Pericolosità sismica di riferimento nel territorio nazionale e classificazione sismica regionale

Con l'OPCM 3274 del 20/03/2003 (GURI n. 108 dell'8 maggio 2003) si è avviato in Italia un processo per la stima della pericolosità sismica secondo dati, metodi, approcci aggiornati e condivisi e utilizzati a livello internazionale. Per la prima volta si è delineato un percorso per cui venivano definite le procedure da seguire, il tipo di prodotti da rilasciare e l'applicazione dei risultati.

L'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia - INGV si è fatto promotore di una iniziativa scientifica che ha coinvolto anche esperti delle Università italiane e di altri centri di ricerca, che ha portato alla realizzazione della Mappa di Pericolosità Sismica 2004 - MPS04 che descrive la pericolosità sismica attraverso il parametro dell'accelerazione massima attesa con una probabilità di eccedenza del 10% in 50 anni su suolo rigido e pianeggiante.

Dopo l'approvazione da parte della Commissione Grandi Rischi del Dipartimento della Protezione Civile nella seduta del 6 aprile 2004, la mappa MPS04 è diventata ufficialmente la mappa di riferimento per il territorio nazionale con l'emanazione dell'OPCM 3519/2006 (GURI n.105 dell'11 maggio 2006).

Successivamente, nell'ambito del progetto INGV-DPC S1 (2005-2007), sono state rilasciate una serie di mappe di pericolosità sismica per diverse probabilità di eccedenza in 50 anni, basate sullo stesso impianto metodologico e sugli stessi dati di input della MPS04. Inoltre

Capitolo 4 – Microzonazione sismica: principi fondamentali e finalità

- 98 -

sono state prodotte mappe per gli stessi periodi di ritorno anche in termini di accelerazioni spettrali. Per ogni punto della griglia di calcolo (che ha una densità di 20 punti per grado, circa un punto ogni 5 km) sono oltre 2200 i parametri che ne descrivono la pericolosità sismica. Questa mole di dati ha reso possibile la definizione di norme tecniche in cui l'azione sismica di riferimento per la progettazione è valutata punto per punto e non più solo per 4 zone sismiche, cioè secondo solo 4 spettri di risposta elastica.

Il Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici ha emanato nuove Norme Tecniche delle Costruzioni (NTC08) con il D.M. del 14 gennaio 2008 (GURI n.29 del 04/02/2008) in cui la definizione dell'azione sismica di riferimento si basa sui dati rilasciati da INGV e dal INGV-

DPC S1 (2005-2007). Questi dati sono disponibili nella rete Internet nel sito dell’INGV in

un'apposita sezione consultabile tramite il link che segue: http://zonesismiche.mi.ingv.it. L’attività di ricerca dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia - INGV ha promosso nel luglio 2003 la redazione della mappa in questione, coinvolgendo esperti del mondo scientifico oltre che propri ricercatori.

La Figura 4.4 riporta la mappa della pericolosità sismica del territorio nazionale redatta secondo i criteri sopra citati.

La Figura 4.5, invece, riporta la distribuzione in mappa dei valori della pericolosità sismica limitatamente al territorio della Regione Sicilia.

La pericolosità sismica nel territorio della Regione Sicilia è connessa alla presenza di diverse aree sismogenetiche che interessano sia la porzione emersa del territorio regionale che le parti sommerse.

La Zonazione sismogenetica ZS9 delimita all’interno del territorio della Sicilia le seguenti aree sismogenetiche (Figura 4.6):

· ZS 929 - Zona sorgente della Calabria fino allo Stretto di Messina;

· ZS 932 - Faglie legate allo “svincolo” che consente l’arretramento dell’arco calabro e le strutture “sintetiche” che segmentano il Golfo di Patti;

· ZS 933 - Area compresa tra il Monte Etna e i Monti di Palermo; · ZS 934 - Area del Belice;

· ZS 935 - Fronte dell’Avampaese Ibleo sull’Avanfossa e Scarpata Ibleo Maltese; · ZS 936 - Area Etnea.

Capitolo 4 – Microzonazione sismica: principi fondamentali e finalità

- 99 -

Figura 4.4 - Mappa di pericolosità sismica del territorio nazionale (INGV - http://zonesismiche.mi.ingv.it).

Figura 4.5 - Valori di pericolosità sismica del territorio della Regione Sicilia (INGV - http://zonesismiche.mi.ingv.it).

Capitolo 4 – Microzonazione sismica: principi fondamentali e finalità

- 100 -

Figura 4.6 - Mappa delle Zone sismogenetiche ZS9 nel territorio della Regione Sicilia (INGV - http://zonesismiche.mi.ingv.it).

In Sicilia la Delibera di Giunta Regionale n. 408 del 19 dicembre 2003 ed il successivo D.D.G. n. 3 del 15 gennaio 2004, hanno reso esecutiva la nuova classificazione sismica dei comuni della Regione Siciliana (Figura 4.7), distinguendo il territorio in quattro aree a diversa pericolosità sismica oltre ad un’area a pericolosità sismica speciale ricadente tra le Province di Messina, Catania, Ragusa e Siracusa.

