado di individuare una via corretta per prevedere i terremoti.

Intervista Alessandro Amato

Si è condotta un’intervista al professore Alessandro Amato, un sismologo che opera presso la sede dell’INGV (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia) al quale abbiamo posto alcune domandeper approfondire meglio il nostro campo di ricerca. Siamo riusciti a realizzare ciò, grazie alla disponibilità della titolare della casa-museo che ci ha messo in contatto con l’esperto.

Quali sono i più comuni metodi di previsione utilizzati in Italia?Alcuni scienziati hanno raccolto varie tipologie di rocce campione, portandole fino al loro punto di rottura e analizzando le emissioni acustiche e i foreshocks (scosse premonitorie). Tale metodo presenta un difetto, ovvero gli esperimenti sono stati condotti su una scala di piccoli campioni che non è possibile estendere a rocce più grandi nel sottosuolo per via dellacomplessa struttura interna della Terra. Un gruppo di ricercatori dell’INGV ha posizionato invece, una rete di rilevatori in vari punti dell’Appennino per ottenere dati e realizzare un database con queste statistiche che però non risultano ancora completate.

Quale è il metodo migliore?La previsione non costituisce il campo principale di ricerca dato che si dà la priorità allo studio delle tecniche per mettere in sicurezza gli edifici e dal momento che le rocce di faglia essendo tutte diverse tra loro, non è possibile trovare una corrispondenza tra esse. La previsione dunque, risulta interessante solo dal punto di vista scientifico per studiare le caratteristiche del sottosuolo.

E’ possibile prevedere con sicurezza?Con i mezzi a disposizione ora, non si può arrivare a una previsione sicura al 100%, ma grazie allo sviluppo delle tecniche di osservazione dallo spazio con i satelliti negli ultimi 20 anni siamo in grado di vedere i movimenti e le deformazioni che porteranno a un possibile terremoto in futuro; tuttavia non esiste un chiaro elemento che ci suggerisce quando e dove avverrà la rottura della faglia.

Che opinione ha di Bendandi?Questo scienziato nonostante lo studio delle orbite degli astri, ha ammesso che all’interno della terra vi siano forze superiori ma più difficili da conoscere, contraddicendo in parte la sua teoria. Tuttavia lo ritengo coraggioso anche se con i metodi moderni non è arrivato a nessuna conclusione. Continuando a considerare la teoria bendandiana, degli scienziati giapponesi hanno affermato che con i terremoti di magnitudo più grande potrebbero essere presenti correlazioni con gli astri, ma solo con forza aggiuntiva al sisma.

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Chi oltre a Bendandi ha tentato di fare previsioni?Nessuno ha mai fatto previsioni sui terremoti e le poche che sono state tentate risultavano vaghe e poco affidabili; a posteriori molti hanno affermato di aver riscontrato anomalie durante l’evento sismico, ma queste si sono risultate infondate. In Cina nel 1966 il direttore di un osservatorio, aveva letto in un libro che in autunno piovoso ci dovesse essere un terremoto: lui convinto fortemente ha dichiarato di essere certo del verificarsi di un sisma, che poi è avvenuto realmente. Le autorità credendogli, sono riuscite a fare evacuare la maggior parte dei cittadini, limitando i danni. Questo metodo in futuro non è risultato affidabile nella previsione di altri sismi pertanto si può considerare questo come un caso fortuito.

Gli animali che ruolo hanno nella previsione dei terremoti?Poco prima del terremoto dell’Aquila su una rivista scientifica è stato pubblicato un articolo in cui si riscontrava un’alterata attività dei rospi, dato che non si accoppiavano e non si nutrivano, tuttavia questo lavoro non è molto affidabile. In Svezia inoltre, sono stati inseriti dei GPS su delle mucche per studiare il loro comportamento ma anche questa volta non si sono ottenuti risultati.

CuriositàUna signora si è fatta piantare una specie di sismografo nel braccio per percepire i terremoti e le vibrazioni della Terra. Questo esperimento ovviamente si è rivelato del tutto inefficace in quanto gli elettrodi contenuti nel sismografo sono soggetti a continui movimenti da parte del nostro corpo che influenzano il risultato ottenuto.

Conclusioni personali

Il tema da noi approfondito ci ha fornito molti spunti di riflessione soprattutto riguardanti la previsione: infatti ha messo in luce in che direzione sta procedendo la ricerca in questo argomento, ma contemporaneamente Amato ha puntualizzato che esso non costituisce il principale campo d’indagine nello studio di tale fenomeno, in quanto si è consapevoli della molteplicità dei fattori da considerare, come è stato evidenziato precedentemente attraverso i precursori; il tentativo fallito dello stesso Bendandi ha fatto emergere come sia impossibile prevedere i terremoti. Ciò che è necessario e che ci è stato ribadito più volte dalle persone da noi contattate, è una corretta prevenzione da svolgere rivolta a tutti, sensibilizzando anche la popolazione sull’argomento e adattare gli edifici secondo moderni criteri antisismici. Riguardo al lavoro svolto non abbiamo riscontrato difficoltà particolari se non nel raggiungere gli esperti, poiché ci siamo mossi con mezzi propri; fortemente apprezzata è stata la collaborazione che gli esperti intervistati ci hanno fornito.

Bibliografia

Sitografia e immagini:

https://it.wikipedia.org/wiki/Terremoto

https://it.wikipedia.org/wiki/terremoti_in_Italia_nel_XXI_secolo

www.treccani.it/enciclopedia/terremoti-previsione-dei-terremoti_%28Enciclopedia-della-Scienza-e-della-Tec-nica%29/

www.museocivico.rovereto.tn.it/UploadDocs/5513_Gasperini_W13.pdf

https://ingvterremoti.wordpress.com/i-terremoti-in-italia/

www.emiliaromagnameteo.com/emilia-romagna-i-piu-forti-terremoti-dal-1400-ad-oggi/

https://meteoterremoti.altervist.org/blog/terremoti/terremoti-storici-in-emilia-romagna/

https://www.google.it/search?q=carta+italia+mappatura+zona+terremoti&rlz=1C1SKPL_enIT449&source=Inms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwi0mIbvitPaAhUCzRQKHZ-NBa4Q_AUICgB&biw=1366&bih=637#imgrc=HwXIMCivA1j9wM:

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www.ambiente.regione.emilia-romagna.it/geologia/temi/sismica/lemilia-romagna

http://zonesismiche.mi.ingv.it/

http://www.protezionecivile.gov.it/jcms/it/terremoti.wp

Bibliografia

Pdf: Prevedere i terremoti in base alle fasi lunari studio giapponese conferma le lungimiranti teorie di Raffaele Bendandi- Meteo Web.pdf – Adobe Acrobat Reader DC

Libro: “Le scienze della Terra” di A. Bosellini

Pdf: Intensita_Mercalli.pdf – Adobe Reader

Pdf: Terremoti.pdf – Adobe Reader

Foto Bendandi: fonte propria, scattate presso il museo Bendandi di Faenza

Libro: “Sotto i nostri piedi” di A. Amato

Libro: “Tra maree e terremoti” di Pierluigi Moressa

Libro: “Casa museo Raffaele Bendandi Faenza” di Paola Pescerelli Lagorio

Libro: “Raffaele Bendandi” di Paola Pescerelli Lagorio

Libro: “Raffaele Bendandi, Ombre sul Sole” di Paola Pescerelli Lagorio

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