ISTITUTO ECONOMICO
“G.TONIOLO”
I TERREMOTI
Prof. Filippo Quitadamo
1
OBIETTIVI
Definire un sisma
Spiegare la teoria
del rimbalzo
elastico
Definire ipocentro
ed epicentro
Descrivere le onde
sismiche
Definire intensità e
magnitudo di un
sisma
Distinguere le scale
sismiche
Indicare la
distribuzione dei
sismi sul Pianeta
Presentare il rischio
sismico.
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2
Parole chiave
Sisma
Rimbalzo elastico
Onde sismiche
Ipocentro
Epicentro
Sismografo
Sismogramma
Scale sismiche
Rischio sismico
Previsione
Prevenzione
Fenomeno
tettonico
Magnitudo
Intensità
Isosisme.
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3
I FENOMENI SISMICI
Definizione
Natura e origine
Teoria del rimbalzo elastico
Il ciclo sismico
Le onde sismiche
Misura: strumenti e scale
Effetti dei terremoti
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4
I FENOMENI SISMICI
Distribuzione geografica
Il rischio sismico
Previsione, prevenzione e controllo
Norme di comportamento
I bradisismi.
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5
Terremoto
come
catastrofe
naturale..
naturale
Terremoto come strumento di
ricerca nello studio dell’interno
della Terra
Terra..
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Definizione
Un terremoto o sisma è un fenomeno
tettonico,
in
quanto
legato
allo
spostamento di grandi masse rocciose
rocciose..
Consiste
nel
rilascio,
in
profondità,
di
una
notevole
quantità di energia (causa
causa),
), che
determina
una
improvvisa
vibrazione del suolo o scossa
sismica (effetto)
(effetto)..
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Energia dei terremoti
Si tratta di energia elastica
elastica, una forma di
energia endogena che si accumula
all’interno della Terra e quando viene
liberata genera le onde sismiche.
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Studio sismi
Macrosismico
(sismologia)::
(sismologia)
effetti
Microsismico (strumentale)
(strumentale)..
Ogni anno sulla Terra
verificano circa 1000
1000..000
terremoti..
terremoti
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si
di
15
Tachisismi:
Tachisismi:
veloci,
i
veri
terremoti..
terremoti
1. Superficiali
Superficiali:: con ipocentro tra 070 km
km:: Pericolosi
Pericolosi.. 75
75%
%
2. Intermedi
Intermedi:: 7070-300 km
km.. 22%
22%
3. Profondi
Profondi:: 300300-700 km
km.. 3%.
Bradisismi::
Bradisismi
lenti
oscillazioni
verticali del suolo
suolo..
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TIPI DI SISMI
TACHISISMI
BRADISISMI
•SUPERFICIALI
•PROFONDI
•INTERMEDI
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CAUSE DEI TERREMOTI
1. Sprofondamento di cavità
2. Origine vulcanica
3. Da crollo
4. Da frane
5. Da esplosione
6. Origine tettonica: spostamento placche
litosferiche.
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CAUSE TERREMOTI
CROLLO
FRANE
VULCANICA
ESPLOSIONE
TETTONICA
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Teoria del rimbalzo elastico
(Reid,
Reid, 1906)
Le rocce sono dotate di plasticità e
sottoposte
per
millenni
a
forze
accumulano energia elastica
elastica.
Quando le sollecitazioni superano il limite
di elasticità (punto critico) le rocce si
fratturano, le tensioni si scaricano con
movimento improvviso e si libera energia
oscillazioni e calore
calore).
meccanica (oscillazioni
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Teoria del ritorno elastico
Tale teoria riconduce quasi tutti i
sismi ad un meccanismo per
faglia, cioè per frattura o faglia
con scorrimento reciproco dei
blocchi di roccia, lungo il piano di
faglia..
faglia
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Teoria del ritorno elastico
Tutto ciò implica che le rocce si
comportino in modo elastico
elastico..
Il sistema rimane in equilibrio
fino al limite di elasticità,
superato il quale le rocce si
spezzano liberando, sotto forma
di onde
onde,, l’energia accumulata
accumulata..
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Teoria del ritorno elastico
Il limite di elasticità di una
roccia dipende dalla
dalla::
1. sua struttura
2. sua composizione mineralogica.
