Sisma Centro Italia: l'analisi di Iunio Iervolino | Ingegneri.info

Sisma Centro Italia: l’analisi di Iunio Iervolino

Attraverso l’osservazione dello scuotimento è possibile ricavare parametri utili come la PGA (Peak Ground Acceleration) in funzione della distanza radiale dall’epicentro e comprendere se i modelli utilizzati per le analisi di pericolosità sismica sono ben calibrati ed eventualmente raffinarli. Ce ne parla Iunio Iervolino, tra gli autori del Rapporto Reluis sul sisma del Centro Italia del 26 agosto

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Il grave evento sismico che ha interessato con una prima scossa il centro Italia nella notte del 24 agosto 2016 ha causato vittime e ingenti danni. Le rete accelerometrica nazionale (RAN) ha individuato l’ipocentro in provincia di Rieti (vicino Accumoli), a 4 km di profondità, interessando inoltre le province di Perugia, Ascoli Piceno, L’Aquila e Teramo.
La magnitudo corrisponde ad un’intensità tra 6.0 e 6.2 (c’è sempre una certa incertezza nella stima della magnitudo che misura l’energia rilasciata alla sorgente).
Accedendo al sito del Centro Nazionale Terremoti dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) si osserva, come riscontrato dagli esperti, che a seguito di suddetta scossa, se ne sono verificate altre, al momento di intensità minore: le cosiddette repliche (o scosse di assestamento), che sempre seguono un terremoto di questo tipo.

Mappa dove è rappresentata la componente orizzontale dell'accelerazione di picco espressa in cm/s2. La stella indica l'epicentro, ovvero da dove è partita la scossa principale (mainshock) [Versione n.3 del Rapporto].

Fig. 1 Mappa dove è rappresentata la componente orizzontale dell’accelerazione di picco espressa in cm/s2. La stella indica l’epicentro, ovvero da dove è partita la scossa principale (mainshock) [Versione n.3 del Rapporto].

Se lo sciame sismico mano a mano si attenua possono partire le attività di sopralluogo di agibilità post sismica.

In questi giorni il Dipartimento Strutture per l’Ingegneria e l’Architettura dell’Università Federico II di Napoli, INGV, CNR-ITC, e ReLUIS stanno aggiornando un rapporto in cui sono raccolte ed elaborate le registrazioni effettuate dall’INGV (download qui).

A partire dal terremoto de L’Aquila (2009) e sfruttando la buona rete di stazioni accelerometriche distribuite sul territorio nazionale (diverse centinaia di stazioni), “si sta cercando raccogliere più informazioni possibili da terremoti forti, per poter affinare la capacità di valutare cosa aspettarci in futuro dai terremoti e dalla evoluzione delle sequenze di scosse di assestamento”, come asserisce il professore Iunio Iervolino, Docente di Dinamica delle Costruzioni e Ingegneria Sismica presso l’Università Federico II di Napoli, tra gli Autori
del rapporto, che periodicamente viene aggiornato e pubblicato sul sito di ReLUIS. Spiega Iervolino:

“In base allo scuotimento osservato è possibile valutare, tra l’altro, l’accelerazione di picco al suolo (PGA), l’accelerazione spettrale (PSA) e lo spostamento spettrale (PSD) e la durata dello scuotimento. L’elaborazione avviene su modelli di oscillatori semplici ad un grado di libertà che consentono di valutare in prima approssimazione l’effetto del terremoto su strutture di diversa rigidezza”.

Suddetti parametri, valutati in corrispondenza di alcuni periodi propri di oscillazione, tipici di alcune categorie di strutture, vengono quindi utilizzati per essere confrontati con quelli desumibili dalle cosiddette leggi di attenuazione Ground Motion Prediction Equations (GMPEs) che sono funzione della magnitudo, del tipo di terreno e della distanza radiale dall’epicentro (quest’ultima in Figura 2 è indicata con il simbolo Repi).

Confronti in termini di PGA tra i dati elaborati e le leggi di attenuazione.

Fig. 2 Confronti in termini di PGA tra i dati elaborati e le leggi di attenuazione.

Spettro di risposta a confronto con gli spetti di normativa delle norme tecniche (NTC08).

