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26/04/2017 1 TERREMOTI: CONOSCERLI PER DIFENDERSI Morena Fabozzi, Luca Guerrini, Nicola Marri, Alessia Pepe Classe 4BSA, Liceo di Lugo a.s. 2016-2017 Ridurre il rischio sismico e e migliorare la sicurezza a scuola Contenuti I. Terremoti: origine e tipologie di onde II. Mappe e zone sismiche di Lugo e del Liceo III. Sicurezza sismica di un edificio e del Liceo IV. Microzonazione sismica di Lugo V. Misurare e prevedere un terremoto VI. Il sismografo e la rete di allerta a scuola VII. Norme per la sicurezza a scuola VIII. Presentazione all’Assemblea di Istituto IX. Ringraziamenti Visita all’INGV di Bologna Visita all’INGV di Bologna Prof. Paolo Gasperini e Prof.ssa Barbara Lolli Abbiamo discusso di : Terremoti: cause e tipologie di onde Mappe di rischio sismico Misurare e prevedere un terremoto Sicurezza sismica di un edificio Norme per la sicurezza Sismografo Punto in superficie perpendicolare all’ipocentro: epicentro Punto in profondità dove avviene la rottura: ipocentro Cos’è un terremoto? Il terremoto è un improvviso e rapido scuotimento della crosta terrestre provocato dai movimenti delle zolle in cui è suddiviso l’involucro esterno della Terra. Quando gli sforzi prodotti dalle spinte tettoniche fra le zolle superano il limite di resistenza delle rocce esse si rompono in profondità lungo superfici chiamate faglie. L’energia liberata durante un terremoto si propaga attraverso onde sismiche . Esistono onde di 3 tipi: Onde primarie (di compressione o onde P) Onde secondarie (di taglio o onde S) Onde superficiali http://www.gubbioinformatica.it/consigli/terremoto-gubbio- gualdo-tadino.asp Come si originano i terremoti 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 . Misurando sia la distanza tra i due piezoelettrici sia la differenza temporale tra gli arrivi del primo impulso del segnale rilevato dai due sensori, è possibile valutare la velocità di propagazione delle onde elastiche nel mezzo in studio: v = s/t VIDEO VIDEO

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TERREMOTI:

CONOSCERLI PER DIFENDERSI

Morena Fabozzi, Luca Guerrini, Nicola Marri, Alessia Pepe

Classe 4BSA, Liceo di Lugo a.s. 2016-2017

Ridurre il rischio sismico e e migliorare la sicurezza a scuola

Contenuti

I. Terremoti: origine e tipologie di onde

II. Mappe e zone sismiche di Lugo e del Liceo

III. Sicurezza sismica di un edificio e del Liceo

IV. Microzonazione sismica di Lugo

V. Misurare e prevedere un terremoto

VI. Il sismografo e la rete di allerta a scuola

VII. Norme per la sicurezza a scuola

VIII. Presentazione all’Assemblea di Istituto

IX. Ringraziamenti

Visita all’INGV di Bologna Visita all’INGV di Bologna

Prof. Paolo Gasperini e Prof.ssa Barbara Lolli

Abbiamo discusso di:

• Terremoti: cause e tipologie di onde

• Mappe di rischio sismico

• Misurare e prevedere un terremoto

• Sicurezza sismica di un edificio

• Norme per la sicurezza

• Sismografo

Punto in superficie perpendicolare all’ipocentro: epicentro

Punto in profondità dove avviene la rottura: ipocentro

Cos’è un terremoto? Il terremoto è un improvviso e rapido scuotimento della crosta terrestre provocato dai movimenti delle zolle in cui è suddiviso l’involucro esterno della Terra. Quando gli sforzi prodotti dalle spinte tettoniche fra le zolle superano il limite di resistenza delle rocce esse si rompono in profondità lungo superfici chiamate faglie.

L’energia liberata durante un terremoto si propaga attraverso onde sismiche. Esistono onde di 3 tipi:

Onde primarie (di compressione o onde P)

Onde secondarie (di taglio o onde S)

Onde superficiali

http://www.gubbioinformatica.it/consigli/terremoto-gubbio-gualdo-tadino.asp

Come si originano i terremoti

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 . Misurando sia la distanza tra i due piezoelettrici sia la differenza temporale tra gli arrivi del primo impulso del segnale rilevato dai due sensori, è possibile valutare la velocità di propagazione delle onde elastiche nel mezzo in studio: v = s/t

VIDEO

VIDEO

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Definizione zone sismiche

• Il 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 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

LUGO = Zona 2

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

Descrizione zone sismiche

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

Mappe sismiche

http://esse1-gis.mi.ingv.it/

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

Il Liceo di Lugo (Zona 2)