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Teoria del ritorno elastico
In base a tale teoria una zona dopo un
sisma raggiunge un nuovo equilibrio
equilibrio,
che garantisce un periodo di tranquillità
sismica.
Ma il perdurare delle forze tettoniche
provocherà di nuovo deformazioni,
accumulo energetico e frattura con
nuova crisi sismica.
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Teoria di Reid: importanza
1. Consente
di spiegare la ciclicità
sismica, legandola alla necessità di
un certo tempo per l’accumulo
energetico fino al punto critico
2. Offre la possibilità di fare previsioni e
controlli
3. Spiega perché i sismi si originano
solo in materiali rigidi, capaci di
accumulare cioè energia.
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CICLO SISMICO
1. STADIO INTERSISMICO: accumulo
energetico
2. STADIO PRESISMICO: prima della
rottura
3. STADIO COSISMICO: liberazione
energia
4. STADIO POSTSISMICO: scosse di
assestamento o repliche.
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CICLO SISMICO
La nozione di ciclo sismico
è di grande importanza ai
fini della previsione dei
terremoti.
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Anatomia di un sisma
Ipocentro o fuoco: punto interno in cui
avviene la liberazione di energia.
Epicentro: punto superficiale sulla
verticale dell’ipocentro.
Onde sismiche: elastiche sferiche
concentriche
1. di volume o interne: P; S
2. superficiali: L o M ed R.
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Le onde sismiche
DALL’IPOCENTRO:
1. Onde P o primarie o longitudinali o di
compressione: sono le più veloci (5-14
km/s). Si propagano in ogni mezzo,
provocano variazione di volume ma non
di forma nella roccia; le rocce si dilatano e
si comprimono a fisarmonica nella stessa
direzione di propagazione dell’onda.
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Le onde sismiche
DALL’IPOCENTRO:
DALL’IPOCENTRO
2. Onde S o seconde o trasversali o di
taglio: 1velocità di 4-8 km/s. 2Non si
propagano nei fluidi, 3non provocano
variazione di volume ma di forma nella
roccia; 4le rocce subiscono oscillazioni
perpendicolari
alla
direzione
di
propagazione dell’onda.
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Onde S
Onde P
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Le onde sismiche
DALL’EPICENTRO:
1. Onde L o M: lunghe o massimali o di
Love; velocità di 3 km/s.
Sono le
responsabili dei danni del terremoto.
Provocano scosse sussultorie o verticali e
ondulatorie (orizzontali).
2. Onde R (Rayleigh): provocano orbite
ellittiche. Hanno velocità di 2,7 km/s.
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Onde P
compressioni
dilatazioni
Onde S
Onde L
OndeR
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dilatazioni
compressioni
Cambiamenti di forma
[Raileg]
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NOTA
LE ROCCE NON SONO MATERIALI
ELASTICI PERFETTI, PER CUI
UNA
PARTE
DELL’ENERGIA
MECCANICA VIENE SPESA PER
VINCERE GLI ATTRITI E SI
TRASFORMA IN CALORE.
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Il sismografo
E’ uno strumento capace di rilevare le onde
sismiche e registrarne l’intensità: si basa sul
principio del pendolo. E’ costituito da un
telaio meccanico fisso al suolo, con una
massa inerte sospesa, provvista di un
pennino che sfiora un cilindro con carta.
In ogni stazione funzionano tre sismografi
sismografi::
uno verticale e due orizzontali.
orizzontali.
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IL
SISMOGRAFO
Verticale
Orizzontale
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SISMOGRAMMA
1.
2.
3.
4.
5.
Rappresentazione grafica del
sisma. Dal suo tracciato si
ottengono varie informazioni:
Potenza terremoto
Durata
Posizione epicentro
Profondità ipocentro
Proprietà rocce attraversate.
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Fasi di un terremoto
Fase iniziale: onde P; S
Fase principale o parossistica:
onde L
Fase terminale o di
assestamento.
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Valutazione di un terremoto
Isosisme o isoiste: linee che congiungono
luoghi aventi la stessa intensità sismica.
PARAMETRI DI VALUTAZIONE:
1. INTENSITA’
INTENSITA’: misura gli effetti
2. MAGNITUDO
MAGNITUDO: rappresenta la misura
indiretta dell’energia liberata durante
un terremoto.
