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TERREMOTI:
CONOSCERLI PER DIFENDERSI
Morena Fabozzi, Luca Guerrini, Nicola Marri, Alessia Pepe
Classe 4BSA, Liceo di Lugo a.s. 2016-2017
Ridurre il rischio sismico e e migliorare la sicurezza a scuola
Contenuti
I. Terremoti: origine e tipologie di onde
II. Mappe e zone sismiche di Lugo e del Liceo
III. Sicurezza sismica di un edificio e del Liceo
IV. Microzonazione sismica di Lugo
V. Misurare e prevedere un terremoto
VI. Il sismografo e la rete di allerta a scuola
VII. Norme per la sicurezza a scuola
VIII. Presentazione all’Assemblea di Istituto
IX. Ringraziamenti
Visita all’INGV di Bologna Visita all’INGV di Bologna
Prof. Paolo Gasperini e Prof.ssa Barbara Lolli
Abbiamo discusso di:
• Terremoti: cause e tipologie di onde
• Mappe di rischio sismico
• Misurare e prevedere un terremoto
• Sicurezza sismica di un edificio
• Norme per la sicurezza
• Sismografo
Punto in superficie perpendicolare all’ipocentro: epicentro
Punto in profondità dove avviene la rottura: ipocentro
Cos’è un terremoto? Il terremoto è un improvviso e rapido scuotimento della crosta terrestre provocato dai movimenti delle zolle in cui è suddiviso l’involucro esterno della Terra. Quando gli sforzi prodotti dalle spinte tettoniche fra le zolle superano il limite di resistenza delle rocce esse si rompono in profondità lungo superfici chiamate faglie.
L’energia liberata durante un terremoto si propaga attraverso onde sismiche. Esistono onde di 3 tipi:
Onde primarie (di compressione o onde P)
Onde secondarie (di taglio o onde S)
Onde superficiali
http://www.gubbioinformatica.it/consigli/terremoto-gubbio-gualdo-tadino.asp
Come si originano i terremoti
Questa esperienza simula la formazione di una nuova superficie di rottura (faglia). I due sensori piezoelettrici hanno il ruolo di trasformare l’energia meccanica dovuta alle vibrazioni del tavolo (Terra) in energia elettrica. Il segnale così rilevato viene trasmesso al computer e visualizzato come sismogramma. Si ottengono due sismogrammi, uno per piezoelettrico . Misurando sia la distanza tra i due piezoelettrici sia la differenza temporale tra gli arrivi del primo impulso del segnale rilevato dai due sensori, è possibile valutare la velocità di propagazione delle onde elastiche nel mezzo in studio: v = s/t
VIDEO
VIDEO
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Definizione zone sismiche
• Il Peak ground acceleration è la misura della massima accelerazione del suolo provocata dal terremoto.
• Il PGA misura l'intensità di un terremoto in una singola area geografica.
• In base al valore massimo del PGA misurato o prevedibile, il territorio italiano è suddiviso in quattro zone sismiche:
• Zona 1: 0,25g < PGA ≤ 0,35g
• Zona 2: 0,15g < PGA ≤ 0,25g
• Zona 3: 0,05g < PGA ≤ 0,15g
• Zona 4: PGA ≤ 0,05g
LUGO = Zona 2
http://www.protezionecivile.gov.it/jcms/it/classificazione.wp
Descrizione zone sismiche
http://www.protezionecivile.gov.it/jcms/it/classificazione.wp
Mappe sismiche
http://esse1-gis.mi.ingv.it/
http://zonesismiche.mi.ingv.it/
Il Liceo di Lugo (Zona 2)
19 aprile 1509 Epicentro: Faenza Magnitudo stimata: 5.0 Morti : nessuna vittima 18 marzo 1624 Epicentro: Argenta Magnitudo stimata : 5.5 Morti : 50 11 aprile 1688 Epicentro: Ravenna Magnitudo stimata : 5.8 Morti : diverse vittime (numero imprecisato)
4 aprile 1781 Epicentro: Faenza Magnitudo stimata : 5.9 Morti : oltre 20 21 settembre 1813 Epicentro: Romagna centrale Magnitudo stimata : 5.3 Morti : nessun dato disponibile
Storico dei terremoti a Lugo http://ambiente.regione.emilia-romagna.it/geologia/temi/sismica/lemilia-romagna
http://emidius.mi.ingv.it/CPTI15-DBMI15/query_place/
Diagramma sismi a Lugo dal 1781
Come agisce un terremoto sugli edifici?
