JESI – Quartieri diversi di una stessa città, danni differenti fra case a seguito di una scossa sismica. Perché succede? Lo abbiamo chiesto al geologo Andrea Dignani.
«Dal terremoto di L’Aquila del 2009 ci si interroga sulla diversità dei danni agli edifici a seguito di una crisi sismica – evidenzia Dignani – . All’interno di un centro abitato, oppure tra diversi centri abitati, si osservano danni di gravità anche molto diversa. A volte, si notano danni causati da terremoti anche a edifici realizzati con una corretta progettazione strutturale antisismica. Durante un terremoto, infatti, le formazioni rocciose e i terreni presenti in un dato territorio rispondono in maniera differente. Pure pianure e rilievi producono danni diversi. Tali variazioni, soprattutto dove le tipologie edilizie presentano caratteristiche simili, sono chiaramente riconducibili alle caratteristiche geomorfologiche e geotecniche del sito e alle interazioni tra azione sismica e terreni. Fattori che possono dare luogo a fenomeni quali la focalizzazione delle onde sismiche e di risonanza».
Cosa influisce maggiormente sul moto sismico? «Gli studi sismici – spiega sempre il geologo – sono finalizzati all’individuazione di questi “effetti di sito”, ossia le condizioni geologiche, geomorfologiche e geotecniche che a scala locale possono modificare più o meno intensamente le caratteristiche dello scuotimento sismico, e dei cosiddetti “effetti co-sismici”, quei fenomeni cioè che vengono innescati dal terremoto. Gli effetti di sito che influiscono maggiormente sulla modificazione del moto sismico sono la morfologia superficiale (es. vette, linee di cresta) e sepolta (es. valli alluvionali recenti), le caratteristiche stratigrafiche, le proprietà geotecniche dei terreni in campo statico e dinamico (le caratteristiche di un deposito possono “degradarsi” rapidamente se sottoposte ad un’intensa sollecitazione ciclica come quella causata dal passaggio delle onde sismiche)».
Gli effetti co-sismici (e post-sismici), specifica Dignani, sono costituiti da tutti quei fenomeni – per i quali l’area considerata presenta una certa predisposizione – che vengono innescati dalla scossa sismica:
– aperture di faglie e fratture in superficie;
– instabilità dei versanti (frane)
– instabilità del suolo: liquefazione e fenomeni di densificazione in terreni grossolani incoerenti (sabbie); consolidazione post-sismica di terreni a grana fine (argille e silt).
«Gli effetti di sito – precisa ulteriormente – comportano dunque la modificazione in ampiezza, frequenza e durata dell’azione sismica. Quando le onde sismiche attraversano una superficie di discontinuità tra rocce e terreni di età e caratteristiche diverse in prossimità della superficie si verificano contemporaneamente determinate alterazioni dell’onda sismica: onde riflesse e trasmesse (rifratte); generazione di onde superficiali (che, come evidenzia il nome, si generano comunque in corrispondenza della superficie); modificazione nell’ampiezza, in misura proporzionale alla differenza di impedenza sismica dei mezzi a contatto (impedenza ovvero la velocità delle onde di taglio per il peso dell’unità di volume del terreno). In altre parole, i terreni poco consistenti rallentano le onde sismiche e di conseguenza incrementano l’ampiezza delle oscillazioni, quindi i danni agli edifici».
Tra i fenomeni che comportano l’amplificazione sismica, inoltre, «c’è quello della “risonanza”, elemento purtroppo ancora molto sottovalutato in fase di progettazione dei fabbricati. Qualsiasi corpo (sia un’opera dell’uomo sia il sottosuolo) ha una sua propria frequenza di vibrazione (in genere una principale e altre secondarie). Quando la frequenza fondamentale (o le frequenze) del sottosuolo e della costruzione sono all’incirca uguali, in caso di sollecitazione dovuta al passaggio di onde sismiche si genera una fortissima amplificazione del moto sismico (“risonanza”). In fase di progettazione di una struttura le frequenze fondamentali del sottosuolo possono, e devono, essere valutate mediante una particolare indagine, ossia con la misura di microtremori sismici a stazione singola: in tal modo l’opera può essere progettata con frequenza fondamentale diversa da quella del sito, per evitare il fenomeno della risonanza e quindi per evitare che si verifichino pericolose amplificazioni sismiche. La sottovalutazione e la mancata conoscenza degli effetti di sito in fase di progettazione fa sì che il nostro patrimonio edilizio sia estremamente fragile. Una maggiore consapevolezza dell’importanza di questo genere di analisi è pertanto quanto mai auspicabile e urgente».