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INTENSITA’ in funzione di:
NATURA ROCCE
TIPO DI EDILIZIA (MATERIALI,
CRITERI)
DISTANZA EPICENTRO.
N.B. – E’ UNA MISURA SOGGETTIVA.
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SCALE SISMICHE
Mercalli (1902) – MCS: si basa sugli effetti
(intensità). Comprende 12 gradi. E’ una
scala empirica (basata sulla pratica e non su
criteri scientifici) e qualitativa (si attiene ai
dati
qualitativi,
alle
caratteristiche
dell’ambiente)
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SCALE SISMICHE
Richter (1935): si basa sull’energia (magnitudo).
E’ una scala quantitativa in quanto risulta
indipendente dalle caratteristiche ambientali.
A differenza della scala Mercalli, non esiste un
valore massimo assoluto.
Fino ad ora il più alto grado di magnitudo
conosciuto è stato di 8.7
M = 2/3 x I + 1
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SCALE SISMICHE
secondo alcuni studiosi, le rocce non
sono in grado di immagazzinare
energia elastica sopra un certo valore,
poiché si spezzano; di conseguenza, è
probabile che i terremoti non possano
raggiungere un grado di magnitudo
superiore a 9.
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Determinazione epicentro
Da tre stazioni sismiche si legge sul
sismogramma la distanza dall’epicentro (X,
Y, Z) ma non la direzione.
L’epicentro viene esattamente individuato
dalla intersezione delle tre circonferenze
aventi come raggi le rispettive distanze X,
Y, Z.
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Determinazione epicentro
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EFFETTI // capacità distruttiva
1. DIRETTI
DIRETTI::
movimento del suolo,
formazione di faglie
2. INDIRETTI
INDIRETTI:: incendi causati da
fuoriuscita di gas, da circuiti elettrici
Crollo edifici, frane, panico …
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EFFETTI
Sulle opere umane
Sul territorio
territorio:: suolo, fiumi, mari
1. Permanenti
Permanenti:: crolli,
2. Transitori
Transitori::
oscillazione
suolo,
variazione livello acqua nei pozzi,
incendi, maremoti, il rombo cupo …
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EFFETTI DI UN SISMA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Fattori della capacità distruttiva
distruttiva:
Intensità e durata sisma
Natura rocce
Distanza epicentro
Profondità ipocentro
Tipologia costruzioni
Morfologia territorio.
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EFFETTI DI UN SISMA
Crollo edifici, ponti, dighe, strade
Rottura condutture acqua, gas, elettricità
Frane, smottamenti, fratture terreni
Liquefazione terreni, diventano molli
Maremoti
Epidemie, incendi
Oscillazioni suolo
suolo…………
…………
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Il cedimento delle fondamenta, a causa della liquefazione del
suolo, ha fatto sprofondare
e cadere gli edifici.
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EFFETTI indiretti o indotti
Frane
Crollo di dighe
Alluvioni per
interruzioni
corso di fiumi
Incendi
Maremoti (il più grave effetto
indiretto).
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Distribuzione geografica
Le aree sismiche non si distribuiscono in
modo casuale, ma si addensano lungo
particolari fasce attive:
1. DORSALI OCEANICHE /faglie trasformi
2. SISTEMI ARCOARCO-FOSSA:
FOSSA: cintura di
fuoco circumpacifica
3. SISTEMI OROGENETICI RECENTI
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In Italia ci sono circa 300 terremoti
all’anno.
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Rischio sismico
Probabilità che si verifichi un sisma per i
danni: mette in relazione l’energia liberata
da un terremoto con gli effetti
sull’ambiente.
R=PxExV
P = pericolo sismico
E = elementi a rischio
V = vulnerabilità, suscettibilità a
subire danni.
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Fattori del Rischio sismico
1. Condizioni intrinseche (magnitudo,
frequenza, profondità)
2. Condizioni
geologiche,
tettoniche
dell’area colpita (predisposizione al sisma
o suscettibilità sismica)
3. Vulnerabilità sismica o suscettibilità a
subire danni: tipo di edilizia ………….