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Stabilità degli edifici
In una zona colpita da un terremoto, si osserva spesso
come gli edifici, pure avendo subito lo stesso
scuotimento, risultano danneggiati in modo diverso.
https://it.wikipedia.org/wiki/Ingegneria_sismica#/media/File:UN_headquarters_Haiti_after_2010_earthquake.jpg
Stabilità degli edifici
Ogni edificio risponde in modo diverso alle
sollecitazioni sismiche per:
tipologia edilizia
natura del terreno sul quale è costruito
Edifici costruiti in modo diverso
Un edificio tende a resistere alle onde di compressione mentre tende ad essere soggetto a danni maggiori durante le onde di taglio e quelle superficiali. Molte sono le immagini di costruzioni in cui i muri perimetrali si aprono verso l’esterno.
I muri non portanti non hanno una resistenza al taglio, quindi non sono in grado di affrontare lo scuotimento.
Occorrono interventi strutturali per acquistare una resistenza agli sforzi di taglio.
Risonanza sugli edifici
Quando l’onda generata dal terremoto ha una frequenza simile a quella dell’edificio (e questa dipende dalla sua altezza), avviene il fenomeno della risonanza e gli edifici iniziano ad oscillare anche con gravi conseguenze sulla loro stabilità.
Un’onda stazionaria è un’onda che non si propaga nello
spazio, ma rimane localizzata, nel nostro caso
nell’edificio. In particolare si osservano dei punti che
non oscillano mai al variare del tempo, detti nodi, e da
punti in cui l’oscillazione è sempre massima, detti
antinodi (ventri).
Onde stazionarie Risonanza nel Liceo?
Il nostro liceo possiede diverse frequenze proprie di risonanza. Le parti più alte oscilleranno maggiormente a basse frequenze, come dimostra la simulazione da noi realizzata.
alte frequenze/basse
lunghezze d’onda:
dannose per edifici bassi
basse frequenze/grandi
lunghezze d’onda:
dannose per edifici alti
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Normativa antisismica
• Per ogni edifico pubblico o privato, vige la
norma del 2009 che stabilisce i criteri di
costruzione in base al rischio sismico nella
zona del territorio.
• Per gli edifici già costruiti, pubblici o privati,
non esiste alcun obbligo di adeguarsi alle
norme anti sismiche.
http://cslp.mit.gov.it/index.php?option=com_content&task=view&id=75&Itemid=20
Cemento armato
Il calcestruzzo armato è un materiale usato per la
costruzione costituito da calcestruzzo e barre di
acciaio annegate al suo interno opportunamente
sagomate ed interconnesse fra di loro.
Il collasso dipende, più che dalla resistenza della
muratura, quasi unicamente da questioni di
equilibrio, fortemente dipendenti dal collegamento
con pareti trasversali e dalla presenza di elementi
spingenti (coperture o volte) o di trattenimento
(catene, travi ben collegate).
Stabilità del Liceo
La parte di edifico più recente è costruita seguendo le norme
antisismiche del 2009.
Quale è il risultato dell’analisi strutturale della nostra scuola?
La costruzione più vecchia, che risale agli anni ’50, ha una solida armatura in calcestruzzo che garantisce, in parte, la sicurezza.
