Stima della pericolosità sismica

Misura di un terremoto

• Magnitudo momento

• Magnitudo RichterDefinì la magnitudo come il logaritmo base 10 della massima ampiezza lettasul simogramma registrato da un sismometro Wood Anderson localizzato100Km dall’epicentro del terremoto.

mNin espresso Mcon 9.1M2

3LogM 0ω0

Misura di un terremoto• Intensità:

Misura qualitativa degli effetti di un terremoto sulla base dei danni procurati, sia in termini economici, sia in termini di vite umane

Scala MercalliGRADO

DENOMINAZIONE DELLA SCOSSA EFFETTI

1° Strumentale Avvertita solo dagli strumenti sismici

2° LeggerissimaAvvertita solo da qualche persona ipersensibile o in particolari condizioni

3° Leggera Avvertita da poche persone

4° MediocreAvvertita da molte persone nelle abitazioni; oscillazioni di oggetti sospesi

5° ForteAvvertita da persone ferme o in moto e anche addormentate; caduta di oggetti

6° Molto forteAvvertita da tutti; leggere lesioni in alcuni edifici

7° FortissimaCaduta di fumaioli, lesioni negli edifici, suono di campane

8° RovinosaDistruzione parziale di qualche edificio; qualche vittima

9° DisastrosaDistruzione totale di alcuni edifici, gravi lesioni in altri; vittime non numerose

10° DistruttriceDistruzione di molti edifici; molte vittime umane; spaccature nel suolo

11° CatastroficaDistruzione di centri abitati; moltissime vittime; crepacci e frane nel suolo

12° UltracatastroficaDistruzione di ogni manufatto; pochi superstiti; sconvolgimento del suolo

Parametri che descrivono l’effetto di un terremoto

Peak Ground Acceleration: PGA

Il PGA è il picco massimo letto sull’accelerogramma, è di grande interesse ingegneristico poiché esprime la massima accelerazione che solleciterà le strutture.

Si legge direttamente dall’accelerogramma.

Domanda: Su quali componenti del moto? Perché?

Lettura del PGAA

ccele

razi

one m

/s2

Tempo (s)

PGA

Rischio Simico

• Pericolosità: probabilità di superamento di un certo livello di un parametro scelto per la descrizione del moto del suolo in un sito di interesse durante un certo periodo fissato.

• Vulnerabilità: probabilità che certe categorie di elementi a rischio subiscano danno per effetto di un terremoto di una certa severità

• Esposizione: Analisi quantitativa e qualitativa degli elementi a rischio

Come si valuta la pericolosità

• Individuazione delle sorgenti sismogenetiche Le sorgenti sismogenetiche possono essere una faglia, ben

descritta da studi precedenti, oppure delle intere regioni che contengono piu’

faglie

• Definizione del potenziale sismico Il potenziale sismico descrive la capacità della zona sismogenetica

di generare un certo numero di terremoti di una certa entità

• Valutazione degli effetti del terremoto allo scopo di valutare gli effetti di un terremoto in un sito di

interesse si costruiscono delle relazioni tra i parametri che descrivono il moto e le caratteristiche delle sorgenti

• Stima della pericolosità Quest’ultimo passo è diverso a secondo del metodo usato.

Esistono due diversi approcci per valutare la pericolosità

sismica• Approccio deterministicoLa stima della pericolosità coincide con la

valutazione dell’effetto dell’evento sismico nel sito:

questo tipo di valutazione è detta di SCENARIO

• Approccio probablisticoPer stimare la pericolosità si costruiscono delle

curve che esprimono la probabilità che il moto del suolo superi un certo livello in un periodo di tempo fissato.

Approccio deterministico

•Selezionare una potenziale faglia attiva che può produrre terremoti di magnitudo M •Stimare i parametri di sorgente (geometria, dislocazione, momento sismico etc.)•Modello di velocità/attenuazione a scala crostale ed effetti di sito•Calcolare i sismogrammi sintetici al sito S •Stimare PGA e forme spettrali attesi

Obiettivo: Ad un dato sito S, stimare il valore di picco dell’ accelerazione (PGA) per un terremoto di magnitudo M

Studio deterministico di scenario per il terremoto

dell’Irpinia del 1980

Esempio di studio deterministico di pericolosità sismica

Selezione di una potenziale faglia attiva e valutazione dei parametri

di sorgente

Le osservazioni geologiche aiutanoad individuare le faglie

Gli studi sismologici aiutano a caratterizzare la sorgente

Modello di velocità

Profondità Vp Vs Densità Qp Qs

0 2000 1150 2100 150. 50.

