Quadro di argomenti per possibili schemi di
Transcript
Quadro di argomenti per possibili schemi di
Istituto di Istruzione Superiore ALDINI VALERIANI - SIRANI Comitato tecnico scientifico – CTS L.R. n. 19/2008 AZIONI SISMICHE SULLE COSTRUZIONI …qualche appunto a titolo informativo Quadro di argomenti per possibili schemi di presentazione LIBERI DI CONOSCERE E CONVIVERE CON IL TERREMOTO www.ionontremo.it www.iav.it/ionontremo www.ionontremo.it Nell’arco di circa tre anni l’iniziativa ha avuto diverse verifiche con illustrazioni svolte in vari incontri con classi di scuole secondarie di primo e di secondo grado e/o con gruppi di professionisti e/o cittadini, tra cui gli incontri avvenuti nell’ambito delle quattro manifestazioni “IO NON TREMO! Liberi di conoscere e convivere con il terremoto” nei centri storici di: Rimini (7-21 maggio 2011), Pesaro (5-19 maggio 2012), Fano (13-28 aprile 2013) e Firenze (15-29 maggio 2013). Nelle manifestazioni era altresì previsto uno spazio interattivo laboratoriale - con la presenza di due educatrici - per ricevere classi del secondo ciclo di scuola primaria (terza, quarta e quinta) e del primo ciclo di scuola secondaria. Tale spazio laboratoriale dedicato ai più piccoli, attraverso possibili interazioni con le stesse educatrici, era ovviamente basato su attività di «gioco» come evidente dallo stesso titolo di presentazione: www.iav.it/ionontremo La mostra permanente multimediale – rivolta alle scuole secondarie di primo e secondo grado, oltre che alla cittadinanza – si sviluppa attraverso pannelli, forniti in gran parte dall'Associazione di Promozione Sociale "IO NON TREMO!", oltre che attraverso filmati e coinvolgimenti dell’attenzione dei visitatori per alcune esperienze pratiche. Il contenuto dei pannelli corrisponde in larga misura a quello utilizzato per altre iniziative, quali quelle rivolte alla cittadinanza, dal titolo "IO NON TREMO! Liberi di conoscere e convivere con il terremoto", tenutesi a Rimini nel 2011, a Pesaro nel 2012 e a Fano e Firenze nel 2013, ed è articolato nei seguenti capitoli: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Il cammino dell'uomo tra mito e scienza Natura dei terremoti APPENDICE cap. 2: Animazione CNR 1984 Cenni di dinamica delle strutture APPENDICE cap. 3: Tavola vibrante … per una iniziale informazione didattica Gli effetti del sisma sugli edifici APPENDICE cap. 4: Sequenza di immagini per i terremoti in Abruzzo del 2009 e in Emilia del 2012 I grandi terremoti nella storia Gli effetti sismici storici per Rimini e Pesaro APPENDICE cap. 6: Accanto alla “storia sismica” quale “storia amministrativa”? (892.74 KB). La sismicità dell’Emilia-Romagna, la classificazione sismica e la crisi sismica del 2012 in Emilia La visita della mostra comprende alcuni elementari esperimenti di fisica, oltre che la presentazione di pannelli e filmati, prima di concludersi con una attività di laboratorio, svolta con tavola vibrante e relativi modelli strutturali, per una prima comprensione sui comportamenti degli edifici sottoposti ad azione sismica. I filmati in mostra riguardano: i centocinquanta anni dell'Unità d'Italia ripercorsi attraverso le principali catastrofi che hanno coinvolto diverse aree del Paese; alcune testimonianze di persone anziane che vissero da bambini gli effetti del terremoto di Senigallia del 30 ottobre 1930; alcune nozioni di base sulle vulnerabilità sismiche delle costruzioni e sui comportamenti da tenere in caso di eventi sismici; un breve documentario tratto da video interviste, sulle condizioni delle donne occupate nel distretto della meccanica modenese. www.iav.it/ionontremo Video correlati a possibili schemi di presentazione (link verso YouTube): Tavola vibrante didattica (13 MB) Cultura sismica: alcuni contributi Le onde sismiche (IRIS) La forza d’inerzia (Regione Umbria 1986) La «stanza sismica» (Terremoti d’Italia 2007) Le tre componenti del sismogramma (IRIS) Gli effetti di sito (IRIS) La liquefazione (IRIS) La casa in muratura: la risposta sismica (Regione Umbria 1986) In memoria di Giuseppe Grandori: Sue riflessioni e indicazioni dopo i terremoti del 1980 (Irpinia-Basilicata) e del 2009 (Abruzzo L'Aquila) (275.01 KB) Qualche riflessione sulla difesa dai terremoti, Elisa Guagenti Grandori – 2013 (394 KB) Terremoto: "evento naturale" ed "evento sociale", Teresa Crespellani – 2012 (5.07 MB) Il convenzionalismo nel calcolo strutturale sismico, Piero Pozzati – 2004 (180.75 KB) Estrazione da CPTI11 per Emilia-Romagna Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani 2011 (CPTI11) http://emidius.mi.ingv.it/CPTI11/ Finestra temporale da anno 1000 a anno 1899 Record totali: 1344 Dal CPTI11, come già da precedenti cataloghi, si conferma che negli ultimi 1000 anni circa l’Emilia-Romagna è stata interessata da terremoti frequenti, ma mai paragonabili per energia liberata (e, quindi, per valori di magnitudo) ai maggiori eventi di altre aree regionali quali, ad esempio, Sicilia Orientale e Calabria, Irpinia-Basilicata, Sannio, Molise-Abruzzo, Friuli. La sismicità storica dell’Emilia-Romagna indica che terremoti, relativamente più forti e più numerosi, si sono verificati soprattutto in Romagna; ma terremoti con livelli energetici più alti e con aree epicentrali non molto distanti dal confine regionale (es., tra i più recenti: Mugello 1919 e Garfagnana 1920) hanno avuto, comunque, significativi risentimenti con danni gravi anche in Emilia-Romagna. Year Mo Da Ho Mi 1117 1222 1234 1285 1279 1293 1308 1365 1383 1399 1409 1411 1428 1438 1481 1483 1501 1505 1542 1545 1547 1570 1584 1591 1624 1661 1671 1672 1688 1695 1725 1738 1768 1779 1780 1781 1781 1781 1786 1796 1806 1810 1811 1813 1818 1831 1832 1834 1837 1861 1869 1870 1 12 3 12 4 3 1 7 8 7 11 1 7 6 5 8 6 1 6 6 2 11 9 7 3 3 6 4 4 2 10 11 10 6 2 4 6 7 12 10 2 12 7 9 12 9 3 2 4 10 6 10 3 25 20 13 30 1873 1875 1881 1885 1898 9 3 1 2 3 17 17 24 26 4 Ax 15 15 Veronese 12 30 Basso bresciano Ferrara Ferrara ROCCA SAN CASCIANO 25 17 25 18 4 20 23 15 11 9 2 3 5 11 2 7 14 11 19 5 10 3 2 13 2 9 15 10 13 17 19 10 20 10 18 19 22 12 20 10 14 15 11 12 25 5 29 17 5 0 19 23 4 7 6 4 4 21 3 17 9 25 1 22 4 12 25 0 15 22 21 7 9 18 11 18 13 3 14 13 11 17 16 25 13 30 18 15 15 15 40 15 45 20 10 30 45 50 45 20 30 40 30 20 40 45 44 45 55 15 30 15 58 34 PISTOIA Rimini Bologna FORLI’ Modenese Parma Ferrara PREDAPPIO Parmense Garfagnana Romagna meridionale Appennino modenese Bologna Mugello BORGO VAL DI TARO Reggio Emilia Ferrara Appennino tosco-e. FORLI’ Argenta Appennino romagnolo Modena-Reggio Emilia Riminese ROMAGNA Asolano Appennino tosco-e. PARMA Appennino romagnolo Bolognese Bolognese Romagna CAGLIESE Romagna Riminese Emilia orientale NOVELLARA NOVELLARA SASSUOLO Romagna centrale Parmense Reggiano Reggiano Valle del Taro-Lunigiana ALPI APUANE FORLI’ Media valle del Reno Romagna LIGURIA ORIENTALE 23 51 Romagna sud-orientale 16 14 Bolognese 20 48 SCANDIANO 21 5 Valle del Parma (Mw > 5.1) Np Imx Io MwM 55 18 5 2 3 4 1 1 6 5 1 6 10 6 14 20 31 46 8 13 60 18 6 18 79 8 92 39 82 28 10 45 13 9 96 157 46 91 27 28 33 21 12 26 25 98 112 60 10 18 41 9 9 7 7 . 