Terremoto dell’isola di Ischia del 21 agosto 2017: prime valutazioni sismiche e macrosismiche

Settembre 15, 2017 - 14:11 da Ing. Silvia Bonetti
ISI presenta una rielaborazione delle accelerazioni registrate a seguito dell'evento sismico del 21 agosto dell’isola di Ischia.
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La storia sismica dell’isola di Ischia, e dell’abitato di Casamicciola Terme in particolare, mostra come l’evento dello scorso 21 Agosto rientri nella tipicità della sismogenetica locale, caratterizzata da terremoti di bassa magnitudo, ma di intensità macrosismica importante.
 
Dal catalogo parametrico dei terremoti Italiani CPT15 si estrapolano infatti 9 eventi, compresi tra il 1762 e il 1883, con magnitudo Mw comprese tra il 2.87 e il 4.26 e intensità macrosismiche comprese tra 5 e 10. Particolarmente rilevanti risultano gli eventi del 1881 e 1883, di magnitudo 4.19 e 4.26, che causarono crolli importanti sul territorio e migliaia di vittime. 
 
Lo sviluppo di eventi con questa caratterizzazione dunque risulta tipico della zona, anche in relazione alla natura vulcanica dell’isola e alla presenza di una caldera, che fanno ipotizzare una caratterizzazione duttile dei substrati anche a profondità modeste.
 
La correlazione tra una bassa magnitudo e un importante danneggiamento del territorio può essere estrapolata dalle peculiarità fisiche dell’evento registrato. È comunque risaputo che il danneggiamento può essere messo in correlazione con l’intensità solo in termini ampi, essendo la caratterizzazione del macrosismico dipendente in primis dai valori delle accelerazioni, quindi dai contenuti in frequenza della sorgente e del sito che possono determinare importanti incrementi sui valori spettrali.
 
Il portale ESM Engineering Strong Motion Database (http://esm.mi.ingv.it/) fornisce le registrazioni delle componenti di accelerazioni, velocità e spostamento dei principali eventi sismici, per le principali stazioni delle diverse reti sismiche nazionali e internazionali.
 
Nell’immediato successivo al 21 agosto, ISI ha rielaborato le accelerazioni registrate. Per l’evento in oggetto è disponibile la registrazione effettuata da una sola delle 4 stazioni dell’Isola di Ischia, la stazione “IOCA” posizionata nel centro di Casamicciola Terme ad una quota altimetrica di 123 m s.l.m. I dati della stazione, rilevabili dal sito, corrispondono ad una caratterizzazione del terreno di tipo B* (ottenuta senza la misurazione della velocità Vs) e ad un coefficiente di topografia T1. 
 
Il dato che appare evidente nell’immediato dalle registrazioni di “IOCA” sono i valori importanti di PGA, non tanto sulle componenti orizzontali (275,28 cm/s² in direzione E-O e 189,65 cm/s² sulla direzione N-S), giustificabili comunque con il posizionamento della stazione in zona praticamente epicentrale, quanto piuttosto i valori elevati sulla componente verticale (271,02 cm/s²), a fronte di valori di accelerazione fortemente attenuati con la distanza (le misure di altre stazioni dell’osservatorio vesuviano distanti oltre 50 km riportano valori di PGA inferiori a 0.061 cm/s² sulle componenti orizzontali e pari a 0.025 cm/s² sulla componente verticale).
 
I sismogrammi delle registrazioni sotto riportati mostrano la rilevanza delle componenti verticali, ma è possibile dedurre altre informazioni.
 
 
Fig. 1 – Registrazione delle accelerazioni sulla componente E-O
 
Fig. 2 - Registrazione delle accelerazioni sulla componente N-S
 
Fig. 3 - Registrazione delle accelerazioni sulla componente Verticale
 
 
Dai sismogrammi, infatti, anche aumentando la scala di lettura dell’asse orizzontale del tempo, non si riesce ad invidiare lo sfasamento tra le onde di compressione e le onde di taglio. 
 