Fig. 3: Spettro di risposta a confronto con gli spetti di normativa delle norme tecniche (NTC08).

In generale, si osserva una certa rispondenza tra i dati elaborati (punti sul grafico) e le leggi di attenuazione (linee continue ciascuna corrispondente a una determinata categoria di suolo di fondazione: A, B, C e D). Questo confronto può aiutare a capire se i modelli che usiamo per la analisi di pericolosità sismica, alla base delle normative tecniche per le costruzioni (NTC08), sono ben calibrati, ed eventualmente raffinarli sulla base delle osservazioni.

Altro aspetto fondamentale di questo lavoro, sempre in fase di aggiornamento, è:

“la restituzione spettrale del terremoto: infatti, vengono ricostruiti gli spettri risposta elastici ed inelastici. Questi ultimi servono per avere un’idea delle deformazioni plastiche, che le strutture reali, che non sono elastiche, possono subire in terremoti come quello osservato. I primi sono rappresentati in termini di pseudo-accelerazione spettrale (PSA), pseudo-velocità spettrale (PSV) e di spostamento spettrale (SD), in funzione di tre valori differenti di smorzamento viscoso, rispettivamente 2, 5 e 10%”.

Per la rappresentazione degli spettri inelastici occorre chiamare in causa un ulteriore parametro rappresentato dalla duttilità (rapporto lo spostamento massimo plastico e quello dell’oscillatore immaginato indefinitamente elastico); questi sono valutati per la componente orizzontale, considerando uno smorzamento del 5% e un oscillatore elastico perfettamente plastico (funzione del parametro R, rapporto tra l’accelerazione massima sul sistema ideale elastico e quella di snervamento, pari rispettivamente a 2, 4 e 6).
Lo spettro ottenuto può essere confrontato con quello di normativa “tenendo presente che quest’ultimo, derivando da una analisi probabilistica di pericolosità che media tra tanti terremoti possibili di magnitudo e localizzazione diverse, è il risultato di una combinazione di spettri di più terremoti, pertanto non si può auspicare una corrispondenza. Il confronto può solo servire ad associare un ipotetico periodo di ritorno per ciascuna ordinata dello spettro.

In Figura 3 è riportato lo spettro di risposta della stazione accelorometrica di Amatrice, rispettivamente per le componenti est-ovest ed nord-sud”.

Infine, ultimo elemento indagato, esterno al rapporto, è il decadimento nel tempo della sequenza di scosse di assestamento, come aggiunge Iervolino:

“per effettuare tale valutazione ho considerato la legge di Omori modificata da Utsu (1961) inserendo parametri deducibili dai lavori di Lolli e Gasperini (2003). Tale legge è funzione del tempo trascorso dalla scossa principale (main shock).
Questo calcolo consente di fare una previsione probabilistica del numero di repliche che si osserveranno per ogni intervallo di magnitudo di interesse, in un intervallo di tempo arbitrario (ad esempio una settimana). ”

“L’esercizio fatto per questa sequenza mostra, finora, un accordo sorprendentemente buono tra il numero atteso di terremoti previsti dal modello e quelli osservati, il che può essere utile per modelli che aiutino a gestire, per esempio, il lavoro delle squadre di tecnici per i rilievi di agibilità durante le sequenze., ovvero in modo che lavorino da quando ci si aspetta un numero basso repliche, pericolose per edifici già potenzialmente danneggiati”.

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Chi è Iunio Iervolino

Professore di Dinamica delle Costruzioni e Ingegneria Sismica presso l’università di Napoli Federico II dove è anche presidente del corso di laurea magistrale in ingegneria Strutturale e Geotecnica. E’ il più giovane ordinario d’Italia nel settore tecnica delle costruzioni, e uno dei soli sei professori ordinari under quaranta tra tutti i settori. Coordina l’area di ricerca sul rischio sismico per ReLUIS. Dopo la laurea alla Federico II ha studiato presso l’istituto di Studi Superiori di Pavia e a Stanford in California. Ha una master in ingegneria sismica e un dottorato di ricerca in rischio sismico. Ha vinto una borsa Fulbright per ricerca in USA e una della Japan Society for Promotion of Science per ricerca in Giappone.

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