I fenomeni di amplificazione sismica
Schema dell'amplificazione sismica prodotta da due tipi diversi di terreno
Immaginate di tornare bambini, e di essere di nuovo in camera vostra a saltare sul letto. Esisteva un momento ben preciso in cui il ritmo con cui saltavate faceva sì che il materasso vi spingesse alla massima altezza. Bene, quel ritmo non era casuale ovviamente, perché quell’esatto numero di salti al secondo (che ora chiameremo frequenza) era precisamente quello necessario a mandare in “risonanza” le molle del materasso, facendovi volare alla massima altezza (ovvero amplificando al massimo il vostro impulso iniziale, cioè il salto).
Immaginiamo
ora che i nostri salti siano un’onda generata durante un sisma, e che
il materasso sia la copertura sciolta che forma il terreno. Se il
materasso fosse molto duro e compatto, questo non sarebbe granché per
saltarci sopra, giusto? Ci attenderemmo una amplificazione piccola e per
salti molto ravvicinati nel tempo (e quindi per alte frequenze). Questo
è esattamente il tipo di risposta che hanno i terreni rigidi (ad
esempio la roccia viva) rispetto ad un segnale sismico. Le onde,
infatti, a causa dell’alta velocità del mezzo vengono poco amplificate, e
lo scotimento maggiore avviene per frequenze molto alte, superiori a
quelle necessarie per mandare in risonanza un ulteriore mezzo
oscillante: quello rappresentato dalle nostre case!
Se consideriamo
infatti i nostri edifici come dei pendoli “alla rovescia” (con il peso
verso l’alto), si comprende facilmente che, più alto è l’edificio, più
bassa sarà la frequenza necessaria per mandarlo a sua volta in
risonanza. Considerando che gli edifici più comuni hanno frequenze di
risonanza comprese tra 1 e 12 Herz (cioè n° di oscillazioni/secondo), un
terreno roccioso o ben consolidato amplificherà frequenze molto
superiori, senza comportare rischi per le persone e per le strutture.
Per dirla altrimenti, sarebbe come se saltaste sul materasso ad una
frequenza tale da smorzare, in parte, l’effetto del vostro primo salto
con il secondo!
Ma se il materasso fosse morbido e spesso? Beh,
allora il numero di oscillazioni al secondo necessarie per “saltare
alto” si abbasserebbe, e noi voleremmo ancora più in alto! Allo stesso
modo, livelli spessi di suoli poco consolidati e sciolti, e quindi
“lenti” nella propagazione del segnale sismico, tendono ad amplificare
maggiormente l’entità dell’oscillazione, e presentano frequenze di
risonanza più basse, simili a quelle pericolose anche per le nostre
case!
Il recente terremoto di Ischia conferma questo fenomeno, dal
momento che i danni provocati si concentrano nella zona nord dell’isola,
nelle località di Casamicciola e Lacco Ameno, caratterizzate da
coperture non consolidate e soffici di tufi vulcanici. Queste
rappresentano il “materasso morbido” su cui hanno drammaticamente
saltato le case di Ischia lo scorso 21 Agosto.
Questo meccanismo è
ben compreso e studiato da tempo, e l’Italia nell’ultimo decennio si sta
dotando di una mappatura di tutti i terreni potenzialmente suscettibili
ad amplificazioni pericolose per la popolazione. Purtroppo
l’inadeguatezza di certe costruzioni moderne, l’oggettiva difficoltà del
nostro territorio, composto da edifici spesso antichi e difficilmente
adeguabili alle norme antisismiche, e la difficoltà delle istituzioni
-ma anche dei privati cittadini- nel capire l’importanza delle misure di
prevenzione e di sicurezza in questo ambito, rendono possibili tragedie
potenzialmente evitabili.
web
Ho voluto pubblicare questa nota presa dal web sull'amplificazione locale sismica per le stupidaggini che ho sentito in televisione, insieme ad altre.
L'amplificazione locale è uno dei tre grandi motivi per cui un edifico può crollare a grande distanza dall'ipocentro del terremoto.
Il 19 Settembre del 1985 un terremoto di magnitudo 8 distrusse Città del Messico con diecimila morti, sisma con epicentro a 400 km e alla profonfità di 18 km.
Un altro motivo per cui due edifici vicini pressochè uguali uno crolla e l'altro no, potrebbe dipendere da cone sono stati costruiti, bene o male. Condizione possibile ma, con le normative decennali, estremamente improbabile.
Il terzo problema per cui due edifici vicini pressochè uguali uno crolla e l'altro no dipende dalla risonanza, condizione pericolossissima. Il terremoto mette in oscillazione entrambi gli edifici, ma ogniuno oscilla con una propria frequenza.
Quando la frequenza di un edificio si avvicina alla frequenza di oscillazione del terreno su cui poggia, allora s'innesca il fenomeno della risonanza, ovvero la forza oscillante cresce fino a tendere all'infinito e quindi il crollo è comprensibilmente inevitabile.
L'edifico vicino che oscilla con una frequeza diversa non subisce la stessa sorte.
In televisione parlano tutti di terremeto meno che gli ingegneri strutturisti, unici esperti in materia.
Ing- Angelo Cuicchi
