Terremoti e azioni sismiche sulle costruzioni: litosfera, onde e rischio

I terremoti

Prof. Ing. Francesco Marchione PCI Classe 5A CAT A.S. 2024/2025 TERREMOTI E AZIONI SISMICHE SULLE COSTRUZIONICorso di PCI Prof. Ing. Francesco Marchione I TERREMOTI I TERREMOTI SONO VIBRAZIONI O ASSESTAMENTI CHE INTERESSANO LA PORZIONE PIÙ SUPERFICIALE DEL NOSTRO PIANETA, CHIAMATA LITOSFERA, CHE È COSTITUITA DALLE ROCCE PRESENTI NELLA CROSTA E NELLO STRATO SOTTOSTANTE.

placca euroasiatica placca africana Le onde sismiche naturali si dividono principalmente in due grandi categorie, in funzione di come le onde percorrono il materiale perturbato:

• Onde di volume (body waves ) : che si propagano all'interno della terra
  • Onde P -> primarie, le più veloci, di COMPRESSIONE. (causano variazione di volume e non di forma)
  • Onde S -> secondarie, non si propagano nei fluidi, di TAGLIO. (causano variazione di forma e non di volume)
• Onde superficiali (surface waves ) : che si propagano lungo la superficie terrestre
  • Onde di Rayleigh -> fanno vibrare il terreno sul piano verticale (come quando si lancia un sasso in uno stagno)
  • Onde di Love -> fanno vibrare il terreno sul piano orizzontale 09/05/2025 2 2

Le onde sismiche

Corso di PCI Prof. Ing. Francesco Marchione LE ONDE SISMICHE https://www.youtube.com/shorts/Dt7F1omle58 propagazione delle onde di superficie epicentro Rayleigh ! love 1 onde P S opuo propagazione delle onde di volume ipocentro onde di volume S onde superficiali onde di volume P onde di volume P S 09/05/2025 3 3 onde superficiali Rayleigh Love

Intensità dei terremoti

Corso di PCI Prof. Ing. Francesco Marchione INTENSITÀ DEI TERREMOTI L'INTENSITÀ DEI TERREMOTI È VALUTATA SECONDO LA SCALA RICHTER (26/4/1900 - 30/9/1985) O LA SCALA MERCALLI (21/5/1850 - 19/3/1914) MODIFICATA. LA PRIMA FORNISCE UNA VALUTAZIONE OBIETTIVA (MAGNITUDO) DELLA QUANTITÀ DI ENERGIA LIBERATA, MENTRE LA SECONDA ASSEGNA UN GRADO AGLI EFFETTI SULL'AMBIENTE.

Scala Mercalli

grado scossa descrizione I strumentale non avvertito E leggerissima avvertito solo da poche persone in quiete, gli oggetti sospesi esilmente possono oscillare leggera avvertito notevolmente da persone al chiuso, specie ai piani alti degli edifici; automobili ferme possono oscillare lievemente IV mediocre avvertito da molti all'interno di un edificio in ore diurne, all'aperto da pochi; di notte alcuni vengono destati; automobili ferme oscillano notevolmente V forte avvertito praticamente da tutti, molti destati nel sonno; crepe nei rivestimenti, oggetti rovesciati; a volte scuotimento di alberi e pali VI molto forte avvertito da tutti, moltispaventati corrono all'aperto; spostamento di mobili pesanti, caduta di intonaco e danni ai comignoli; danni lievi VII fortissima tutti fuggono all'aperto; danni trascurabili a edifici di buona progettazione e costruzione, da lievi a moderati per strutture ordinarie ben costruite; avvertito da persone alla guida di automobili VIII rovinosa danni lievi a strutture antisismiche; crolli parziali in edifici ordinari; caduta di ciminiere, monumenti, colonne; ribaltamento di mobili pesanti; variazioni dell'acqua dei pozzi IX disastrosa danni a strutture antisismiche; perdita di verticalità a strutture portanti ben progettate; edifici spostati rispetto alle fondazioni; fessurazione del suolo; rottura di cavi sotterranei X disastrosissima distruzione della maggior parte delle strutture in muratura; notevole fessurazione del suolo; rotaie piegate; frane notevoli in argini fluviali o ripidi pendii XI catastrofica poche strutture in muratura rimangono in piedi; distruzione di ponti; ampie fessure nel terreno; condutture sotterranee fuori uso; sprofondamenti e slittamenti del terreno in suoli molli XII grande catastrofe danneggiamento totale; onde sulla superfice del suolo; distorsione delle linee di vista e di livello; oggetti lanciati in aria 09/05/2025 4 4

