Ingegneria Geotecnica Sismica Introduzione

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DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE e AMBIENTALE Sezione Geotecnica

Parte II:

Ingegneria Geotecnica Sismica

Introduzione

Prof. Ing. Claudia Madiai

ASSIOMI FONDAMENTALI DELL’INGEGNERIA SISMICA 1 Il terremoto non è un fenomeno casuale

prof. ing. Claudia Madiai

Corso di Ingegneria Geotecnica Sismica

1. Il terremoto non è un fenomeno casuale 2. È possibile difendersi dai terremoti

3. La prevenzione è il migliore mezzo di difesa

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1. Il terremoto non è un fenomeno casuale

¾ Osservando la distribuzione spaziale dei principali terremoti si nota che sono principali terremoti si nota che sono localizzati in aree preferenziali

¾ Analizzando la distribuzione temporale dei terremoti in uno stesso sito si riscontrano regolarità nei tempi di ricorrenza

Intensità X IX VIIIVII VI

¾ Osservando in terreni simili gli effetti di eventi analoghi si riscontrano notevoli analogie

g p

Tempo

33

2. E’ possibile difendersi dai terremoti

L’esperienza ha dimostrato che:

laddove esiste una ‘cultura sismica’ diffusa e vengono adottate opportune

i di dif il di itti i d i lt t ti h i

misure di difesa, il numero di vittime e i danni sono molto contenuti anche in occasione di terremoti forti

La cultura sismica si basa su due differenti prospettive per guardare ai terremoti:

¾ una prospettiva tecnico-scientifica (che vede il terremoto come fenomeno

“fisico”)

¾ una prospettiva politico-sociale (che vede il terremoto come fenomeno

“sociale”)

Per ridurre il livello di rischio sismico su un dato territorio le due prospettive devono interagire e devono essere intraprese unaserie di azionicomprendenti:

devono interagire e devono essere intraprese una serie di azioni comprendenti:

attivazione di studi e ricerche a varie scale

messa a punto di carte di pericolosità sismica e di normative per le costruzioni in zona sismica

esecuzione di interventi di adeguamento sismico

pianificazione dell’emergenza e del post-terremoto

educazione

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1 accertarsi che l’edificio sia stato progettato e costruito in maniera antisismica

2 conoscere l'ubicazione degli ospedali e dei

Es: campagna di educazione per la riduzione del rischio sismico

Cosa fare prima del terremoto

1 spegnere i fuochi eventualmente accesi e non accendere fiammiferi anche se si è al buio 2 chiudere gli interruttori centrali di gas e luce

Cosa fare dopo il terremoto

g p

percorsi migliori per raggiungerli 3 fissare bene alle pareti scaffali e mobili

pesanti, nonché scaldabagni e forni a gas 4 avere accanto al telefono i numeri di

ambulanza, medico, vigili del fuoco 5 sapere dove sono ubicati gli interruttori

centrali di acqua, luce e gas, e saperli manovrare

g g

3 se si notano dall’odore perdite di gas, aprire porte e finestre e quindi segnalarlo 4 evitare di usare il telefono se non per

segnalare casi gravi e urgenti

5 se ci si reca in un luogo aperto uscire con cautela prestando attenzione a quello che può ancora cadere e ad oggetti taglienti

6 non usare l’ascensore

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Per la difesa dai terremoti si possono in via teorica seguire due vie:

previsione e prevenzione

3. La prevenzione è il migliore mezzo di difesa

a) Previsione: risposta deterministica ai quesiti: dove, quando, quanto severo sarà il terremoto

Si basa sull’ osservazione di segni precursori quali:

• deformazioni della superficie del suolo

• emissione di radon

• variazioni del campo magnetico ed elettrico

• variazioni del rapporto tra la velocità di propagazione delle onde di pp p p g volume V_pe V_s

• microsismicità

• comportamento degli animali

Non aiuta a salvaguardare il patrimonio edilizio e pone molti problemi nel caso di grandi centri urbani

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Es: Comportamento degli animali nella previsione dei terremoti Animali Tempi di preavviso

Cani da due ore a due giorni

Gallinacei da uno a tre giorni

Serpenti da uno a tre giorni (fino a 10 se in letargo)

Topi da uno a quindici giorni

Pesci da poche ore a dieci giorni Colombi da poche ore a un giorno

Fagiani da uno a due giorni

Maiali, cavalli da poche ore a un giorno Tigri del Nord Est poche ore

Panda poche ore

Pappagalli, cigni da pochi minuti a poche ore

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b) Prevenzione: valutazione probabilistica delle caratteristiche e degli effetti dei terremoti attesi in un dato sito in un prefissato intervallo di tempo e adozione di misure adeguate di protezione

