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
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