contratto di ricerca tra - autorità di sistema …. definizione imput... · analyses of comlex...

1

CONTRATTO DI RICERCA TRA

EUCENTRE

E

UNIVERSITÀ POLITECNICA DELLE MARCHE Dipartimento di Fisica e Ingegneria dei Materiali e del Territorio

Definizione dell’input sismico per il porto di Ancona

_________________________________________________ Prot. EUC173/2006U Pavia, 1 Dicembre 2006

E U C E N T R E CENTRO EUROPEO DI FORMAZIONE E RICERCA IN INGEGNERIA SISMICA

Definizione dell’input sismico per il Porto di Ancona

2

RELAZIONE TECNICA


3

INDICE DEGLI ARGOMENTI

1. OGGETTO DELLA RELAZIONE................................................................................................................................. 4 2. DOCUMENTI DI RIFERIMENTO................................................................................................................................. 5 2.1. Normativa.............................................................................................................................................................. 5 2.2. Letteratura tecnica ................................................................................................................................................ 5 2.3. Codici di calcolo.................................................................................................................................................... 6 2.4. Documenti e Relazioni di Indagine.................................................................................................................... 7 3. DATI GEOLOGICI, GEOTECNICI E GEOFISICI......................................................................................................... 8 3.1. Inquadramento geologico-geomorfologico....................................................................................................... 8

3.1.1. Caratterizzazione geotecnico sismica..................................................................................................... 8 4. ANALISI DI PERICOLOSITÀ SISMICA DI RIFERIMENTO ....................................................................................... 11 4.1. Dati di base per lo studio di pericolosità ......................................................................................................... 11

4.1.1. Catalogo dei terremoti e zonazione sismogenetica ............................................................................ 11 4.1.2. Completezza del catalogo dei terremoti .............................................................................................. 13 4.1.3. Tassi di sismicità: relazioni di Gutenberg-Richter.............................................................................. 13 4.1.4. Relazioni predittive o di attenuazione.................................................................................................. 14

4.2. Analisi di pericolosità sismica............................................................................................................................ 14 4.3. Metodo di Cornell .............................................................................................................................................. 15 4.4. Risultati dell’analisi probabilistica ..................................................................................................................... 15 4.5. Deaggregazione................................................................................................................................................... 17 4.6. Scelta degli accelerogrammi............................................................................................................................... 18 5. VALUTAZIONE DELLA RISPOSTA SISMICA LOCALE............................................................................................. 21 5.1. Definizione del modello .................................................................................................................................... 21

5.1.1. Curve di degradazione dei materiali ..................................................................................................... 25 5.2. Risultati dell’analisi stocastica............................................................................................................................ 26

5.2.1. Profilo 1 ................................................................................................................................................... 27 5.2.2. Profilo 2 ................................................................................................................................................... 40 5.2.3. Profilo 3 ................................................................................................................................................... 53

6. CONFRONTO TRA I DIVERSI PROFILI ..................................................................................................................... 65 7. SPETTRI DI RISPOSTA E ACCELEROGRAMMI DA IMPIEGARE NELLE ANALISI ................................................... 65 7.1. Profilo 1 ............................................................................................................................................................... 66 7.2. Profilo 2 ............................................................................................................................................................... 69 7.3. Profilo 3 ............................................................................................................................................................... 72 8. CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE ............................................................................................................................ 75


4

1. OGGETTO DELLA RELAZIONE

L’esecuzione di analisi dinamiche per la valutazione della:

1. risposta sismica di strutture, 2. stabilità sismica di versanti naturali o artificiali, 3. suscettibilità alla liquefazione di depositi granulari saturi, 4. risposta sismica locale,

richiede una adeguata definizione dell’input sismico da applicare ai sistemi oggetto di studio. Spesso nelle analisi dinamiche lineari di problemi dell’ingegneria strutturale l’input sismico è rappresentato da uno spettro di risposta elastico in accelerazione o spostamento caratterizzato da un adeguato valore dello smorzamento strutturale. Nelle problematiche di geotecnica sismica così come nelle analisi dinamiche non-lineari di organismi strutturali, l’input sismico è invece rappresentato dalle storie temporali di accelerazione o spostamento di un punto del terreno. In alcuni casi è necessario fornire tutte e tre le componenti del moto.

Scopo del presente lavoro è la definizione dell’input sismico nell’area prospiciente il porto di Ancona dove è prevista la realizzazione di una nuova opera di accosto (banchina) delle navi. A questo scopo è stata eseguita un’analisi di pericolosità sismica di tipo probabilistico al fine di determinare il valore dell’accelerazione massima orizzontale (amax) su suolo rigido di riferimento che ha probabilità di eccedenza del 10% in 50 anni e che corrisponde quindi ad un periodo di ritorno di 475 anni. Insieme al valore di amax è stato anche determinato lo spettro di risposta isoprobabile per la stessa probabilità di eccedenza. Esso corrisponde nella nuova normativa tecnica per le costruzioni [NTC, 2005; OPCM 3431, 2005] all’azione sismica di progetto per lo Stato Limite Ultimo (SLU).

È stato successivamente definito il terremoto di progetto per l’area in esame, determinando gli scenari che dominano la pericolosità nelle diverse bande di frequenza dello spettro di risposta isoprobabile, ottenendo i valori delle coppie magnitudo-distanza epicentrale che danno maggior contributo alla pericolosità sismica del sito. Sono state infine selezionate 7 terne di accelerogrammi naturali registrati su roccia soddisfacenti, in media, al requisito della compatibilità con lo spettro di risposta probabilistico secondo le prescrizioni stabilite dalle norme [NTC, 2005; OPCM 3431, 2005]. È stato infine determinato elaborando le informazioni derivanti dalla campagna di indagini geotecniche e geofisiche, un profilo verticale delle caratteristiche dinamiche del sito, il quale è stato impiegato per eseguire le analisi di risposta sismica locale finalizzate alla definizione dell’input sismico locale. Quest’ultimo è rappresentato da uno spettro di risposta elastico e da una terna di accelerogrammi scalati al valore di amax determinato dallo studio probabilistico di pericolosità sismica. L’analisi è stata effettuata tenendo conto, mediante simulazioni numeriche di tipo Monte Carlo, delle incertezze associate ai parametri derivanti dalla caratterizzazione geotecnico sismica del sito.


5

2. DOCUMENTI DI RIFERIMENTO

2.1. NORMATIVA

• EN 1998-1 [2004]. Eurocode 8 “Design of Structures for earthquake resistance – Part 1: General rules, seismic actions and rules for buildings” Pr-EN 1998-1. Final Draft. December 2003.

• EN 1998-5 [2004]. Eurocode 8 “Design Provisions for Earthquake Resistance of Structures - Part 5: Foundations, Retaining Structures and Geotechnical Aspects.” Pr-EN 1998-5. Final Draft. December 2003.

• OPCM 3274 [2003]. Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n. 3274 del 20 Marzo 2003. “Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica”. GU n. 72 del 8-5-2003.

• OPCM 3316 [2003]. Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n. 3316 del 2 Ottobre 2003. “Modifiche ed integrazioni all’ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n. 3274 del 20 marzo 2003”. GU n. 236 del 10-10-2003.

• OPCM 3431 [2005]. Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n. 3431 del 3 Maggio 2005. “Ulteriori Modifiche ed integrazioni all’ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n. 3274 del 20 marzo 2003”. GU n. 236 del 10-05-2005.

• NTC [2005]. Norme Tecniche per le Costruzioni. Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti. Decreto Ministeriale del 14-9-2005. Supplemento ordinario alla GU n. 222 del 23-9-2005.

2.2. LETTERATURA TECNICA

• Aki K., e Richards, P.G. [2002]. “Quantitative Seismology”. University Science Books, 2nd Edition, Sausalito, pp. 704.

• Albarello, D., Camassi, R., Rebez, A. [2001]. “Detection of Space and Time Heterogeneity in the Completeness of a Seismic Catalogue by a Statistical Approach: An Application to the Italian Area”, Bull. Seism. Soc. of Am., 91(6), pp. 1694-1703.

• Algermissen S.T., Perkins D.M., Thenhaus P.C., Hanson S.L. and Bender B.L. [1982]. “Probabilistic estimates of maximum acceleration and velocity in rock in the contiguous United States”, Open-File Report 82-1033, U.S. Geological Survey, Washington, D.C., pp. 99.

• Ambraseys N.N. [1995]. “The prediction of earthquake peak ground acceleration in Europe”, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 24(4), pp. 467-490.

• Ambraseys N.N., Simpson K.A. and Bommer J.J. [1996]. “The prediction of horizontal response spectra in Europe”, Earthquake Engineering and Structurarl Dynamics, 25, pp. 371-400.

• Bommer J.J, Acevedo A B. [2004]. “The use of real accelerograms as input to dynamic analysis”, Journal of Earthquake Engineering, 8[1], pp. 43-91

• Boschi, E., Dragoni, M. [2000]. “Sismologia”. UTET, pp. 315.

• Camassi R. e Stucchi M. [1997]. NT4.1.1, un catalogo parametrico di terremoti di area italiana al di sopra della soglia del danno, GNDT, Milano, 95 pp. http://emidius.mi.ingv.it/NT/.

• Cornell C.A. [1968]. “Engineering seismic risk analysis”, Bulletin of the Seismological Society of America, 58, pp. 1583-1606.

• GDL CPTI [1999]. “Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani”, Gruppo di Lavoro CPTI, ING, GNDT, SGA, SSN, Bologna, 92 pp. http://emidius.mi.ingv.it/CPTI/.


6

• GDL CPTI [2004]. “Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani”, Versione 2004. Gruppo di Lavoro CPTI, Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, INGV, Bologna, http://emidius.mi.ingv.it/CPTI/.

• GDL MPS [2004]. “Redazione della Mappa di Pericolosità Sismica prevista dall’Ordinanza PCM del 20 marzo 2003, n. 3274, All. 1” – Rapporto Conclusivo. Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia. Rapporto disponibile presso il sito Internet: http://zonesismiche.mi.ingv.it/.

• Helton J.C. and Davis F.J. [2003], “Latin hypercube sampling and the propagation of uncertainty in analyses of comlex systems”, Reliability Engineering and System Safety, 81, pp. 23-69.

• Idriss, I. M. and Sun, J. I. [1992] “User’s Manual for SHAKE91,” Center for Geotechnical Modeling, Department of Civil Engineering, University of California, Davis.

