Lo scopo finale dell'obiettivo scenari dettagliati consiste nella definizione, in fasi successive di approfondimento ed estensione, di scenari particolareggiati di rischio sismico sia per le aree urbane sia per ambiti più vasti (scala regionale).

Fondamentalmente, gli scenari dettagliati sono costituiti da un insieme di rappresentazioni delle stime del danno fisico (costruzioni ed ambiente) e del numero di vittime (morti, feriti, senzatetto) attesi nell'eventualità di occorrenza di terremoti considerati di riferimento per le aree esaminate. I dati contenuti in questo insieme di informazioni risultano atti a consentire il dimensionamento delle strutture di emergenza della Protezione Civile ed eventualmente elaborare in seguito un sistema informatizzato di gestione dell'emergenza, permettendo inoltre la stima preventiva del quadro di danni fisici e delle conseguenze economiche.

La valutazione del danno fisico riguarda il patrimonio edilizio (ordinario, pubblico-strategico e storico-monumentale) le infrastrutture di importanza (ponti e viadotti, sistema viario), le cosiddette lifelines (reti elettriche, di gas, acqua, ecc.) nonché aspetti ambientali (frane, pendii, liquefazione, ecc.).

Come input sismico si ritiene necessario considerare almeno due livelli di severità dello scuotimento per la costruzione degli scenari:

a) Terremoto disastroso: (evento eccezionale che può ritenersi limite superiore). Rappresentativo della massima pericolosità sismica della regione, derivato dalla Sismicità storica e dal contesto sismotettonico. Come riferimento si considera la massima intensità macrosismica risentita nell'area ed un periodo di ritorno nell'ordine di 500 anni.

b) Terremoto forte: (evento occasionale). Rappresentativo di una situazione intermedia tra l'evento raro o eccezionale e gli eventi minori di frequente occorrenza. Come riferimento si considera un'intensità macrosismica di uno o due gradi inferiori al massimo storico ed un periodo di ritorno dell'ordine di 100-200 anni. La scelta del livello di questo evento risulta fortemente associata al regime sismico dell'area esaminata.

L'analisi di scenari di differente severità appare necessaria poiché tali eventi richiedono misure di prevenzione e gestione dell'emergenza che corrispondono a tempi di impostazione e realizzazione assai diverse.

Per la definizione degli scenari a scala locale (aree urbane) o regionale (province) il progetto utilizzerà parte dell'esperienza e dei risultati conseguiti con gli scenari speditivi e i risultati degli studi di sismotettonica e vulnerabilità previsti dall'aggiornamento delle valutazioni di rischio a livello nazionale, nonché i risultati e metodologie attualmente disponibili dal Progetto Catania.

a)Definizione dei terremoti di riferimento per la stima del rischio sismico.

Scuotimento del suolo. Effetti deformativi ed effetti collaterali.

• utilizzo della zonazione definita a livello nazionale;

• analisi ed interpretazione dei campi macrosismici degli eventi verificatisi nelle aree di interesse. Valutazione dei relativi parametri di sorgente (magnitudo, momento sismico, dimensioni della sorgente, profondità, ecc.). Calibrazione di specifiche leggi di attenuazione.

• individuazione delle zone nelle quali è possibile definire geometria e cinematica delle possibili sorgenti;

• definizione delle caratteristiche del moto del suolo corrispondenti ai terremoti di riferimento impiegando approcci semplificati di tipo ingegneristico;

• definizione di scenari di scuotimento a partire dalle informazioni sulla sorgente, includendo modelli di dettaglio per la valutazione di fenomeni d'amplificazione. Accelerogrammi sintetici e relativi spettri di risposta ed energetici;

• confronto tra gli scenari di scuotimento desunti dai diversi approcci;

• scelta definitiva delle caratteristiche degli scuotimenti di riferimento.

Edifici residenziali. Edifici Pubblici Strategici. Edifici Storico-Monumentali. Infrastrutture (ponti, viadotti, ecc.). Lifelines (reti elettriche, acqua, ecc.).

- utilizzo di modelli di vulnerabilità per costruzioni, pendii, sistemi di edifici con funzioni pubbliche strategiche, per sistemi a rete, sistemi territoriali. Stime della vulnerabilità e del danno atteso medianti approcci semplificati (schede GNDT, matrici del danno, ecc.).

Perdite economiche e umane. Selezione dei dati utili per il dimensionamento delle strutture della Protezione Civile e per la futura elaborazione di un sistema informatizzato di gestione dell'emergenza.

