Calcolo Strutture – Rubrica
1.3 Classificazione dei sismi e determinazione dei parametri caratte-ristici
All’aumentare dell’energia sismica liberata durante un terremoto nell’ipocentro, aumenta l’intensità dell’evento tellurico. La grandezza che meglio rappresenta un sisma esprimendo l’energia liberata è la magnitudo.
La prima definizione di magnitudo fu dovuta a Richter ed essa è universalmente usata e sperimentalmente verificata almeno per terremoti con ipocentro non oltre il 30 km.
La formula che definisce tale scala è:
(1.3.1)
essendo l’ampiezza del terremoto di riferimento, distanza epicentrale, l’ampiezza del terremoto che si considera, la sua magnitudo.
Si assume come terremoto di riferimento quello che dà luogo ad un segnale con ampiezza massima A=0.001 mm sul sismometro standard di Wood Anderson posto ad una distanza km dall’epicentro.
Per terremoti di grande energia a 100 km dall’epicentro si tiene conto di altre formule quale la seguente:
(1.3.2)
dove T è il periodo dell’onda di massima ampiezza, s caratteristica strumentale, d distanza dall’epicentro.
Vi sono altre definizioni di magnitudo che si basano su differenti misure delle onde sismi-che. Per valutare e misurare terremoti a grande distanza si usa la magnitudo superficiale che è basata sulla stima dell’ampiezza delle onde di Rayleigh con periodo di 20 secon-di. Il metodo oggi più usato di stima della magnitudo è basato invece sulla misura diretta della onde di massa (Body waves, da cui il simbolo ); il valore della magnitudo si cal-cola come funzione della distanza dell’ipocentro e dell’ampiezza delle onde di taglio. Il calcolo della magnitudo è reso particolarmente rapido dalla disponibilità di abachi come quello di figura 1.3.1. l’intervallo di tempo che intercorre tra l’arrivo al sito delle onde di pressione (onde P) e quelle di taglio (onde S) permette di valutare la distanza dell’origine del terremoto. Si misura quindi l’ampiezza delle onde S riportando la distanza in chilometri sulla scala sinistra e l’ampiezza in millimetri sulla scala a destra e congiungendo i due valori con un regolo la scala centrale offre una stima della magnitudo.
Figura 1.3.1 – calcolo della magnitudo (grafico su carta)
Poiché le magnitudo attese nel territorio italiano non superano il valore di circa M=7.5, per la classificazione dei nostri sismi sembra sufficiente la metodologia di misura classica di Ri-chter.
Al crescere della magnitudo di un terremoto cresce la energia liberata e una relazione pro-posta da Richter fornisce l’espressione seguente:
(1.3.3)
essendo M la magnitudo e W l’energia liberata in ergs.
Altro modo di contrassegnare un sisma è di valutare i danni che esso produce in una deter-minata località, definendo cosi l’intensità sismica. La valutazione di tali danni prodotti dal sisma presenta una forte incertezza sia per quanto riguarda la stima dei danni e sia per le tecniche costruttive adottate nei diversi paesi e nelle diverse epoche storiche.
Nel 1883 De Rossi e Forel proponevano una scala di intensità sismica, adottata poi nel 1902 da Mercalli. Egli propose anche una propria scala di intensità successivamente modifi-cata e conosciuta a partire dal 1931 come scala Mercalli modificata, composta di XII gradi di intensità e riportata nella tabella 1.3.1
Tabella 1.3.1
Richter, nel 1956 propose una versione corretta della scala Mercalli modificata introducen-do sostanzialmente quattro diverse classificazioni delle costruzioni in muratura dal punto di vista della resistenza alle azioni sismiche. Le categorie sono mostrate nella tabella 1.3.2.
Simile alla scala Mercalli modificata è la scala macrosismica MKS del 1964 realizzata da Medvedev, Sponheuer e Karnik, che classifica tutte le costruzioni non antisismiche in tre categorie, classificando le percentuali quantitative e i gradi di danneggiamento delle costru-zioni.
La scala introdotta da Mercalli, già nel 1904 da Cancani, nel 1912 da Sieberg venne corre-lata con una scala di accelerazioni massime del terreno. Essi inoltre introdussero modifiche alla primitiva scala che è quindi talora indicata anche come scala Mercalli, Cancani , Sieberg.
Tabella 1.3.2
Richter ha proposto una corrispondenza reciproca tra intensità e accelerazione massima del terreno espressa dalla relazione seguente:
(1.3.4)
essendo l’intensità della scala MM e misurando l’accelerazione a in cm/sec. Le ricer-che successive hanno condotto a formulazioni differenti e più aderenti alle realtà locali. Non riteniamo che sia questa la sede per approfondire argomenti più strettamente legati alla sismologia.
Nella tabella 1.3.3 sono riportate le diverse scale di sismicità, confrontate fra di loro.
Come si può osservare dalla tabella 1.3.3 a parità di intensità della scala MM, la scala di ac-celerazioni proposta da Richter fornisce valori nettamente più elevati rispetto a quanto sug-gerito da Cancani e Sieberg.
Tabella 1.3.3