7-8 8 . 7-8 .7-8 . 7-8 8 7 7 8 8 8 . 8-9 9 8 9 . 7-8 8 8 9 .6-7 . 8-9 10 7 8 9 10 8 7 9 7 .6-7 . 9-10 10 8 8 7 7 7 7 7 . 7-8 .7-8 . 7-8 9 10 7 .7-8 8 . 9-10 . 7-8 7 7 . 7-8 8 . 7-8 .7-8 . 7-8 7 7 7 . 7-8 8 8 8 9 8 9 . 7-8 7 . 7-8 9 .6-7 . 7-8 9 7 8 . 8-9 10 8 7 9 7 .6-7 . 9-10 10 8 8 7 7 6 .6-7 7 7 .7-8 . 7-8 9 9 .6-7 .7-8 8 6,49 5,84 5,14 5,14 5,55 5,57 5,35 5,35 5,35 5,14 5,14 5,14 5,45 5,57 5,55 5,68 5,98 5,57 5,94 5,25 5,14 5,46 5,80 5,19 5,47 6,09 5,25 5,61 5,78 6,48 5,43 5,14 5,87 5,24 5,13 5,94 6,42 5,58 5,62 5,61 5,19 5,29 5,25 5,27 5,28 5,54 5,53 5,83 5,81 5,1 5,42 5,58 67 144 38 78 313 .6-7 8 7 6 .7-8 .6-7 7 6 .7-8 5,43 5,93 5,16 5,19 5,41 5 Mwlns Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani 2011 (CPTI11) http://emidius.mi.ingv.it/CPTI11/ Estrazione da CPTI11 per Emilia-Romagna Year Mo Da Ho Mi 1909 1911 1914 1916 1916 1918 1919 1920 1929 1931 1935 1956 1967 1971 1 2 10 5 8 11 6 9 4 4 6 5 12 7 13 19 27 17 16 10 29 7 20 5 5 26 30 15 0 7 9 12 7 15 15 5 1 13 11 18 14 1 45 18 22 50 6 12 6 55 9 34 48 40 19 33 Ax BASSA PADANA Romagna meridionale GARFAGNANA Alto Adriatico Alto Adriatico Appennino romagnolo Mugello Garfagnana Bolognese Faentino Faentino Appennino romagnolo BASSA PADANA Parmense (Mw > 5.1) Np Imx Io MwM Mwlns 799 181 618 132 257 187 566 756 106 14 27 79 40 229 . 6-7 7 7 8 8 9 10 10 . 7-8 . 6-7 6 7 6 8 . 6-7 7 7 9 10 10 7 6 6 7 6 8 5,53 5,26 5,76 5,94 6,14 5,88 6,29 6,48 5,31 4,54 4,98 4,97 5,11 5,64 5,55 5,45 5,85 6,02 6,11 5,84 6,25 6,48 5,56 5,10 5,38 5,10 5,42 5,38 epicentro a mare M L - M W* De 28,1Km * De 23,7Km * Finestra temporale da anno 1900 a anno 2006 Record totali: 1640 De 25,5Km * De 23,1Km * De 5,8Km * De 5,8Km * De 26,7Km * De 33,2Km De 60,8Km De ,3Km De 10,2Km 1983 1987 1996 2000 2000 2003 2003 11 5 10 5 6 1 9 9 2 15 10 18 26 14 16 20 9 16 7 19 21 29 44 56 52 42 57 42 Parmense REGGIANO Correggio Appennino forlivese Parmense Forlivese Appennino bolognese 850 802 135 151 300 35 133 2008 12 2012 1 2012 1 23 15 24 Parmense 25 8 6 Pianura padana emiliana 27 14 53 Frignano 2012 2012 20 29 5 5 2 7 3 Pianura padana emiliana 0 Pianura padana emiliana * valori desunti da sito "Itaca" eventi 2012 valori desunti da sito "INGV - lista ultimi terremoti" 7 6 7 . 5-6 . 5-6 . 6-7 7 . 6-7 6 7 . 5-6 . 5-6 6 6 7 .6-7 5,27 5.09 5,18 4,58 4,61 4,76 4,88 5,0 - 5,0* 4,6 - 4,7* 5,1 - 5,4* 4,4 - 4,8* 4,4* 4,3 - 4,7* 4,9 - 5,3* 5,1 - 5,4* 4,9 5,4 .7-8 .7 5.9 - 6.1 5.8 - 6.0 CLASSIFICAZIONE SISMICA ATTUALE dal 2003-2006 2012 2009 2006 (725) (2238) (1650) (3111) CLASSIFICAZIONE 2003 (OPCM 3274, allegato 1, punto 3) N.B. Sulla base di aggiornati «criteri» nazionali restano pendenti esigenze di ulteriori affinamenti della classificazione sismica, anche se questa – avendo le NTC2008 sganciato le azioni di progetto dalle zone sismiche – ha ormai solo finalità amministrative e di indirizzo (es. livello dei controlli, definizione di priorità). Precedenti contraddittorie disposizioni - I categoria - II categoria - III categoria 1920 http://emidius.mi.ingv.it/DBMI11/ consultazione per terremoto Year Mo Da Ho Mi 1914 1920 10 9 27 7 Ax 9 22 GARFAGNANA 5 55 Garfagnana Np Imx Io MwM Mwlns 618 756 7 10 7 10 5,76 6,48 5,85 6,48 Sintesi “storia amministrativa ” di Comuni in Emilia classificati sismici nel 1927 riclassificazione declassificazione COMUNE prima classific Anno di Categoria secondo Categoria la classificazione secondo la dopi il 1980 proposta del (Decreti fino al GdL del 1998 1984) Zona sism ica 2003 EMILIA CORNIGLIO MONCHIO DELLE CORTI NEVIANO DEGLI ARDUINI PALANZANO TIZZANO VAL PARMA 1927 1927 1927 1927 1927 1937 1937 1937 1937 1937 2003 1983 2003 1983 2003 N.C. II N.C. II N.C. III II III III III 3 2 3 2 3 BUSANA CASTELNOVO NE' MONTI COLLAGNA LIGONCHIO RAMISETO TOANO VETTO VILLA MINOZZO 1927 1927 1927 1927 1927 1927 1927 1927 1937 1937 1937 1937 1937 1937 1937 1937 1983 1983 1983 1983 1983 1983 1983 1983 II II II II II II II II III III II II III III III II 2 2 2 2 2 2 2 2 FANANO FIUMALBO FRASSINORO LAMA MOCOGNO MONTECRETO MONTEFIORINO PIEVEPELAGO RIOLUNATO SESTOLA 1927 1927 1927 1927 1927 1927 1927 1927 1927 1937 1937 1937 1937 1937 1937 1937 1937 1937 2003 2003 1983 2003 2003 2003 1983 2003 2003 N.C. N.C. II N.C. N.C. N.C. II N.C. N.C. III III III III III III III III III 3 3 2 3 3 3 2 3 3 1917 Year Mo Da Ho Mi 1916 1916 1917 1918 1919 5 8 4 11 6 17 16 26 10 29 Ax 12 50 Alto Adriatico 7 6 Alto Adriatico 9 35 Valtiberina 15 12 Appennino romagnolo 15 6 Mugello Np Imx Io MwM Mwlns 132 257 134 187 566 8 8 . 9-10 9 10 . 9-10 9 10 5,94 6,14 5,91 5,88 6,29 6,02 6,11 5,73 5,84 6,25 epicentro a mare 1916 - 5 http://emidius.mi.ingv.it/DBMI11/ consultazione per terremoto Sintesi “storia amministrativa ” di Comuni in Romagna classificati sismici nel 1927 riclassificazione declassificazione COMUNE prima classific Anno di Categoria secondo Categoria la classificazione secondo la dopo il 1980 proposta del (Decreti fino al GdL del 1998 1984) Zona sism ica 2003 ROMAGNA BRISIGHELLA 1927 II II 2 BAGNO DI ROMAGNA CIVITELLA DI ROMAGNA GALEATA MERCATO SARACENO PREMILCUORE ROCCA SAN CASCIANO SANTA SOFIA SARSINA SOGLIANO AL RUBICONE VERGHERETO 1927 1927 1927 1927 1938 1983 1927 1927 1927 1927 1938 1983 1927 1938 1983 1927 II II II II II II II II II II II II II II II II II II II II 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 CATTOLICA CORIANO MISANO ADRIATICO MONTEGRIDOLFO MORCIANO DI ROMAGNA RICCIONE RIMINI SALUDECIO SAN CLEMENTE SAN GIOVANNI IN MARIGNANO 1927 1927 1927 1927 1927 1927 1927 1927 1927 1927 1938 1983 1938 1983 1938 1983 II II II II II II II II II II II II II II II II II II II II 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 CASTELDELCI NOVAFELTRIA PENNABILLI SANT'AGATA FELTRIA 1927 1927 1927 1927 1941 1941 1941 1941 II II II II II II II II 2 2 2 2 1938 1983 1938 1983 1938 1983 1983 1983 1983 1983 L’immagine nazionale della classificazione nel 1975, con validità estesa fino al 19811984, è quanto mai rappresentativa del coacervo di contraddizioni accumulate nell’ultimo periodo storico, di fatto a partire dall’Unità d’Italia. Infatti, tale immagine riassume innanzitutto il metodo, ascientifico e irrazionale, implicitamente adottato per gran parte del secolo scorso fino al 1980: i Comuni in cui applicare le Norme tecniche antisismiche erano solo quelli delimitati in base alla sismicità storica recente (a far capo dal 1908 – Messina/Reggio Calabria……poi: 1915 – Fucino, 1930 – Irpinia, …). Ma la stessa immagine evidenzia per di più che, non solo risultavano ignorati i terremoti distruttivi – per quanto documentati – dei secoli precedenti fino al XIX, ma sono stati a volte rimossi («macchie nere») anche terremoti distruttivi del XX secolo con gravi decisioni amministrative assunte nel 1937, nel 1938 e nel 1941. La rimozione dagli elenchi delle zone sismiche di numerosi comuni, inclusi precedentemente, con motivazioni estranee a valutazioni di pericolosità sismica o di rischio, si è identificata in particolare con la gravità di provvedimenti governativi assunti, tra il 1937 e il 1941, per aree importanti di Toscana, Emilia-Romagna e Marche e – tra queste – ancor più per quelle aree costiere delle province di Rimini e di Pesaro che poi sarebbero state oggetto di massicce urbanizzazioni nel dopoguerra…..