- Produzione di carte tematiche di supporto.

- Sviluppo dei rapporti con le Prefetture per il trasferimento dei risultati e per l'acquisizione d'ogni informazione utile al fine della specializzazione degli scenari in base alla singola realtà territoriale.

L'obiettivo degli Scenari dettagliati affronta il problema della prevenzione, così come suggerito anche in contesto internazionale (UN-IDNDR), dato che prevede la definizione di scenari di danno, prima dell'evento, utilizzando la grande quantità di informazione disponibile sulle proprietà strutturali e geotecniche delle unità geologiche e la più modesta conoscenza delle sorgenti e della vulnerabilità. Il conseguimento dell'obiettivo richiede un notevole sforzo interdisciplinare che impone un forte coordinamento. Pertanto, per una data regione o nucleo urbano, è necessario formare un gruppo di lavoro composto da esperti in geologia, geotecnica, sismologia, ingegneria sismica, calcolo numerico, ecc., ciascuno con precise responsabilità e competenze; opportunamente precisate ed organizzate da un coordinatore che manterrà stretti contatti sia con i responsabili di obiettivo sia col referente locale.

Dato che un progetto di tali dimensioni non può essere avviato contemporaneamente su tutto il territorio nazionale, le priorità di intervento si stabiliscono in funzione delle richieste della P.C. e delle disponibilità del GNDT.

L'obiettivo "Scenari dettagliati" si potrebbe inserire anche in un ampio contesto internazionale rappresentato, fra l'altro dal progetto 414 dell'IGCP-UNESCO Seismic ground motion in Large Urban Areas.

Le tre fasi temporali corrispondenti ai sottoprogetti che coinvolgono regioni o aree urbane prefigurano anche i prodotti più significativi e sono:

P1. Primo scenario di danno: Riguarda il solo evento limite Superiore, impiega prevalentemente metodi semplificati, ma include la produzione di fondamentali carte tematiche, con il coinvolgimento sistematico di esperti locali, anche in prospettiva di avviare una attività di addestramento degli operatori locali (ingegneri, costruttori, ecc.).

In questa fase, in alcuni sottoprogetti si svilupperà un tentativo preliminare di definizione del quadro di rischio corrispondente al secondo terremoto di riferimento.

P2. Scenario intermedio. Comprende l'impiego e confronto: (a) di ipotesi diverse di sorgente e metodi diversi di calcolo dello scuotimento (usando pienamente anche le carte tematiche realizzate in P1), (b) di differenti approcci semplificati per stimare la vulnerabilità e il danno atteso agli edifici ordinari; (c) l'inclusione delle prime stime di vulnerabilità per ponti ed edifici monumentali, nonché di alcune infrastrutture di primaria importanza.

Sarà anche elaborato, in una prima versione, lo scenario meno severo. Oltre agli elaborati di scenario veri e propri, il prodotto di questa fase potrà comprendere le indicazioni operative per la metodologia da applicare nel costruire scenari per altre zone italiane, tenendo conto dei risultati già acquisiti col sottoprogetto Catania.

P3. Scenario finale. Integra i risultati complessivi delle indagini di vulnerabilità, scenari di scuotimento avanzati e valutazioni di danno approfondite. Per importanti settori urbani si prevede di poter stimare il danno edificio per edificio, anziché per valori mediati su sezioni di censimento.

A ciascuna fase corrisponderà un prodotto costituito da rappresentazioni degli elementi costituenti lo scenario, e da un rapporto tecnico-scientifico di supporto.

Lo scenario da ritenersi di "limite superiore" per le aree da esaminare appare necessario per dimensionare realisticamente (compreso l'impatto economico) il problema dell'emergenza che un evento delle dimensioni del massimo terremoto storico porrebbe alla Protezione Civile a scala nazionale e locale. Lo scenario di minore severità rappresenta un evento di riferimento che, per il periodo di ritorno nettamente inferiore al precedente richiede misure di prevenzione e gestione dell'emergenza da impostare e realizzare in tempi nettamente più brevi.

A partire dal P.E. '98 saranno avviate ed eseguite con i comuni ed altri enti locali interessati nei diversi progetti procedure di collaborazione.

In accordo alle indicazioni e ai criteri risultanti emersi nella riunione dei Responsabili di Progetto del PE98, del 3 giugno 1998, si è ritenuto opportuno riformulare il PE98 focalizzando l'attività quasi esclusivamente nel Progetto Augusta-Siracusa-Noto, considerando obiettivi e prodotti che abbiano ragionevoli probabilità di essere raggiunti in un anno sulla base dei dati attualmente disponibili e delle disponibilità finanziarie preliminarmente indicate dal GNDT.