• Ishibashi, I., Zhang, X. [1993]. “Unified Dynamic Shear Moduli and Damping Ratios of Sand and Clay” Soils and Foundations, Japanese Society of Soil Mechanics and Foundation Engineering, Vol. 33, No. 1, March 1993, pp.182-191.

• Kramer, S.L. [1996]. “Geotechnical Earthquake Engineering.”, Prentice-Hall, New Jersey, pp. 653.

• Meletti, C., Patacca, E., e Scandone, P. [2000]. “Construction of a Seismotectonic Model: the Case of Italy.”, Pure and Applied Geophysics, 157, pp. 11-35.

• Meletti, C. e Valensise, G. [2004]. “Zonazione Sismogenetica ZS9 – App.2 al Rapporto Conclusivo”, Appendice 2 al documento “Redazione della Mappa di Pericolosità Sismica prevista dall’Ordinanza PCM del 20 marzo 2003, n. 3274, All. 1” – Rapporto Conclusivo. Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia. Rapporto disponibile presso il sito Internet: http://zonesismiche.mi.ingv.it/.

• Mulargia, F., Gasperini, P. e Tinti, S. [1987] Contour Mapping of Italian Seismicity, Tectonophysics, 142, pp. 203-216.

• Reiter, L. [1991]. “Earthquake Hazard Analysis: Issues and Insights”. Columbia University Press, pp. 254.

• Sabetta, F. and Pugliese A. [1987]. “Attenuation of peak horizontal acceleration and velocity from Italian strong-motion records”, Bulletin of the Seismological Society of America, 77(5), pp. 1491-1513.

• Sabetta F. and Pugliese A. [1996]. “Estimation of response spectra and simulation of nonstationary earthquake ground motions”, Bulletin of the Seismological Society of America, 86(2), pp. 337-352.

• Scandone P., Patacca E., Meletti C., Bellatalla M., Perilli N., Santini U., (1990). “Struttura geologica, evoluzione cinematica e schema sismotettonico della penisola italiana”. Atti del Convegno Annuale del Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti, vol.1, pp. 119-135.

• Seed H.B. and Idriss I.M. [1970] “Soil moduli and damping factors for dynamic response analyses”, Report EERC 70-10, Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley.

2.3. CODICI DI CALCOLO

• EZ-FRISK v. 7.01. “Computer Package for Seismic Hazard Analysis, Spectral Matching and Site Response Analysis”. Risk Engineering Inc. 2005.

• Schnabel, P. B., Lysmer, J., and Seed, H. B. (1972) “ SHAKE: A Computer Program for Earthquake Response Analysis of Horizontally Layered Sites”, Report No. UCB/EERC-72/12, Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley, December, 102p.

• Idriss, I. M. and Sun, J. I. (1992) “User’s Manual for SHAKE91,” Center for Geotechnical Modeling, Department of Civil Engineering, University of California, Davis.


7

2.4. DOCUMENTI E RELAZIONI DI INDAGINE

• Methodo [2006], “Indagini geognostiche e geofisiche eseguite per il completamento della banchina rettilinea presso il porto di Ancona – Rapportp tecnico”.

• Geotrivell [1997], “Relazione geologica definitiva”, consulente Prof. V. Cotecchia.

• Methodo [2006], “Certificati prove geotecniche di laboratorio”.


8

3. DATI GEOLOGICI, GEOTECNICI E GEOFISICI

3.1. INQUADRAMENTO GEOLOGICO-GEOMORFOLOGICO

L’area portuale di Ancona si presenta complessa sotto il profilo geologico, a causa della intensa attività tettonica che l’ha interessata. Dalle indagini effettuate si riscontra la presenza, dal basso verso l’alto, delle seguenti formazioni:

• formazione Schlier (Miocene medio-inferiore), tipica dell’area anconetana, costituita da un’alternanza di marne, marne argillose e calcari marnosi biancastri, notevolmente consistenti. Questa formazione si estende a partire da una profondità di circa 25-27 m fino a 40-50 m corrispondente alla massima profondità a cui si sono spinte le indagini geognostiche, ma è presumibile che si estenda fino a profondità anche maggiori.

• Sulla formazione della Schlier, sono stati rinvenuti i terreni del Miocene Superiore, che si presentano assai vari per composizione litologica e spessore. Tra le formazioni del Miocene superiore, si riconosce la cosiddetta formazione Gessoso-Solfifera, costituita da argille e marne bituminose, marne tripolacee e diatomiti, seguite da calcari marnosi, calcari dolomitici e solfiferi. Questi calcari a loro volta sono seguiti da argille bituminose con rare e sottili intercalazioni di siltiti arenarie fini. La formazione Gessoso-Solfifera è seguita, verso l’alto, dalla Formazione a Colombacci (sempre del Miocene superiore), costituita da argille marnose con sottili intercalazioni arenacee. La parte superiore del ciclo miocenico è costituita dalla formazione geologica denominata Orizzonte del Trave, che tuttavia sembra scomparire nei dintorni della città di Ancona.

• La successione pliocenica (Pliocene medio-inferiore) è costituita essenzialmente da argille marnose e/o marne argillose. Senza alcun ordine apparente, sono presenti nelle argille interstrati millimetrici, lenti e/o livelli sabbiosi e sabbioso limosi.

• Al di sopra della successione pliocenica si rinvengono i depositi colluviali argilloso-sabbiosi del Pleistocene.

• Questi ultimi sono sovrastatati da uno strato di terreni sciolti rappresentati da sabbie fini, con livelli sabbioso-limosi, limoso-sabbiosi e limoso-argillosi. In particolare, lo strato più superficiale è costituito da materiale di riporto, ottenuto tramite riempimento idraulico dell’area con sabbie di dragaggio. Si tratta pertanto di terreni sciolti costituiti da sabbie fini, con livelli sabbioso-limosi, limoso-sabbiosi e limoso-argillosi. Tale strato di riporto presenta un addensamento maggiore nei livelli più superficiali, per una profondità limitata a 2-3 metri dal piano campagna, ciò anche a causa dell’effetto di compattazione esercitato dai tetrapodi in calcestruzzo che sono stati temporaneamente posti nell’area prospiciente il litorale.

3.1.1. Caratterizzazione geotecnico sismica

Per la caratterizzazione geotecnico sismica dell’area portuale di Ancona, si è fatto riferimento ai risultati della campagna di prove geognostiche e geofisiche eseguite al sito nel 2006.

In particolare, si è fatto riferimento ai risultati delle seguenti prove:

• 4 sondaggi meccanici, tre dei quali spinti fino alla profondità di 40 ed uno sino a 50 m;


9

• 4 prove penetrometriche statiche (CPT), spinte a rifiuto, che hanno raggiunto profondità variabili da 23 a 25.4 m dal p.c.

• 4 indagini geofisiche in foro di tipo cross-hole, che hanno fornito informazioni sul profilo di velocità VP e VS nel sottosuolo.

• prove geotecniche di laboratorio eseguite su campioni prelevati in sito.

E’ importante sottolineare come le quote dei boccafori dei 4 sondaggi rispetto al livello medio del mare fossero, seppur di poco, diverse. Pertanto le profondità a cui sono riferiti i risultati delle diverse prove sono state corrette, in moda da riferirle alla stessa profondità rispetto al livello medio del mare.

Tra i risultati delle prove effettuate sono stati ritenuti particolarmente utili alla caratterizzazione geotecnico-geofisica per le valutazioni di risposta sismica locale i log stratigrafici ricavati dai sondaggi, i risultati delle prove CPT e i profili di velocità delle onde di taglio VS desunti dalle prove geofisiche cross-hole. L’utilità dei profili di velocità delle onde di compressione VP desunti dalle prove cross-hole è stata invece modesta a causa della condizione di saturazione caratteristica del deposito.

0 100 200 300 400-26-25-24-23-22-21-20-19-18-17-16-15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-10

cpt1

QC [Kg/cm2]

Pro

fond

ità [m

]

0 100 200 300 400-26-25-24-23-22-21-20-19-18-17-16-15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-10

cpt2

QC [Kg/cm2]0 100 200 300 400

-26-25-24-23-22-21-20-19-18-17-16-15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-10

cpt3

QC [Kg/cm2]0 100 200 300 400

-26-25-24-23-22-21-20-19-18-17-16-15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-10

cpt4

QC [Kg/cm2]

0 5 10-26-25-24-23-22-21-20-19-18-17-16-15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-10

cpt1

FS [Kg/cm2]

Pro

fond

ità [m

]

0 5 10-26-25-24-23-22-21-20-19-18-17-16-15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-10

cpt2

FS [Kg/cm2]0 5 10

-26-25-24-23-22-21-20-19-18-17-16-15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-10

cpt3

FS [Kg/cm2]0 5 10

-26-25-24-23-22-21-20-19-18-17-16-15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-10

cpt4

FS [Kg/cm2]


10

0 250 500-50-48-46-44-42-40-38-36-34-32-30-28-26-24-22-20-18-16-14-12-10-8-6-4-20

ch1

Vs [m/s]

Pro

fond

ità [m

]

0 250 500-50-48-46-44-42-40-38-36-34-32-30-28-26-24-22-20-18-16-14-12-10-8-6-4-20

ch2

Vs [m/s]0 250 500

-50-48-46-44-42-40-38-36-34-32-30-28-26-24-22-20-18-16-14-12-10-8-6-4-20

ch3

Vs [m/s]0 250 500

-50-48-46-44-42-40-38-36-34-32-30-28-26-24-22-20-18-16-14-12-10-8-6-4-20

ch4

Vs [m/s]

Figura 1 Risultati delle prove CPT (resistenza alla punta qC e attrito laterale FS) e delle prove geofisiche cross-hole (profilo di velocità delle onde S).

I risultati ritenuti più significativi delle prove CPT e delle cross-hole eseguite sono illustrati in Figura 1. La Figura 2 mostra invece la sovrapposizione degli andamenti con la profondità della resistenza alla punta e dell’attrito laterale delle singole prove CPT e i profili di velocità VS desunti dalle prove cross-hole. Essa mostra una stratigrafia caratterizzata da strati ben identificati e lateralmente omogenei. È pertanto possibile escludere effetti di amplificazione bidimensionale alla scala di interesse, e questo consente, come verrà descritto in dettaglio al capitolo 5, di estrarre un profilo medio monodimensionale di VS rispetto al quale effettuare le analisi.