Magnitudo Richter ed effetti

Corso di PCI Prof. Ing. Francesco Marchione INTENSITÀ DEI TERREMOTI magnitudo Richter energia joule grado Mercalli < 3.5 < 1.6 E+7 I 3.5 1.6 E+7 = 4.2 7.5 E+8 III 4.5 4 E+9 IV 4.8 2.1 E+10 V 5.4 5.7 E+11 VI L'Aquila 2009 - 6.3 6.1 2.8 E+13 VII Friuli 1976 - 6.5 6.5 2.5 E+14 VIII Irpinia 1980 - 6.9 6.9 2.3 E+15 IX Reggio Calabria 1908 - 7.1 7.3 2.1 E+16 X 8.1 > 1.7 E+18 XI > 8.1 XII magnitudo Richter effetti sisma meno di 3.5 Generalmente non sentita, ma registrata. 3.5-5.4 Spesso sentita, ma raramente causa dei danni. sotto 6.0 Al massimo lievi danni a solidi edifici. Causa danni maggiori su edifici non in c.a. edificati in piccole regioni. 6.1-6.9 Può arrivare ad essere distruttiva in aree di quasi 100 km, attraversando anche zone abitate. 7.0-7.9 Terremoto maggiore. Causa seri danni su grandi aree. 8 o maggiore Grande terremoto. Può causare seri danni su vaste aree di svariate centinaia km. 09/05/2025 5 5

Confronto scale Mercalli e Richter

Prof. Ing. Francesco Marchione Corso di PCI INTENSITÀ DEI TERREMOTI Y MERCALLI £ I I-III III-IV IV-VI VI-VIII VIII-X X e oltre avvertito solo da strumenti sismici vibrazioni percettibili finestre in frantumi e leggere lesioni agli edifici fessure negli edifici e caduta di rami collasso di edifici e smottamenti distruzione con molte vittime 1,0-1,9 2,0-2,9 3,0-3,9 4,0-4,9 5,0-5,9 6,0-6,9 7,0-7,9 8,0-8,9 9,0 e oltre RICHTER 09/05/2025 6 6

Accelerazione sismica

Corso di PCI Prof. Ing. Francesco Marchione I valori di scuotimento del terreno in un dato luogo a causa di un probabile terremoto sono espressi . 드 termini di accelerazione massima orizzontale del suolo, misurata come percentuale dell'accelerazione di gravità g. Le mappe di zonazione sismica nazionali sono generalmente tracciate in base al valore di tale accelerazione. ·Terni 42.5°N Pescara ·Viterbo ·Rieti L'Aquila AChieti ·Lanciano Civitavecchia 4 42ºN ·Guidonia Montecelio Termoli 4 .Rome 4 4 ·Acilia-Castel Fusano-Ostia Antica 4 1 ·Frosinone 4 A Campobasso ·Latina A 4 Formia km 4 0 60 120 ·Caserta 41ºN 12°E 13°E 14°E 15°E SHAKING Not felt Weak Light Moderate Strong Very strong Severe Violent Extreme DAMAGE None None None Very light Light Moderate Moderate/heavy Heavy Very heavy PGA(%g) <0.0556 0.212 0.808 1.97 4.82 11.8 28.7 70.1 >171 PGV(cm/s) <0.01780.0775 0.337 0.898 2.39 6.37 17 45.2 >120 INTENSITY I IV V VI VII VIII IX X+ Scale based on Faenza and Michelini (2010, 2011) 4 Seismic Instrument o Reported Intensity A Epicenter Rupture 09/00/2025 7 7 A ·Aprilia 41.5°N Version 1: Processed 2020-07-14T11:10:39Z ·Vasto

Legenda accelerazione sismica

Corso di PCI Prof. Ing. Francesco Marchione ACCELERAZIONE SISMICA Legenda < 0.025 g 0.025 - 0.050 0.050 - 0.075 0.075 - 0.100 0.100 - 0.125 0.125 - 0.150 0.150 - 0.175 0.175 - 0.200 0.200 - 0.250 0.250 - 0.300 0.300 - 0.350 0.350 - 0.500 0.500 - 0.750 0.750 - 1.000 1.000 - 1.500 > 1.500 g 09/05/2025 8 8

Zone sismiche

Corso di PCI Prof. Ing. Francesco Marchione ACCELERAZIONE SISMICA Zone sismiche (livello di pericolosità) BOLZANO 1 1-2A 2 AOSTA TRIESTE 2A MILANO VENEZIA 2A-2B TORINO 2B 2A-3A-3B BOLOGNA 2B-3A GENOVA 3 3s FIRENZE, 3A 3A-3B PERUGIA 3B 3-4 4 L'AQUILA) ROMA CAMPOBASSO~ BART POTENZA DNAPOLTR CATANZARO CAGLIARI PALERMO 09/05/2025 9 9 ANCONA