Il Progetto Augusta-Siracusa-Noto è stato avviato durante il PE97 e sono stati sviluppati preliminarmente alcuni aspetti riguardanti la pericolosità sismica della Sicilia Sud Orientale.

Le attività del PE98 vertono sui seguenti aspetti:

1. Costruzione di cartografia di base geologica e geotecnica dei territori comunali.

2. Costruzione e confronto di scenari di scuotimento del suolo, compresi effetti deformativi indiretti (ad es. liquefazione) ed effetti collaterali (tsunami), con diversi metodi e parametri per l'evento massimo in Sicilia Sud Orientale (Augusta-Siracusa-Noto). Si prevede di realizzare una procedura analoga per il terremoto di riferimento meno severo.

3. Stima iniziale e confronto del quadro di vulnerabilità degli edifici residenziali ottenuti con metodi semplificati; prime valutazioni di vulnerabilità per altri manufatti e infrastrutture (ponti, edifici religiosi,....).

Per i temi 1 e 2 molti dati e risultati, nonché alcune assunzioni, deriveranno dalla ricerca PE'97 riguardante il contesto sismotettonico e la Sismicità della Sicilia Sud Orientale e la vulnerabilità e analisi sismica delle strutture già sviluppate.

Per lo scenario "evento limite superiore" per Augusta-Siracusa-Noto, si prevede di considerare, anche in base ad una rielaborazione dettagliata dell'evidenza storica disponibile (comprese le osservazioni di tsunami) ed ai risultati del sottoprogetto Catania, la sorgente estesa Ibleo-Maltese con geometria e cinematica concordate, nonché le altre sorgenti, puntiformi ed estese.

A partire dalle sorgenti identificate si determinano i parametri caratterizzanti il potenziale distruttivo del moto del suolo (EPA, EPV, rapporto EPA/EPV, spettri elastici di risposta in accelerazione, spettri energetici lineari e non lineari, ecc.), incorporando quanto più possibile la caratterizzazione geotecnica dettagliata delle formazioni superficiali già disponibili e di quelle da individuare nel PE '98.

Inoltre, per una individuazione al primo ordine degli effetti locali risulta opportuna la regionalizzazione delle relazioni Intensità - PGA-PGV-DGA per un confronto tra osservazioni macrosismiche e il risultato di modellazioni del campo macrosismico.

Per la caratterizzazione dello scuotimento si adottano sia un approccio semplificato, di tipo ingegneristico, sia metodi sismologici più complessi di calcolo di accelerogrammi sintetici con modelli crostali completi, coerentemente anche con il diverso grado di approfondimento degli scenari previsti. Nel primo caso gli scuotimenti di riferimento si costruiscono mediante relazioni di attenuazione, funzione della magnitudo, della distanza dalla sorgente e di un indice delle condizioni geologiche locali (ad es. valore medio di Vs). Nel secondo caso si modellano il processo di dislocazione alla sorgente e la propagazione fino al sito introducendo in forme diverse l'influenza degli strati superficiali, le cui proprietà fisiche vengono, in alcuni casi, determinati con misure ad hoc in situ.

Tramite l'approccio semplificato sarà anche costruito un primo scenario per l'evento di riferimento meno severo nelle aree di Augusta, Siracusa e Noto.

Le probabilità di occorrenza dei terremoti di scenario saranno valutate a partire da analisi statistiche della Sismicità (legge Gutenberg-Richter), e dalla caratterizzazione energetica dei settori sismogenetici mediante l'analisi del rilascio di strain e del momento sismico.

Per quanto riguarda la costruzione degli scenari di danno saranno impiegati metodi semplificati a partire dai dati reperibili (ISTAT, ecc.).

UNI-Roma1 (Decanini)

UNI-Trieste (Suhadolc)

UNI-Napoli (Nunziata)

UNI-Catania (Barbano)

UNI-Catania (Tortorici)

UNI-Catania (Maugeri)

UNI-Catania (Oliveto)

UNI-Bologna (Tinti)

(U. R. Catania - Università e IIV-CNR (Barbano, Azzaro)

Si propone un'analisi di dettaglio dei terremoti che hanno interessato le città di Noto, Siracusa e Augusta al fine di definire la loro storia sismica e ricostruire, se possibile, il danneggiamento provocato da due terremoti di riferimento, uno relativo ad uno scenario di primo livello (danno massimo atteso) e uno di secondo (danneggiamento minore ma maggior frequenza di occorrenza). Verranno anche considerati, attraverso l'analisi dei dati storici, gli aspetti sismo-geologici di maggior interesse per la pericolosità del territorio (per es., liquefazione nell'area del polo industriale di Augusta; frane nel territorio di Noto).