0 100 200 300 400-26-25-24-23-22-21-20-19-18-17-16-15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-10

Tutte cpt

QC [Kg/cm2]

Pro

fond

ità [m

]

0 2 4 6 8 10-26-25-24-23-22-21-20-19-18-17-16-15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-10

Tutte cpt

FS [Kg/cm2]

Pro

fond

ità [m

]

0 100 200 300 400 500-50-48-46-44-42-40-38-36-34-32-30-28-26-24-22-20-18-16-14-12-10-8-6-4-20

Tutte crossholes

Pro

fond

ità [m

]

Vs [m/s]

Figura 2 Sintesi dei risultati delle prove CPT (resistenza alla punta qC e attrito laterale FS) e delle prove geofisiche cross-hole (profilo di velocità delle onde S).


11

4. ANALISI DI PERICOLOSITÀ SISMICA DI RIFERIMENTO

4.1. DATI DI BASE PER LO STUDIO DI PERICOLOSITÀ

I dati di partenza impiegati per le analisi di pericolosità sismica di base sono i più recenti dati pubblicati dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV, http://www.mi.ingv.it/) ed impiegati per la redazione della mappa di pericolosità sismica del territorio nazionale MPS04 [GDL MPS, 2004]. In particolare si è fatto riferimento al catalogo parametrico dei terremoti italiani (CPTI-04) e la più recente zonazione sismogenetica ZS9 [Gruppo di Lavoro, 2004]. Nel seguito sono illustrati i dati principali impiegati nello studio.

4.1.1. Catalogo dei terremoti e zonazione sismogenetica

Per la definizione delle caratteristiche regionali di sismicità si è utilizzato il catalogo parametrico dei terremoti italiani CPTI-04 [GDL CPTI, 2004] messo recentemente a punto dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia nell’ambito del progetto di redazione della nuova mappa di pericolosità sismica del territorio nazionale [GDL MPS, 2004]. Tale catalogo, disponibile presso il sito WEB http://emidius.mi.ingv.it/CPTI/, costituisce una evoluzione ed un aggiornamento del catalogo CPTI99 rimasto invariato dal 1992 [GDL CPTI, 1999] e incompleto nella finestra temporale post-1980. Le caratteristiche più salienti del catalogo CPTI04, ai fini del presente studio, sono riassumibili come segue:

• La finestra cronologica coperta dal catalogo va dall’anno 217 a.C. (mondo antico) al 2002 d.C. Per quel che concerne le sezioni ante 1000 e 1000-1980 esse sono le stesse del catalogo CPTI99 con l’introduzione di alcune modifiche minori. La sezione 1981-1992 essa è stata ricompilata integralmente mentre la sezione 1993-2002 è stata compilata ex novo.

• Il catalogo non contiene eventi definibili come repliche e precursori ovvero eventi avvenuti entro 90 giorni e 30 km da un evento di energia maggiore individuato come principale all’interno di una sequenza. Tale requisito rende il catalogo particolarmente adatto agli studi di pericolosità sismica e di rappresentazione probabilistica della sismicità.

• Per tutti gli eventi sismici del catalogo è stata determinata la magnitudo-momento MW operando così una omogeneizzazione del catalogo per quel che concerne la stima delle misure di magnitudo. La magnitudo-momento ha il pregio rispetto ad altre definizioni di magnitudo di non saturare al crescere dell’energia rilasciata dal terremoto.

• Per quel che concerne le soglie energetiche di magnitudo il catalogo CPTI04 eredita per le sezioni pre-1980 la soglia minima di magnitudo dei cataloghi NT4.1.1 [Camassi e Stucchi, 1997] e CPTI99 da cui è derivato e contiene solo eventi con magnitudo MS ≥ 4 dove MS è la magnitudo derivata dalle onde superficiali. Tale valore è molto prossimo a quella che nella zona epicentrale corrisponde alla soglia macrosismica di danno alle costruzioni. Per le sezioni post-1980 si è adottata, con l’eccezione della zona etnea, una soglia minima di magnitudo leggermente superiore (MS ≥ 4.15).

• Infine per quanto riguarda i limiti geografici, il catalogo CPTI04 contempla i terremoti avvenuti in Italia e quelli che, pur essendo stati localizzati in aree limitrofe, potrebbero essere stati risentiti con intensità significativa all'interno dei confini nazionali.

Ai fini dello studio, dal catalogo CPTI04 sono stati estratti gli eventi sismici contenuti nelle zone sismogenetiche che rientrano anche solo in parte in una finestra circolare centrata sul sito oggetto di studio ed avente un raggio di 200 km. La Figura 3 illustra la mappa con gli epicentri dei terremoti e la zona di interesse. Da essa risulta evidente come la distribuzione degli epicentri corrisponda ad una sismicità regionale diffusa in modo relativamente omogeneo e con la presenza non trascurabile di terremoti aventi magnitudo MW ≥ 6.0. Sono inoltre presenti alcuni eventi con epicentro molto vicino al sito in esame.


12

magnitudo momentomagnitudo momento

Figura 3 Eventi significativi per l’area marchigiana estratti dal catalogo dei terremoti CPTI04. Finestra temporale 217 a.C. al 2002 d.C [GDL CPTI, 2004]. Nel riquadro è riportata la magnitudo momento di ogni evento.

Le zone sismogenetiche sono aree caratterizzate da un tasso di sismicità uniforme e quindi descritte da un’unica distribuzione probabilistica della magnitudo e dallo stesso processo di occorrenza temporale dei terremoti. Esse sono pertanto zone omogenee dal punto di vista del potenziale di generazione dei terremoti in quanto si assume che tutti i punti all’interno di una zona sismogenetica abbiano la stessa probabilità di divenire epicentri di un evento sismico. La geometria delle zone sismogenetiche viene definita in base alle caratteristiche sismotettoniche e di sismicità regionali [Reiter, 1991]. In questo studio è stata adottata la zonazione sismogenetica recentemente sviluppata da Meletti e Valensise [2004] e utilizzata nel già citato lavoro di redazione della nuova mappa di pericolosità sismica del territorio nazionale [GDL MPS, 2004] da parte dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia. Essa è denominata con la sigla ZS9 ed è riportata in Figura 4. La ZS9 contempla 36 zone sismogenetiche ed è stata sviluppata a partire dalla precedente zonazione ZS4 [Meletti et al. 2000] realizzata seguendo l’approccio cinematico di Scandone et al. [1990] a cui sono stati apportati rilevanti cambiamenti per tener conto dell’avanzamento delle conoscenze sulla tettonica attiva e sulla distribuzione delle sorgenti sismogenetiche degli ultimi anni. In ZS9 a ciascuna zona sismogenetica è stata associata una stima della profondità media dei terremoti e un meccanismo di


13

fagliazione prevalente [GDL MPS, 2004]. Per il presente studio sono state considerate le zone sismogenetiche che, anche se solo per minima parte, rientrano nell’area di interesse con raggio 200 km centrato su Ancona.

Figura 4 Zonazione sismogenetica ZS9 [GDL MPS, 2004].

4.1.2. Completezza del catalogo dei terremoti

La sismicità storica rappresentata dal catalogo dei terremoti (nel nostro caso il CPTI04) è ricostruita utilizzando informazioni provenienti da fonti eterogenee che includono registrazioni strumentali recenti e osservazioni macrosismiche provenienti da documentazioni antiche. Come tale essa è caratterizzata da differenti livelli di accuratezza risultanti dalla diversa tipologia e qualità delle informazioni disponibili nonché dai differenti approcci utilizzati per la loro elaborazione. In generale tanto più si risale indietro nel tempo tanto più diventano rare e incerte le notizie sugli eventi sismici accaduti dei quali solamente per i più disastrosi è stata tramandata memoria. L’inevitabile incompletezza che caratterizza i cataloghi dei terremoti deve essere debitamente presa in conto nella valutazione dei tassi di sismicità se si vuole evitare che di essi vengano determinate, per ciascuna classe di magnitudo, delle stime fuorvianti. Le classi di magnitudo considerate per il presente studio sono le stesse considerate dal Gruppo di Lavoro per la redazione della Mappa di Pericolosità Sismica Nazionale.

4.1.3. Tassi di sismicità: relazioni di Gutenberg-Richter

La sismicità di una regione o porzione di territorio viene tradizionalmente rappresentata in termini probabilistici, attraverso la relazione frequenza-magnitudo di Gutenberg-Richter [Reiter, 1991; Kramer, 1996] che fornisce il tasso medio annuale di occorrenza o accadimento λM di eventi sismici aventi magnitudo maggiore o uguale a MW. La relazione di Gutenberg-Richter stabilisce l’esistenza di un legame lineare tra λM e la magnitudo nel piano semi-logaritmico log λMw – MW:


14

WM MbalogW

⋅−=λ (4.1)

dove i parametri “a” e “b” della relazione (4.1) rappresentano rispettivamente la sismicità totale della regione a cui essa è riferita (10a definisce l’accadimento annuale medio di terremoti aventi magnitudo maggiore o uguale a zero) e la frequenza relativa di accadimento dei terremoti più forti (e quindi più sporadici) rispetto a quelli più deboli (più frequenti). Essi sono determinati attraverso una procedura statistica di regressione con il metodo dei minimi quadrati nel piano semi-logaritmico log λMw – MW. Uno dei limiti della relazione di Gutenberg-Richter (4.2) è quello di essere illimitata superiormente. Questo comporta che essa preveda un tasso medio annuale di accadimento λM non nullo anche per eventi sismici di magnitudo infinita (l’evento con più energia del XX secolo è stato il terremoto del Cile avvenuto nel 1960 la cui magnitudo MW è stata stimata pari a 9.5). Si pone pertanto il problema di stabilire una relazione di ricorrenza frequenza – magnitudo che sia limitata superiormente dai valori massimi di magnitudo MW associabili all’area di studio. Nel presente lavoro sono stati considerati come valori di magnitudo massima per ogni zona sismogenetica analizzata, quelli forniti nel rapporto conclusivo già citato per la realizzazione della mappa di pericolosità sismica nazionale (GdL MPS, 2004). Utilizzando i valori di completezza illustrati nel paragrafo precedente sono stati calcolati dal catalogo dei terremoti i tassi di occorrenza (o di accadimento) cumulativi annuali per i diversi intervalli di magnitudo e per le zone sismogenetiche che rientrano nell’area di interesse considerata. I valori ottenuti sono in accordo con quelli ottenuti dal Gruppo di Lavoro per la redazione della Mappa di Pericolosità Sismica Nazionale.

