Uno studio di microzonazione sismica ha la finalità di prevedere la distribuzione degli effetti di un terremoto in un’area urbana e di individuare criteri di gestione del territorio (geotecnici, strutturali, urbanistici) volti a mitigare, in futuro, i danni di un terremoto. La microzonazione sismica implica quindi la stima sia della pericolosità che della vulnerabilità sismica dell’area di studio, e quindi non può prescindere da una valutazione della risposta sismica locale, vale a dire del modo in cui la struttura geologica superficiale influisce sulla propagazione delle onde sismiche. Effetti locali d’amplificazione dell’ampiezza e d’incremento della durata del moto sismico (effetti di sito) caratterizzano generalmente le coperture di terreni superficiali poggianti su un substrato roccioso.

Gli effetti di sito possono quindi giocare un ruolo cruciale sulla distribuzione del danneggiamento durante terremoti di forte intensità. Lo studio degli effetti di sito avviene mediante l’analisi di registrazioni di terremoti e di rumore sismico ambientale (metodi sperimentali) e/o la simulazione della propagazione delle onde sismiche in modelli del sottosuolo (metodi numerici), e necessariamente si avvale di contributi di diversa estrazione di tipo sismologico, geofisico, geotecnico, ingegneristico.

I danni causati dal terremoto e la geologia locale risultano essere in stretta relazione; in particolare, la morfologia superficiale e profonda, il regime delle acque sotterranee, la costituzione del sottosuolo e le proprietà dinamiche dei terreni rappresentano fattori che possono fortemente condizionare l’entità degli effetti in superficie di un sisma. Lo studio del territorio assume perciò enorme importanza per la valutazione dell’esposizione al rischio sismico, in particolare nelle aree critiche dal punto di vista della concentrazione urbana, del patrimonio artistico o delle attività industriali.  

La Pericolosità Sismica (Seismic Hazard) viene definita come il probabile livello di scuotimento del suolo associato al verificarsi di un terremoto; una sua quantificazione può essere ottenuta dagli elenchi e dalle carte recentemente realizzati dal Servizio Sismico Nazionale (SSN) e dal Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti (GNDT).

Tutti i Comuni sono stati suddivisi in quattro categorie (Macrozonazione Sismica) contraddistinte da differenti valori di PGA.  Tale suddivisione tuttavia, non tenendo in considerazione i possibili effetti di amplificazione dovuti al passaggio del moto sismico attraverso la copertura sedimentaria superficiale,  può risultare inadatta a rappresentare situazioni locali che, per caratteristiche peculiari, possono presentare gradi di pericolosità sismica assai diversi.

La Microzonazione Sismica rappresenta l’attività svolta ai fini di una più dettagliata suddivisione del territorio in aree in cui i valori di pericolosità sismica rispecchiano più rigorosamente le condizioni locali. L’analisi della risposta di un suolo alle sollecitazioni sismiche (Risposta Sismica Locale), costituisce la parte fondamentale delle attività di Microzonazione Sismica; essa  richiede un approccio di tipo multidisciplinare che integri i contributi provenienti dalla  Sismologia, dalla Geofisica, dalla Geotecnica e dall’Ingegneria Strutturale .

La valutazione della risposta sismica locale richiede innanzitutto una definizione, in termini quantitativi, dell’evento sismico atteso. A questo scopo, vengono solitamente prodotti uno o più accelerogrammi rappresentativi della sismicità dell’area d’indagine.L’elaborazione di queste informazioni, mediante l’impiego di codici numerici di simulazione, consente di calcolare accelerogrammi aventi caratteristiche spettrali strettamente legate ai meccanismi focali, alle intensità sismiche ed ai percorsi di propagazione corrispondenti alle unità sismogenetiche considerate.

Occorre successivamente stabilire l'influenza delle proprietà meccaniche dei terreni sul moto di un sisma. Ai fini di questa valutazione assai utile è la conoscenza dell’andamento delle velocità relative alle onde S (Vs) nel sottosuolo.

La risposta del terreno alle sollecitazioni sismiche ha carattere non-lineare; per questa ragione i moduli elastici, che ne definiscono le proprietà meccaniche, risultano dipendenti dall’entità della deformazione imposta. L’analisi della risposta sismica associata ad un suolo stratificato deve quindi avvenire attraverso l’utilizzo di procedure numeriche in grado di tenere in adeguata considerazione il comportamento non-lineare del terreno.  Ai fini della modellazione numerica, il comportamento del terreno viene efficacemente rappresentato dalle curve relative al modulo di rigidezza al taglio G ed al fattore di smorzamento D (damping), in funzione della deformazione al taglio g (%).