Parte del lavoro svolto sarà utilizzato per la scelta delle strutture sismogenetiche da utilizzare per la definizione del terremoto caratteristico e parte per la formulazione degli scenario di primo e secondo livello.

La ricerca verrà eseguita in collaborazione con l'art. 23 R. Azzaro dell'IIV - C.N.R di Catania e con la borsista R. Rigano del GNDT e con l'U.R. Milano (Stucchi). Per la parte di ricerca archivistica verrà utilizzato personale esterno da pagare a contratto.

Inoltre, in collaborazione con la U.R. Roma (Decanini, Mollaioli, Gavarini) le storie sismiche di Augusta, Siracusa e Noto saranno utilizzate per definire una metodologia alternativa per la valutazione della probabilità di occorrenza dei parametri del moto del suolo (PGA, PGV).

Prodotti attesi: Storia sismica dei comuni di Noto, Siracusa e Augusta (scadenza gennaio 99) e scenario di primo e secondo livello per le stesse località (scadenza giugno 99). Probabilità di occorrenza del PGA e del PGV (scadenza giugno 99).

U.R. Catania (Tortorici)

Durante il 1998, utilizzando le metodologie testate per l'area urbana di Catania, si procederà a completare le aree di Augusta e di Siracusa. Si inizieranno anche le attività di ricerca per la città di Noto.

Per quanto attiene la definizione delle possibili strutture attive verranno proseguiti gli studi lungo l'intera costa ionica della Sicilia cercando di acquisire informazioni utili per una quantificazione dei tassi di deformazione.

Si prevede una stretta collaborazione con U.R. Trieste (Suhadolc, Romanelli, Vaccari, Panza) cui verranno forniti i modelli strutturali.

Prodotti attesi: carte geologiche a scala 1:5000 oppure 1:10.000 in funzione del grado di leggibilità e in profili geotecnici a scala 1:5000.

UR Napoli (Nunziata)

Si propone di effettuare misure sismiche di velocità e attenuazione delle onde di taglio in alcuni siti di interesse archeologico e artistico di Noto e Siracusa. L'analisi dei segnali verra' effettuata con le metodologie SASW (Spectral Analysis of Surface Waves) e FTAN (Frequency Time Analysis) basate sull'individuazione del modo fondamentale delle onde superficiali di Rayleigh. L'attenuazione verra' ottenuta dal confronto tra il modo fondamentale estratto dal segnale sismico e quello sintetico calcolato per il modello sismostratigrafico ottenuto dall'inversione della curva di dispersione sperimentale. Particolare attenzione sarà rivolta alla caratterizzazione sismica di Augusta ed allo studio della potenzialità di liquefazione di alcune aree, tra cui il Rione Borgo, edificato su terreni prosciugati delle vecchie saline, danneggiato nel 60% circa degli edifici in cemento armato in seguito al terremoto di S.Lucia (13/12/90).

Si prevede una stretta collaborazione con U.R. Trieste (Suhadolc, Romanelli, Vaccari, Panza) per i modelli strutturali locali e per la elaborazione delle misure di campagna.

Prodotti attesi: caratterizzazione fisico-geotecnica di vari siti, definizione potenziali di liquefazione.

U.R. Catania (Maugeri)

Si intende operare nell'ambito del Progetto Augusta-Siracusa-Noto per il raggiungimento degli obiettivi che riguardano la caratterizzazione geotecnica di massima delle unita' geologiche, la valutazione della vulnerabilità dell'ambiente fisico (frane, liquefazione) e dell'amplificazione sismica locale. Verranno considerati i test site delle Saline di Augusta, e di Noto, particolarmente interessante per la significativa presenza di edifici monumentali. I risultati ottenuti saranno confrontati con quelli determinati mediante sismica a rifrazione e mediante prove SASW e FTAN.

Si prevede collaborazione con le Amministrazioni Comunali, la Provincia ed il Genio Civile per il reperimento dei dati geotecnici disponibili, per la caratterizzazione geotecnica di massima delle unita' geologiche significative, e con le U.R. Napoli (Nunziata) e U. R. Trieste (Suhadolc, Romanelli, Vaccari, Panza) per il confronto delle varie misure in situ.