4.1.4. Relazioni predittive o di attenuazione

Le relazioni di attenuazione costituiscono un dato fondamentale nella valutazione della pericolosità sismica. Numerose sono le relazioni predittive proposte per una gran varietà di domini tettonici. Restringendo l’analisi alle valutazioni di pericolosità sismica fatte in Europa, ma principalmente in Italia, le relazioni di attenuazione in accelerazione più utilizzate sono quelle di Ambraseys [1995] e Ambraseys et al. [1996]. Le relazioni di Ambraseys sono calibrate rispetto a una base di dati più ampia e possono essere applicate in un intervallo di dati maggiore, rispetto alle relazioni di attenuazione sviluppate a livello nazionale ovvero Sabetta e Pugliese [1987] e Sabetta e Pugliese [1996]. Nel presente studio il calcolo della pericolosità sismica è stato svolto utilizzando le relazioni predittive di Ambraseys et al. [1996].

4.2. ANALISI DI PERICOLOSITÀ SISMICA

Il metodo seguito è il classico metodo probabilistico di Cornell [Cornell, 1968; Algermissen et al., 1982], descritto nel paragrafo successivo. I risultati dell’analisi in termini di amax sono stati confrontati con i valori pubblicati sulla mappa di pericolosità del territorio nazionale MPS04 verificando un buon accordo della amax.

È evidente che per operare la selezione degli accelerogrammi naturali occorre conoscere in modo adeguato la pericolosità sismica del sito e gli scenari sismogenetici dominanti in modo da definire la magnitudo (M) e la distanza epicentrale (R) del terremoto di riferimento. Questi dati (M ed R) sono completamente specificati quando lo studio di pericolosità è effettuato con il metodo deterministico. Se si effettua come in questo caso uno studio probabilistico, il risultato che si ottiene è un valore di amax ed uno spettro di risposta isoprobabile su suolo di tipo rigido con periodo di ritorno di 475 anni.


15

L’identificazione dello scenario dominante per quel sito deve essere successivamente effettuata mediante un processo di deaggregazione.

L’analisi probabilistica di pericolosità è stata effettuata con il codice di calcolo EZ-FRISK v. 7.01 (Risk-Engineering Inc.). Il metodo di calcolo utilizzato della pericolosità sismica è quello di Cornell che valuta l’influenza di tutte le probabili sorgenti di terremoti con i tassi medi di attività loro assegnati.

4.3. METODO DI CORNELL

L’utilizzo dei concetti probabilistici consente di contemplare nelle valutazioni di pericolosità sismica le incertezze derivanti dalla distribuzione spaziale e dagli intervalli di ricorrenza degli eventi sismici. La metodologia di Cornell [1968] per la valutazione della pericolosità sismica può essere descritta nei seguenti quattro passi :

• Identificazione e caratterizzazione delle sorgenti sismiche in grado di produrre scuotimenti significativi al sito. Viene presa in considerazione anche l’ubicazione dei possibili punti di rottura e la dimensione della superficie di rottura all’interno della sorgente. Assegnando probabilità uniformemente distribuita ad ogni sorgente, gli eventi sismici hanno uguale probabilità di verificarsi all’interno della stessa zona.

• Caratterizzazione dell’occorrenza temporale degli eventi. Per caratterizzare la sismicità di ogni sorgente si utilizza una relazione di ricorrenza , che specifica il tasso medio di superamento per ogni classe di eventi sismici. In questo studio si è utilizzata la relazione di ricorrenza di Gutenberg-Richter limitata superiormente.

• Determinazione, attraverso le relazioni di attenuazione, del moto prodotto al sito da qualsiasi possibile evento. In questo studio è stata adottata la relazione di attenuazione di Ambraseys et al. [1996].

• Somma delle incertezze riguardanti l’ubicazione e la grandezza dell’evento e riguardanti la previsione del parametro di scuotimento del suolo al fine di ottenere la probabilità che tale parametro possa essere superato durante una prefissata finestra temporale.

L’analisi di pericolosità sismica con il metodo di Cornell calcola il numero annuo di eventi che produce un parametro di scuotimento al suolo superiore ad un livello specificato. Questo numero di eventi all’anno ν è anche chiamato “frequenza annua di eccedenza”; l’inverso di ν è chiamato “periodo di ritorno”.

4.4. RISULTATI DELL’ANALISI PROBABILISTICA

La Figura 5 mostra un estratto della mappa di accelerazione massima orizzontale amax su suolo rigido che ha il 10% di probabilità di eccedenza in 50 anni derivata dallo studio dell’INGV per le Marche [GDL MPS, 2004]. La zona di Ancona si colloca sulla linea di livello corrispondente al valore di 0.175g.


16

Figura 5 Mappa dei valori di amax per le Marche prodotta da INGV (http://www.mi.ingv.it/) per il periodo di ritorno di 475 anni (corrispondente ad uno scuotimento con probabilità di eccedenza di 0.10 in 50 anni).

L’analisi di pericolosità sismica condotta in questo studio ha fornito per il sito di Ancona-Porto la curva di pericolosità riportata in Figura 6, calcolata per un’accelerazione spettrale corrispondente alla amax (PGA).

Figura 6 Curva di pericolosità per il sito di Ancona-Porto ottenuta in questo studio.

Il valore di amax corrispondente ad un periodo di ritorno di 475 anni (frequenza di eccedenza pari a 0.21%) è di 0,1765g ed è quindi prossimo al valore predetto dallo studio INGV (vedi Figura 5). In Figura 7 sono riportati per il sito di Ancona-Porto gli spettri di risposta isoprobabili su suolo rigido (componente orizzontale) per i periodi di ritorno di 475, 975 e 2475 anni.


17

Figura 7 Spettri di risposta isoprobabili su suolo di tipo rigido ottenuti in questo studio per diversi periodo di ritorno per il sito di Ancona-Porto (componente orizzontale).

4.5. DEAGGREGAZIONE

Il processo di deaggregazione consente di separare i diversi contributi alla pericolosità sismica, espressa da un determinato parametro di scuotimento (ad es. amax), e quindi di identificare per un prefissato periodo di ritorno, quale sorgente sismica contribuisce maggiormente alla pericolosità. La deaggregazione per il parametro amax fornisce uno scenario di M = 5.55 e R = 11.2km.

Figura 8 Risultati della disaggregazione condotta al sito di Ancona-Porto per il parametro di scuotimento amax e per un periodo di ritorno di 475 anni.

Quando la deaggregazione fornisce coppie M e R (magnitudo, distanza epicentrale) poco variabili su un ampio intervallo di periodi dello spettro di risposta probabilistico, la pericolosità sismica al sito è controllata da un evento di scenario pressoché deterministico. Conseguentemente la selezione degli


18

accelerogrammi naturali può essere condotta adottando una tolleranza sui parametri M e R modesta. La tolleranza sulla magnitudo può essere ridotta a 0.2 unità, mentre più ampia può essere la tolleranza sulle distanza in quanto l’effetto della magnitudo sulle forme spettrali è infatti superiore a quello prodotto dalla distanza. Se invece la deaggregazione fornisce coppie M, R diverse al variare del periodo dell’accelerazione spettrale, è necessario assumere nella selezione degli accelerogrammi reali una tolleranza maggiore su magnitudo e distanza. In alternativa si possono considerare più eventi di scenario tuttavia è sempre necessario effettuare il processo di deaggregazione per una banda di periodi dell’accelerazione spettrale compatibile con i periodi propri di vibrazione della struttura.

Come verrà specificato meglio nel prossimo paragrafo, i risultati della deaggregazione sono stati utilizzati per verificare che gli accelerogrammi naturali selezionati sulla base della compatibilità con lo spettro di risposta di normativa, fossero anche sismo-compatibili con lo scenario di deaggregazione risultante per il sito di Ancona-Porto.

4.6. SCELTA DEGLI ACCELEROGRAMMI

Negli ultimi anni il numero di registrazioni ‘strong-motion’ messo a disposizione dai gestori delle reti sismometriche è progressivamente cresciuto e oggi sono numerose le banche dati accelerometriche accessibili via internet. Esse contengono dati digitali corrispondenti a registrazioni di terremoti contraddistinti da magnitudo e distanze epicentrali molto variabili e riferite ad una grande varietà di contesti sismotettonici. La selezione degli accelerogrammi da utilizzare nelle analisi dinamiche deve essere svolta in modo da soddisfare i vincoli sismogenetici del sito oggetto di studio. L’obiettivo è identificare un accelerogramma o un insieme di accelerogrammi i cui parametri sismologici (ad es. magnitudo, distanza epicentrale, meccanismo focale) siano compatibili a quelli di pertinenza per il sito in esame.

Un altro requisito da soddisfare nella selezione degli accelerogrammi è quello della spettro-compatibilità. La normativa sismica attuale [NTC, 2005; OPCM 3431, 2005] impone che l’accelerazione spettrale media degli spettri di risposta degli accelerogrammi selezionati non presenti uno scarto in difetto maggiore del 10% rispetto allo spettro di risposta di riferimento (per es. quello specificato dalla normativa stessa) nell’intervallo di periodi strutturali che va da 0.15s a 2s. La normativa non impone altresì alcun limite per lo scarto in eccesso dello spettro di risposta medio rispetto allo spettro di risposta di riferimento ma è evidente che accelerazioni spettrali troppo elevate possono determinare una domanda sismica eccessiva nell’analisi dinamica delle strutture.

Per le analisi di risposta sismica locale e più in generale per problemi di geotecnica sismica è preferibile l’impiego di accelerogrammi naturali in quanto più realistici dal punto di vista del contenuto in frequenza e del numero di cicli, della corretta correlazione temporale tra le componenti orizzontale e verticale dello scuotimento, del contenuto energetico in relazione ai parametri sismogenetici [Bommer e Acevedo, 2004].

Il numero di accelerogrammi da considerare deve essere adeguato alla stabilizzazione della media dei risultati delle analisi dinamiche, riducendo la dispersione, senza tuttavia rendere eccessivamente onerose le analisi da un punto di vista computazionale. L’attuale normativa sismica stabilisce che un insieme di 7 terne di accelerogrammi è da considerarsi sufficiente per considerare i risultati medi delle analisi.

