La definizione della categoria topografica è un passaggio importante nella stima dell'azione sismica di sito. Nella pratica, tuttavia, la sua determinazione può risultare ambigua e può dipendere da valutazioni soggettive. Questo articolo descrive una procedura tratta dalla letteratura scientifica che consente di calcolare la categoria topografica in modo rigoroso e riproducibile.

Introduzione

Nella definizione della pericolosità sismica di sito secondo le NTC, la categoria topografica assume un ruolo importante perché può indurre amplificazioni fino al 40%. Allo stato attuale, l'uso della categoria topografica per la determinazione del coefficiente di amplificazione topografica è normato dalla Tab. 3.2.V delle NTC 2018. In tale tabella, riportata nel seguito, non è definito con chiarezza operativa cosa si intenda per pendio, rilievo e cresta.

Di conseguenza, definire la categoria topografica (T1, T2, T3, T4) e il corrispettivo coefficiente di amplificazione topografica S_T di un generico punto è spesso oggetto di ambiguità e di valutazioni soggettive.

Nell'app Azione sismica secondo le NTC 2018, è possibile ottenere la definizione della categoria topografica di un sito italiano secondo la procedura proposta in Mascandola et al. (2021), "A GIS procedure for the topographic classification of Italy, according to the seismic code provisions", pubblicata su Soil Dynamics and Earthquake Engineering.

La procedura è basata sull'analisi morfologica di Digital Elevation Model (DEM) e permette l'individuazione delle creste, il calcolo della pendenza dei pendii, l'identificazione dei rilievi con potenziali effetti di sito topografici e, infine, la definizione rapida e riproducibile della categoria topografica secondo la normativa sismica italiana ed europea.

Metodo

La topografia della penisola italiana è stata rappresentata con il modello digitale altimetrico (DEM) fornito dall'INGV nel progetto TINITALY [2,3], che descrive la morfologia del terreno su punti disposti su una griglia di lato circa 10 m.

La topografia è ricampionata su celle aventi una risoluzione di 40 m e lisciata attraverso un algoritmo di media con una finestra mobile di 3×3 celle. La pendenza massima nell'intorno del punto selezionato è calcolata come la massima variazione di quota altimetrica tra il punto in questione e i centri delle 3×3 celle adiacenti.

In seguito, viene calcolato il Topographic Position Index, definito come la differenza tra il valore dell'altitudine nella posizione [x,y] e l'altitudine media dell'area A nelle vicinanze.

L'area A è centrata al punto [x,y] e ha un raggio di 500 m che, secondo lo studio, permette di identificare meglio le creste dai rilievi principali, trascurando contemporaneamente le deviazioni minori.

Il punto si considera situato su una cresta se TPI > 5 m. La variazione di altitudine ΔH, ai fini della determinazione delle categorie T3 e T4, è calcolata come la differenza tra la massima e la minima altitudine nella finestra mobile composta da 5×5 celle. Lo studio stabilisce che la categoria T4 è caratterizzata da punti situati su creste con ΔH maggiore di 60 m.

Una volta noti i risultati dei calcoli sopramenzionati, la categoria topografica è definita secondo quanto riportato nella tabella seguente.

Alcuni risultati

Le mappe seguenti mostrano alcuni esempi di calcolo della categoria topografica. Ogni mappa rappresenta una finestra locale di raggio 500 m, con passo 10 m, e può essere ruotata trascinando con il mouse.

Per valutare un punto specifico, prova l'app Azione sismica secondo le NTC 2018.

Bibliografia

[1] Mascandola C., Luzi L., Felicetta C., Pacor F. (2021), "A GIS procedure for the topographic classification of Italy, according to the seismic code provisions" , Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 148, 106848.

[2] Tarquini S., Isola I., Favalli M., Battistini A., Dotta G. (2023). TINITALY, a digital elevation model of Italy with a 10 meters cell size (Version 1.1). Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV).

[3] Tarquini S., Isola I., Favalli M., Mazzarini F., Bisson M., Pareschi M.T., Boschi E. (2007). TINITALY/01: a new triangular irregular network of Italy. Annals of Geophysics.