Valutazione del rischio sismico nei siti storico-religiosi: l’esperienza del complesso religioso del Cairo

La valutazione del rischio sismico nei siti di interesse storico e religioso richiede approcci avanzati, soprattutto in contesti caratterizzati da scarsa disponibilità di dati sismologici. Il contributo presentato ad ANIDIS 2025 propone una metodologia innovativa basata su simulazioni di moto del suolo physics-based, applicata a un complesso religioso di eccezionale valore storico situato al Cairo. L’esperienza dimostra come l’integrazione sistematica delle incertezze rappresenti un passaggio chiave per la tutela del patrimonio culturale in aree a sismicità moderata.

La tutela del patrimonio culturale in aree a pericolosità sismica moderata rappresenta una delle sfide più complesse dell’ingegneria sismica contemporanea. Questo tema è stato al centro della relazione presentata da Marco Fasan dell’Università di Trieste in occasione di ANIDIS 2025, dedicata a uno studio preliminare sviluppato nell’ambito di un progetto bilaterale tra l’Università di Trieste e l’Istituto di Geofisica e Astronomia dell’Egitto, finanziato dal Ministero degli Affari Esteri.

Il caso studio riguarda uno straordinario complesso religioso situato al Cairo, riconosciuto come sito UNESCO, nel quale convivono edifici appartenenti a sette differenti tradizioni religiose all’interno di un’area di circa 200 metri per lato. Il sito sorge sopra un’antica fortezza babilonese e comprende strutture con oltre duemila anni di storia, rendendo inaccettabile, dal punto di vista della conservazione, qualsiasi approccio progettuale che ammetta la perdita del costruito a seguito di un evento sismico.

Un contesto a sismicità moderata ma ad alta incertezza

L’area del Cairo è caratterizzata da una sismicità moderata, ma questo non implica un rischio trascurabile. Le informazioni disponibili indicano la possibilità di terremoti con magnitudo fino a 6.5 in prossimità della città. Tuttavia, la scarsità di registrazioni accelerometriche e la limitata documentazione storica rendono estremamente complessa la valutazione della pericolosità sismica mediante approcci convenzionali basati su relazioni di attenuazione (Ground Motion Prediction Equations, GMPEs).

In questo contesto, l’obiettivo del progetto non si limita alla sola stima del rischio sismico del complesso religioso, ma mira anche a definire strategie di mitigazione semplici e compatibili con la conservazione dei beni culturali, fornendo al Ministero delle Antichità egiziano indicazioni trasferibili ad altri siti di rilevanza storica.

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L’approccio physics-based come alternativa alle GMPEs

L’elemento di maggiore innovazione dello studio risiede nell’utilizzo di simulazioni di moto del suolo basate sulla fisica del fenomeno sismico, in alternativa – o in affiancamento – alle GMPEs tradizionali. Questo approccio consente di superare i limiti imposti dalla mancanza di dati osservativi, modellando esplicitamente gli effetti di sorgente, di propagazione e di sito.

La metodologia adottata prevede la caratterizzazione delle sorgenti sismogenetiche potenzialmente in grado di influenzare il sito, la simulazione del processo di rottura della faglia e la modellazione del mezzo geologico attraversato dalle onde sismiche, fino all’inclusione degli effetti di amplificazione locale. Il risultato è la generazione di accelerogrammi tridimensionali scientificamente coerenti, direttamente utilizzabili per analisi dinamiche non lineari delle strutture storiche.

Il ruolo centrale delle incertezze epistemiche e aleatorie

Uno degli aspetti più rilevanti emersi dallo studio riguarda l’impatto delle incertezze sulla risposta sismica attesa. Nel caso del Cairo, le incertezze epistemiche legate alla geometria delle faglie, alla loro posizione, al meccanismo focale e alla profondità risultano particolarmente elevate. A queste si sommano le incertezze aleatorie, connesse alla natura intrinsecamente casuale del processo di rottura, come la distribuzione dello slip sulla faglia, il punto di nucleazione e la direzione di propagazione della frattura.

Attraverso la simulazione di numerosi scenari sismici, anche limitati in questa fase preliminare, è stato possibile osservare una variabilità molto ampia delle intensità di moto, sia in termini di accelerazione di picco al suolo (PGA) sia di accelerazioni spettrali. Non emerge un chiaro “scenario peggiore”, ma piuttosto la necessità di esplorare l’intero spazio delle possibilità, soprattutto quando si ha a che fare con edifici di valore inestimabile.

Un risultato di particolare interesse riguarda l’uso di componenti bidirezionali del moto, come il parametro MaxRotD100, che consente di ridurre la dispersione osservata nelle singole componenti orizzontali registrate, fornendo una misura più robusta dell’azione sismica da utilizzare nelle analisi strutturali.

Implicazioni per la conservazione del patrimonio culturale

Le conclusioni dello studio evidenziano come la variabilità della sorgente sismica influenzi in modo significativo il moto del suolo al sito e come l’integrazione rigorosa delle incertezze, sia epistemiche sia aleatorie, sia imprescindibile in qualsiasi valutazione di pericolosità sismica, indipendentemente dal fatto che l’approccio sia deterministico o probabilistico.

Per i siti di interesse storico-artistico, dove il concetto di “perdita accettabile” non è applicabile, l’approccio physics-based si configura come uno strumento particolarmente potente. Esso consente di ottenere una stima più consapevole delle azioni sismiche attese anche in assenza di dati registrati affidabili e può essere efficacemente utilizzato in combinazione con le GMPEs per verificare la coerenza dei risultati.

In prospettiva, questo tipo di analisi rappresenta una base fondamentale per sviluppare interventi di mitigazione compatibili con la conservazione, fornendo ai decisori pubblici e ai tecnici un quadro più realistico dei possibili scenari futuri e contribuendo alla salvaguardia di un patrimonio culturale che appartiene non solo a un singolo Paese, ma all’intera comunità internazionale.

IN SINTESI
-Analisi del rischio sismico di un complesso religioso UNESCO al Cairo con edifici millenari
-Utilizzo di simulazioni di moto del suolo physics-based in alternativa alle GMPEs tradizionali
-Integrazione sistematica delle incertezze epistemiche e aleatorie della sorgente sismica
-Generazione di accelerogrammi utilizzabili per analisi dinamiche non lineari delle strutture
-Implicazioni operative per la mitigazione del rischio e la tutela del patrimonio culturale

DI SEGUITO LA VIDEOREGISTRAZIONE INTEGRALE DELLA RELAZIONE DI MARCO FASAN.

Il testo è stato elaborato mediante la videoregistrazione dell'intervento, mediante l'uso dell'IA.