I fenomeni di amplificazione sismica

Immaginate di tornare bambini, e di essere di nuovo in camera vostra a saltare sul letto. Esisteva un momento ben preciso in cui il ritmo con cui saltavate faceva sì che il materasso vi spingesse alla massima altezza. Bene, quel ritmo non era casuale ovviamente, perché quell’esatto numero di salti al secondo (che ora chiameremo frequenza) era precisamente quello necessario a mandare in “risonanza” le molle del materasso, facendovi volare alla massima altezza (ovvero amplificando al massimo il vostro impulso iniziale, cioè il salto).

Schema dell’amplificazione sismica prodotta da due tipi diversi di terreno

Immaginiamo ora che i nostri salti siano un’onda generata durante un sisma, e che il materasso sia la copertura sciolta che forma il terreno. Se il materasso fosse molto duro e compatto, questo non sarebbe granché per saltarci sopra, giusto? Ci attenderemmo una amplificazione piccola e per salti molto ravvicinati nel tempo (e quindi per alte frequenze). Questo è esattamente il tipo di risposta che hanno i terreni rigidi (ad esempio la roccia viva) rispetto ad un segnale sismico. Le onde, infatti, a causa dell’alta velocità del mezzo vengono poco amplificate, e lo scotimento maggiore avviene per frequenze molto alte, superiori a quelle necessarie per mandare in risonanza un ulteriore mezzo oscillante: quello rappresentato dalle nostre case!

Se consideriamo infatti i nostri edifici come dei pendoli “alla rovescia” (con il peso verso l’alto), si comprende facilmente che, più alto è l’edificio, più bassa sarà la frequenza necessaria per mandarlo a sua volta in risonanza. Considerando che gli edifici più comuni hanno frequenze di risonanza comprese tra 1 e 12 Herz (cioè n° di oscillazioni/secondo), un terreno roccioso o ben consolidato amplificherà frequenze molto superiori, senza comportare rischi per le persone e per le strutture. Per dirla altrimenti, sarebbe come se saltaste sul materasso ad una frequenza tale da smorzare, in parte, l’effetto del vostro primo salto con il secondo!

Ma se il materasso fosse morbido e spesso? Beh, allora il numero di oscillazioni al secondo necessarie per “saltare alto” si abbasserebbe, e noi voleremmo ancora più in alto! Allo stesso modo, livelli spessi di suoli poco consolidati e sciolti, e quindi “lenti” nella propagazione del segnale sismico, tendono ad amplificare maggiormente l’entità dell’oscillazione, e presentano frequenze di risonanza più basse, simili a quelle pericolose anche per le nostre case!

Il recente terremoto di Ischia conferma questo fenomeno, dal momento che i danni provocati si concentrano nella zona nord dell’isola, nelle località di Casamicciola e Lacco Ameno, caratterizzate da coperture non consolidate e soffici di tufi vulcanici. Queste rappresentano il “materasso morbido” su cui hanno drammaticamente saltato le case di Ischia lo scorso 21 Agosto.

Questo meccanismo è ben compreso e studiato da tempo, e l’Italia nell’ultimo decennio si sta dotando di una mappatura di tutti i terreni potenzialmente suscettibili ad amplificazioni pericolose per la popolazione. Purtroppo l’inadeguatezza di certe costruzioni moderne, l’oggettiva difficoltà del nostro territorio, composto da edifici spesso antichi e difficilmente adeguabili alle norme antisismiche, e la difficoltà delle istituzioni -ma anche dei privati cittadini- nel capire l’importanza delle misure di prevenzione e di sicurezza in questo ambito, rendono possibili tragedie potenzialmente evitabili.

Di R. L.

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