Rischio sismico

Corso di PCI Prof. Ing. Francesco Marchione RISCHIO SISMICO Il rischio sismico rappresenta il danno che possiamo attenderci per un dato edificio a seguito di un possibile evento sismico rischio = pericolosità · vulnerabilità · esposizione

• pericolosità -> probabilità che in un dato luogo si verifichi un evento sismico;
• vulnerabilità -> capacità dell'edificio di resistere al sisma;
• esposizione -> l'importanza dell'edificio in relazione al contesto in cui si trova. A+ A B C D E F G 09/05/2025 10

Riduzione della vulnerabilità sismica

Corso di PCI Prof. Ing. Francesco Marchione RIDUZIONE DELLA VULNERABILITÀ SISMICA

• Gli interventi di riparazione, detti anche "locali", interessano singoli elementi strutturali, senza cambiare significativamente il comportamento globale della costruzione e ridurre le condizioni di sicurezza preesistenti.
• Gli interventi di miglioramento aumentano la sicurezza strutturale preesistente, senza necessariamente raggiungere i livelli di sicurezza che vengono richiesti a un edificio di nuova costruzione.
• Gli interventi di adeguamento aumentano la sicurezza strutturale preesistente in modo da raggiungere i livelli richiesti per un edificio nuovo, secondo quanto prescritto dalle norme antisismiche vigenti. 09/05/2025 11

Valutazione accelerazione sismica

Prof. Ing. Francesco Marchione Corso di PCI ACCELERAZIONE SISMICA - VALUTAZIONE L'ACCELERAZIONE MASSIMA A CUI SOTTOPORRE LE STRUTTURE DIPENDE DA DIVERSI PARAMETRI:

1. V N VITA NOMINALE DELLA COSTRUZIONE (INDICATA IN ANNI) La vita nominale di un'opera strutturale VN è intesa come il numero di anni nel quale la struttura, purché soggetta alla manutenzione ordinaria, deve potere essere usata per lo scopo al quale è destinata (2.4.1 NTC 2018) Tabella 2.4.I - Vita nominale VN per diversi tipi di opere Tipi di costruzione Vita Nominale VN (in anni) 1 Opere provvisorie - Opere provvisionali - Strutture in fase costruttiva ≤10 2 Opere ordinarie, ponti, opere infrastrutturali e dighe di dimensioni contenute o di importanza normale ≥ 50 3 Grandi opere, ponti, opere infrastrutturali e dighe di grandi dimensioni o di importanza strategica ≥ 100
2. COORDINATE GEOGRAFICHE DEL SITO IL VALORE DI RIFERIMENTO DELL'ACCELERAZIONE SISMICA DIPENDE DALLA LATITUDINE E LONGITUDINE DEL SITO IN CUI DOVRÀ SORGERE LA COSTRUZIONE.
3. CLASSE D'USO Le classi d'uso dipendono dall'importanza della costruzione e dal grado di affollamento: Classe l: Costruzioni con presenza solo occasionale di persone, edifici agricoli. Classe Il: Costruzioni il cui uso preveda normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per l'ambiente e senza funzioni pubbliche e sociali essenziali. Industrie con attività non pericolose per l'ambiente. Ponti, opere infrastrutturali, reti viarie non ricadenti in Classe d'uso Ill o in Classe d'uso IV, reti ferroviarie la cui interruzione non provochi situazioni di emergenza. Dighe il cui collasso non provochi conseguenze rilevanti. Classe III: Costruzioni il cui uso preveda affollamenti significativi. Industrie con attività pericolose per l'ambiente. Reti viarie extraurbane non ricadenti in Classe d'uso IV. Ponti e reti ferroviarie la cui interruzione provochi situazioni di emergenza. Dighe rilevanti per le conseguenze di un loro eventuale collasso. Classe IV: Costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti, anche con riferimento alla gestione della protezione civile in caso di calamità. Industrie con attività particolarmente pericolose per l'ambiente. Reti viarie di tipo A o B, di cui al D.M. 5 novembre 2001, n. 6792, "Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle strade", e di tipo C quando appartenenti ad itinerari di collegamento tra capoluoghi di provincia non altresì serviti da strade di tipo A o B. Ponti e reti ferroviarie di importanza critica per il mantenimento delle vie di comunicazione, particolarmente dopo un evento sismico. Dighe connesse al funzionamento di acquedotti e a impianti di produzione di energia elettrica. 09/05/2025 12