Visita al Comune di Lugo
Incontro con l’Ing. Fabio Minghini, Unione dei Comuni della Bassa Romagna
Abbiamo discusso di:
• Mappe sismiche
• Normativa antisismica
• Stabiltà edifici e Liceo
• Studi di microzonazione
• Amplificazione di moto
• Liquefazione
Fattori di rischio: effetti di sito
Quando, passano da rocce più dure a
depositi non consolidati succede che,
per conservare l’energia, queste onde
diminuiscano bruscamente la velocità ma
al tempo stesso aumentino fortemente
l’ampiezza delle loro oscillazioni.
Gli effetti di sito sono legati alle caratteristiche geologiche del luogo. Le onde sismiche che si propagano durante un terremoto viaggiano a una certa velocità.
http://ambiente.regione.emilia-romagna.it/geologia/temi/sismica/liquefazione-gruppo-di-lavoro
Terremoto Emilia Romagna 2012
Fattori di rischio: liquefazione Il termine “liquefazione” identifica la perdita della resistenza in un terreno saturo d’acqua (generalmente sabbioso), a seguito di vibrazioni orizzontali del suolo prodotte da un terremoto. Lo scuotimento legato al verificarsi di un terremoto può causare il passaggio del terreno dallo stato solido a quello liquido. [Guida SISMO-BOX]
Terremoto Emilia Romagna 2012
http://ambiente.regione.emilia-romagna.it/geologia/temi/sismica/liquefazione-gruppo-di-lavoro
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Conseguenze della liquefazione
A seconda del luogo dove avviene, il fenomeno può avere conseguenze più o meno gravi come il cedimento di edifici.
Gli edifici sprofondano per diversi centimetri nel terreno e possono perciò crollare o risultare inagibili.
http://reporterliveitalia.blogspot.it/2012_05_01_archive.html - Niigata – Giappone 1964
http://reporterliveitalia.blogspot.it/2012_05_01_archive.html - Kocaeli – Turchia 1999
La microzonazione
La microzonazione sismica è una tecnica di analisi di un territorio che ha lo scopo di riconoscere le condizioni locali del sottosuolo che possono alterare le caratteristiche del movimento sismico atteso. La microzonazione avviene misurando micro tremori prodotti artificialmente e descrivendone gli effetti.
http://ambiente.regione.emilia-romagna.it/geologia/temi/sismica/liquefazione-gruppo-di-lavoro
Terremoto Emilia Romagna 2012
La microzonazione nei Comuni della Bassa Romagna
TRATTO DALLA CAMPAGNA DI INFORMAZIONE PER I LAVORI DI MICROZONAZIONE 16/09/2014
Risultati comune di Lugo
Risultati comune di Lugo CONCLUSIONI
La microzonazione sismica effettuata sul territorio dell'Unione dei Comuni della
Bassa Romagna ha permesso di valutare la pericolosità sismica sia nelle aree
urbane che in quelle di prevista urbanizzazione.
Non sono state riscontrate zone stabili, cioè zone dove non si ipotizzano effetti
locali di rilievo di alcuna natura.
TUTTE le zone studiate sono riconducibili alle “zone stabili suscettibili di
amplificazioni locali” e/o a”zone suscettibili di instabilità”.
Per le prime aree, sono attese amplificazioni del moto sismico come effetto
dell'assetto litostratigrafico e morfologico locale mentre nelle seconde, sono
attese anche fenomenologie di liquefazione dei terreni.
Presentato dall’Ing. Minghini alla GIUNTA dell’UNIONE il 08/09/0216
Risultati comune di Lugo
“ zone suscettibili di instabilità in cui sono attese anche
fenomenologie di liquefazione dei terreni ”
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Effetti di sito nel Liceo
Il terreno sotto il Liceo è di natura alluvionale. Come detto, gli effetti di sito collegati ai depositi alluvionali possono aumentare fortemente l’ampiezza delle oscillazioni. Questa prova simula la presenza di depositi alluvionali.
