Stima della pericolosità sismica

Misura di un terremoto Magnitudo momento Magnitudo Richter Definì la magnitudo come il logaritmo base 10 della massima ampiezza letta sul simogramma registrato da un sismometro Wood Anderson localizzato 100Km dall’epicentro del terremoto.

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 Mercalli

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 PGA PGA Accelerazione m/s2 Tempo (s)

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 deterministico La stima della pericolosità coincide con la valutazione dell’effetto dell’evento sismico nel sito: questo tipo di valutazione è detta di SCENARIO Approccio probablistico Per 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 Obiettivo: Ad un dato sito S, stimare il valore di picco dell’ accelerazione (PGA) per un terremoto di magnitudo M 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

Esempio di studio deterministico di pericolosità sismica Studio deterministico di scenario per il terremoto dell’Irpinia del 1980

Selezione di una potenziale faglia attiva e valutazione dei parametri di sorgente Le osservazioni geologiche aiutano ad individuare le faglie Gli studi sismologici aiutano a caratterizzare la sorgente

Modello di velocità Profondità Vp Vs Densità Qp Qs 2000 1150 2100 150. 2000 1150 2100 150. 50. 250 3200 1850 2300 200. 100. 1000 4500 2600 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. Possiamo considerarla un piano perchè stiamo studiando una regione piccola rispetto alla superficie totale 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 Velocità (m/s) Accelerazione (m/s^2) Tempi (s) Tempi (s) Ampiezza Frequenza (Hz)

E se…. In tutti questi casi al metodo 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!!

Modello di occorrenza dei terremoti Approccio probabilistico all’analisi della pericolosità sismica (Cornell, 1968) 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 Definizione delle sorgenti sismogenetiche Definizione della sismicità Stima degli effetti di tutti i terremoti selezionati Stima della pericolosità sismica

Modello di occorrenza dei terremoti Modello di occorrenza Poissoniano I terremoti sono considerati come delle variabili casuali indipendenti distribuite secondo: Intervallo di ricorrenza

Definizione delle sorgenti sismogenetiche Linee, aree, volumi che presentano un potenziale simogenetico uniforme.

Definizione della sismicità Caratteristiche di ricorrenza delle zone sismogenetiche Legge di Gutenberg-Richter Log N(M)=a-bM a determina la magnitudo massima attese b è il rapporto tra grandi e piccoli terremoti Distribuzione esponenziale troncata delle magnitudo

Stima degli effetti del terremoto 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 soil s=1 Shallow soil deposits Distanza epicentrale e Pga in g Sabetta & Pugliese (1987)

Stima della Pericolosità 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. Periodo di ritorno

Stima della pericolosità Probabilità di superamento condizionata

Distribuzione delle distanze Sorgente puntiforme Sorgente linea Area sorgente

Carta della Pericolosità

Il terremoto di progetto Quale è il “massimo terremoto” che caratterizza in maniera appropriata il potenziale sismico ai fini dell’analisi di pericolosità che si sta svolgendo? APPROCCIO PROBABILISTICO Massimo terremoto possibile Si assume un limite superiore alla “dimensione” dei terremoti che possono occorrere all’interno della zona sismogenetica considerata. Non è riconducibile ad una singola sorgente. APPROCCIO DETERMINISTICO Massimo terremoto credibile La sua definizione si basa sulla valutazione di dati di diversa natura ed è associato ad una singola sorgente. Terremoto caratteristico Alcune 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 semplice estrapolazione dalla relazione di ricorrenza dei terremoti a magnitudo più piccola. Massimo terremoto storico