In questo studio la ricerca nelle principali banche dati accelerometriche di registrazioni soddisfacenti i vincoli sismotettonici di magnitudo e distanza epicentrale derivati dalle analisi di deaggregazione ha portato all’identificazione di circa un centinaio di accelerogrammi. La banca dati raccolta è per lo più costituita da registrazioni di terremoti europei le quali sono state attinte dallo European Strong Motion Database (ESD, http://www.isesd.cv.ic.ac.uk/). Altre registrazioni sono provenienti dalla banca dati


19

strong-motion Pacific Earthquake Engineering Research Centre (PEER, http://peer.berkeley.edu/smcat/) e dal Consortium of Organization for Strong Motion Observation Systems (COSMOS, http://db.cosmos-eq.org/).

Delle circa cento registrazioni selezionate, ne sono state scartate 40 allo scopo di eliminare gli accelerogrammi ritenuti di qualità non adeguata (per es. registrazioni troncate in alcune porzioni significative del segnale). Con tale operazione di filtro si è ottenuto un insieme di registrazioni accelerometriche soddisfacenti i vincoli sismogenetici del sito pari a circa 60 terne di segnali. Da tale insieme è stato individuato il gruppo di 7 accelerogrammi che riproduce al meglio lo spettro di risposta di riferimento. La selezione del gruppo di 7 terne di accelerogrammi naturali spettro-compatibili è stata effettuata utilizzando un codice di calcolo appositamente messo a punto che, a partire dalle registrazioni scaricate dalle banche dati, combina automaticamente gli accelerogrammi identificando i gruppi il cui spettro medio si adatti sufficientemente bene allo spettro probabilistico risultante dalle analisi di pericolosità sismica. Il programma considera tutte le possibili combinazioni (> 108) di gruppi di 7 accelerogrammi naturali appartenenti ad una famiglia precedentemente selezionata e confronta lo spettro di risposta medio con quello di riferimento. Tra tutte le combinazioni possibili è stata scelta quella con scarto negativo e scarto medio minori. Come spettro di riferimento si è scelto lo spettro di risposta elastico prescritto dalla normativa per la zona sismica 2 che è la zona di appartenenza di Ancona. I 7 accelerogrammi sono stati selezionati imponendo i seguenti vincoli sismogenetici e di scuotimento:

- amax = 0.2 – 0.3 g

- Distanza epicentrale < 20 km

- Magnitudo = 5.5 – 6

Pertanto, i 7 segnali selezionati risultano compatibili con i risultati dello scenario di deaggregazione calcolato per il sito di Ancona-Porto, il quale che indicava come evento dominante un terremoto di magnitudo 5.5 e una distanza epicentrale di 11 km. Come descritto nel successivo paragrafo, tali accelerogrammi sono stati tutti scalati linearmente al valore di amax previsto dalla normativa per la zona sismica 2, ovvero 0.25g e quindi utilizzati per le analisi di risposta sismica locale. In Tabella 1 sono riportate le caratteristiche sismologiche più importanti delle registrazioni accelerometriche selezionate mentre la Figura 9 illustra la loro rappresentazione grafica.

Tabella 1: Caratteristiche delle registrazioni accelerometriche selezionate per il periodo di ritorno dei 475 anni.

Nome Dist. [km] Data ML MS MW Friuli (aftershock) 16 11/09/1976 5,7 5,52 5,6

Montenegro 16 15/04/1979 - 7,04 -Kalamata (Southern Greece) 10 13/09/1986 5,5 5,75 -

Erzincan (Turkey) 13 13/03/1992 - 6,75 -Ionian (Greece) 18 23/03/1983 5,5 6,16 -

Parkfield 11,6 28/09/2004 - - 6,0Parkfield 14 28/09/2004 - - 6,0

In Figura 10 sono rappresentati gli spettri di risposta dei singoli accelerogrammi selezionati e il loro spettro medio. Il confronto tra lo spettro medio dei 7 accelerogrammi e lo spettro della normativa per la zona sismica 2 è riportato in Figura 11.


20

I

0 5 10 15 20-5

0

5

Tempo [s]

Acc

. [m

/s2 ]

0 10 20 30 40 50-5

0

5

Tempo [s]

Acc

. [m

/s2 ]

0 10 20 30-5

0

5

Tempo [s]

Acc

. [m

/s2 ]

0 5 10 15 20 25-5

0

5

Tempo [s]

Acc

. [m

/s2 ]

0 10 20 30 40-5

0

5

Tempo [s]

Acc

. [m

/s2 ]

0 10 20 30 40-5

0

5

Tempo [s]A

cc. [

m/s

2 ]

0 10 20 30 40-5

0

5

Tempo [s]

Acc

. [m

/s2 ]

Figura 9 I 7 accelerogrammi naturali compatibili allo spettro di normativa per la zona sismica 2 selezionati per le analisi di risposta sismica locale ad Ancona-Porto per il periodo di ritorno dei 475 anni.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Periodo [s]

Acc

el. s

pettr

ale

[m/s

2 ]

Figura 10 Spettri di risposta in accelerazione dei 7 accelerogrammi naturali selezionati scalati al fattore di scala amax=0.25g e spettro di risposta medio ottenuto. Smorzamento strutturale pari al 5%.


21

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40

1

2

3

4

5

6

7

Periodo [s]

Acc

el. s

pettr

ale

[m/s

2 ]

Figura 11 Confronto tra lo spettro di risposta medio dei 7 accelerogrammi selezionati, (in blu) e lo spettro di normativa per la zona sismica 2 (in rosso).

5. VALUTAZIONE DELLA RISPOSTA SISMICA LOCALE

5.1. DEFINIZIONE DEL MODELLO

In considerazione del fatto che il deposito in esame può essere considerato composto da strati piani paralleli e il sito è assente da effetti di amplificazione topografica, è stato possibile effettuare le analisi considerando un modello stratigrafico monodimensionale (1D), in cui le proprietà dei materiali variano unicamente lungo la direzione verticale. Inoltre si assume che il campo d’onda sia costituito esclusivamente da onde trasversali con direzione di propagazione verticale e polarizzazione orizzontale (onde SH).

Il modello stratigrafico monodimensionale richiede la definizione dei parametri geotecnico-sismici in corrispondenza di ciascuno strato di terreno assunto omogeneo. Per il deposito in oggetto, si posso identificare 4 strati omogenei:

• Strato superficiale di riporto: costituito da terreni sciolti, in prevalenza sabbie fini, con livelli sabbioso-limosi, limoso-sabbiosi e limoso-argillosi.

• Strato sabbioso: costituito da sabbia fine a tratti debolmente limosa.

• Strato di argilla: costituito da argilla debolmente limosa e limosa o a tratti debolmente sabbiosa, con lenti sottili di ghiaia medio fine.

• Strato di argilla marnosa: costituito da argilla debolmente marnosa, molto consistente, con livelli millimetrici di sabbia fine.


22

La definizione del modello stratigrafico è stata effettuata combinando i dati derivanti dai rilievi geologici effettuati nella zona e dalle informazioni di tipo litostratigrafiche desunte dai sondaggi. Questo ha consentito di definire profondità e spessore delle diverse formazioni litologiche. La caratterizzazione geotecnico sismica è stata invece effettuata associando ai risultati delle prove geofisiche cross-hole quelli delle prove di laboratorio. Essa ha consentito di determinare le caratteristiche fisiche e meccaniche dei materiali e quindi di definire il profilo “geotecnico sismico di calcolo”. In particolare, i parametri geotecnico sismici necessari alla definizione del modello stratigrafico sono:

- spessore degli strati individuati;

- velocità delle onde di taglio o trasversali (VS) per ognuno degli strati;

- peso di volume delle formazioni;

- curve di degradazione del modulo di taglio, per ogni formazione;

- curva di degradazione dello smorzamento, per ogni formazione.

Per l’esecuzione delle analisi numeriche di risposta sismica mono-dimensionali è inoltre essenziale definire l’input sismico in termini di storie temporali delle accelerazioni. Nel caso specifico sono stati utilizzati, previa deconvoluzione, gli accelerogrammi naturali illustrati in Figura 9 e le cui principali caratteristiche sono descritte nella Tabella 1.

Una singola analisi deterministica della risposta sismica locale, impiegando valori medi delle proprietà meccaniche e fisiche per ciascuno strato, consente di determinare la storia temporale di accelerazione di un punto della superficie libera, lo spettro di risposta in accelerazione e spostamento ed in generale tutti i parametri di scuotimento. Questa analisi tuttavia non consente di valutare l’incertezza del moto sismico conseguente alla natura aleatoria dei parametri geotecnici. Possono inoltre sfuggire all’analisi alcune combinazioni critiche di questi parametri a cui può corrispondere un’amplificazione sismica particolarmente significativa. La presa in conto di questi aspetti nella valutazione della risposta sismica locale richiede l’impiego di analisi stocastiche le quali consentono di valutare gli effetti prodotti dall’incertezza dei parametri del modello sul moto sismico alla superficie del deposito.

La quantificazione delle incertezze associate al modello litostratigrafico non è un’operazione banale in quanto si combinano incertezze di tipo epistemico (attribuibili ad una mancanza di conoscenza) ad incertezze di tipo aleatorio (attribuibili alla intrinseca natura stocastica dei parametri del modello). La variabilità spaziale delle proprietà fisiche e dei parametri geotecnici contribuisce inoltre ad aumentare l’incertezza del modello.

Per citare un esempio, la velocità delle onde trasversali VS in uno strato omogeneo dal punto di vista litologico e geotecnico, potrà variare in direzione verticale e/o orizzontale in modo non trascurabile e tale comunque da inficiare l’ipotesi di omogeneità assunta per lo strato. Anche ipotizzando che le prove geotecniche e geofisiche siano state effettuate utilizzando tecniche di misura di VS estremamente precise ed accurate, il valore “esatto” di questo parametro risulterà diverso in funzione della profondità a cui la misura è stata effettuata e della posizione orizzontale. Se lo strato di terreno è assunto come omogeneo, ad esso sarà associato un unico valore di VS e la sua variabilità spaziale potrebbe essere trattata come incertezza, nel senso che le variazioni spaziali dei valori di questo parametro all’interno dello strato possono essere assunte come rappresentative della variabilità di VS nell’ambito di una popolazione di misure fatte nello stesso punto (ipotesi ergotica).

