IL TERREMOTO DI TOHOKU E LA PREVENZIONE DEL … · PAOLO CLEMENTE –Il terremoto di Tohoku e la prevenzione del rischio sismico LEZIONI DAL TERREMOTO DI TOHOKU - Roma, 1 luglio 2011

PAOLO CLEMENTE – Il terremoto di Tohoku e la prevenzione del rischio sismico

LEZIONI DAL TERREMOTO DI TOHOKU - Roma, 1 luglio 2011 - ENEA - Via Giulio Romano, 41Giornata di Studio

LEZIONI DAL TERREMOTO DI TOHOKURoma, 1 luglio 2011

ENEA - Via Giulio Romano, 41

Paolo Clemente

IL TERREMOTO DI TOHOKU E LA

PREVENZIONE DEL RISCHIO SISMICO


LEZIONI DAL TERREMOTO DI TOHOKU - Roma, 1 luglio 2011 - ENEA - Via Giulio Romano, 41

IL SISMA DELL’11.03.2011

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Città più vicine:

Sendai (130 km);

Yamagata (178 km E)

Fukushima (178 km ENE)

Tokyo è a 373 km dall'epic.

Altri eventi di minore intensità

hanno avuto epicentro più

vicino a Tokyo.

Il più devastante in Giappone dopo il

1923 Great Kanto Earthquake.

Ora: 05:46 UTC

Mw = 9.0

Profondità = 24.4 km

Epicentro = a circa 130 km dalla costa

Est dell’isola di Honshu



SEQUENZA SISMICA

3

9 marzo:

1 evento M = 7.2 (02:45 UTC, Lat. 38.424°N, Long. 142.836°E)

16 eventi di M > 5 (3 di M > 6, 1 di M > 7).

10 marzo:

5 scosse con M > 5

11 marzo:

evento principale di M = 9.0,

100 scosse di M > 5, di cui 20 con M > 6

Giorni successivi

diverse decine di scosse al giorno di

M ≥ 5 di cui alcune con M ≥ 6.

La sequenza sismica è andata,

quindi, lentamente riducendosi ma

alcune scosse con M > 7.0 hanno fatto

vibrare ancora le strutture in tutto il

Giappone.



ROTTURA

4

Il Giappone è vicino al margine

convergente tra la placca pacifica e

quella euro-asiatica; la prima si immerge

sotto la seconda (subduzione) con una

velocità di circa 83 mm/anno.

Rottura: avvenuta secondo un

meccanismo di tipo thrust fault, ha

interessato un'estensione della faglia di

oltre 500 km.



EFFETTI SU LARGA SCALA

5

L'eccezionalità del fenomeno è dimostrata anche dalle osservazioni:

spostamento di alcuni metri dell'isola di Honshu,

variazione dell'asse terrestre,

aumento della velocità di rotazione terrestre, con conseguente accorciamento

della durata del giorno di 1.6 microsecondi.



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REGISTRAZIONI ACCEL. COSTA PACIFICA

Un’area estremamente

ampia è stata colpita dal

sisma.

Negli accelerogrammi si

distinguono più eventi

La strong phase dura

oltre 2 min

Si sono verificate rotture

successive

Almeno 3 rotture si sono

verificate nelle serie di

eventi.



7

MYG004, PGA = 2.7 g

massima accelerazione

registrata (183 Km

dall’epicentro), f>3.5 Hz

FKS011, poco a sud di

Fukushima Daiichi

Rete acc. K-net

CHB002, nella prefettura

di Chiba (363 Km

dall’epicentro)

REGISTRAZIONI ACCELEROMETRICHE

0 40 80 120 160 200

t (s)

-400

-200

0

200

400

ac

c (

ga

l)

-400

-200

0

200

400

ac

c (

ga

l)

-400

-200

0

200

400

ac

c (

ga

l)

NS

UD

WE

FUKUSHIMASTAZIONE FKS011

0 40 80 120 160 200

t (s)

-4000

-2000

0

2000

4000

ac

c (

ga

l)

-2000

-1000

0

1000

2000

ac

c (

ga

l)

-1500

-1000

-500

0

500

1000

ac

c (

ga

l)

NS

UD

WE

MIYAGISTAZIONE MYG004

0 40 80 120 160 200

t (s)

-400

-200

0

200

400

ac

c (

ga

l)

-200

-100

0

100

200

ac

c (

ga

l)

-300

-200

-100

0

100

200

300

ac

c (

ga

l)

NS

UD

WE

CHIBASTAZIONE CHB002

0.001 0.01 0.1 1 10 100

f (Hz)

0

4000

8000

12000

16000

20000

FA

S (

ga

l*s

)

CHIBAStazione CHB002

Comp NS

MYG004

FKS011



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MAPPE DI PERICOLOSITÀ

Mappa di pericolosità: probabilità di

accadimento di eventi di intensità JMA

≥"VI bassa", corrispondente a circa 0.4g.