3. La prevenzione è il migliore mezzo di difesa

di tempo e adozione di misure adeguate di protezione

Si basa sull’osservazione che gli effetti prodotti da un terremoto forte in una data area dipendono dalle interazioni tra 3 principali fattori:

 terremoto

 sito

 costruzione

Sito

t

t t tt

tt tt

Terremoto Sito

Costruzione

Sito

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3. La prevenzione è il migliore mezzo di difesa

Pertanto, ai fini di un’adeguata protezione di un dato territorio occorre:

Va tuttavia osservato che un’adeguata progettazione antisismica è condizione necessaria ma non sufficiente a garantire la sicurezza

¾ identificare le caratteristiche del terremoto da cui ci si vuole proteggere

¾ valutare la risposta del terreno e le azioni trasmesse alle costruzioni

¾ progettare adeguatamente le strutture per resistere a tali azioni necessaria ma non sufficiente a garantire la sicurezza

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Difesa dai terremoti

La difesa dai terremoti richiede perciò indagini e ricerche nell’ambito della Sismologia e dell’Ingegneria Geotecnica e Strutturale

‘Misura’ dei

terremoti Comportamento delle strutture

Sito e terreni di fondazione

Studio Ricerche

Difesa dai terremoti

Ricerche

storiche Ricerche sismologiche

di ‘casi’ ce c e

teoriche Sperimentazione in sito e in laboratorio Ingegneria Geotecnica Sismica Sismologia

Ingegneria Strutturale

10 10

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Crollo in roccia durante il terremoto

Effetti locali e scenari sismici

delle Calabrie, 1783

Crollo in roccia (Alaska, 1964)

11 11

Effetti locali e scenari sismici

Fenomeni di liquefazione C i t (G i 1861)

12 12 a Corinto (Grecia, 1861)

Liquefazione : sand boils e vulcanelli di sabbia (Emilia-Romagna, 2012)

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Movimenti franosi e liquefazione (Alaska, 1964)

Effetti locali e scenari sismici

Movimento franoso del rilevato (e sottostante strato sabbioso?) (Seattle-Tacoma, 1965)

13 13

Crollo di edifici per fenomeni di amplificazione locale

(S F d 1971)

Effetti locali e scenari sismici

(S. Fernando, 1971)

Una moschea ‘miracolata’

(Kocaeli, Turchia, 1999)

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Effetti locali e scenari sismici

Effetti morfologici e di instabilità dei versanti durante il terremoto

dell’Irpinia, 1980

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Effetti locali e scenari sismici

Frana durante il terremoto di Niigata, 2004

Colata durante il terremoto Colata durante il terremoto

di El Salvador, 2001

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Crollo di banchine portuali (lateral spreading per liquefazione)

Effetti locali e scenari sismici

(Kobe,1995)

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Sprofondamento di edifici durante il terremoto di Kobe,1995

Effetti locali e scenari sismici

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Movimenti di faglia ed effetti sulle costruzioni (Izmit, Turchia, 1999)

Effetti locali e scenari sismici

f li

faglia

19 19

Deformazione di binari per

Effetti locali e scenari sismici

(Niigata, 2004)

movimenti del terreno causati dalle onde di superficie

(Messico, 1985)

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Perdita di capacità portante

Effetti locali e scenari sismici

Perdita di capacità portante (Kocaeli Turchia, 1999)

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Effetti locali e scenari sismici

Rottura di giunto per trazione

Corrugamento di tubatura per compressione

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Effetti locali e scenari sismici

Kobe, 1995

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I fenomeni più appariscenti provocati dalle azioni sismiche sono:

¾ Grandi deformazioni e rotture del terreno

¾ Effetti di amplificazione e attenuazione delle onde sismiche

¾ Liquefazione

¾ Instabilità dei pendii

¾ Densificazione

¾ Subsidenza

¾ Dissesti e collassi degli edifici

¾ Dissesti e collassi di infrastrutture (strade ferrovie condutture ecc )

¾ Dissesti e collassi di infrastrutture (strade, ferrovie, condutture, ecc.) L’Ingegneria Geotecnica Sismica affronta lo studio degli effetti sismici legati al sito e delle interazioni terreno-struttura basandosi su principi e metodi della Geotecnica Classica e della Dinamica dei Terreni

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