(vedi documento «Rimini-Pesaro: accanto alla ‘storia sismica’ quale ‘storia amministrativa’?», scaricabile dal sito www.iav.it/ionontremo nella pagina dedicata alla mostra). Incredibile, ma vera, la completa dimenticanza/rimozione, solo dopo qualche decennio dalle scosse distruttive (e fino alla riclassificazione del 1983!), della sequenza sismica del quinquennio dal 1916 al 1920 (1916 – Riminese, 1917 – Val Tiberina, 1918 – Forlivese, 1919 – Mugello, 1920 – Garfagnana) che ha colpito aree importanti di quelle tre Regioni, con scosse principali di tutto rispetto, con magnitudo in genere paragonabili a quelle delle scosse principali del 20 e 29 maggio 2012 in Emilia o addirittura paragonabili (nei casi del Mugello e della Garfagnana) alle magnitudo delle scosse principali in Abruzzo del 6 aprile 2009 e in Friuli V.G. del 6 maggio 1976. Perimetro di aree con pericolosità sismica non inferiore a quella dell’«area napoletana» La proposta PFG-CNR (inizio 1981), di aggiungere e dichiarare sismiche almeno quelle aree che, quant’anche non ancora colpite da terremoti disastrosi nel ventesimo secolo, non risultavano meno pericolose dei Comuni già classificati proprio in considerazione degli effetti prodotti da tutti i terremoti distruttivi nell’arco storico documentato, sottolineava contestualmente anche l’esigenza di completare – soprattutto per l’Italia centro-settentrionale – la definizione di modelli sismotettonici da utilizzare come integrazione e controllo dei risultati delle analisi storicostatistiche. Tale definizione di modelli sismotettonici, se fosse stata realizzata e recepita con tempestività, avrebbe probabilmente comportato già negli anni ‘80 diverse indicazioni per ampi territori, tra cui quelli emiliani sia appenninici che di pianura, caratterizzati da parametri di pericolosità sismica che, dedotti su base storico-statistica, presentavano valori solo di poco inferiori rispetto a quelli di soglia adottati per quella stessa proposta di riclassificazione sismica. Per di più ci furono – purtroppo – sostanziali controindicazioni nazionali, in quanto dopo il primo decreto interministeriale di riclassificazione sismica (emanato nel giugno 1981) che introdusse anche la terza categoria (bassa sismicità) per 99 comuni, tra cui le città di Napoli e Salerno, nelle regioni Campania, Basilicata e Puglia, gli altri successivi decreti interministeriali (emanati fino al 1984 per tutte le altre regioni) non confermarono tale scelta, operando in tal modo una palese disomogeneità di criteri su scala nazionale per ampie aree (es. in Emilia) che, proprio perché caratterizzate da pericolosità sismica non inferiore a quella dell’area napoletana, avrebbero potuto essere considerate già allora per una eventuale classificazione in terza categoria. La sequenza sismica dal 20 maggio al 20 luglio 2012 MW 6.1 MW 6.0 In due mesi dall’inizio dell’attività sismica sono stati registrati oltre 2.300 eventi dalla Rete Sismica Nazionale dell’INGV. Di questi, circa 2.000 sono avvenuti nel primo mese, con 7 eventi di magnitudo non inferiore a 5.0 e 28 di magnitudo compresa tra 4.0 e 5.0. Nel secondo mese gli eventi sono stati quasi 300 con magnitudo decisamente basse. 2 eventi con M > 5.9: pari a 80,68% di E* [50,56% + 30,12%] 7 eventi con 4.9 < M < 5.9: pari a 15,41% di E* 26 eventi con 4.0 < M < 4.9: pari a 2,90% di E* 48 eventi con 3.5 < M < 4.0: pari a 0,56% di E* 119 eventi con 3.0 < M < 3.5: pari a 0,24% di E* 381 eventi con 2.5 < M < 3.0: pari a 0,15% di E* 731 eventi con 2.0 < M < 2.5: pari a 0,06% di E* Ora De Data Lat Lon Mag Distretto Sismico (UTC) (Km) 19/05/2012 20/05/2012 20/05/2012 20/05/2012 20/05/2012 20/05/2012 20/05/2012 20/05/2012 20/05/2012 20/05/2012 20/05/2012 20/05/2012 20/05/2012 20/05/2012 20/05/2012 21/05/2012 23/05/2012 25/05/2012 27/05/2012 29/05/2012 29/05/2012 29/05/2012 29/05/2012 29/05/2012 29/05/2012 29/05/2012 29/05/2012 29/05/2012 29/05/2012 29/05/2012 31/05/2012 31/05/2012 03/06/2012 06/06/2012 12/06/2012 23:13:27 02:03:52 02:06:30 02:07:31 02:11:46 02:12:42 02:21:53 02:25:05 02:35:37 02:39:10 03:02:50 09:13:21 13:18:02 13:21:06 17:37:14 16:37:31 21:41:18 13:14:05 18:18:45 07:00:03 07:07:21 07:09:54 08:25:51 08:27:23 08:40:58 09:30:21 10:55:57 11:00:02 11:00:25 11:07:05 14:58:21 19:04:04 19:20:43 04:08:31 01:48:36 44.898 44.89 44.886 44.863 44.84 44.82 44.892 44.871 44.88 44.89 44.86 44.879 44831 44.882 44.88 44.851 44.868 44.883 44.882 44.85 44.854 44.926 44.901 44.854 44.892 44.892 44.89 44873 44.879 44.876 44.88 44.89 44.9 44.434 44.88 11.258 11.23 11.189 11.37 11.37 11.22 11.155 11.348 11.55 11.26 11.1 11.241 11.49 11.383 11.38 11.348 11.251 11.108 11.158 11.09 10.992 11.036 10.943 11.106 10.962 11.053 11.01 10.95 10.947 11.076 10.867 10.98 10.94 12.354 10.888 6.2 6.3 7.7 5 7.8 20.4 5 10 10 5.2 10 3.1 4.7 2.4 3.2 10.4 4.8 10 4.7 10.2 10 10.4 3.2 10 5.3 1.2 6.8 11 5.4 15 5.8 8.7 9.2 25.6 10.8 Ml:4.1 Ml:5.9 Ml:4.8 Ml:5.1 Ml:4.3 Ml:4.3 Ml:4.1 Ml:4 Ml:4 Ml:4 Ml:4.9 Ml:4.2 Ml:5.1 Ml:4.1 Ml:4.5 Ml:4.1 Ml:4.3 Ml:4 Ml:4 Ml:5.8 Ml:4 Ml:4.1 Ml:4.5 Ml:4.7 Ml:4.2 Ml:4.2 Ml:5.3 Ml:4.9 Ml:5.2 Ml:4 Ml:4 Ml:4.2 Ml:5.1 Ml:4.5 Ml:4.3 Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_lombarda Pianura_padana_lombarda Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana Pianura_padana_emiliana BILANCIO ENERGETICO log E = 11,8 + 1,5*M 1314 eventi dal 18-5-2012 (19:40:18) al 20-6-2012 (01:33:32) MW* 6,31 Ml o MW 4,1 6,11 4,8 5,1 4,3 4,3 4,1 4,0 4,0 4,0 5,05 4,2 5,18 4,1 4,52 4,1 4,3 4,0 4,0 5,96 4,0 4,1 4,69 4,7 4,2 4,2 5,53 4,9 5,2 4,0 4,0 4,2 4,89 4,5 4,3 21,261 1,82E+21 E* (*: equivalente ) log E E (erg) % S% 17,95 20,965 19 19,45 18,25 18,25 17,95 17,8 17,8 17,8 19,375 18,1 19,57 17,95 18,58 17,95 18,25 17,8 17,8 20,74 17,8 17,95 18,835 18,85 18,1 18,1 20,095 19,15 19,6 17,8 17,8 18,1 19,135 18,55 18,25 8,91251E+17 9,22571E+20 1E+19 2,81838E+19 1,77828E+18 1,77828E+18 8,91251E+17 6,30957E+17 6,30957E+17 6,30957E+17 2,37137E+19 1,25893E+18 3,71535E+19 8,91251E+17 3,80189E+18 8,91251E+17 1,77828E+18 6,30957E+17 6,30957E+17 5,49541E+20 6,30957E+17 8,91251E+17 6,83912E+18 7,07946E+18 1,25893E+18 1,25893E+18 1,24451E+20 1,41254E+19 3,98107E+19 6,30957E+17 6,30957E+17 1,25893E+18 1,36458E+19 3,54813E+18 1,77828E+18 0,05 50,56 0,55 1,54 0,10 0,10 0,05 0,03 0,03 0,03 1,30 0,07 2,04 0,05 0,21 0,05 0,10 0,03 0,03 30,12 0,03 0,05 0,37 0,39 0,07 0,07 6,82 0,77 2,18 0,03 0,03 0,07 0,75 0,19 0,10 0,05 50,61 51,16 52,71 52,80 52,90 52,95 52,98 53,02 53,05 54,35 54,42 56,46 56,51 56,72 56,76 56,86 56,90 56,93 87,05 87,09 87,13 87,51 87,90 87,97 88,04 94,86 95,63 97,81 97,85 97,88 97,95 98,70 98,89 98,99 DOCUMENTO DIDATTICO condiviso il 4 maggio 2011 dal CTS della Regione Emilia-Romagna TAVOLA VIBRANTE … …per una iniziale informazione didattica http://itaca.mi.ingv.it/ItacaNet/ Durante il processo di fratturazione vengono emesse le onde sismiche (filmato di 30 secondi) Le onde P (o Primarie) sono le più veloci. Le onde S (o Secondarie) non si propagano nei fluidi P ed S sono dette onde di volume perché Le onde si propagano all’interno della Terra Le onde di Rayleigh e le onde di Love sono invece onde superficiali, che si propagano cioé solo lungo la superficie terrestre FORZE DI INERZIA (filmato di 27 secondi) 1985 Prof. D. Benedetti da: Riparare Rafforzare Prevenire Regione Umbria 1985 LA STANZA SISMICA (filmato di 6 minuti) da: Terremoti d’Italia Mostra itinerante DPC 2007-2008 2007 Moto ondulatorio Le onde sismiche generate dal terremoto provocano l’oscillazione dell’edificio e in tale moto alternato la struttura subisce forze di inerzia proporzionali alle masse e quindi ai pesi dell’edificio. Il moto è regolato dalla rigidezza e dalla massa dell’edificio Come per la «tavola vibrante didattica», anche se limitatamente all’applicazione di moti armonici elementari. (filmato di 56 secondi) Nella realtà il moto del terreno avviene in tutte le direzioni, verticale (moto sussultorio) e orizzontali (moto ondulatorio)…. ... ……ma le conseguenze del moto verticale sulle costruzioni sono normalmente secondarie. .. non sempre .. tanto più in area epicentrale es. Emilia 20 e 29-5-2012 Abruzzo 6-4-2009 Lo scuotimento può variare notevolmente anche a piccole distanze, perché dipende molto dalle condizioni locali del territorio, in particolare dal tipo di terreni e dalla forma del paesaggio (valli, montagne, etc.), dunque – a parità di vulnerabilità delle costruzioni – anche gli effetti spesso sono assai diversi. In genere, lo scuotimento degli edifici è minore sui terreni rigidi (roccia) e si incrementa dove i terreni sono soffici, [CATEGORIE DI SOTTOSUOLO] anche con possibilità di fenomeni quale la liquefazione. Lo scuotimento si incrementa anche sulla cima di rilievi e lungo i bordi delle scarpate e dei versanti ripidi [CONDIZIONI TOPOGRAFICHE] Come reagiranno al terremoto 3 edifici, costruiti nello stesso modo, ma su tre diversi tipi di terreno? Durante un terremoto i danni sono determinati da due variabili: 1) intensità dello scuotimento (movimento percepito, non magnitudo) 2) tecnica costruttiva Le onde caratterizzate da bassa frequenza/elevata ampiezza possono essere le più distruttive in bacini sedimentari non consolidati Effetti di sito (filmato di 84 secondi) 1. Roccia di base solida 2. Sedimento scarsamente consolidato Alta frequenza/bassa ampiezza 3.Sabbie e limi saturi di acqua Bassa frequenza/elevata ampiezza Da: Glossario ITACA EC8 site class [CATEGORIE DI SOTTOSUOLO] La classificazione sismica di un sito viene effettuata sulla base delle caratteristiche del profilo stratigrafico del suolo di fondazione e delle sue proprietà meccaniche. Le classi di sito vengono definite dall’Eurocodice 8 come segue: • Classe A: roccia o altra formazione geologica assimilabile, inclusi 5 m (al massimo) di materiale alterato alla superficie. Vs,30 > 800 m/s (vedi Vs,30). • Classe B: sabbie, ghiaie molto addensate, o argille molto consistenti, in depositi profondi almeno diverse decine di m, caratterizzati da aumento graduale delle proprietà meccaniche con la profondità. 360 m/s < Vs,30 < 800 m/s. • Classe C: sabbie, ghiaie mediamente addensate o addensate, o argille consistenti, in depositi di profondità compresa tra varie decine e centinaia di m. 180 m/s < Vs,30 < 360 m/s. • Classe D: depositi di terreni non coesivi da sciolti a mediamente addensati (con o senza strati coesivi intercalati), o di materiali coesivi prevalentemente di media consistenza. Vs,30 < 180 m/s. • Classe E: profilo consistente in uno strato alluvionale superficiale con valori di Vs di tipo C o D e spessore compreso tra circa 5 m e 20 m, giacente su materiale con Vs,30 > 800 m/s. - …………. (filmato di 42 secondi) Affinché si verifichi la liquefazione occorrono 3 fattori: 1) sedimenti granulari sciolti 2) sedimenti saturi d’acqua 3) scuotimento intenso Perché è successo tutto questo? Le onde sismiche provocano un incremento della pressione dell’acqua nel sedimento. Nella lente di sabbia i granuli improvvisamente si addensano con un crollo della resistenza locale. Il sedimento assume un comportamento simile a quello di un liquido (liquefazione delle sabbie). Fotografia dal terremoto di San Francisco del 1906. L’area poggia su depositi palustri che furono coperti da materiali di riempimento artificiali nella seconda metà del 1800. LIQUEFAZIONE IN CAMPO LIBERO Fotografia reale di vulcanetti di sabbia dal terremoto di Loma Prieta (California) del 1989 De (Km) Mag MW 02/05/1987 20:43:55 44.794 10.678 23.7 Ml:4.6 4.7 08/05/1987 11:10:27 44.861 11.197 23.7 4.6 stazione R.A.N. 44.843 10.732 15/10/1996 09:56:01 44.763 10.605 25.5 Ml:5.1 5.4 20/05/2012 20/05/2012 20/05/2012 20/05/2012 20/05/2012 20/05/2012 29/05/2012 29/05/2012 29/05/2012 29/05/2012 29/05/2012 29/05/2012 03/06/2012 06/06/2012 02:03:52 02:06:30 02:07:31 03:02:50 13:18:02 17:37:14 07:00:03 08:25:51 08:27:23 10:55:57 11:00:02 11:00:25 19:20:43 04:08:31 44.878 44.89 44.886 44.863 44.86 44831 44.88 44.85 44.901 44.854 44.89 44873 44.879 44.9 44.434 11.062 11.23 11.189 11.37 11.1 11.49 11.38 11.09 10.943 11.106 11.01 10.95 10.947 10.94 12.354 stazione R.A.N. 6.3 Ml:5.9 6,11 7.7 Ml:4.8 5 Ml:5.1 10 Ml:4.9 5,05 4.7 Ml:5.1 5,18 3.2 Ml:4.5 4,52 10.2 Ml:5.8 5,96 3.2 Ml:4.5 4,69 10 Ml:4.7 6.8 Ml:5.3 5,53 11 Ml:4.9 5.4 Ml:5.2 9.2 Ml:5.1 4,89 25.6 Ml:4.5 stazione R.A.N. 42.377 13.344 06/04/2009 01:32:40 42.340 13.380 8.3 Ml:5.9 6.3 Distanze da epicentri di eventi recenti diversi come registrati dalle stazioni R epi. (Km) NVL, MRN e AQV della R.A.N. (Rete Accelerometrica Nazionale) 6,8 C NVL (Novellara) [V S30 190 m/s] 13,3 San Carlo Lon Finale E. Lat S.Felice SP Ora (UTC) EC 8 Data 9 9 17 4,0 4 16 25 4,0 12 23 33 C* MRL (Mirandola) 13,4 B AQV (L'Aquila-Aterno-CV) [V S30 474 m/s] 5,1 CRISI SISMICA 2012 IN EMILIA scossa principale del 20 maggio registrazione delle tre componenti a MIRANDOLA , a 13,4 km dall’epicentro 3 300 400 m/s2 2 200 1 100 00 -100 -1 29 -200 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 -2 -300 -400 -3 Long. ML MW Depth [km] Pianura 20/05/2012 02:03 44.890 11.230 MO - FE 5.9 6.1 6,3 Event 2012 Event name Station EC8 MRN(Mirandola) C* Lat. UP WE PGA R epi. NS [km] [m/s2] [m/s2] [m/s2] [m/s2] 13,4 2,58 3,03 2,55 3,03 ML - magnitudo locale MW - magnitudo momento Depth - profondità ipocentrale EC8 – categoria di sottosuolo R epi. – distanza dall’epicentro NS-UP-WE (PGA) – valori massimi (picchi) registrati per le tre componenti in accelerazione 9 Long. ML MW Depth [km] Pianura 44.890 11.230 MO - FE 5.9 6.1 6,3 UP WE PGA Station EC8 MRN(Mirandola) C* Lat. NS R epi. [km] [cm/s2] [cm/s2] [cm/s2] [cm/s2] 13,4 258 303 255 303 Confronto ACCELERO GRAMMI 20/05/2012 02:03 Event name Event name Event 1996 15/10/1996 09:56 Long. ML MW Depth [km] Pianura 44.763 10.605 RE - MO 5.1 