Picchi di accelerazione

dell’evento dell’11.03.2011

La mappa (1995) è in forte

disaccordo con quanto realmente

accaduto negli anni successivi



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MAPPE DI PERICOLOSITÀ

Il termine “unpredictable”, spesso usato per giustificare simili disastri non

soddisfa più, soprattutto per eventi che hanno un periodo di ritorno inferiore ai

1000 anni.



TSUNAMI

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Ha investito: Giappone,

Russia (a nord) e dopo

diverse ore California.

L'allerta anche per:

Australia e Nuova

Zelanda, America

centrale e sud.

Allarme diramato anche

per alcune scosse

successive, che però

non hanno avuto

conseguenze.

mappa di pericolosità per

l’intero Pacifico



ALTEZZA ONDE

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Arrivo prime onde < 10 min, h = alcuni dm

Picco massimo misurato in prossimità della

costa = 7.30 m, a Soma, dopo oltre 1 ora

Picco massimo osservato = 40 m

Arrivo onde significative nei vari punti della costa

giapponese = 30 - 50 min: ciò è coerente anche

con alcune simulazioni numeriche effettuate

successivamente.



TSUNAMI WARNING

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Allarme tempestivo ed efficace: diversi secondi di vantaggio per intervenire su impianti a

rischio e treni ad alta velocità.

Utilità del sistema di allarme: immediata per sistemi particolari, per i quali alcuni secondi

possono essere vitali per portarsi in condizioni di sicurezza o di minore vulnerabilità, come

ad esempio i treni ad alta velocità. Nel caso del terremoto di Tohoku il tempo a disposizione

è stato di 8-30 s per le coste più vicine.



DANNI

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Danni dovuti al sisma relativamente limitati e "oscurati" dagli effetti successivi

dello tsunami, che ha anche causato la maggior parte delle vittime.

Una nave con 100 persone a bordo è stata travolta dall'onda di tsunami.

Sono scomparsi quattro treni operativi lungo la zona costiera delle prefetture di

Miyagi e Iwate, poi ritrovati. Molti treni sono stati travolti dal fango accumulato

dallo tsunami.

Le comunicazioni telefoniche, sia da fisso che da cellulare, sono andate in tilt

nell'area di Tokyo, dove invece ha resistito internet, consentendo le

comunicazioni in tempo reale.

Le connessioni dati dei cellulari hanno retto a singhiozzo consentendo le

comunicazioni via Twitter e, in alcuni casi, anche di chiamate mediante servizi di

voce su dati (Voip) come Skype.



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Città di Sendai (1 milione di ab.): è

l’area più vicina all’epicentro.

Il porto, dotato anche di terminale

petrolifero, e l’aeroporto sono stati

devastati dallo tsunami, che si è spinto

fino a 5 km all'interno della prefettura di

Fukushima.

In città si sono verificati diversi incendi,

uno dei quali ha fatto esplodere un

impianto petrolchimico della JX Nippon

Oil di Shiogama.

Un altro incendio, scoppiato vicino a una

scuola media nel quartiere Miyagino, ha

costretto circa 600 persone a rifugiarsi

sul tetto dell'istituto.

CITTA DI SENDAI



DIGA DI FUJINUMA

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La diga di Fujinuma, vicina alla località di Sukagawa nella prefettura di

Fukushima. il cui invaso veniva utilizzato per l’irrigazione delle terre circostanti, è

crollata e un’ondata di acqua e fango si è riversata nella vallata sottostante,

travolgendo decine di abitazioni.



DANNI A TOKYO

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Gli edifici hanno vibrato per diversi minuti (15 –

20 min)

4 milioni di abitazioni sono rimaste senza luce

Popolazione presente nella capitale = doppio di

quella residente (13 milioni)

Trasporti: sono stati bloccati gli aeroporti di

Narita e Haneda, treni e metropolitane (che

hanno ripreso a funzionare dopo diverse ore).

Tokyo Sky Tree (in costruzione) ha retto bene, raggiungerà un'altezza complessiva di circa 610 m.

Tokyo Tower si è piegata l’antenna.Alta 332.6 m, fu costruita nel 1958 dallo studio Nikken

Sekkei, ispirandosi alla Torre Eiffel).



