RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

PERICOLOSITA' SISMICA INDOTTA: ANALISI, MODELLAZIONE E SCENARI PREVISIONALI DI FRANE INNESCATE DA TERREMOTI

Università di riferimento

Università degli Studi di URBINO "Carlo BO" - Geologia applicata - PESARO(PU)

Responsabile dell'Unità di ricerca

Roberto ROMEO

Descrizione

La ricerca ha per scopo la formulazione di scenari di rischio derivanti dalla mobilitazione di frane a seguito di sollecitazioni sismiche, attraverso metodologie deterministiche e probabilistiche di analisi. A tal fine la ricerca sarà articolata in una serie di attività sequenziali appresso descritte.
Uno scenario richiede la formulazione di un modello di scuotimento, il quale , a sua volta, deriva da una formale analisi di pericolosità sismica. Allo scopo saranno effettuate analisi di pericolosità con metodologie sia probabilistiche sia deterministiche. I due modelli di pericolosità, ancorché alternativi, verranno integrati ai fini di una complementarietà dei risultati. Le potenzialità di un approccio probabilistico risiedono principalmente nella previsione temporale del fenomeno sismico e dei suoi effetti collaterali, ponendosi come strumento di previsione nel medio-lungo periodo utile ai fini della pianificazione dello sviluppo di un territorio. L'approccio deterministico, dal canto proprio, fornisce indicazioni sugli effetti che il terremoto più gravoso per l'area (detto anche massimo terremoto credibile) può produrre e, pertanto, può essere preso a riferimento per la pianificazione delle operazioni di emergenza e delle attività di mitigazione a scopi di protezione civile. Entrambi i modelli richiedono una serie di studi e di analisi che saranno all'uopo effettuate e che vanno dalla ricostruzione del modello sismotettonico, alla definizione di un modello di velocità per la propagazione delle onde sismiche e, infine, alle caratterizzazione delle condizioni geologiche locali per determinare l'influenza degli effetti di sito sui fenomeni di amplificazione dinamica. Quest'ultima fase, in particolare, si integrerà con le attività previste dalle altre Unità di Ricerca del Progetto, per quanto concerne l'influenza reciproca tra effetti di sito e mobilizzazione dei corpi di frana.
Ai fini della determinazione del comportamento dei pendii sotto sollecitazione sismica, saranno investigati diversi parametri di scuotimento i quali, oltre agli usuali parametri di picco del moto, saranno estesi anche a parametri integrali quali l'Intensità di Arias e il Potenziale di Danneggiamento (detto anche Potenziale di Saragoni-Araya); questi ultimi hanno il pregio di fornire un'informazione sintetica sull'ampiezza, durata e contenuto in frequenza del moto, per una più completa analisi della risposta del corpo di frana allo scuotimento.
Per quanto concerne il comportamento dei pendii, saranno effettuate due tipi di analisi: una di tipo spaziale estesa ai versanti delle aree investigate suddivise in una maglia regolare di celle elementari (la dimensione massima dei pixel utilizzati sarà di 10x10m); un'altra di tipo puntuale circoscritta ai corpi di frana censiti attraverso uno studio geomorfologico. Per entrambe le analisi, lo spostamento cosismico calcolato attraverso il modello di scorrimento del blocco rigido-plastico di Newmark viene assunto come indice relativo del comportamento dei pendii sotto sollecitazione sismica. I risultati delle analisi di pericolosità sismica con metodologia probabilistica saranno impiegati per calcolare gli spostamenti cosismici attesi a diverse probabilità di eccedenza come pure i valori di probabilità di superamento di predefinite soglie di spostamento in una finestra temporale significativa. I risultati delle analisi deterministiche di pericolosità, invece, consentiranno di calcolare i momenti statistici di primo e second'ordine della distribuzione degli spostamenti cosismici prodotti dal cosiddetto massimo terremoto credibile. Per quanto attiene l'analisi probabilistica, questa permetterà, tra l'altro, di calcolare la frequenza media di occorrenza di mobilizzazione sismica dei corpi di frana, fornendo così un potente strumento di previsione (analisi di pericolosità da frane sismoindotte). L'analisi deterministica, dal proprio canto, massimizzando la risposta dei versanti nei confronti delle azioni sismiche, è utile per la valutazione dei possibili danni e perdite conseguenti (analisi di rischio).
Una ulteriore elaborazione dei risultati delle due analisi spaziale continua e puntuale discreta, permetterà inoltre di determinare quali aree al contorno dei corpi di frana saranno maggiormente suscettibili di mobilizzazione sotto sollecitazione sismica, fornendo così un valido strumento di previsione dell'evoluzione spaziale dei corpi di frana stessi.
Verrà quindi effettuata l'analisi delle conseguenze sull'ambiente antropizzato derivanti dalla mobilizzazione dei versanti in condizioni sismiche; questa analisi procederà attraverso la valutazione degli stati di danno delle strutture e infrastrutture presenti, a valle della definizione delle rispettive funzioni di vulnerabilità e in funzione della intensità dei fenomeni franosi attesi. Le perdite conseguenti ai livelli di danno raggiunti saranno a loro volta determinate sulla base del valore degli elementi esposti stimati attraverso uno specifico censimento degli stessi.
Tutte le informazioni e i dati acquisiti saranno archiviati in database georeferenziati per essere analizzati attraverso strumenti GIS. Questi ultimi non costituiranno soltanto strumenti di archiviazione e rappresentazione di dati vettoriali, ma, soprattutto, di analisi logico-matematiche tra i diversi tematismi; a tal fine saranno sviluppate appropriate procedure di calcolo e l'intera sequenza delle operazioni verrà automatizzata in modo da rendere aggiornabile lo scenario in tempo reale ogni qualvolta nuovi dati e informazioni si rendano disponibili.
La metodologia sarà applicata in un'area di margine pedeappenninico che costituisce, sia sotto l'aspetto della sismicità che della franosità latente, la fascia di territorio a maggiore propensione al dissesto sia in condizioni statiche che dinamiche. Allo scopo verranno in particolare mutuati i risultati degli studi delle altre Unità di Ricerca del Progetto per quanto riguarda l'influenza delle condizioni locali sulla risposta dinamica dei versanti. Compatibilmente con le risorse disponibili, il modello di scenario verrà esportato anche in un contesto completamente diverso costituito dall'area Californiana interessata nel 1994 dal terremoto di Northridge (M6.7), al fine di confrontare lo stesso con la mobilizzazione effettivamente osservata in occasione dell'evento.