Nel modello litostratigrafico utilizzato in questo studio, l’incertezza è stata quantificata definendo degli intervalli di confidenza all’interno dei quali i parametri geotecnici sono considerati variare. Pertanto, ad ogni parametro è stata associata una distribuzione probabilistica Gaussiana di valori caratterizzata da un valore medio e da un’incertezza definita in modo tale che gli estremi degli intervalli di confidenza prima definiti corrispondano rispettivamente al 5° e al 95° percentile della distribuzione. L’intervallo di variazione di ogni parametro, e quindi del suo valore medio, è stato definito sulla base del valore


23

minimo e massimo ricavato per quel parametro, dalle prove geotecniche e geofisiche nello strato considerato. Una volta definite le caratteristiche delle distribuzioni statistiche dei parametri geotecnici, si è adottata una tecnica di campionamento delle stesse chiamata “Latin Hypercube” [Helton and Davis, 2003], la quale, minimizzando la varianza, genera distribuzioni molto simili alle distribuzioni teoriche.

Prima di eseguire le analisi stocastiche di risposta sismica locale utilizzando il metodo Monte Carlo, è stata effettuata un’analisi deterministica semplificata, utilizzando il profilo stratigrafico 1D a cui sono stati associati i parametri geotecnici medi. In Figura 12 sono illustrati il profilo 1D medio e gli intervalli di variazione di VS assunti nei singoli strati. In Tabella 2 sono riportati i valori medi adottati per i parametri geotecnici e le incertezze associate a ciascuno di essi assunte pari a due volte lo scarto quadratico medio. Queste ultime saranno utilizzate nelle analisi di risposta sismica stocastiche.

-50

-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

00 200 400 600

Vs [m/s]

Prof

ondi

tà [m

]

Vs mediaVs minVs max

Figura 12 Profilo 1D di VS medio adottato per la simulazione della risposta sismica locale (in blu) e intervalli di variazione di VS assunti per i singoli strati (rosso)

Tabella 2: parametri geotecnici medi e relative incertezze assunte per il profilo stratigrafico di riferimento

Strato Descrizione Spessore [m]

Incertezza(*) Spessore

[%]

VS [m/s]

Incertezza(*) VS [%] ρ [kN/m3]

Incertezza(*) ρ [%]

1 Riporto 9.25 10 120 10 18.0 5

2 Sabbia 8.75 10 180 20 18.0 5

3 Argilla(°) 7.50 7 240 15 19.2 3

4 Argilla marnosa 25.0 5 400 25 19.8 2

(*) pari a due volte lo scarto quadratico medio. (°) in tale strato è stata inglobata una lente di spessore 1-2m di materiale granulare al fine di semplificare il modello di calcolo.


24

Definito il profilo stratigrafico 1D di riferimento (vedi Tabella 2), sono state eseguite analisi di risposta sismica locale con una procedura che ha consentito di prendere in conto in fase di modellazione le incertezze dei parametri geotecnici e quindi, attraverso un elevato numero di simulazioni numeriche, di determinare l’influenza della variabilità dei singoli parametri nonché della loro combinazione sul moto sismico in superficie. Il metodo adottato è quello della modellazione stocastica Monte Carlo, che prevede il calcolo iterativo di un modello deterministico per il quale i parametri di input sono definiti, ad ogni iterazione, da un insieme di numeri casuali. Questo metodo viene spesso utilizzato nei casi di modelli complessi, non lineari e definiti da un elevato numero di parametri aleatori. La simulazione numerica con il metodo Monte Carlo è a tutti gli effetti una tecnica di campionamento in quanto i parametri di input vengono generati in modo casuale selezionandoli all’interno di opportune distribuzioni di probabilità, simulando il processo di campionamento di una popolazione reale.

Il software utilizzato per le modellazioni di risposta sismica locale è SHAKE91 [Schnabel et al, 1972; Idriss and Sun, 1992] che assume un comportamento costitutivo del terreno di tipo viscoelastico lineare equivalente. Le simulazioni sono state condotte considerando l’input sismico applicato in corrispondenza del substrato affiorante, selezionando in modo casuale, per ogni analisi, uno dei 7 accelerogrammi di riferimento riportati in Figura 9. Il software SHAKE91 esegue in modo automatico la deconvoluzione del segnale riportando l’input sismico in corrispondenza del tetto del substrato. Il programma calcola gli sforzi e le deformazioni in corrispondenza dei vari strati nonché le storie temporali di accelerazione, velocità e spostamento alle varie profondità. L’analisi è condotta in termini di tensioni totali. La procedura implementata è descritta nei seguenti passi:

• Definizione delle distribuzioni statistiche per i diversi parametri geotecnici;

• Generazione di un campione Monte Carlo di 10000 elementi, mediante un codice Matlab;

• Per ciascun elemento del campione:

i. Generazione del file di input per SHAKE91

ii. Lancio di SHAKE91

iii. Lettura del file di output e memorizzazione dei risultati

• Analisi statistica dei risultati della simulazione numerica e dei parametri di output.

La procedura sopra descritta è stata applicata a 3 profili litostratigrafici, desunti dal profilo 1D medio riportato in Figura 12. Ciò per tener conto dei seguenti 3 diversi scenari ipotizzati:

1. Stratigrafia attuale a terra, con riporto e strato sabbioso, in seguito denominato Profilo1;

2. Stratigrafia di progetto a mare, senza riporto e con rimozione dello strato sabbioso, in seguito denominato Profilo2;

3. Stratigrafia di progetto a mare, senza riporto ma con la presenza dello strato di sabbia, di seguito denominato Profilo3.

La presenza del battente idrico sopra la stratigrafia, per i modelli a mare, modifica le condizioni al contorno del modello. L’interfaccia tra il primo strato e l’acqua non può essere considerata una superficie libera, e anche ipotizzando un’incidenza perfettamente verticale del campo d’onda, la riflessione delle onde P avviene al pelo libero della superficie del mare. Tuttavia, eseguendo una modellazione che assuma un campo d’onda costituito da sole onde trasversali con direzione di


25

incidenza e propagazione verticale e polarizzazione orizzontale (onde SH) si è visto che la presenza dello strato liquido non modifica la risposta sismica.

5.1.1. Curve di degradazione dei materiali

La risposta dinamica dei terreni è marcatamente non-lineare ai livelli deformativi raggiunti durante lo scuotimento sismico. Il modello costitutivo utilizzato dal codice di calcolo SHAKE91 è viscoelastico lineare-equivalente. Ciò significa che il modulo di taglio e il coefficiente di smorzamento dei vari strati di terreno vengono iterativamente aggiornati e resi compatibili al livello di deformazione indotto dallo scuotimento attraverso l’uso di adeguate “curve di degradazione” dei materiali costituenti i vari strati. Questa operazione di linearizzazione locale nella modellazione della risposta sismica dei terreni consente di eseguire l’analisi nel dominio delle frequenze anziché in quello dei tempi nell’integrazione delle equazioni del moto e quindi di beneficiare dell’efficienza dell’algoritmo FFT (Fast Fourier Transform).

Non avendo a disposizione risultati di prove di laboratorio dinamiche, dai quali poter ricavare curve di degradazione del modulo di taglio e del coefficiente di smorzamento, specifiche per il sito in esame, si è fatto ricorso a curve di degradazione desunte dalla letteratura e ampiamente utilizzate. Tale scelta è giustificata anche dal fatto che in esperienze maturate recentemente dagli estensori dello studio, si è osservato che l’incertezza associata alle curve di degradazione dei materiali ha, da un punto di vista stocastico, una influenza relativa limitata sulla risposta sismica locale.

Per il caso oggetto di studio si sono utilizzate per gli strati sabbiosi superficiali (compreso lo strato costituito da materiale di riporto) le curve di degradazione proposte da Seed e Idriss [1970] che prendono in conto l’effetto prodotto dalla tensione efficace di confinamento e dalla densità relativa. Per quanto riguarda le argille si sono utilizzate le curve proposte da Ishibashi and Zhang [1993] che consentono di simulare l’influenza sul comportamento ciclico di questi materiali dell’indice di plasticità e della tensione di confinamento. I valori dell’indice di plasticità sono stati desunti dai risultati delle prove di laboratorio le quali hanno consentito di definire un valore medio con associato un intervallo di variazione. È stata quindi costruita una distribuzione normale di questo parametro da utilizzare nella simulazione Monte Carlo facendo variare in modo casuale il suo valore. In modo analogo si è definita la distribuzione dei valori della tensione efficace di confinamento, identificando un intervallo di variazione compreso tra il valore minimo e quello massimo di tensione per lo strato considerato. Per quanto riguarda infine la marna, si sono utilizzate le curve di degradazione riportate in Schnabel et al [1972] per la roccia.

La Figura 13 illustra le curve di degradazione del modulo di taglio e del coefficiente di smorzamento utilizzate per il deposito oggetto di studio. Si noti che le curve di degradazione riportate in figura per l’argilla rappresentano le curve medie per lo strato di interesse (e cioè corrispondenti ai valori medi dei parametri) e ciò poiché esse, dipendendo dall’indice di plasticità e dalla tensione efficace di confinamento, variano all’interno dello strato.


26

00,1

0,20,3

0,40,50,6

0,70,8

0,91

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10

Deformazione [%]

G/G

max

sabbiaargilla

marna

0

5

10

15

20

25

30

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10

Deformazione [%]

Smor

zam

ento

[%]

sabbia

argilla

marna

Figura 13 Curve di degradazione utilizzate nel sito in esame per rappresentare la dipendenza del modulo di taglio (in alto) e del coefficiente di smorzamento (in basso) dal livello di deformazione.

5.2. RISULTATI DELL’ANALISI STOCASTICA

Come menzionato nei precedenti paragrafi, per ognuno dei 3 profili selezionati (Profilo1, Profilo2, Profilo3), l’analisi stocastica è stata preceduta da un’analisi deterministica, effettuata utilizzando i valori medi dei parametri geotecnici riportati in Tabella 2. I risultati di questa analisi si sono confermati coerenti a quelli ottenuti dall’analisi stocastica i quali verranno illustrati nel prosieguo di questo paragrafo. Le analisi di risposta sismica locale di tipo stocastico sono state eseguite prescrivendo gli accelerogrammi di input al substrato affiorante e valutando con SHAKE91 l’amplificazione descritta dalle storie temporali di accelerazione e dagli spettri di risposta elastici, in superficie. Il programma SHAKE91 opera automaticamente la deconvoluzione degli accelerogrammi di input calcolando le storie temporali alla base del modello impiegate per la soluzione del problema di propagazione 1D.

I risultati riportati nel seguito sono suddivisi per profilo stratigrafico. Si rimanda al paragrafo 5.1 per la definizione delle caratteristiche geotecniche dei 3 profili cui verrà fatto riferimento.