5.4 25,5 02/05/1987 20:44 Station EC8 NVL (Novellara) 300 C Lat. 44.794 10.678 4.6 4.7 23,7 NS UP WE PGA R epi. [km] [cm/s2] [cm/s2] [cm/s2] [cm/s2] 13,3 130 90 195 195 6,8 75 17 52 75 200 UP cm/sec2 100 0 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 0 -100 …non sempre… 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 18 20 conseguenze «sussultorie»… …normalmente secondarie -200 -300 300 200 100 cm/sec2 9 2012 NS 0 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 0 2 4 6 8 10 12 14 16 -100 -200 -300 300 200 100 cm/sec2 9 Event EW 0 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 -100 -200 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 cm/sec2 componenti UP Event 400 300 1996 15/10/1996 09:56 Station Event name Long. ML MW Depth [km] Pianura 44.763 10.605 RE - MO 5.1 5.4 25,5 EC8 NVL (Novellara) C Lat. UP WE PGA R epi. NS 2 2 2 [km] [cm/s ] [cm/s ] [cm/s ] [cm/s2] 13,3 130 90 195 195 200 cm/sec2 100 0 100 29 31 33 35 37 39 41 Event 2012 20/05/2012 02:03 43 Event name 45 47 49 Long. ML MW Depth [km] Pianura 44.890 11.230 MO - FE 5.9 6.1 6,3 Lat. 200 300 Station EC8 MRN(Mirandola) C* UP WE PGA R epi. NS 2 2 2 [km] [cm/s ] [cm/s ] [cm/s ] [cm/s2] 13,4 258 303 255 303 10 CRISI SISMICA 2012 IN EMILIA scossa principale del 29 maggio 8 6 registrazione delle tre componenti a MIRANDOLA, a 4,0 km dall’epicentro 4 m/s2 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -2 -4 Sono impressionanti i valori della componente verticale UP (in arancione nella figura) -6 -8 -10 Event 2012 29/05/2012 07:00 Event name Long. ML MW Depth [km] Pianura 44.850 11.090 MO - FE 5.8 6.0 10,2 Station EC8 MRN(Mirandola) C* Lat. UP WE PGA R epi. NS [km] [m/s2] [m/s2] [m/s2] [m/s2] 4,0 2,90 9,00 2,20 9,00 Emilia 2012 Se le travi sono semplicemente appoggiate sulle colonne e trattenute dal semplice attrito, in presenza di forti accelerazioni verticali le travi tendono a sollevarsi. Se nello stesso tempo le strutture di appoggio oscillano in direzione orizzontale può venir meno la condizione di appoggio e ne segue il crollo della trave. Long. ML MW Depth [km] 29/05/2012 07:00 Pianura 44.850 11.090 MO - FE 5.8 6.0 10,2 Lat. 29/05/2012 10:56 Station EC8 MRN(Mirandola) C* Event name Confronto Event 2012 ACCELERO GRAMMI Event name Event 2012 44.890 11.010 5.3 5.5 13,3 NS UP WE PGA R epi. [km] [m/s2] [m/s2] [m/s2] [m/s2] 4,0 2,90 9,00 2,20 9,00 4,0 1,98 1,25 1,31 1,98 10 20/05/2012 02:03 Long. ML MW Depth [km] Pianura 44.890 11.230 MO - FE 5.9 6.1 6,3 Station EC8 MRN(Mirandola) C* Lat. UP WE PGA R epi. NS 2 2 2 [km] [m/s ] [m/s ] [m/s ] [m/s2] 13,4 2,58 3,03 2,55 3,03 8 6 UP 4 m/sec2 2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 -2 -4 -6 -8 -10 3 2 NS m/sec2 1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 47 49 -1 -2 -3 3 2 EW m/sec2 1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 29 -1 -2 31 33 35 37 39 41 43 45 20/05/2012 02:03 Event name Long. ML MW Depth [km] Pianura 44.890 11.230 MO - FE 5.9 6.1 6,3 Station EC8 MRN(Mirandola) C* Lat. UP WE PGA R epi. NS 2 2 2 [km] [m/s ] [m/s ] [m/s ] [m/s2] 13,4 2,58 3,03 2,55 3,03 m/sec2 componenti UP m/sec2 Event 2012 Event 2012 29/05/2012 07:00 Event name Long. ML MW Depth [km] Pianura 44.850 11.090 MO - FE 5.8 6.0 10,2 Station EC8 MRN(Mirandola) C* Lat. UP WE PGA R epi. NS 2 2 2 [km] [m/s ] [m/s ] [m/s ] [m/s2] 4,0 2,90 9,00 2,20 9,00 http://itaca.mi.ingv.it/ItacaNet/ 8.3 ML 5.9 – MW 6.3 Io = IX MCS Stazione EC8 ANT AQA AQG AQK AQV ASS AVL AVZ BBN BDT BNE BOJ CAN CDS CER CHT CLN CMB CMR CNM PGA Repi. [Km] [cm/s2 ] UP [cm/s ] PGV [cm/s] PGD [cm] 2 A* 26,3 26,0 11,5 2,5 0,45 B 5,2 435,4 435,4 31,9 5,43 B 5,1 479,3 234,6 35,8 6,00 B 1,8 355,5 355,5 35,8 11,64 B 5,1 644,2 486,7 42,7 6,79 A* 103,5 6,0 0,4 0,20 B* 196,3 1,3 0,4 0,38 C 34,9 67,7 11,3 3,96 201,4 1,0 0,2 0,14 A* 180,3 2,0 0,4 0,26 B* 178,3 2,0 0,7 0,40 C 131,3 14,2 3,3 1,04 B* 215,2 1,9 0,4 0,21 A* 86,3 10,0 1,7 0,98 B* 242,1 1,8 0,5 0,25 B 63,3 29,4 7,9 3,54 A* 30,6 88,5 6,6 2,88 B* 136,3 2,9 1,3 0,62 A* 123,7 5,3 0,8 0,75 A* 163,9 1,9 0,8 0,61 26,1 43,9 WE component In ognuna delle stazioni più prossime all’epicentro il valore dell’accelerazione di picco della componente verticale del moto è quasi sempre paragonabile a quelli delle accelerazioni massime registrate nelle due direzioni orizzontali. In particolare alle stazioni AQA (Valle Aterno, F. Aterno) e AQK (Aquil Park, in città) le accelerazioni massime (rispettivamente 0.44g e 0.36g) sono state registrate proprio in direzione verticale, durante la prima fase (sussultoria) dello scuotimento, immediatamente prima dell’inizio del moto ondulatorio significativo del suolo. Alla stazione AQV (Valle Aterno, centro Valle) l’accelerazione massima verticale (0.50g) è comparabile con quelle orizzontali (rispettivamente 0.55g in direzione NS e 0.66g in direzione EW). Solo alla stazione AQG (Valle Aterno, Colle Grilli), invece, il picco della componente verticale (0.24g) risulta pari a circa la metà della massima accelerazione orizzontale (0.49g); è da osservare però che tale picco si verifica proprio durante la fase più intensa del moto orizzontale. Si evince altresì che il moto ondulatorio parte in maniera intensa subito dopo l’inizio del forte moto sussultorio (con un ritardo di appena 1 secondo circa), quando le accelerazioni verticali sono ancora significative (finanche dell’ordine di 0.2÷0.3g). Sulla base delle due osservazioni su esposte (intensità della componente verticale del moto e breve ritardo temporale tra le componenti del moto), si evince in definitiva una sostanziale sovrapposizione del moto sussultorio e del moto ondulatorio, che ha dato luogo, purtroppo, ad uno scuotimento intenso contemporaneamente in tutte le direzioni. Alcuni modelli predisposti dall’I.I.S. «Aldini Valeriani – Sirani» di Bologna m Oscillatori semplici a un grado di libertà, caratterizzati dagli unici parametri: m – massa del solaio (o impalcato) k – rigidezza alla traslazione dei/l pilastri/o L’oscillatore ha un suo modo naturale di vibrare detto anche modo proprio. Una oscillazione intera (andata e ritorno) si compie in un tempo T1 chiamato periodo (s). L’inverso del periodo f1 si chiama frequenza (Hz). La frequenza di oscillazione aumenta quando aumenta la rigidezza del sistema e diminuisce quando aumenta la massa Definita ω1 = 2f1 = 2 / T1 (rad/s) – pulsazione o frequenza circolare, dall’equazione di equilibrio dinamico dell’oscillatore semplice si evidenzia ω1 = √(k/m) T1 = 2 √(m/k) f1 = √(k/m) / 2 k m – massa concentrata, k – rigidezza delle colonne f1 = √(k/m) / 2 C A Configurazione strutturale regolare (1 G.d.L.) B Esperienza n. 1 Identificazione sperimentale del periodo proprio T1 di un oscillatore semplice …… SPOSTAMENTO T1 2 1 TEMPO sec T1 T1 1 : periodo (s) f1 = 1/T1 : frequenza (Hz) T1 1 Identificazione sperimentale di f1 (e quindi di T1) ……….con moti sinusoidali imposti alla base dei modelli mediante tavola vibrante Configurazioni strutturali regolari (1 G.d.L.) OSCILLATORI SEMPLICI Sezione colonna 18mm x 2mm Altezza colonna 