19 aprile 1509 Epicentro: Faenza Magnitudo stimata: 5.0 Morti : nessuna vittima 18 marzo 1624 Epicentro: Argenta Magnitudo stimata : 5.5 Morti : 50 11 aprile 1688 Epicentro: Ravenna Magnitudo stimata : 5.8 Morti : diverse vittime (numero imprecisato)

4 aprile 1781 Epicentro: Faenza Magnitudo stimata : 5.9 Morti : oltre 20 21 settembre 1813 Epicentro: Romagna centrale Magnitudo stimata : 5.3 Morti : nessun dato disponibile

Storico dei terremoti a Lugo http://ambiente.regione.emilia-romagna.it/geologia/temi/sismica/lemilia-romagna

http://emidius.mi.ingv.it/CPTI15-DBMI15/query_place/

Diagramma sismi a Lugo dal 1781

Come agisce un terremoto sugli edifici?

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Stabilità degli edifici

In una zona colpita da un terremoto, si osserva spesso

come gli edifici, pure avendo subito lo stesso

scuotimento, risultano danneggiati in modo diverso.

https://it.wikipedia.org/wiki/Ingegneria_sismica#/media/File:UN_headquarters_Haiti_after_2010_earthquake.jpg

Stabilità degli edifici

Ogni edificio risponde in modo diverso alle

sollecitazioni sismiche per:

tipologia edilizia

natura del terreno sul quale è costruito

Edifici costruiti in modo diverso

Un edificio tende a resistere alle onde di compressione mentre tende ad essere soggetto a danni maggiori durante le onde di taglio e quelle superficiali. Molte sono le immagini di costruzioni in cui i muri perimetrali si aprono verso l’esterno.

I muri non portanti non hanno una resistenza al taglio, quindi non sono in grado di affrontare lo scuotimento.

Occorrono interventi strutturali per acquistare una resistenza agli sforzi di taglio.

Risonanza sugli edifici

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.

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).

Onde stazionarie Risonanza nel Liceo?

Il nostro liceo possiede diverse frequenze proprie di risonanza. Le parti più alte oscilleranno maggiormente a basse frequenze, come dimostra la simulazione da noi realizzata.

alte frequenze/basse

lunghezze d’onda:

dannose per edifici bassi

basse frequenze/grandi

lunghezze d’onda:

dannose per edifici alti

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Normativa antisismica

• Per ogni edifico pubblico o privato, vige 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.

http://cslp.mit.gov.it/index.php?option=com_content&task=view&id=75&Itemid=20

Cemento armato

Il calcestruzzo armato è un materiale usato per la

costruzione costituito da calcestruzzo e barre di

acciaio annegate al suo interno opportunamente

sagomate ed interconnesse fra di loro.

Il collasso dipende, più che dalla resistenza della

muratura, quasi unicamente da questioni di

equilibrio, fortemente dipendenti dal collegamento

con pareti trasversali e dalla presenza di elementi

spingenti (coperture o volte) o di trattenimento

(catene, travi ben collegate).

Stabilità del Liceo

La parte di edifico più recente è costruita seguendo le norme

antisismiche del 2009.

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 garantisce, in parte, la sicurezza.

Visita al Comune di Lugo

Incontro con l’Ing. Fabio Minghini, Unione dei Comuni della Bassa Romagna

Abbiamo discusso di:

• Mappe sismiche

• Normativa antisismica

• Stabiltà edifici e Liceo

• Studi di microzonazione

• Amplificazione di moto

• Liquefazione

Fattori di rischio: effetti di sito

Quando, passano da rocce più dure a

depositi non consolidati succede che,

per conservare l’energia, queste onde

diminuiscano bruscamente la velocità ma

al tempo stesso aumentino fortemente

l’ampiezza delle loro oscillazioni.

Gli effetti di sito sono legati alle caratteristiche geologiche del luogo. Le onde sismiche che si propagano durante un terremoto viaggiano a una certa velocità.

http://ambiente.regione.emilia-romagna.it/geologia/temi/sismica/liquefazione-gruppo-di-lavoro

Terremoto Emilia Romagna 2012

Fattori di rischio: liquefazione Il termine “liquefazione” identifica la perdita della resistenza in un terreno saturo d’acqua (generalmente sabbioso), a seguito di vibrazioni orizzontali del suolo prodotte da un terremoto. Lo scuotimento legato al verificarsi di un terremoto può causare il passaggio del terreno dallo stato solido a quello liquido. [Guida SISMO-BOX]

Terremoto Emilia Romagna 2012

http://ambiente.regione.emilia-romagna.it/geologia/temi/sismica/liquefazione-gruppo-di-lavoro

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Conseguenze della liquefazione

A seconda del luogo dove avviene, il fenomeno può avere conseguenze più o meno gravi come il cedimento di edifici.