250 3200 1850 2300 200. 100.

1000 4500 2600 2500 200. 100.

2500 6200 3600 2700 450 150

15000 7400 4300 2900 900 300

In questo caso la Terra viene assimilata ad un mezzo a strati piani e paralleli.

a) Possiamo considerarla un piano perchè stiamo studiando una regione piccola rispetto alla superficie totaleb) Questo tipo di approssimazione può essere giustificata da una scarsa conoscenza del sottosuolo.

Calcolo dei sismogrammi sintetici

Determinazione del PGA

Stima della pericolosità nel sito di Napoli

Tempi (s)Tempi (s)

Frequenza (Hz)

Acc

eler

azio

ne (

m/s

^2)

Vel

ocità

(m

/s)

Am

piez

za

E se….

• E se non si conoscono i parametri caratteristici di sorgente?

• E se si vogliono studiare gli effetti di più eventi nel sito di interesse?

• E se si volesse tener conto del periodo di occorrenza degli eventi?

In tutti questi casi al metodo deterministico si preferisce quello probabilistico!!

Approccio probabilistico all’analisi della pericolosità sismica (Cornell, 1968)

• Modello di occorrenza dei terremoti

• Definizione delle sorgenti sismogenetiche

• Definizione della sismicità

• Stima degli effetti di tutti i terremoti selezionati

• Stima della pericolosità sismica

Obiettivo: Probabilità di superamento di un assegnato livello del parametro scelto per caratterizzare il moto del suolo in un dato sito e per un fissato periodo di tempo

Modello di occorrenza dei terremoti

Modello di occorrenza Poissoniano

T

N

!),(

n

ettnP

tn

1

IT

Intervallo di ricorrenza

I terremoti sono considerati come delle variabili casuali indipendenti distribuite secondo:

Definizione delle sorgenti sismogenetiche

Linee, aree, volumi che presentano un potenzialesimogenetico uniforme.

Definizione della sismicità

Caratteristiche di ricorrenza delle zone sismogenetiche

Legge di Gutenberg-RichterLog N(M)=a-bM

10ln

maxmin

bee

eMf

MM

M

M

Distribuzione esponenziale troncata delle magnitudo

a determina la magnitudo massima atteseb è il rapporto tra grandi e piccoli terremoti

Leggi di attenuazione Relazioni empiriche fra un parametro del moto del suolo (Y), la magnitudo

(M), la distanza sito-sorgente (R), gli effetti di sito (s) e possibili incertezze ( ) sul parametro.

s=0 Rock and stiff soils=1 Shallow soil deposits

Distanza epicentrale e Pga in g

2

122 )0.5(

195.0log363.0845.1log

RD

sDMPga

Sabetta & Pugliese (1987)

)( ),( )( )( Y 4321 sfRMfRfMf

Stima degli effetti del terremoto

s

o

s

o

M

M

R

R

RMo dmdrrfmfrmAApmE )()(),|()(

tEo etAAP 1),(

tAAP

tTR ,1ln 0

Periodo di ritorno

Pericolosità P: Probabilità di superamento di un assegnato livello del parametro scelto per caratterizzare il moto del suolo in un dato sito e per un fissato periodo di tempo.

Stima della Pericolosità

Stima della pericolosità

20 / 21

| ,2

A Aa

A

p A Ao m r e dA

PgaA ln

Probabilità di superamento condizionata

Distribuzione delle distanze

drrf R

1)(

Sorgente puntiforme Sorgente linea

2min

2)(

rrL

rrf

f

R

Area sorgente

Carta della Pericolosità

Il terremoto di progettoQuale è il “massimo terremoto” che caratterizza in maniera appropriata il potenziale sismico ai fini dell’analisi di pericolosità che si sta svolgendo?

Massimo terremoto possibileSi assume un limite superiore alla “dimensione” dei terremoti che possono occorrereall’interno della zona sismogenetica considerata. Non è riconducibile ad una singola sorgente.

Terremoto caratteristicoAlcune faglie hanno una particolare propensione a generare terremoti massimi di una data dimensione o in uno stretto range di magnitudo e che può essere ottenuto da una sempliceestrapolazione dalla relazione di ricorrenza dei terremoti a magnitudo più piccola.

APPROCCIO PROBABILISTICO

APPROCCIO DETERMINISTICO

Massimo terremoto credibileLa sua definizione si basa sulla valutazione di dati di diversa natura ed è associato ad una singola sorgente.

Massimo terremoto storico