“Depositi
alluvionali”
Liquefazione nel Liceo
La microzonazione ha rivelato che il terreno sotto il Liceo è suscettibile di instabilità con attesi fenomeni di liquefazione. Il video simula possibili effetti sull’edificio.
Non esistono costruzioni resistenti alla liquefazione ed inoltre non è possibile sapere con certezza il grado di liquefazione del terreno durante un possibile terremoto.
Un terremoto si può prevedere?
I terremoti sono eventi che non sono prevedibili. Tuttavia, attraverso le mappe di rischio (che si basano su fattori di probabilità) noi possiamo individuare le zone più vulnerabili.
“L’alternarsi di fasi di prevalenza dell’attrito statico e dinamico caratterizza una vasta quantità di
fenomeni naturali nei quali l’interazione di contatto tra due materiali è mediata dalle proprietà
elastiche del sistema.
In questi fenomeni durante la fase di dominanza dell’attrito statico s’immagazzina energia potenziale
elastica cui segue una fase in cui l’energia immagazzinata si trasforma in energia cinetica, finché il
sistema non torna nello stato di quiete e comincia un nuovo ciclo.” [Guida Sismo-box]
Funzionamento del sismografo Il sismografo è lo strumento che viene utilizzato per registrare i fenomeni sismici. Ma come è possibile misurare lo spostamento se si muove tutto il resto? Realizzando sistemi che smorzano l’oscillazione.
Quando si batte sul tavolo (si simula un terremoto), il sistema massa-magnete sospeso con l’elastico rimane immobile (per il Principio di Inerzia) mentre l’intelaiatura del sismometro e la bobina ad essa fissata si muovono solidalmente con il terreno che è stato sollecitato . E’ proprio questa variazione di movimento relativa tra magnete e bobina che genera una corrente registrata dal computer.
Il sismografo del Liceo
• A scuola abbiamo realizzato un sismografo che prevede la registrazione di movimenti sia ondulatori (onde S) sia sussultori (onde P).
Come calibrare il sismografo Osservando il tracciato di un sismografo si nota che vengono registrate prima le onde di compressione (onde P) poi quelle di taglio (onde S).
La diversa velocità di propagazione delle onde P ed S permette di:
Stimare la distanza dell’epicentro dalla stazione di registrazione (maggiore è l’intervallo di tempo tra l’arrivo dei due tipi di onde, tanto maggiore è la distanza dell’epicentro);
Disporre di una lasso di tempo per mettersi al riparo dopo la registrazione della prima onda P e l’arrivo della parte più distruttiva del terremoto (le restanti onde S). Tale intervallo di tempo corrisponde a circa un minuto per distanza di circa 400 km.
http://www.menichella.it/sismolab/sismo5.html
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ONDE S: Un bacchetto di ferrite è inserito all’interno delle bobine e collegato ad un’asta mantenuta orizzontale da una molla.
Per allungare il periodo di oscillazione aggiungiamo un magnete all’estremità dell’asta e uno fisso (sul cilindro di supporto) coi poli che si respingono. All’arrivo dei terremoti registriamo lo spostamento della ferrite rispetto alle bobine (collegate alla struttura).
ONDE P: Due bacchette di ferrite sono inserite all’interno delle bobine. Le bacchette si trovano su un piatto a cuscino d’aria per essere indipendenti dal movimento della struttura. All’arrivo dei terremoti registriamo lo spostamento delle ferriti rispetto alle bobine (collegate alla struttura).
ONDE S: Un bacchetto di ferrite è inserito all’interno delle bobine e
collegato ad un’asta mantenuta orizzontale da una molla. Per allungare il periodo di oscillazione aggiungiamo un magnete
all’estremità dell’asta e uno fisso (sul cilindro di supporto) coi poli che si respingono. All’arrivo dei terremoti registriamo lo spostamento della ferrite rispetto alle bobine (collegate alla struttura).