Prodotti attesi: Interpretazione dei risultati di prove SPT, eseguite entro foro, CPT, DMT, Cross-hole e Down-hole eseguite nei test sites di Augusta e Noto.

U.R. Bologna (Tinti)

Secondo le fonti storiche disponibili, il maremoto più violento fu provocato dal terremoto dell'11 gennaio 1693 che fu disastroso per molte città della Sicilia orientale ed in particolare nella Val di Noto.

Lo studio dettagliato del maremoto e' importante sia dal punto di vista dell'evento in se' che come mezzo per definire la sorgente sismica, sulla posizione della quale sono state avanzate diverse ipotesi. Contributi preliminari hanno preso in esame alcune ipotetiche faglie e gli associati meccanismi focali ed hanno studiato i maremoti che ne conseguono, mediante un modello di generazione ed un modello di propagazione specifici.

La ricerca riguarda la continuazione dello studio svolto nel corso del P.E. '97. Fino ad ora la faglia che pare meglio rispettare le osservazioni del maremoto e' una faglia che corre parallela alla scarpata Ibleo-Maltese (Piatanesi e Tinti, 1998).

Prodotti attesi: esame esaustivo di tutte le ipotesi avanzate in letteratura e miglioramento dello studio della propagazione del maremoto lungo la costa, utilizzando dati batimetrici più accurati e griglie con maggiore risoluzione spazio-temporale.

U.R. Roma (L. Decanini, F. Mollaioli, C. Gavarini, A. Padula)

Le attività previste per il PE '98 essenzialmente comprendono i seguenti aspetti: a) revisione dell'informazione disponibile sull'assetto geologico strutturale dell'area iblea (in collaborazione con l'U.R. Pisa-Scandone); b) stima dei parametri sismici di sorgente dei principali eventi storici della Sicilia Sud Orientale mediante specifiche correlazioni derivate per l'area; c) valutazione della Sismicità nei diversi settori sismogenetici della Sicilia Sud Orientale - Analisi energetiche - Relazioni frequenza-magnitudo; d) calibrazione di specifiche leggi di attenuazione dell'Intensità macrosismica e del PGA per la Sicilia Sud Orientale; e) scenari di scuotimento ingegneristici - Analisi della Pericolosità sismica e stima del moto del suolo a Augusta, Siracusa e Noto; f) valutazione della vulnerabilità mediante metodi semplificati.

Si prevede una stretta collaborazione con U.R. Trieste (Suhadolc, Romanelli, Vaccari, Panza) per la definizione dell'input sismico.

Prodotti attesi: stima dei parametri sismici di sorgente dei principali eventi storici della Sicilia Sud Orientale; scenari di scuotimento ingegneristici, valutazione della vulnerabilità mediante metodi semplificati.

U.R. Catania (Oliveto)

Questa unità di ricerca, oltre a collaborare alla stesura del dataset regionale degli eventi sismici, parteciperà alla valutazione dei danni attesi a Augusta, Siracusa e Noto, utilizzando opportune procedure semplificate basate essenzialmente sui dati già disponibili.

Prodotti attesi: stesura del dataset regionale degli eventi sismici; valutazione dei danni attesi.

U.R. Trieste (P. Suhadolc, F. Romanelli, F. Vaccari, G.F. Panza)

La definizione realistica dell'input sismico in una serie di siti di vario interesse viene realizzata tramite tecniche di modellazione avanzate che consentono il calcolo di sismogrammi sintetici completi di onde di corpo e di onde superficiali corrispondenti a vari modelli di sorgente sismica (estesa e puntiforme) ed a vari modelli strutturali anelastici (regionali e locali). Viene pertanto creato un database di segnali sintetici che può essere impiegato per la modellazione dei dati macrosismici storici, per la stima degli effetti connessi agli tsunami e per lo studio della risposta di sito.

Si prevede una stretta collaborazione con le U.R. Napoli (Nunziata), U.R. Catania (Tortorici, Maugeri), U.R. Catania (Univ-I.I.V.) (Barbano, Azzaro) per la definizione dei modelli di sorgente e strutturali. Inoltre il database di segnali sintetici potrà essere utilizzato dalla U.R. Roma (Decanini, Mollaioli) per una analisi di tipo ingegneristico.

Prodotti attesi: modellazione di dati macrosismici; effetti di Tsunami; stima della risposta di sito.