Tale classificazione sismica del territorio, attuata dall’Amministrazione Regionale ai sensi dell’Art. 2 dell’OPCM n. 3274/2003 e dell'Art. 94 del D.L.vo n. 112/1998, ha permesso una maggiore omogeneità territoriale del vincolo, introducendo altresì l’obbligo della progettazione antisismica anche per i comuni classificati simicamente in Zona 4.

La classificazione sismica, inoltre, ha consentito l’adozione degli elenchi non esaustivi delle Categorie tipologiche di edifici di interesse strategico e rilevante, individuando anche i criteri di priorità per la programmazione delle verifiche tecniche delle strutture strategiche e rilevanti.

Capitolo 4 – Microzonazione sismica: principi fondamentali e finalità

- 101 -

Regione Sicilia, classificati secondo le Zone 1, 2, 3 e 4 a pericolosità sismica decrescente.

- 102 -

C

5

RISPOSTASISMICALOCALE:

RICHIAMITEORICIEMETODIDIVALUTAZIONE

5.1 Introduzione

Un terremoto è causato, come è noto, da un processo di rottura di rocce crostali che trasforma in energia cinetica irradiantesi verso l’esterno, parte dell’energia di deformazione, lentamente accumulatasi in precedenza a seguito di movimenti differenziali di parti della litosfera. Questo improvviso rilascio di energia costituisce una perturbazione dello stato di quiete del materiale circostante, che si propaga sotto forma di onde sismiche di diverso tipo e di proprietà dipendenti dalle caratteristiche meccaniche dei materiali attraversati.

L’energia trasportata dalle onde sismiche si traduce in una serie di movimenti rapidi del terreno che si esauriscono in un tempo molto breve (da qualche secondo a poche decine di secondi).

Al moto sismico causato dall’arrivo delle onde in superficie sono associati i vari effetti del terremoto sia sulle opere di ingegneria che sull’ambiente.

Il moto sismico generato da un terremoto alla superficie di un sito in condizioni free - field (cioè in assenza di strutture) dipende da un insieme di fenomeni fisici che schematicamente possono essere raggruppati in tre categorie fondamentali:

· meccanismo di sorgente;

· propagazione delle onde sismiche dalla sorgente al sito; · effetti di sito.

I primi due gruppi di fenomeni definiscono il moto sismico di ingresso al sito che può subire poi importanti modifiche a causa dell’interazione delle onde sismiche con le particolari condizioni locali del sito in esame. Queste ultime indicano l’insieme delle caratteristiche morfologiche e stratigrafiche dei depositi di terreno e degli ammassi rocciosi superficiali e

Capitolo 5 – Risposta Sismica Locale: richiami teorici e metodi di valutazione

- 103 -

delle proprietà fisiche e meccaniche dei materiali che li costituiscono.

L’insieme delle modifiche che il moto sismico di ingresso al sito subisce, in termini di ampiezza, contenuto in frequenza e durata, per effetto delle condizioni locali, è indicato con il termine di effetti di sito o risposta sismica locale (d'ora in avanti RSL).

Generalmente l’espressione effetti di sito è associata ai terreni a comportamento sismico stabile, cioè quei terreni che, sotto le sollecitazioni prodotte da un terremoto, si mantengono lontani dalla rottura e sono soggetti a limitate deformazioni permanenti. Tuttavia effetti di sito interessano anche i terreni a comportamento sismico instabile che sotto le azioni sismiche giungono a rottura o si deformano permanentemente in maniera significativa (es. frane indotte da sisma o fenomeni di liquefazione).

Gli effetti di sito sono il risultato di molteplici fenomeni fisici (riflessioni multiple, diffrazione, focalizzazione, risonanza, etc.) che le onde subiscono in corrispondenza delle eterogeneità e discontinuità degli strati più superficiali e in corrispondenza delle irregolarità topografiche.

A seconda dei principali fenomeni fisici responsabili dell’effetto di sito si possono distinguere (Figura 5.1):

1. effetti stratigrafici (o 1D); 2. effetti di bordo (o di valle); 3. effetti topografici.

Capitolo 5 – Risposta Sismica Locale: richiami teorici e metodi di valutazione

- 104 -

Questa suddivisione è particolarmente significativa anche da un punto di vista operativo in quanto alle differenti categorie corrispondono anche differenti metodi e strumenti per la valutazione quantitativa della RSL. Dal punto di vista pratico la RSL viene valutata rispetto ad un sito di riferimento costituito dall’affioramento piano (ipotetico o realmente esistente) del basamento roccioso (bedrock) presente nell’area. In altre parole, il moto sismico determinato in un generico punto del sito in esame attraverso differenti metodi (numerici, sperimentali, etc.), viene confrontato con quello relativo all’affioramento del bedrock e definito moto di riferimento.

Nel seguito si richiameranno alcuni fondamenti teorici ed evidenze sperimentali con riferimento agli effetti stratigrafici e di valle. Verranno altresì sinteticamente discusse le principali procedure di valutazione della RSL, distinguendo tra metodi sperimentali, empirici, approssimati e numerici.

Si richiamano preliminarmente alcuni concetti essenziali riguardanti la propagazione delle onde sismiche nelle rocce e nei terreni, con particolare riferimento alle principali proprietà delle onde di volume e di superficie ed ai fenomeni fisici che avvengono al contatto tra materiali di differenti caratteristiche meccaniche.