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Sismologia ingegneristica

Sismologia ingegneristica

Le basi della pericolosità sismica risiedono nella sismologia ingegneristica e comprendono cataloghi di terremoti storici e strumentali, affidabili equazioni predittive del moto del suolo, modelli geologici del sottosuolo ad alta risoluzione e interpretazione di osservazioni storiche. La sismologia ingegneristica elabora mappe della pericolosità locale (microzonazione) ricollegando i risultati ai dati sulla vulnerabilità degli edifici al fine di poter svolgere studi affidabili dei rischi.

Figura: Modello geofisico 3D di Visp e registrazioni di un piccolo terremoto sugli strumenti strong motion installati (progetto COGEAR)

Origine

Mentre in passato ci si concentrava sugli interventi da svolgere dopo un terremoto, oggi i riflettori sono puntati sempre più sulla prevenzione, ovvero sull’attuazione di misure volte a ridurre il rischio. In questo settore interviene la sismologia ingegneristica per sviluppare le basi e i metodi per analizzare la pericolosità sismica locale. Essa combina i rami specialistici Sismologia storica, Sismologia strong motion e influssi locali, Modellazione numericaFenomeni indotti da terremoto e trasforma il know-how maturato in punti di partenza per il genio civile, la normativa edilizia e la pianificazione del territorio.

Cataloghi dei terremoti e attività di osservazione

Un affidabile catalogo dei terremoti fornisce le basi per affermazioni statistiche sulla probabilità spaziale che si verifichi un terremoto. Le informazioni sul luogo e l’intensità di un terremoto storico si basano principalmente sull’osservazione dei suoi effetti sulla natura, sull’uomo e sulle costruzioni. Gli effetti vengono descritti con l’intensità macrosismica, sulla base della cui distribuzione viene calcolata la magnitudo dei terremoti storici. Dal momento che un catalogo dei terremoti completo basato su una stima omogenea della magnitudo rappresenta una condizione essenziale per l’analisi della pericolosità sismica, il rilevamento delle intensità macrosismiche è un’operazione importante – anche nell’era strumentale odierna – per poter migliorare in futuro la calibrazione dei terremoti storici.

La microzonazione: una finestra sul sottosuolo geologico locale

In casi estremi, i terreni morbidi come i fondovalle e le sponde di fiumi e laghi possono amplificare le scosse di un terremoto fino a dieci volte rispetto ai solidi substrati rocciosi. Oltre alle mappe di pericolosità sismica, che evidenziano la variabilità del pericolo a livello regionale, deve quindi essere rilevata anche la capacità di vibrazione locale del sottosuolo. Questi studi di microzonazione includono diverse fasi di lavoro: mappatura geologica e geotecnica dei sedimenti sciolti, valutazione della stabilità del pendio e del potenziale per una liquefazione del suolo, analisi delle amplificazioni delle onde sismiche con l’aiuto di misurazioni geofisiche così come simulazioni numeriche che vengono calibrate con le registrazioni dei terremoti. Numerosi studi simili sono stati svolti in particolare per le regioni di Basilea, Lucerna, Sion e Visp nel Vallese, Bucarest (Romania) e quartieri cittadini del Cairo (Egitto).

Analisi dei rischi: uno strumento per la pianificazione preventiva dei terremoti

Una pericolosità sismica media combinata con un’alta densità della popolazione e un’alta concentrazione di valori fa della Svizzera un territorio con un’alta pericolosità sismica. Una quantificazione di questo rischio si basa su scenari di danni da terremoto il più realistici possibile. A tal fine, con le cosiddette curve di fragilità viene considerata la vulnerabilità degli edifici, combinata poi con gli scuotimenti del terreno previsti localmente. Simili scenari permettono di stimare i danni e le perdite finanziarie, così come il numero di vittime, feriti e sfollati. Un ulteriore punto chiave è la corretta considerazione delle incertezze durante il calcolo degli scenari di danni. Attualmente un simile modello numerico di rischio viene utilizzato per analizzare tutti gli edifici scolastici del cantone di Basilea. Questo progetto studia in particolare anche le questioni relative al rapporto costi-benefici di un’idoneità sismica.