Gli edifici sprofondano per diversi centimetri nel terreno e possono perciò crollare o risultare inagibili.

http://reporterliveitalia.blogspot.it/2012_05_01_archive.html - Niigata – Giappone 1964

http://reporterliveitalia.blogspot.it/2012_05_01_archive.html - Kocaeli – Turchia 1999

La microzonazione

La microzonazione sismica è una tecnica di analisi di un territorio che ha lo scopo di riconoscere le condizioni locali del sottosuolo che possono alterare le caratteristiche del movimento sismico atteso. La microzonazione avviene misurando micro tremori prodotti artificialmente e descrivendone gli effetti.

http://ambiente.regione.emilia-romagna.it/geologia/temi/sismica/liquefazione-gruppo-di-lavoro

Terremoto Emilia Romagna 2012

La microzonazione nei Comuni della Bassa Romagna

TRATTO DALLA CAMPAGNA DI INFORMAZIONE PER I LAVORI DI MICROZONAZIONE 16/09/2014

Risultati comune di Lugo

Risultati comune di Lugo CONCLUSIONI

La microzonazione sismica effettuata sul territorio dell'Unione dei Comuni della

Bassa Romagna ha permesso di valutare la pericolosità sismica sia nelle aree

urbane che in quelle di prevista urbanizzazione.

Non sono state riscontrate zone stabili, cioè zone dove non si ipotizzano effetti

locali di rilievo di alcuna natura.

TUTTE le zone studiate sono riconducibili alle “zone stabili suscettibili di

amplificazioni locali” e/o a”zone suscettibili di instabilità”.

Per le prime aree, sono attese amplificazioni del moto sismico come effetto

dell'assetto litostratigrafico e morfologico locale mentre nelle seconde, sono

attese anche fenomenologie di liquefazione dei terreni.

Presentato dall’Ing. Minghini alla GIUNTA dell’UNIONE il 08/09/0216

Risultati comune di Lugo

“ zone suscettibili di instabilità in cui sono attese anche

fenomenologie di liquefazione dei terreni ”

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Effetti di sito nel Liceo

Il terreno sotto il Liceo è di natura alluvionale. Come detto, gli effetti di sito collegati ai depositi alluvionali possono aumentare fortemente l’ampiezza delle oscillazioni. Questa prova simula la presenza di depositi alluvionali.

“Depositi

alluvionali”

Liquefazione nel Liceo

La microzonazione ha rivelato che il terreno sotto il Liceo è suscettibile di instabilità con attesi fenomeni di liquefazione. Il video simula possibili effetti sull’edificio.

Non esistono costruzioni resistenti alla liquefazione ed inoltre non è possibile sapere con certezza il grado di liquefazione del terreno durante un possibile terremoto.

Un terremoto si può prevedere?

I terremoti sono eventi che non sono prevedibili. Tuttavia, attraverso le mappe di rischio (che si basano su fattori di probabilità) noi possiamo individuare le zone più vulnerabili.

“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.

In questi 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.” [Guida Sismo-box]

Funzionamento del sismografo Il sismografo è lo strumento che viene utilizzato per registrare i fenomeni sismici. Ma come è possibile misurare lo spostamento se si muove tutto il resto? Realizzando sistemi che smorzano l’oscillazione.

Quando si batte sul tavolo (si simula un terremoto), il sistema massa-magnete sospeso con l’elastico rimane immobile (per il Principio di Inerzia) mentre l’intelaiatura del sismometro e la bobina ad essa fissata si muovono 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.

Il sismografo del Liceo

• A scuola abbiamo realizzato un sismografo che prevede la registrazione di movimenti sia ondulatori (onde S) sia sussultori (onde P).

Come calibrare il sismografo Osservando il tracciato di un sismografo si nota che vengono registrate prima le onde di compressione (onde P) poi quelle di taglio (onde S).

La diversa velocità di propagazione delle onde P ed S permette di:

Stimare la distanza dell’epicentro dalla stazione di registrazione (maggiore è l’intervallo di tempo tra l’arrivo dei due tipi di onde, tanto maggiore è la distanza dell’epicentro);

Disporre di una lasso di tempo per mettersi al riparo dopo la registrazione della prima onda P e l’arrivo della parte più distruttiva del terremoto (le restanti onde S). Tale intervallo di tempo corrisponde a circa un minuto per distanza di circa 400 km.

http://www.menichella.it/sismolab/sismo5.html

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ONDE S: Un bacchetto di ferrite è inserito all’interno delle bobine e collegato ad un’asta mantenuta orizzontale da una molla.

Per allungare il periodo di oscillazione aggiungiamo un magnete all’estremità dell’asta e uno fisso (sul cilindro di supporto) coi poli che si respingono. All’arrivo dei terremoti registriamo lo spostamento della ferrite rispetto alle bobine (collegate alla struttura).

