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Terremoto
di scenario e caratterizzazione geotecnica del territorio A) Definizione dei terremoti di scenario Per il primo terremoto di scenario (livello I) si e' fatta l'ipotesi che esso sia una plausibile ripetizione di quello che nel 1693, con una magnitudo stimata tra 7.0 e 7.5 nella scala Richter, ha colpito tutta la parte orientale della Sicilia, distruggendo molti centri abitati e causando quasi 12000 morti nella sola Catania, pari al 63% della popolazione totale allora residente (Boschi et al.,1995). In Catania il periodo di ricorrenza di una scossa distruttiva, con intensità locale IX o superiore, e' stimabile statisticamente in 250-300 anni. Tra le ipotesi avanzate quella che oggi appare meglio suffragata dall’evidenza delle osservazioni geofisiche e neotettoniche associa la sorgente del terremoto del 1693 al sistema di faglie della scarpata Ibleo-Maltese, orientate parallelamente alla costa. Il meccanismo di rottura forse coinvolge segmenti diversi (trascorrenti e normali) della stessa struttura. In Fig.1 e' illustrata la geometria (proiezione in superficie) adottata per la faglia sismogenetica; le distanze tra la faglia in questione e il territorio del comune di Catania sono comprese tra 9 km e 27 km. Accanto ad uno scenario distruttivo di I livello, prodotto da un terremoto
tipo 1693, e' stato elaborato uno scenario di II livello, generato da un evento
di minor entità. In questo caso, tra le diverse scelte possibili, si e' assunto
come terremoto di riferimento quello tipo 1818, avvenuto su un segmento di
faglia lungo circa 15 km, riportato in Fig.1.
B) Caratterizzazione geotecnica Attraverso una campagna intensiva di reperimento, processamento e
modellazione di dati di indagini geologiche e geotecniche (circa 860 sondaggi
geotecnici e pozzi), nonche' tramite rilievi, sondaggi e misure addizionali
appositamente eseguiti, e' stata creata un’apposita base di dati. Da questa e'
stata elaborata la carta di zonazione geotecnica riportata in Fig.2
e, successivamente, quella della velocita' media di propagazione delle
onde di taglio Vs30 riportata in Fig. 2b.
Vs30, oggi forse l'indice piu' largamente usato per la caratterizzazione sismica dei terreni a profondita' limitata, e' il valor medio della velocita' Vs entro i primi 30 m del piano campagna. Tali elementi rappresentano solo parte dei risultati prodotti dalle indagini in questione, descritti per esteso in un’apposita relazione e disponibili in rete (su richiesta). C) Approccio semplificato Per ricostruire puntualmente la violenza della scossa tramite un indicatore rapportabile al danno delle costruzioni e' stato impiegato prevalentemente un approccio ingegneristico (basato su relazioni di attenuazione), che tiene conto in modo semplificato della zonazione geotecnica di cui sopra. Si sono stimati in ogni punto del territorio l'accelerazione massima del suolo (amax) facendo uso di una relazione di attenuazione (Ambraseys, 1995), che mette in conto la distanza dalla faglia sismogenetica, la magnitudo del terremoto e la natura locale del terreno (valori di Vs30). Tale relazione (AMB95) e' tarata prevalentemente su un campione di osservazioni di terremoti europei, e comprende anche importanti dati da terremoti italiani. Sempre sullo stesso campione di dati e' tarata invece la legge di attenuazione di Bommer et al. (1998, chiamata di seguito BOM98) che fornisce i valori delle ordinate spettrali in termini di spostamento SD, impiegati nella determinazione del danno con il metodo degli stati limite (vd. oltre). Si e' giunti alla scelta delle precedenti leggi di attenuazione solo dopo un
lungo confronto (Pessina,1999)
con i risultati di altre leggi disponibili (Spudich
et al., 1996; Sabetta
e Pugliese, 1987) e con le simulazioni numeriche piu' raffinate. 2. Metodo della somma modale (Romanelli e Vaccari, 1999) 3. Approccio ibrido deterministico-statistico (Zollo et al., 1999) I primi due metodi affrontano il problema della propagazione bidimensionale delle onde in un mezzo lateralmente eterogeneo, forniscono sismogrammi accurati e analizzano l'effetto dell'eterogeneicita' del mezzo e delle condizioni locali sul moto del suolo; il loro limite principale sta nel modello di rappresentazione della sorgente. Il terzo metodo valuta gli effetti di un completo processo di rottura che avvenga lungo l'intera faglia: il campo d'onda in alta frequenza si propaga dalla sorgente alla superficie terrestre attraverso un modello di semispazio omogeneo. E) Creazione dello scenario di scuotimento Sfruttando le potenzialita' di un
GIS (ArcInfo), si e' costruita la mappa di Fig.3 con le seguenti modalita'. Il
territorio comunale e' stato suddiviso in celle elementari di 40mx40m,
compatibili con le dimensioni medie delle sezioni di censimento; in ogni cella
e' stato stimato il valore atteso dell'accelerazione orizzontale di picco al
suolo, amax, impiegando la relazione di attenuazione AMB95 (Ambraseys,
1995), che dipende esplicitamente da VS30. Appare
evidente sopratutto nella parte settentrionale, occupata dal centro urbano, la
differenziazione minuta nei valori di accelerazione in funzione del tipo di
suolo: passando da un sito su lava massiccia ad uno adiacente su terreno
argilloso si ha un’incremento medio di circa il 20% nel valore di
accelerazione.
I valori stimati dell’accelerazione massima sono riportati in Tab.1. Per confronto sono riportati in Tab.1 anche i valori della pericolosita' sismica italiana (vedere Progetto ‘Pericolosita' Sismica’) e quelli di amax stimati con la relazione di attenuazione SEA97 (Spudich et al., 1997) che classifica i suoli in superficie semplicemente come "roccia" o "terreno". Si ricorda che l’incertezza statistica associata a tali stime e' dell’ordine di ±50% dei valori indicati.
Tab. I. Confronto dei valori di amax
(in g) per i diversi scenari di scuotimento
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