Ai fini di una analisi deterministica della risposta sismica locale esistono vari tipi di codici di calcolo, in genere basati sui principi dell’ “analisi lineare equivalente”. Quando le condizioni dell’area in esame sono semplici dal punto di vista geologico, con litologie grossomodo disposte secondo strati piani e paralleli, è in genere sufficiente impiegare una analisi di tipo monodimensionale. Un approccio di tipo bidimensionale è richiesto invece in situazioni geologico-strutturali complesse.

La conoscenza delle risposta sismica locale è un dato estremamente importante che consente di quantificare i possibili effetti di amplificazione sismica.

Della risposta sismica locale esistono vari tipi di rappresentazione. Il modo più semplice ed intuitivo viene fornito dal calcolo dell’accelerogramma che simula quanto potrebbe essere registrato da un accelerometro posto in superficie nel caso di occorrenza di un terremoto simile a quello di riferimento; dalla variazione temporale dell’accelerazione è possibile calcolare anche le funzioni relative alla velocità ed allo spostamento in superficie.

 L’Ordinanza 3274 del 20/03/03 del Presidente del Consiglio dei Ministri ha introdotto la nuova normativa tecnica in materia di progettazione antisismica. Tra le importanti novità relative alle metodologie di calcolo delle strutture è stato introdotto l’uso di coefficienti per la determinazione dello spettro elastico di risposta che dipendono la classificazione dei suoli, per la definizione dell’azione sismica di progetto, in 5 categorie principali (dalla A alla E) a cui ne sono aggiunte altre 2 (S1 ed S2 per le quali sono richiesti studi speciali per definire l’azione sismica da considerare), distinte sulla base del parametro Vs30, o in alternativa del valore di NSPT o cu.

Categoria dei suoli di fondazione (O.P.C.M. 3274; D.M. 14.09.05); in evidenza il parametro Vs30

Il parametro Vs30, rappresenta la velocità media di propagazione delle onde S entro 30 m di profondità (al di sotto del piano di fondazione) ed è calcolato mediante la seguente espressione:

Vs30=30/Σi=1,N h1/V1

dove h1 eV1 indicano rispettivamente lo spessore in metri e la velocità delle onde ditaglio (per deformazioni di taglio γ<10-6) dello strato i esimo per un totale di N strati presenti nei 30 metri superiori.

Le tecniche investigative per l’acquisizione di questo parametro sono varie e possono essere distinte in tre tipologie così sintetizzabili:

• Prove in foro di sondaggio opportunamente attrezzato (down hole e cross hole)
• Profili sismici (rifrazione) con geofoni orizzontali ed energizzatori di onde SH.
• Modellazione del sottosuolo mediante l’analisi delle onde di Rayleigh (SASW,MASW e Refraction Microtremor e FTAN) e l’impiego di geofoni verticali.

Il Servizio Geologico della Provincia Autonoma di Trento, a partire dall’autunno del 2002, ha avviato una fase di sperimentazione della tecnica “ReMi” con la finalità, a quella data, di poter acquisire informazioni circa la struttura del sottosuolo anche in ambienti “ostili” per i metodi geofisici in generale, quali quelli urbani ed urbanizzati. Ciò è possibile grazie al fatto che il rumore rappresenta la fonte di segnale utile per ottenere le informazioni richieste.

Successivamente alla presentazione dell’O.P.C.M. n° 3274 il Servizio Geologico ha avviato una fase di indagine, che si è sviluppata prevalentemente nella porzione meridionale del territorio provinciale, realizzata essenzialmente tramite indagini “ReMi” con la finalità di acquisire informazioni sulle caratteristiche sismiche dei suoli di fondazione.

        Normativa di riferimento

• D.M. n. 159/05: Norme Tecniche per le Costruzioni (parte 1);

• D.M. n. 159/05: Norme Tecniche per le Costruzioni (parte 2);

• O.P.C.M. n. 3274/03: normativa antisismica.

      Samsa Valutazioni Ambientali offre i seguenti servizi:

·         Studi di microzonazione della pericolosità sismica su scala territoriale;

·         Analisi di amplificazione locale per studi di microzonazione della pericolosità sismica su scala territoriale;