Dettaglio Schede Tecniche

Il metodo Cornell

Nella valutazione di pericolosità sismica si applica il metodo Cornell.
Per utilizzarlo è necessario disporre di:
- un modello strutturale, che ricostruisce l’andamento delle strutture geologiche superficiali e profonde;
- una carta neotettonica, nella quale sono evidenziati i movimenti “recenti” della crosta terrestre (avvenuti negli ultimi milioni di anni);
- un catalogo dei terremoti, che consente di ricostruire la distribuzione spaziale e temporale degli eventi sismici;
- un modello di attenuazione, che consente di calcolare per ciascun sito l’entità dello scuotimento prodotto dai terremoti generati nelle aree circostanti.

Le fasi della valutazione della pericolosità sismica:
1. Individuazione delle zone sorgenti (zonazione sismogenetica). Conoscendo l’andamento delle strutture geologiche superficiali e profonde, i movimenti recenti, la distribuzione degli eventi sismici e la ricostruzione del tipo di movimento che ha dato origine al terremoto (meccanismi focali), è possibile individuare e delimitare delle aree omogenee dal punto di vista della sismicità (zone sismogenetiche). In tali aree sono definite le faglie maggiori (responsabili degli eventi di maggiore energia), le faglie minori (responsabili degli eventi di minore energia) ed è definita la loro cinematica (ossia il tipo di movimento legato alla tettonica dell’area): compressiva (i blocchi si accavallano), distensiva (i blocchi si allontanano), con componenti di trascorrenza o trascorrente (il movimento dei blocchi è prevalentemente orizzontale).

2. Definizione di una legge di occorrenza per ciascuna zona. Per ogni zona sismogenetica vengono individuati gli eventi sismici del catalogo e viene determinata una relazione tra il numero di eventi e l’intensità (o magnitudo), nota come legge di occorrenza o legge di Gutenberg-Richter, dal nome degli studiosi che l’hanno formulata (logN(I)=a-bI, dove N è il numero di eventi, I l’intensità macrosismica, a e b delle costanti che dipendono dal territorio considerato). Generalmente la frequenza maggiore si ha per gli eventi di bassa magnitudo, per i quali il periodo di ritorno è breve. Tra una zona e l’altra può variare la pendenza della retta che esprime la relazione Gutenberg-Richter: la pendenza dipende, infatti, dal valore della costante b, che è caratteristica di ciascuna zona sismogenetica.

3. Definizione di una legge di attenuazione. Per il territorio considerato viene costruito un modello che rappresenta la variazione dell’intensità macrosismica (e quindi degli effetti che si osservano) con la distanza dall’epicentro. Generalmente gli effetti diminuiscono allontanandosi dall’area epicentrale; tuttavia, in presenza di particolari condizioni geologiche e morfologiche (condizioni locali) si possono avere fenomeni di amplificazione difficilmente rappresentabili attraverso un modello matematico. Ragionando a scala nazionale si stabilisce una relazione, valida per l’intero territorio, che meglio riproduce gli effetti realmente osservati in occasione di eventi sismici del passato.

4. Calcolo della pericolosità. Ogni zona viene assimilata ad una sorgente e per ciascun punto del territorio viene determinato il valore della pericolosità sommando il contributo della sismicità prodotta da ogni zona sismogenetica, tenendo conto della legge di attenuazione. I valori di pericolosità, associati a ciascun punto georeferenziato (cioè dotato di coordinate geografiche), si ottengono attraverso un programma automatico di calcolo che utilizza le informazioni descritte nei punti precedenti.

5. Realizzazione di una carta della pericolosità. Sulla base dei valori di pericolosità ottenuti utilizzando il programma di calcolo, si costruisce una carta della pericolosità sismica, che permette di individuare le zone dove, in un certo intervallo di tempo (convenzionalmente 50 anni), sono attesi i valori più elevati del parametro scelto per descriverla. I parametri utilizzati sono, generalmente: l’intensità macrosismica (I), l’accelerazione orizzontale di picco del terreno (PGA), la velocità orizzontale di picco del terreno (PGV), lo spostamento orizzontale di picco del terreno (PGD) o anche i corrispondenti spettri di risposta, parametri, questi ultimi, particolarmente utili alla definizione delle azioni sismiche ai fini della progettazione antisismica delle costruzioni. Nella mappa è rappresentato per tutti i comuni italiani il valore di accelerazione (PGA), che si verifica in media ogni 475 anni.

Le assunzioni, affinché il metodo sia valido, sono che i terremoti avvengano nel tempo in modo casuale e che la probabilità che si verifichino all’interno di una data area (zona sismogenetica) sia la stessa in ogni punto.I limiti del metodo di Cornell risiedono nei presupposti alle base dello stesso, ovvero: considerare i terremoti come eventi che avvengono in modo casuale; non tenere conto del tempo trascorso dall’ultimo evento (la probabilità che accada sarà maggiore quanto più tempo è trascorso); adottare un modello di attenuazione omogeneo e isotropo sul territorio (ovvero, non dipendente dalla morfologia del terreno e dalla direzione di propagazione delle onde). Inoltre la pericolosità è normalmente valutata rispetto a condizioni di sito ideale (roccia con superficie orizzontale) e quindi non si tiene conto delle condizioni locali, che possono modificare anche sensibilmente il livello dei danni. E’ questo il futuro degli studi di pericolosità: integrare i dati relativi alla sismicità del territorio con le informazioni relative agli effetti locali, costruendo degli scenari di pericolosità il più possibile aderenti alla realtà.