384 mm Impalcato 279g; colonne 66g; Sezione colonna 13mm x 3mm Altezza colonna 425 mm Altezza colonna 282 mm Impalcato 348.5g; colonne 108.1g; mB mA Sezione colonna 13mm x 3mm Impalcato 348.5g; colonne 73g T1 = 1/f1 f1 = √(k/m) / 2 mC kA A T1A = 1s; f1A = 1Hz kB B T1B = 0.5s; f1B= 2Hz Massa aggiuntiva di 144g per l’impalcato del sistema C kC C T1C = 0.28s; f1C = 3.6Hz T1C = 0.32s; f1C = 3.1Hz Rapporti approssimativi tra le RIGIDEZZE flessionali delle colonne kB/kA ~ 5 kC/kA ~ 16 Configurazioni strutturali regolari (1 G.d.L.) Analogamente … sempre per… mF = (158+56)g f1 = √(k/m) / 2 f1 (Hz) T1 (s) F E D kE F kF Rapporti approssimativi tra le RIGIDEZZE flessionali delle colonne kD/kE ~ 2,7 3,55 2,10 1,17 0,28 0,48 0,86 T1=0,86 s [f1=1,17 Hz] 0,48 [2,10] 0,28 [3,55] E 45 cm T1 = 1/f1 D kD 32 cm mD = (158+28)g 64 cm mE = (158+38)g kD/kF ~ 8 Tre moti sinusoidali con identica ampiezza e periodi corrispondenti ai periodi propri dei tre oscillatori semplici [RISONANZA] Accelerogramma di El Centro 1940, M 6.6. Componente N-S (a) Risposta in termini di accelerazione per un oscillatore con periodo Tn = 0.5 s (b) 0.4 accelerogramma (a) 0 -0.4 ag,max = 0.319g 30 s (b) 30 s Risposta dell’oscillatore semplice di periodo Tn = 0.5 secondi Accelerogramma di El Centro 1940, M 6.6. Componente N-S (a) Risposta in termini di accelerazione per un oscillatore con periodo Tn = 1.0 s (b) 0.4 accelerogramma (a) 0 -0.4 ag,max = 0.319g 30 s (b) 30 s Risposta dell’oscillatore semplice di periodo Tn = 1 secondo Accelerogramma di El Centro 1940, M 6.6. Componente N-S (a) Risposta in termini di accelerazione per un oscillatore con periodo Tn = 2.0 s (b) 0.4 accelerogramma (a) 0 -0.4 ag,max = 0.319g 30 s (b) 30 s Risposta dell’oscillatore semplice di periodo Tn = 2 secondi Date 2009-04-06 01:32:39 UTC Event name L'Aquila Mainshock ACCELEROGRAMMA: grafico della accelerazione rispetto al tempo in un definito punto, in questo caso della superficie del suolo, nel quale è installato un accelerometro. Stazione Depth [km] 8.3 AQV ML 5.9 EC8 B R epi. [km] Mw 6.3 Io IX MCS 5.1 WE [L’accelerometro può essere installato anche in un punto di qualsiasi costruzione in esame, ad una certa quota e posizione in pianta, ma l’accelerogrammi avrà forma diversa in funzione della «risposta della struttura»] Un qualsiasi ACCELEROGRAMMA, che evidenzia in genere una variazione (dell’accelerazione nel tempo) brusca e apparentemente casuale, può essere ottenuto come somma di moltissimi moti armonici elementari con periodi e ampiezze diverse. È logico pertanto che strutture con un periodo proprio T1 risultino particolarmente sensibili alla componente armonica di periodo uguale o molto vicino a T1 Da GLOSSARIO (sito IT.AC.A.) Esempio di costruzione dello spettro di risposta in accelerazione assoluta per l’accelerogramma di Gemona (comp. EW) registrato durante il terremoto del Friuli del 15/09/1976 ore 3.15 Lo spettro di risposta fornisce l’ampiezza massima della risposta (in spostamento relativo, velocità relativa o accelerazione assoluta) di un (qualsiasi) oscillatore armonico ad 1 grado di libertà (gdl) soggetto a un accelerogramma assegnato in funzione del periodo strutturale Tn e del fattore di smorzamento (solitamente si adotta il valore standard pari a 5% dello smorzamento critico, normalmente applicabile alle strutture). Se (g) Accelerazioni massime sviluppate da alcuni edifici campione in occasione dei terremoti di Correggio1996, L’Aquila 2009, Emilia 20/05/12 ed Emilia 29/05/12 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0 0,2 0,4 0,6 Novellara 1996 0,8 L'Aquila Emilia 20/5/12 1 Emilia 29/5/12 1,2 1,4 1,6 T1 (s) Con maggiori dettagli numerici 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0 0,2 0,4 Novellara 1996 RAN-stazione EC8 NVL C 15/10/1996 C* 20/05/2012 MNR C* 29/05/2012 AQV 06/04/2009 01:32:39 B 8,3 L'Aquila Emilia 20/5/12 1,2 1,4 1,6 Emilia 29/5/12 0 0,15 0,3 0,8 1 1,5 3 0,092 0,199 0,133 0,233 0,385 0,265 0,084 0,268 0,300 0,008 0,151 0,131 0,005 0,112 0,087 0,002 0,055 0,051 0,001 0,014 0,009 13,4 UP E N 0,306 0,265 0,265 0,263 0,669 0,572 0,197 0,848 0,739 0,127 0,366 0,580 0,043 0,279 0,557 0,032 0,220 0,364 0,013 0,049 0,076 4,0 UP E N 0,917 0,224 0,296 1,356 0,721 0,597 0,369 0,507 0,708 0,104 0,229 0,370 0,090 0,171 0,376 0,052 0,198 0,421 0,030 0,081 0,151 5,1 UP E N 0,496 0,656 0,545 0,494 1,288 0,494 0,370 0,846 1,316 0,124 0,661 0,435 0,168 0,473 0,315 0,076 0,195 0,139 0,019 0,058 0,028 10,2 07:00:03 1 UP E N 6,3 02:03:52 0,8 13,3 25,5 09:56:01 MNR De R epi. SA/g 0,6 T1 T1 Con maggiori dettagli numerici e con dati di altra stazione accelerometrica a L’Aquila 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 0,2 0,4 Novellara 1996 RAN-stazione EC8 NVL C 15/10/1996 C* 20/05/2012 MNR C* 29/05/2012 AQK 06/04/2009 01:32:39 B 8,3 Emilia 20/5/12 1,2 1,4 1,6 Emilia 29/5/12 0 0,15 0,3 0,8 1 1,5 3 0,092 0,199 0,133 0,233 0,385 0,265 0,084 0,268 0,300 0,008 0,151 0,131 0,005 0,112 0,087 0,002 0,055 0,051 0,001 0,014 0,009 13,4 Z E N 0,306 0,265 0,265 0,263 0,669 0,572 0,197 0,848 0,739 0,127 0,366 0,580 0,043 0,279 0,557 0,032 0,220 0,364 0,013 0,049 0,076 4,0 Z E N 0,917 0,224 0,296 1,356 0,721 0,597 0,369 0,507 0,708 0,104 0,229 0,370 0,090 0,171 0,376 0,052 0,198 0,421 0,030 0,081 0,151 1,8 Z E N 0,362 0,330 0,354 0,798 1,028 0,846 0,421 0,607 0,634 0,331 0,363 0,473 0,431 0,412 0,357 0,085 0,340 0,351 0,042 0,062 0,089 10,2 07:00:03 1 Z E N 6,3 02:03:52 L'Aquila 0,8 13,3 25,5 09:56:01 MNR De R epi. SA/g 0,6 T1 T1 cm/sec2 Terremoto di Correggio (RE) 15 ottobre 1996 ML 5.1 MW 5.4 Depth [km] 25,5 1000 Spettri di risposta reali, per le tre componenti 800 di accelerogrammi registrati nella stazione NVL (Novellara) EC8 C R epi. [km] 13,3 600 EW 400 NS UP 200 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 sec m/sec2 CRISI SISMICA 2012 IN EMILIA scossa principale del 20 maggio ML 5.9 MW 6.1 Depth [km] 6,3 14 12 Spettri di risposta reali, per le tre componenti di accelerogrammi registrati nella stazione MRN (Mirandola) EC8 C* R epi. [km] 13,4 10 8 EW NS 6 UP 4 2 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 sec m/sec2 CRISI SISMICA 2012 IN EMILIA scossa principale del 29 maggio ML 5.8 MW 6.0 Depth [km] 10,2 40 35 Spettri di risposta reali, per le tre componenti di accelerogrammi registrati nella stazione MRN (Mirandola) EC8 C* R epi. [km] 4,0 30 25 20 EW 15 NS UP 10 5 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 sec CRISI SISMICA 2009 IN ABRUZZO scossa principale del 6 aprile ML 5.9 MW 6.3 Depth [km] 8,3 25 20 Spettri di risposta reali, per le tre componenti di accelerogrammi registrati nella stazione AQV (L’Aquila -V.Aterno -Centro Valle) EC8 B R epi. [km] 5,1 Sa [m/s2] 15 ns 10 ew up 5 0 0 0,5 1 1,5 periodo proprio [s] 2 2,5 3 40 Confronto fra le componenti verticali degli spettri di risposta reali corrispondenti agli accelerogrammi registrati per le scosse principali del 2009 (Abruzzo) e del 2012 (Emilia) nelle due stazioni R.A.N. AQV (06-04-2009 01:32:39 UTC) e MRN (20-05-2012 02:03:52 UTC / 29-05-2012 07:00:03 UTC) 35 Componenti UP 30 m/s2 25 20 15 AQV up 20 maggio up 10 29 maggio up 5 0 0 0,5 1 1,5 s 2 2,5 3 Se (g) Le NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI (es. le NTC 2008) definiscono - in modo convenzionale - lo spettro di risposta elastico in accelerazione riferito a uno smorzamento del 5% e a tutta la gamma di possibili valori, compresi tra 0 e 4 secondi, dei periodi propri del primo modo (T1) delle strutture reali. Una formula empirica per strutture intelaiate (calcolo del periodo proprio del 1° modo o periodo fondamentale di vibrazione): m – massa variabile, k – rigidezza costante T1 = 0,1 x H / √ B = 0,1 x 90 : 4 = 2,25 s Es.: Grattacielo di Rimini m – massa costante, k – rigidezza variabile altezza (n. 29 piani): H 90 m dimensione minore in pianta: B 16 m Spettri di risposta elastici (NTC08) Comune di Novellara (RE) Se [g] Ordinate spettrali in accelerazione rapportate alla accelerazione di gravità 1 (N-S e E-W) 0,8 sottosuolo categoria C TR=475 0,6 TR=975 TR: ipotizzati tempi di ritorno in anni TR=2475 0,4 0,2 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 T [s] 2 cm/sec2 Raffronto con spettri reali corrispondenti agli accelerogrammi, delle componenti orizzontali NS ed EW, registrati dalla stazione R.A.N. di Novellara (NVL -EC8 C) 1000 900 R epi. 13,25 km per la scossa principale del 15 ottobre 1996 ML 5.1 – MW 5.4 Depth 25,5 km 800 EW 700 NS 600 T=475 T=975 500 T=2475 400 300 200 100 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 N.B. Per la componente verticale (UP) le NTC2008 definiscono spettri elastici indipendenti dalle tipologie di sito. Spettri elastici (NTC2008) Comune di Mirandola (MO) (UP) Se [g] Ordinate spettrali in accelerazione rapportate alla accelerazione di gravità (NS e EW) 1,2 sottosuolo categoria C 1 TR=475 TR=975 TR: ipotizzati tempi di ritorno in anni TR=2475 0,8 0,6 0,4 0,2 T [s] 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 m/sec2 Raffronto con spettri reali corrispondenti agli accelerogrammi, delle componenti orizzontali NS ed EW, registrati dalla stazione R.A.N. di Mirandola (MRN -EC8 C*) 12 R epi. 13,4 km per la scossa principale del 20 maggio 2012 ML 5.9 – MW 6.1 Depth 6,3 km 10 8 T=475 T=975 T=2475 EW 6 NS 4 2 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 m/sec2 Raffronto con spettri reali corrispondenti agli accelerogrammi, delle componenti orizzontali NS ed EW, registrati dalla stazione R.A.N. di Mirandola (MRN -EC8 C*) 10 R epi. 4,00 km per la scossa principale del 29 maggio 2012 ML 5.8 – MW 6.0 Depth 10,2 km 9 8 T=475 7 T=975 T=2475 6 EW NS 5 4 3 2 1 0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 40 Raffronto con spettri reali corrispondenti agli accelerogrammi, della componente verticale UP, registrati dalla stazione R.A.N. di Mirandola (MRN -EC8 C*) Componenti UP 35 30 m/s2 25 R epi. 13,4 km per la scossa principale del 20 maggio 2012 ML 5.9 – MW 6.1 Depth 6,3 km R epi. 4,0 km per la scossa principale del 29 maggio 2012 ML 5.8 – MW 6.0 Depth 10,2 km 20 20 maggio up 15 29 maggio up norma 475 norma 975 10 norma 2475 5 0 0,0 0,5 1,0 1,5 s 2,0 2,5 3,0 Esperienza n. 2 Configurazione strutturale regolare (3 G.d.L.) Identificazione sperimentale delle frequenze f1 - f2 - f3 per i tre modi naturali di vibrare Configurazione strutturale regolare (3 G.d.L.) Modo 1 (modello A1) Massa vibrante (P = 700 g) f 1 (Hz) 1,00 Modo 2 f 2 (Hz) 3,05 Modo 3 f 3 (Hz) 4,70 Cosa succede con incrementi di massa distribuiti con regolarità in alzato?? Massa vibrante (P = 832 g) 0,85 2,75 4,25 E in caso di incrementi di massa distribuiti con irregolarità in alzato?? modello A1 Modello a tre piani con colonne in policarbonato (sez. 15mm x 2mm) Forme modali Esperienza n. 3 B D h Configurazione strutturale irregolare Il pilastro AB è 8 volte più rigido del pilastro CD 2h A C Configurazione dei sensori (Ampliamento in c.a. 1993) Risposta strutturale (Massime accelerazioni strutturali e fattori di amplificazione dinamica) Canale Accelerazione massima (m/s^2) Fattore di Amplificazione 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1.97 1.02 0.54 2.56 1.71 0.68 2.08 1.11 0.92 1.34 2.21 0.81 0.76 2.87 1.36 0.96 2.34 0.89 0.74 1.07 Dir X (1) Y (2) Z (3) PGA (m/s ) 0.89 1.25 0.71 PGV (mm/s) 35.0 40.4 9.8 PGD (mm) 2.3 3.6 0.4 2 Earthquake 10/05/00 h. 18.52 – ML 4.4 Configurazione dei sensori (Scuola in c.a. anni ‘50) Risposta strutturale (Massime accelerazioni strutturali e fattori di amplificazione dinamica) Canale Accelerazione massima (m/s^2) Fattore di Amplificazione 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1.89 1.97 0.91 1.03 2.33 2.33 1.10 1.23 4.75 2.87 2.06 2.06 1.82 2.31 1.00 1.20 1.29 1.41 1.39 1.88 2.38 1.18 1.97 1.59 0.73 1.07 1.88 2.42 0.88 1.28 3.83 2.99 1.66 2.15 1.47 2.41 1.04 0.97 1.04 1.47 1.45 1.52 1.92 1.23 Parametri di "strong motion" (moto del suolo) Earthquake 10/05/00 h. 18.52 – Ml 4.4 dir X (1) Y (2) Z (3) PGA (m/s ) 2 1.24 0.96 0.53 PGV (mm/s) 44.8 37.6 12.8 PGD (mm) 3.2 2.1 0.4 6 Abruzzo Earthquake 6/04/09 h. 1.32 recorded at AQV – N-S PGA = 5,45 m/s2 ≡ 0,556 g ML 5.9 – MW 6.3 Io = IX MCS 4 I ben diversi effetti, per queste tre situazioni, hanno una diretta conferma nel confronto tra i rispettivi accelerogrammi, considerando però assieme sia i valori delle «accelerazioni al suolo» (in ordinata) e sia le «durate del moto forte» (in ascissa). accelerazione [m s -2 ] 2 0 -2 -4 -6 0 5 10 15 20 25 30 Pianura MO-FE Earthquake 20/5/12t [s]h. 2.03 recorded at MRN – N-S PGA = 2,58 m/s2 ≡ 0,263 g ML 5.9 – MW 6.1 Is = VII-VIII MCS App. Forlivese Earthquake 10/05/00 h. 16.52 recorded at OSS Forlì – PGA = 1,24 m/s2 ≡ 0,126 g ML 4.4 – MW 4.8 Is = V-VI MCS POTENZIALE DI DANNO 300 Stazione di S.Sofia - componente NS evento sismico 26/01/03 - ore 21:00 Quale accelerogramma comporta il potenziale di danno più elevato ? 200 Io = VI MCS accelerazione cm/sec2 100 0 App. Forlivese Earthquake 01/26/2003 - ML 4.0 recorded at Santa Sofia PGA= 0.242 g (depi 5,0 km) -100 -200 Ovviamente il terzo, anche se con valore di PGA inferiore rispetto agli altri due -300 0 4 8 12 16 20 tempo (s) Correggio Earthquake 10/15/1996 - ML 5.1 MW 5.4 recorded at Novellara PGA= 0.200 g (depi 13,2 km) Is = VI MCS Va sempre tenuto presente che le sole PGA – così come altre singole ordinate spettrali – non sono di per sé rappresentative del danno (Io o Is) Irpinia Earthquake 11/23/1980 – ML 6.5 MW 6.9 recorded at Calitri PGA= 0.175 g (depi 18,8 km) Is = IX MCS Time (h:m:s) a 2 parte 1985 Prof. D. Benedetti da: Riparare Rafforzare Prevenire Regione Umbria 1985 MODELLO CASA IN MURATURA (filmato di 84 secondi) Meccanismi resistenti globali, per collasso delle pareti murarie nel piano È obiettivo a cui tendere ……… niente affatto scontato …. dipendendo dalla qualità dei collegamenti tra elementi strutturali (pannelli murari e solaio). I meccanismi di taglio si potranno sviluppare se i meccanismi di I° modo sono inibiti (pareti ammorsate e incatenate) Ribaltamento della parete (meccanismo di I modo) Assenza di ammorsamento