ONDE P: Due bacchette di ferrite sono inserite all’interno delle bobine. Le bacchette si trovano su un piatto a cuscino d’aria per essere indipendenti dal movimento della struttura. All’arrivo dei terremoti registriamo lo spostamento delle ferriti rispetto alle bobine (collegate alla struttura).

ONDE S: Un bacchetto di ferrite è inserito all’interno delle bobine e

collegato ad un’asta mantenuta orizzontale da una molla. Per allungare il periodo di oscillazione aggiungiamo un magnete

all’estremità dell’asta e uno fisso (sul cilindro di supporto) coi poli che si respingono. All’arrivo dei terremoti registriamo lo spostamento della ferrite rispetto alle bobine (collegate alla struttura).

ONDE P: Due bacchette di ferrite sono inserite all’interno delle bobine. Le bacchette si trovano su un piatto a cuscino d’aria per essere indipendenti dal movimento della struttura. All’arrivo dei terremoti registriamo lo spostamento delle ferriti rispetto alle bobine (collegate alla struttura).

Prevedere i terremoti con la App “MY SHAKE”

I ricercatori del Berkeley Seismological

Laboratory hanno sviluppato una App in

grado di raccogliere informazioni sui

terremoti. Il funzionamento della App si

basa sull’accelerometro, il sensore di

movimento installato in qualsiasi

smartphone.

L’accelerometro integrato nello smartphone è infatti sensibile a qualsiasi movimento: se scaricate la app, potrete verificare voi stessi come il tracciato si modifica quando fate ruotare il telefono oppure lo urtate. Una volta raggiunta una posizione stabile, però, l’accelerometro diviene un importante sensore, in grado di distinguere un semplice urto da una scossa sismica, se superiore ai 5 gradi della scala Richter.

Rete sismica nelle scuole di Lugo con la App “MY SHAKE”

La nostra idea è realizzare una rete all’interno della scuola, che si potrebbe poi estendere, in un secondo momento, alle altre scuole di Lugo.

Nel caso in cui si verificasse un terremoto, la App invierebbe immediatamente i dati al server centrale, che li geolocalizza e li raggruppa con i dati provenienti da altri utenti nella stessa zona. Quando il numero di utenti sarà sufficientemente alto da rendere attendibile l’identificazione del sisma, la App potrà elaborare i dati acquisiti per comprenderne la natura e le caratteristiche fisiche, oppure per capire come gli edifici hanno risposto alle sollecitazioni.

Altri prototipi: la App “SHAKE-ALERT”

ShakeAlert è un prototipo di un sistema di allarme per terremoti.

Avvisa gli utenti quando lo scuotimento da un terremoto vicino li raggiungerà, lasciando il tempo per mettersi al riparo.

http://www.shakealert.org/

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Come affrontare un terremoto?

L’informazione è la

base per conoscere

e capire come

affrontare un evento

sismico.

Seguire le corrette

procedure di

sicurezza per salvare

la propria vita e

quella degli altri.

Piano di sicurezza del Liceo

http://curba.racine.ra.it/sicurezza.html

Cosa fare Cosa non fare Norme di comportamento

Prima del terremoto: −informarsi sul piano di emergenza, uscite di emergenza, punto di ritrovo; −disposizione banchi corretta: ci deve essere il passaggio, quindi evitare file da più i due banchi e zaini a terra;

Durante il terremoto: –ripararsi sotto i banchi, vani delle porte e muri portanti; –NON sostare vicino a finestre, armadi, lavagne, schermi, proiettori o altri mobili/oggetti pesanti che potrebbero cadervi addosso;

–NON scappare o farsi prendere dal panico; –NON usare ascensori o scale;

Dopo il terremoto: –Uscire con prudenza in ordine e raggiungere il punto di ritrovo passando per le uscite di emergenza;

–l'insegnante deve prendere il registro; –LIMITARE l'uso del telefono;NON usare ascensori.

Presentazione all’Assemblea di Istituto

Aula Magna del Liceo - 24/2/2017 Classi Quarte e Quinte - 27/2/2017 Classi Seconde e Terze

Presentazione all’Assemblea di Istituto

Intervento dell’Ing. F. Minghini il 24/2/2017

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Presentazione all’Assemblea di Istituto

Aula Magna del Liceo, 27/2/2017, Classi Seconde e Terze

Ringraziamenti Prof.ssa Roberta Ghetti

Prof.re Paolo Gasperini

Prof.ssa Barbara Lolli

Prof.ssa Francesca Cifelli

Opificio Golinelli (Dott.ssa Raffaella Spagnuolo)

Ing. Fabio Minghini

Prof. Enzo Cortesi