ONDE P: Due bacchette di ferrite sono inserite all’interno delle bobine. Le bacchette si trovano su un piatto a cuscino d’aria per essere indipendenti dal movimento della struttura. All’arrivo dei terremoti registriamo lo spostamento delle ferriti rispetto alle bobine (collegate alla struttura).
Prevedere i terremoti con la App “MY SHAKE”
I ricercatori del Berkeley Seismological
Laboratory hanno sviluppato una App in
grado di raccogliere informazioni sui
terremoti. Il funzionamento della App si
basa sull’accelerometro, il sensore di
movimento installato in qualsiasi
smartphone.
L’accelerometro integrato nello smartphone è infatti sensibile a qualsiasi movimento: se scaricate la app, potrete verificare voi stessi come il tracciato si modifica quando fate ruotare il telefono oppure lo urtate. Una volta raggiunta una posizione stabile, però, l’accelerometro diviene un importante sensore, in grado di distinguere un semplice urto da una scossa sismica, se superiore ai 5 gradi della scala Richter.
Rete sismica nelle scuole di Lugo con la App “MY SHAKE”
La nostra idea è realizzare una rete all’interno della scuola, che si potrebbe poi estendere, in un secondo momento, alle altre scuole di Lugo.
Nel caso in cui si verificasse un terremoto, la App invierebbe immediatamente i dati al server centrale, che li geolocalizza e li raggruppa con i dati provenienti da altri utenti nella stessa zona. Quando il numero di utenti sarà sufficientemente alto da rendere attendibile l’identificazione del sisma, la App potrà elaborare i dati acquisiti per comprenderne la natura e le caratteristiche fisiche, oppure per capire come gli edifici hanno risposto alle sollecitazioni.
Altri prototipi: la App “SHAKE-ALERT”
ShakeAlert è un prototipo di un sistema di allarme per terremoti.
Avvisa gli utenti quando lo scuotimento da un terremoto vicino li raggiungerà, lasciando il tempo per mettersi al riparo.
http://www.shakealert.org/
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Come affrontare un terremoto?
L’informazione è la
base per conoscere
e capire come
affrontare un evento
sismico.
Seguire le corrette
procedure di
sicurezza per salvare
la propria vita e
quella degli altri.
Piano di sicurezza del Liceo
http://curba.racine.ra.it/sicurezza.html
Cosa fare Cosa non fare Norme di comportamento
Prima del terremoto: −informarsi sul piano di emergenza, uscite di emergenza, punto di ritrovo; −disposizione banchi corretta: ci deve essere il passaggio, quindi evitare file da più i due banchi e zaini a terra;
Durante il terremoto: –ripararsi sotto i banchi, vani delle porte e muri portanti; –NON sostare vicino a finestre, armadi, lavagne, schermi, proiettori o altri mobili/oggetti pesanti che potrebbero cadervi addosso;
–NON scappare o farsi prendere dal panico; –NON usare ascensori o scale;
Dopo il terremoto: –Uscire con prudenza in ordine e raggiungere il punto di ritrovo passando per le uscite di emergenza;
–l'insegnante deve prendere il registro; –LIMITARE l'uso del telefono;NON usare ascensori.
Presentazione all’Assemblea di Istituto
Aula Magna del Liceo - 24/2/2017 Classi Quarte e Quinte - 27/2/2017 Classi Seconde e Terze
Presentazione all’Assemblea di Istituto
Intervento dell’Ing. F. Minghini il 24/2/2017
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Presentazione all’Assemblea di Istituto
Aula Magna del Liceo, 27/2/2017, Classi Seconde e Terze
Ringraziamenti Prof.ssa Roberta Ghetti
Prof.re Paolo Gasperini
Prof.ssa Barbara Lolli
Prof.ssa Francesca Cifelli
Opificio Golinelli (Dott.ssa Raffaella Spagnuolo)
Ing. Fabio Minghini
Prof. Enzo Cortesi