Generalmente dalla zona di frattura si propagano verso la superficie onde P (di compressione) e onde S (di taglio). Come è noto le onde di compressione e le onde di taglio si propagano con intensità e velocità fortemente diversificate; le onde di compressione sono generalmente molto più veloci ma meno intense, quindi su un normale sismogramma è possibile riconoscere dapprima la registrazione delle onde di compressione e solo successivamente le accelerazioni relative alle onde di taglio, con uno sfasamento dipendente dalla distanza della stazione dalla sorgente.
 
In questo caso a Casamicciola Terme onde di compressione e onde di taglio risultano praticamente sovrapposte. Del resto analizzando le testimonianze di abitanti e turisti presenti ad Ischia all’ora dell’evento, si comprende come mai il classico “boato” generato dall’impatto con l’aria delle onde P, si sia avvertito contemporaneamente allo shake e non subito prima come avviene normalmente.
 
Questo fatto può aver incrementato i valori dell’azione sismica sulla componente verticale, influenzando in modo marcato il danneggiamento rilevato in zona epicentrale e giustificando la zona circoscritta del danneggiamento stesso. Già a pochi km dall’epicentro infatti lo sfasamento tra onde di compressione e taglio può aver ridotto le componenti verticali dell’azione sismica, limitando quindi l’effetto macrosismico.
 
Purtroppo a causa del Black out avvenuto sull’Isola durante il sisma, non sono disponibili altre registrazioni e non è possibile quindi approfondire ulteriormente la propagazione delle accelerazioni in modo accurato.
 
Al fine di valutare quindi gli effetti delle componenti verticali si sono caricati i sismogrammi in spostamento, che appunto in direzione Z mostrano un particolare incremento degli spostamenti per un PGD di 1.5 cm circa.
 
Fig. 4 – Registrazione degli spostamenti sulla componente verticale
 
 
Di particolare interessa a questo punto risulta lo studio delle forme d’onda dell’evento. Si riportano di seguito i valori relativi alle registrazioni spettrali della stazione di IOCA sia per le componenti orizzontali N-S e E-O, che, in seguito, per la componente verticale.
 
Fig. 5 – Accelerazioni spettrali e spettri di risposta elastici sulle componenti orizzontali allo SLV sul sito di Casamicciola Terme
 
Fig. 6 - Accelerazioni spettrali e spettri di risposta elastici sulla componente verticale allo SLV sul sito di Casamicciola Terme
 
 
Come si nota, se per le componenti orizzontali è possibile ipotizzare una sorta di spettro compatibilità (si tratta di ipotesi meramente qualitativa poiché per definizione non ha senso sovrapporre registrazioni spettrali, per altro epicentrali, con uno spettro di risposta elastico che contiene una media di eventi vicini e eventi lontani), sulla componente verticale i valori di registrazione risultano fortemente incrementati rispetto allo spettro elastico.
 
Il picco sulla componente verticale si individua in corrispondenza di periodi di 0.26 secondi con valori di oltre 0.85 g. La zona di picco comunque, con accelerazioni spettrali superiori a 0.5g, risulta distribuita tra periodi di 0.1 e 0.3 g.
 
Le forme d’onda verticali quindi, sui periodi bassi, individuano accelerazioni in cui la componente verticale risulta addirittura maggiore delle corrispondenti accelerazioni spettrali orizzontali.
I periodi di 0.1-/0.3g generalmente si individuano su fabbricati piuttosto rigidi, in muratura con scarsa con elevazione fuori terra fino a 2-3 piani, tipologia piuttosto tipica dell’urbanistica dell’isola di Ischia. 
L’analisi del dato mostra come in zona epicentrale i fabbricati più tipici abbiano subito accelerazioni verticali anche superiori allo 0.8g, quindi approssimabili ai valori delle masse sismiche.
Sulle strutture in muratura, soprattutto, la resistenza ai carichi orizzontali di natura ciclica può risultare pesantemente compromessa in relazione ad una momentanea diminuzione del carico verticale di compressione, dovuta alla presenza del carico sismico verticale.
 

 




 
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