27

5.2.1. Profilo 1

La variabilità del profilo stratigrafico utilizzato nell’analisi stocastica è messa in evidenza dalla Figura 14, la quale riporta a titolo esemplificativo, i diversi andamenti di VS con la profondità che sono stati considerati nell’ambito del Profilo 1. In particolare sono rappresentati 1000 profili di velocità delle onde trasversali, corrispondenti ad estrazioni casuali delle distribuzioni statistiche di velocità e di spessore dei diversi strati.

100 150 200 250 300 350 400 450 500 5500

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

VS [m/s]pr

ofon

dità

[m]

Figura 14 Rappresentazione grafica della variabilità della velocità di propagazione delle onde trasversali VS e dello spessore degli strati nel campione Monte Carlo impiegato per l’anali stocastica del Profilo 1.

Alla variabilità dei parametri del modello nel campione corrisponde una variabilità del risultato della simulazione, in termini di accelerogramma in superficie, spettro di risposta ecc. La Figura 15 mostra, per ognuno dei 7 accelerogrammi di Figura 9, un campione di spettri di risposta in accelerazione alla superficie ottenuti dalle varie analisi (parte alta delle figure), un campione di accelerogrammi in superficie ottenuti dalla propagazione delle ode sismiche attraverso i diversi profili considerati (parte centrale delle figure) e un ingrandimento della finestra temporale di 5 secondi centrata sull’istante corrispondete al picco di accelerazione, indicata in figura dalla finestra gialla (parte bassa delle figure).

La Figura 15 evidenzia la variabilità nella risposta, sia per quanto riguarda gli spettri di risposta, sia per quanto riguarda gli accelerogrammi in superficie, variabilità che deriva dall’elevato numero di analisi. È importante osservare che la dispersione degli accelerogrammi calcolati dipende soprattutto dai diversi profili di velocità VS assunti nelle analisi nonché dalle variazioni della distanza tra la superficie libera e il substrato a cui è applicato il moto. L’istante di tempo nell’accelerogramma che corrisponde al picco di accelerazione dipende dal modello analizzato ed è quindi diverso da caso a caso. Non è quindi possibile definire un accelerogramma mediante una semplice operazione di media aritmetica. Questo è invece possibile per gli spettri di risposta, poiché in questi ultimi è eliminato il fattore tempo.


28


29

Figura 15 Profilo1: per ognuno dei 7 accelerogrammi utilizzati come input al substrato affiorante, sono riportati gli spettri di risposta in accelerazione (smorzamento strutturale del 5%) e gli accelerogrammi in superficie nonché un ingrandimento della finestra temporale di 5 secondi centrata sulla amax (finestra gialla).

In Figura 16 è rappresentato un confronto tra i 7 accelerogrammi di riferimento registrati su substrato affiorante (a sinistra, in blu), e i corrispondenti accelerogrammi osservati in superficie dopo esser stati propagati attraverso il Profilo 1 (a destra, in rosso).


30


31

Figura 16 Profilo1: confronto tra accelerogrammi registrati sul substrato affiorante (a sinistra, in blu) e accelerogrammi calcolati in superficie, amplificati dal profilo stratigrafico (a destra, in rosso).

Come menzionato in precedenza, operazioni statistiche di media possono essere applicate solo alle popolazioni degli spettri di risposta e non agli accelerogrammi. Il confronto tra gli spettri di risposta relativi agli accelerogrammi registrati su roccia affiorante e la media degli spettri di risposta relativi agli accelerogrammi amplificati è riportato in Figura 17.


32

0 1 2 3 40

1

2

periodo [s]

a S [g]

ACCELEROGRAMMA n. 1

0 1 2 3 40

1

2

periodo [s]

a S [g]

ACCELEROGRAMMA n. 2

0 1 2 3 40

1

2

periodo [s]

a S [g]

ACCELEROGRAMMA n. 3

0 1 2 3 40

1

2

periodo [s]

a S [g]

ACCELEROGRAMMA n. 4

0 1 2 3 40

1

2

periodo [s]

a S [g]

ACCELEROGRAMMA n. 5

0 1 2 3 40

0.5

1

periodo [s]

a S [g]

ACCELEROGRAMMA n. 6

0 1 2 3 40

1

2

periodo [s]

a S [g]

ACCELEROGRAMMA n. 7

0 1 2 3 40

0.5

1MEDIA DEI 7 ACCELEROGRAMMI

Figura 17 Profilo1: confronto tra gli spettri di risposta relativi agli accelerogrammi registrati su substrato affiorante (linee nere) e le medie degli spettri di risposta calcolati in superficie (linee blu).

Dalle figure sopra riportate appare evidente la dipendenza dell’amplificazione prodotta dal deposito di terreno dallo specifico accelerogramma di input considerato. È inoltre interessante valutare quale sia l’incertezza associata agli spettri di risposta calcolati alla superficie del deposito, e quale sia l’incertezza dello spettro di risposta medio (calcolata come media dei sette accelerogrammi di riferimento).

Le distribuzioni statistiche degli spettri di risposta alla superficie del deposito, calcolati per i 7 accelerogrammi analizzando un campione Monte Carlo di 1000 modelli stratigrafici, sono riportate in Figura 18. La curva nera rappresenta lo spettro medio, mentre le aree rosse e gialle indicano lo spettro medio più o meno uno e due scarti quadratici medi rispettivamente. La curva blu rappresenta invece lo spettro di risposta dell’accelerogramma di input, applicato al substrato affiorante.


33


34

Figura 18 Profilo1: per ognuno dei 7 accelerogrammi, spettro di risposta medio in superficie (curva nera) e spettro più o meno uno (rosso) o due (giallo) scarti quadratici medi. La curva blu rappresenta lo spettro di risposta dell’input (applicato al substrato affiorante).

Da quanto illustrato in Figura 18 emerge chiaramente che la dispersione dei risultati per ciascun accelerogramma, rappresentata dalle bande colorate degli spettri di risposta, è inferiore alle differenze tra i vari accelerogrammi.

La Figura 19 riporta invece lo spettro di risposta ottenuto dalla media degli spettri relativi ai 7 accelerogrammi. La curva nera rappresenta lo spettro medio, mentre l’area rossa indica la media più o meno uno scarto quadratico medio.


35

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40

0.2

0.4

0.6

0.8

1

periodo [s]

a s [g]

media dei sette accelerogrammi

Figura 19 Profilo1: spettro di risposta ottenuto dalla media degli spettri di risposta dei 7 accelerogrammi. Spettro medio (curva nera) e spettro più o meno uno scarto quadratico medio (area rossa).

La grande dispersione associata allo spettro medio non rende meno rilevante l’importanza dell’effetto di amplificazione prodotta dal sito sul moto sismico del substrato affiorante. Se si considera ad esempio l’accelerazione di picco degli accelerogrammi simulati, in corrispondenza del periodo strutturale T=0 s del grafico di Figura 19, si osserva che si hanno valori praticamente sempre superiori al valore di riferimento di 0.25g.

La Figura 20 mostra un confronto tra le distribuzioni statistiche dell’accelerazione di picco in superficie e in profondità, al tetto del substrato, ottenuta tramite deconvoluzione dell’accelerogramma di riferimento al substrato affiorante. Tali distribuzioni sono confrontate con il valore di accelerazione che si avrebbe su suolo rigido, ovvero 0.25g, indicato in figura da una linea rossa. Si osserva come la distribuzione delle accelerazioni in profondità sia caratterizzata da valori inferiori rispetto a quelli relativi al sito rigido, mentre l’amplificazione causata dall’effetto filtro prodotto del profilo stratigrafico determina accelerazioni in superficie che sono quasi sempre maggiori di 0.25g. La Figura 21 mostra invece la distribuzione probabilistica dell’amplificazione osservata in corrispondenza di T = 1s.


36

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.60

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

amax [g]

prob

abili

tà [-

]

amax suolo ridigo

amax in superficie

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.60

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

amax [g]

prob

abili

tà [-

]

amax suolo ridigo

amax deconvoluzione

Figura 20 Profilo1: distribuzioni di probabilità dell’amplificazione dell’accelerazione in superficie (in alto) e di quella ottenuta dalla convoluzione in profondità (in basso), rispetto al valore che si ha su sito rigido.

1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 40

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

0.05

amplificazione @T=1s

prob

abilit

à [-]


Figura 21 Profilo1: distribuzione di probabilità dell’amplificazione osservata in corrispondenza del periodo T = 1s.


37

La Figura 22 mostra la funzione di amplificazione ottenuta per i 7 accelerogrammi, definita come rapporto tra lo spettro di risposta in superficie e lo spettro dell’accelerogramma di riferimento al substrato affiorante.


38

Figura 22 Profilo1: andamento della funzione di amplificazione al variare del periodo per i 7 accelerogrammi selezionati.

L’andamento della funzione di amplificazione mostra una attenuazione dell’effetto prodotto dai diversi accelerogrammi impiegati nelle analisi, per cui le differenze tra le funzioni di amplificazione sono inferiori alle differenze precedentemente osservate tra gli spettri di risposta. In Figura 23 è riportata la funzione di amplificazione ottenuta dalla media delle amplificazioni prodotte dai singoli accelerogrammi. La linea blu rappresenta la media, mentre le aree gialle rappresentano la media più o meno uno scarto quadratico medio.


39

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

2.8

periodo [s]

ampl

ificaz

ione

Figura 23 Profilo1: funzione di amplificazione ottenuta dalla media dei 7 accelerogrammi impiegati nelle analisi. L’area gialla rappresenta la media più o meno uno scarto quadratico medio.


40

5.2.2. Profilo 2

La Figura 24 mostra, per ognuno dei 7 accelerogrammi di Figura 9, un campione di spettri di risposta in accelerazione alla superficie ottenuti dalle varie analisi (parte alta delle figure), un campione di accelerogrammi in superficie ottenuti dalla propagazione delle ode sismiche attraverso i diversi profili considerati (parte centrale delle figure) e un ingrandimento della finestra temporale di 5 secondi centrata sull’istante corrispondete al picco di accelerazione, indicata in figura dalla finestra gialla (parte bassa delle figure). La Figura 15 evidenzia la variabilità nella risposta, sia per quanto riguarda gli spettri di risposta, sia per quanto riguarda gli accelerogrammi in superficie, variabilità che deriva dall’elevato numero di analisi.


41




42


43


44


Il confronto tra gli spettri di risposta relativi agli accelerogrammi registrati su roccia affiorante e la media degli spettri di risposta relativi agli accelerogrammi amplificati è riportato in Figura 26.