fra le pareti. Condizione di massima pericolosità Rottura per taglio (meccanismo di II modo) in virtù della buona tessitura muraria. In assenza di ammorsamento si può ovviare con l’introduzione di incatenamenti. Terremoto in Abruzzo del 6 aprile 2009 (ML = 5.9; Mw = 6.3) Immagini da due località: entrambe valutate con effetti di IX° MCS Villa Sant’Angelo (AQ) - Edificio in muratura di pietrame listata, copertura in legno e pietre angolari. Capichiave delle catene al primo piano. Colle di Roio (AQ) – Edificio in muratura in pietrame non squadrato con malta argillosa e copertura pesante in c.a. Effetto negativo di un tetto pesante e rigido Umbria 1997 Di contro: altra immagine negativa, ma di «Umbria 1997». Si è cioè già da tempo visto che certi «recenti» interventi, pesanti e molto rigidi, su murature con inidonea tessitura e consistenza, sono «peggioramento» e non «miglioramento» sismico. Villa S. Angelo – Centro Storico [IX M.C.S.] Altro esempio da manuale di accorgimenti che garantiscono un buon comportamento della struttura in caso di sisma: • Catene in entrambe le direzioni per ogni livello • Tetto in legno leggero • Cerchiatura delle aperture • Ripristino della malta tra le pietre e ristilatura dei giunti • Buoni ammorsamenti d’angolo tra le pareti Dietro l’edificio crollato si nota un altro edificio con pareti in muratura listata e una struttura di copertura leggera in legno, che ha subito danni molto limitati. Villa S. Angelo (AQ) [IX M.C.S.] Copertura in latero cemento con cordoli in C.A. molto pesante e rigida. Struttura sottostante in muratura di pietra con malta di scarsa qualità Bologna – centro storico UN INTERVENTO MALRIUSCITO (anni ‘60): inserimento di cordolature sommitali con caratteristiche di rigidezza e peso incompatibili con le murature antiche Torre Nord-Ovest Torre Nord-Est La Rocca di San Felice sul P. (immagine precedente a maggio 2012) Torre lato Sud Torre lato Sud Con sisma 2012 *buona riuscita di interventi di incatenamento; *grave lesione diagonale per discontinuità di rigidezza lungo l’altezza, però preesistente dalla metà del 1300 … quindi… Ordine di priorità di possibili vulnerabilità per le costruzioni in muratura 1. potenziale collasso per disgregazione di una inidonea tessitura muraria; 2. meccanismi locali (di I modo), corrispondenti al collasso delle pareti murarie al di fuori del loro piano; 3. meccanismi globali (di II modo), dipendenti dal collasso delle pareti murarie nel loro piano. Comportamento complesso di edifici costituenti “aggregato strutturale” che comporta la necessità di tenere conto delle possibili interazioni tra edifici contigui con particolare attenzione agli edifici di testata. 2a parte – costruzioni in muratura CONCLUSIONE In una visione globale della struttura, un efficace collegamento fra i componenti strutturali risulta una delle regole fondamentali per aumentare la sicurezza …e, in genere, in zone di “bassa” e anche di “media sismicità”, tale regola è – alla prova dei fatti – quella determinante CARENZA di efficaci collegamenti strutturali…: causa principale della «STRAGE» di CAPANNONI tanto più a fronte di azioni sismiche eccezionali. In particolare i collegamenti tra travi e pilastri sono stati realizzati con semplici appoggi, contando sull'attrito per la trasmissione delle azioni orizzontali come nel caso della spinta del vento. Questi appoggi non sono però adeguati per la trasmissione delle azioni combinate sussultorie e ondulatorie indotte dal terremoto. Le norme tecniche per le zone sismiche, obbligatorie – purtroppo solo dal 2005 – anche nelle zone in precedenza non classificate (come quelle della pianura padana), impongono di realizzare collegamenti tra travi e pilastri con connessioni meccaniche in grado di funzionare anche in assenza di attrito. RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA DI UN FABBRICATO AD USO RESIDENZIALE SITO IN ZONA 3 CON REALIZZAZIONE DI RIVESTIMENTO A CAPPOTTO DI SUPERFICI ESTERNE DELLE PARETI VERTICALI PERIMETRALI … ma, anche occasione per un intervento “minimo” di consolidamento Fabbricato di inizio anni ‘60 Pannelli murari costituiti da «forati» posti in opera (a fori orizzontali!) per l’intero spessore di muro (25 cm). Spigoli (incroci tra pannelli) con «pieni» Saggio sul «cordolo» del primo piano: emergono i ferri di testata dei travetti del solaio, ma non si riscontra la presenza di ferri longitudinali (oltre che di staffe) lungo il perimetro. Muri del seminterrato in calcestruzzo Alcuni dettagli della fasciatura esterna del fabbricato, realizzata con angolari metallici agli spigoli e piatti metallici all’altezza dei solai del 1° e del 2° piano Immagini a lavori finiti, dopo la posa in opera (incollaggio e tassellatura) dei pannelli di polistirene sinterizzato espanso (s=10 cm) e degli strati di finitura (s=1,5 cm) Costruzioni in C.A.: TAMPONAMENTI Il contributo (positivo o negativo) dei tamponamenti. Il loro danneggiamento è aspetto di primaria importanza .. …in funzione di: L’Aquila 2009 • loro distribuzione, più o meno regolare, in pianta o in altezza; • loro contributo, finché non si rompono, alla resistenza della struttura (tanto più se non progettata alle azioni sismiche); • in alcuni casi, tamponamenti molto robusti hanno danneggiato il nodo travi/pilastro, soprattutto nei casi di pilastri di scarsa resistenza. La norma impone la verifica al ribaltamento dei divisori pesanti ma quando si tratta di varianti in corso d’opera chi interviene? Appendere carichi significativi a delle tramezzature compromette ulteriormente la sicurezza. L’Aquila 2009 L’AQUILA – Costruzioni in c.a. Uno degli esempi di collasso pilastri al piano terra DOPO (dopo il 29.5.2012) Gli edifici alti con il piano terra debole («piano soffice») sono vulnerabili particolarmente «Fare avanzare la prevenzione sismica come nuova strategia, finora sempre sostanzialmente disattesa, nell’uso del territorio, prendendo finalmente atto che il problema centrale era e resta quello delle costruzioni esistenti, nate senza considerare la possibilità di terremoti o addirittura indebolite nel corso degli anni da mancanza di manutenzione e da interventi inopportuni. Per queste bisognerà trovare meccanismi che, nel corso degli anni (non pochi data l'entità del patrimonio a rischio), incentivino il privato ad intervenire e guidino il pubblico a indirizzare le risorse via via disponibili anche alla limitazione del rischio sismico secondo riconosciute e condivise priorità.» «Si ricordi quanto è stato speso per l'abbattimento delle barriere architettoniche, per la messa a norma degli impianti elettrici, per il risparmio energetico, per la sicurezza al fuoco con interventi spesso separati tra loro e talvolta controproducenti dal punto di vista sismico: sarebbe bene in futuro progettare interventi che considerino tutti gli aspetti legati alla sicurezza, eventualmente realizzandoli poi per stralci se le risorse non sono sufficienti.» Prof. Vincenzo Petrini, Presidente CTS Regione Emilia-Romagna – fine maggio 2012 ..e lavoro..