EDIFICI ALTI

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Edificio a Shinjuku:

54 piani, H = 223 m, Ttrasv = 6.2 s, Tlong = 5.1 s, con dissipatori viscosi

Ha vibrato per oltre 13 min

Spostamento in sommità = 108 cm (140 in assenza di dissipatori)

(Asahi Newspaper, 2011)



EDIFICI CON ISOLAMENTO SISMICO

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Area di Tohoku:

ci sono circa 130 edifici isolati simicamente, che hanno superato bene il sisma e

non sono stati colpiti dallo tsunami.

Area di Tokyo:

a oltre 450 km dall'epicentro, edifici isolati hanno sopportato molto bene il sisma.

Kobe e Osaka:

oscillazioni estremamente lunghe (15-20 min) hanno interessato alcuni edifici

isolati, a circa 850 km dall'epicentro, dovute anche al basso valore dello

smorzamento dei dispositivi di isolamento adottati.

Fukushima:

un edificio isolato è stato uno dei pochi luoghi sicuri per la gestione

dell'emergenza ma, purtroppo, in area pericolosa per la radioattività.



1995 KOBE EARTHQUAKE

19



BRIDGES

20

Courtesy by K. Kawashima



BRIDGES

21




KOIZUMI BRIDGE

22

Route 45: Rikuzen-Koizumi

Two 3-span continuous plate girder bridge.

P3 was washed away




SHIN-KITAKAMI BRIDGE

23




COLLAPSE MECHANISM

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Comportamento generalmente buono a fronte dell’evento sismico;

Appoggi sismici hanno funzionato bene in quasi tutti i casi;

I danni ai ponti sono quasi esclusivamente dovuti allo tsunami, che ha

sbalzato gli impalcati dalle pile;




25

PUÒ ACCADERE IN ITALIA ?

Courtesy by Faccenna et al., 2001



IMPARARE DAL TERREMOTO

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Le mappe di pericolosità giapponesi sono state ampiamente smentite dalla

realtà: ciò pone seri interrogativi sulle tecniche di valutazione della

pericolosità sismica;

L'early warning ha funzionato ma non ha potuto far molto a fronte dello

tsunami a causa dello scarso tempo tra l'allarme e l'arrivo delle onde sulle

coste;

I ponti hanno sopportato bene il sisma ma quelli esposti allo tsunami sono

stati sbalzati dalle pile: vanno previsti sistemi “anti-sbalzamento”.

Le strutture hanno resistito piuttosto bene al sisma; quelle di scarsa

consistenza, non hanno potuto nulla a fronte dell'onda anomala, mentre gli

edifici più alti e meglio incastrati al suolo hanno sopportato bene anche lo

tsunami, fornendo ricovero a molte persone;

La lunga durata delle oscillazioni va contrastata con smorzatori efficaci;

Il termine “unpredictable”, spesso usato per giustificare simili disastri non

soddisfa più, soprattutto per eventi con periodo di ritorno < 1000 anni;



VERSO UNA “VERA” PREVENZIONE

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Mappe di pericolosità: i valori delle intensità sismiche di progetto (o dei periodi di

ritorno) per i vari stati limite, andrebbero fissati tenendo conto dei limiti delle nostre

conoscenze sulla storia sismica;

Albo speciale dei "progettisti delle strutture"

Valutazione della sicurezza strutturale per ciascun edificio, che ne riduca il

valore di mercato, rispetto al caso ottimale; inoltre, si potrebbe addirittura impedire la

vendita di immobili con grado di sicurezza inferiore ad un minimo prefissato.

Assicurazione obbligatoria sui fabbricati, che innanzitutto sollevi lo Stato dalle

spese di ricostruzione a seguito di eventi calamitosi ma che costringa anche a controlli

e verifiche accurate; i costi di assicurazione dovrebbero variare in funzione del grado di

sicurezza dei vari immobili, in rapporto alla pericolosità del sito;

“Edificio non adeguato sismicamente”: come in prossimità di pareti rocciose

pericolanti è scritto "caduta massi" e sui pacchetti di sigarette è scritto "nuoce

gravemente alla salute", all'ingresso degli edifici non adeguati sismicamente,

soprattutto quelli pubblici e meta di turisti, dovrebbe essere evidenziata tale

caratteristica;

Fattore di struttura: si dovrebbe progettare in campo elastico fino ad un certo

valore dell’azione sismica



More effective prevention strategies would safe not only tens of billions of dollars, but safe

tens of thousands of lives. Funds currently spent on interventions and relief could be

devoted to enhancing equitable and sustainable development instead, which would further

reduce the risk for war and disaster.

Building a culture of prevention is not easy.

While the costs of prevention have to be paid in

the present, its benefits lie in the distant future.

Moreover the benefits are not tangible; they are

the disaster that did not happen.

(Kofi Annan)

PREVENZIONE

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