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Suscettibilità sismica (P):
fattori
1. Geologici: tipo di rocce,
fratture
2. Geomorfologici: forma rilievi
3. Idrogeologici: falde, acque
sotterranee e superficiali.
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Vulnerabilità sismica (V):
fattori
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Attività antropiche
Qualità costruzioni
Densità popolazione
Tipo di economia
Educazione sismica
Strutture di pronto soccorso
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Mitigare il rischio sismico
1. Osservatori sismici
2. Qualità costruzioni
3. Bassa densità popolazione
4. Ridurre la presenza industriale
5. Educazione sismica
6. Strutture di pronto soccorso
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Previsione sismica
Capacità di prevedere l’istante, il luogo,
l’intensità.
1. Statistica
Statistica: a lungo termine, usa il catalogo
sismico di una zona.
2. Deterministica
Deterministica: a breve termine, si basa
sui segni precursori (microfratture rocce,
deformazioni, dilatazioni, esodo animali)
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Eventi premonitori
1. Microfratture rocce,
2. Deformazioni del suolo
3. Comportamento anomalo animali
4. Variazione
velocità onde P
variazione proprietà rocce
5. Aumento del gas radon nelle falde
6. Aumento frequenza microscosse.
microscosse.
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per
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Prevenzione sismica
Capacità di essere pronti a subire un
sisma, minimizzando gli effetti.
1. Zonazione sismica:
sismica dividere il territorio
in zone a diversa sismicità (mappe
sismiche)
2. Edilizia antisismica
3. Educazione di massa e piano di
evacuazione
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CONTROLLO attivo dei
terremoti
Separare le faglie gradualmente con:
con:
1. Iniezione di liquidi nelle faglie per
diminuire l’attrito e favorire
scorrimento con gradualità
gradualità.
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lo
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Costruire in zone sismiche:
controllo passivo
Scegliere terreni non franosi, non scoscesi
Limitare l’altezza degli edifici
Fondazioni su roccia e su platee in cemento
armato
Ossatura in cemento armato
Ridurre dimensioni camere e finestre,
perché le fratture si originano al passaggio
mattone-cemento.
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Decalogo pre-terremoto
1. Ispezionare e riparare la propria casa secondo i criteri
antisismici
2. Fissare al muro mobili e simili
3. Controllare i punti di combustione
4. Tenere pronti gli estintori
5. Verificare la scorta di viveri e acqua
6. Tenere pronta la valigetta di pronto soccorso
7. Tenere efficienti “torcia, radio portatile, indumenti”
8. Stabilire itinerari e luoghi di ritrovo
9. Discutere il comportamento da tenere
10. Partecipare ad esercitazioni della Protezione Civile.
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Decalogo durante- terremoto
1. Restare calmi e ripararsi sotto tavoli, travi, muri portanti
2. Spegnere fornelli e fonti di incendio
3. Tenersi lontano da finestre e non precipitarsi fuori in preda al
panico; uscire alla fine della scossa
4. Spegnere subito i focolai d’incendio
5. In edifici a molti piani aprire la porta per assicurarsi una via
d’uscita
6. Non usare telefono
7. Non usare ascensore
8. All’aperto stare lontano da edifici
9. Collaborare ai soccorsi immediati
10. In caso di evacuazione non usare l’automobile
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Norme di comportamento: dopo
1. Chiudere gli interruttori generali
2. Uscire e raggiungere gli spazi aperti più
sicuri, calzando le scarpe
3. Non bloccare le strade con le auto
4. Non usare il telefono.
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I bradisismi
Sono lentissimi movimenti verticali
del terreno.
LOCALI se interessano zone
ristrette
REGIONALI se riguardano vaste
regioni
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Cause dei bradisismi
1. Subsidenza
Subsidenza: lento abbassamento
suolo
per compattamento dei detriti
2. Natura vulcanica:
vulcanica per spostamento di
masse magmatiche
3. Isostasia
Isostasia: un alleggerimento o un
appesantimento di vaste regioni ne
provoca l’innalzamento o l’affondamento
(movimento epirogenetico)
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Tipi di bradisismi
1. NEGATIVI
NEGATIVI::
movimento
verso
l’alto
2. POSITIVI
POSITIVI:: verso il basso
3. ALTERNATI
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