45

0 1 2 3 40

1

2

periodo [s]

a S [g]

ACCELEROGRAMMA n. 1

0 1 2 3 40

1

2

periodo [s]

a S [g]

ACCELEROGRAMMA n. 2

0 1 2 3 40

0.5

1

periodo [s]

a S [g]

ACCELEROGRAMMA n. 3

0 1 2 3 40

0.5

1

periodo [s]

a S [g]

ACCELEROGRAMMA n. 4

0 1 2 3 40

1

2

periodo [s]

a S [g]

ACCELEROGRAMMA n. 5

0 1 2 3 40

0.5

1

periodo [s]

a S [g]

ACCELEROGRAMMA n. 6

0 1 2 3 40

1

2

periodo [s]

a S [g]

ACCELEROGRAMMA n. 7

0 1 2 3 40

0.5

1MEDIA DEI 7 ACCELEROGRAMMI




46


47


48



0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40

0.2

0.4

0.6

0.8

1

periodo [s]

a s [g]



La Figura 29 mostra un confronto tra le distribuzioni statistiche dell’accelerazione di picco in superficie e in profondità, al tetto del substrato, ottenuta tramite deconvoluzione dell’accelerogramma di riferimento al substrato affiorante. Tali distribuzioni sono confrontate con il valore di accelerazione


49

che si avrebbe su suolo rigido, ovvero 0.25g, indicato in figura da una linea rossa. Si osserva come la distribuzione delle accelerazioni in profondità sia caratterizzata da valori inferiori rispetto a quelli relativi al sito rigido, mentre l’amplificazione causata dall’effetto filtro prodotto del profilo stratigrafico determina accelerazioni in superficie che sono quasi sempre maggiori di 0.25g. La Figura 30 mostra invece la distribuzione probabilistica dell’amplificazione osservata in corrispondenza di T = 1s.

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.60

0.05

0.1

amax [g]

prob

abili

tà [-

]

amax suolo rigido

amax in superficie

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.60

0.05

0.1

amax [g]

prob

abili

tà [-

]

amax suolo rigido

amax deconvoluzione


1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 40

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2


prob

abilit

à [-]




50

La Figura 31 mostra la funzione di amplificazione ottenuta per i 7 accelerogrammi, definita come rapporto tra lo spettro di risposta in superficie e lo spettro dell’accelerogramma di riferimento al substrato affiorante. In Figura 32 è riportata la funzione di amplificazione ottenuta dalla media delle amplificazioni prodotte dai singoli accelerogrammi. La linea blu rappresenta la media, mentre le aree gialle rappresentano la media più o meno uno scarto quadratico medio.


51


52


0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

periodo [s]

ampl

ifica

zion

e



53

5.2.3. Profilo 3

La Figura 33 mostra, per ognuno dei 7 accelerogrammi di Figura 9, un campione di spettri di risposta in accelerazione alla superficie ottenuti dalle varie analisi (parte alta delle figure), un campione di accelerogrammi in superficie ottenuti dalla propagazione delle ode sismiche attraverso i diversi profili considerati (parte centrale delle figure) e un ingrandimento della finestra temporale di 5 secondi centrata sull’istante corrispondete al picco di accelerazione, indicata in figura dalla finestra gialla (parte bassa delle figure). La Figura 15 evidenzia la variabilità nella risposta, sia per quanto riguarda gli spettri di risposta, sia per quanto riguarda gli accelerogrammi in superficie, variabilità che deriva dall’elevato numero di analisi.


54




55


56


57


Il confronto tra gli spettri di risposta relativi agli accelerogrammi registrati su roccia affiorante e la media degli spettri di risposta relativi agli accelerogrammi amplificati è riportato in Figura 35.

0 1 2 3 4024

periodo [s]

a S [g]

ACCELEROGRAMMA n. 1

0 1 2 3 4012

periodo [s]

a S [g]

ACCELEROGRAMMA n. 2

0 1 2 3 4012

periodo [s]

a S [g]

ACCELEROGRAMMA n. 3

0 1 2 3 400.51

periodo [s]

a S [g]

ACCELEROGRAMMA n. 4

0 1 2 3 4012

periodo [s]

a S [g]

ACCELEROGRAMMA n. 5

0 1 2 3 4012

periodo [s]

a S [g]

ACCELEROGRAMMA n. 6

0 1 2 3 4012

periodo [s]

a S [g]

ACCELEROGRAMMA n. 7

0 1 2 3 4012MEDIA DEI 7 ACCELEROGRAMMI



58



59


60



0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

periodo [s]

a s [g]



La Figura 38 mostra un confronto tra le distribuzioni statistiche dell’accelerazione di picco in superficie e in profondità, al tetto del substrato, ottenuta tramite deconvoluzione dell’accelerogramma di riferimento al substrato affiorante. Tali distribuzioni sono confrontate con il valore di accelerazione che si avrebbe su suolo rigido, ovvero 0.25g, indicato in figura da una linea rossa. Si osserva come la


61

distribuzione delle accelerazioni in profondità sia caratterizzata da valori inferiori rispetto a quelli relativi al sito rigido, mentre l’amplificazione causata dall’effetto filtro prodotto del profilo stratigrafico determina accelerazioni in superficie che sono quasi sempre maggiori di 0.25g. La Figura 39 mostra invece la distribuzione probabilistica dell’amplificazione osservata in corrispondenza di T = 1s.

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.60

0.05

0.1

amax [g]

prob

abili

tà [-

]

amax suolo rigido

amax in superficie

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.60

0.05

0.1

amax [g]

prob

abili

tà [-

]

amax suolo rigido

amax deconvoluzione


1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 40

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

0.05


prob

abilit

à [-]




62

La Figura 40 mostra la funzione di amplificazione ottenuta per i 7 accelerogrammi, definita come rapporto tra lo spettro di risposta in superficie e lo spettro dell’accelerogramma di riferimento al substrato affiorante.


63



64

In Figura 41 è riportata la funzione di amplificazione ottenuta dalla media delle amplificazioni prodotte dai singoli accelerogrammi. La linea blu rappresenta la media, mentre le aree gialle rappresentano la media più o meno uno scarto quadratico medio.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

periodo [s]

ampl

ifica

zion

e



65

6. CONFRONTO TRA I DIVERSI PROFILI

Sebbene l’importanza dell’accelerogramma prescelto al substrato affiorante sia rilevante, anche il profilo stratigrafico selezionato condiziona sensibilmente le caratteristiche del moto sismico da considerare nelle analisi dinamiche. Le funzioni di amplificazione sono diverse per i tre profili stratigrafici, e diversi sono gli spettri di risposta in accelerazione calcolati in superficie. La Figura 42 illustra le funzioni di amplificazione dei tre profili già illustrate in precedenza. Il Profilo 1 è quello che genera maggiori amplificazioni, mentre il profilo 2 è quello che origina l’amplificazione più modesta. Notevoli sono anche le differenze per i tre profili stratigrafici degli spettri di risposta. Pertanto è necessario definire un insieme di accelerogrammi ed uno spettro di risposta di progetto differenziato per ciascuno dei tre casi.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

2.8

periodo [s]

ampl

ifica

zion

e

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

periodo [s]

ampl

ifica

zion

e

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

periodo [s]

ampl

ifica

zion

e

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40

0.2

0.4

0.6

0.8

1

periodo [s]

a s [g]


0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40

0.2

0.4

0.6

0.8

1

periodo [s]

a s [g]


0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

periodo [s]

a s [g]


Figura 42 Funzioni di amplificazione medie relative ai tre profili stratigrafici ottenute dalle analisi stocastiche.

7. SPETTRI DI RISPOSTA E ACCELEROGRAMMI DA IMPIEGARE NELLE ANALISI

Per le analisi dinamiche occorre definire un insieme di accelerogrammi che sia rappresentativo della pericolosità sismica di riferimento al sito e delle condizioni geologiche e geotecniche locali. Per ciascuno dei tre profili esaminati è quindi possibile definire uno spettro di risposta medio in accelerazione ed un accelerogramma “medio” (cioè riferito al profilo stratigrafico medio). In virtù della natura stocastica dei risultati ottenuti, è anche possibile definire uno spettro di risposta corrispondente ad un determinato percentile. Tuttavia, a rigore, la posizione di un’ordinata spettrale sulla distribuzione cumulata dipende dal periodo strutturale considerato. Uno spettro di risposta potrebbe essere caratterizzato da accelerazioni spettrali elevate in corrispondenza di un determinato periodo, collocandosi ad esempio sull’84mo percentile, e accelerazioni spettrali modeste in corrispondenza di un altro periodo, collocandosi ad esempio sul 16mo percentile. È d’altra parte possibile definire in modo conservativo uno spettro di risposta che corrisponde all’inviluppo delle accelerazioni spettrali che hanno una certa posizione statistica sulla distribuzione, anche se esso non corrisponde ad una particolare stratigrafia. Nel seguito, per ciascun profilo sono illustrati gli spettri di risposta medi in formato grafico ed in formato tabellare. Sono inoltre riportati gli accelerogrammi “medi” derivanti dalle analisi di risposta sismica locale. I valori numerici di queste grandezze sono riportate in formato elettronico ASCII digitale nei files allegati alla presente relazione.


66

7.1. PROFILO 1

Spettri di risposta in accelerazione medi


67


68

Tabella: Spettri di risposta in accelerazione medi

T [s] A [g] A [g] A [g] A [g] A [g] A [g] A [g] 0 0.3375 0.395 0.3814 0.439 0.3389 0.3379 0.3612

0.05 0.3233 0.369 0.3591 0.4081 0.3441 0.3197 0.3402 0.1 0.4088 0.4078 0.411 0.4479 0.4262 0.3415 0.397 0.15 0.4707 0.4877 0.4258 0.4747 1.1369 0.4846 0.5547 0.2 0.8378 0.6171 0.4866 0.5363 0.8934 0.5274 0.6011 0.25 0.729 0.6641 0.6311 0.5927 0.5114 0.7413 0.6582 0.3 1.0689 0.4426 0.7801 0.6935 0.4647 0.6259 0.9686 0.35 1.6625 0.5996 0.8398 0.7214 0.2826 0.6124 0.7365 0.4 1.4096 0.796 0.8333 0.7296 0.3672 0.586 0.8548 0.45 0.8536 0.8748 0.8493 0.7389 0.448 0.58 0.8567 0.5 0.5889 1.0949 0.7101 0.7158 0.3477 0.6538 0.9285 0.55 0.434 1.222 0.7596 0.7465 0.4365 0.5569 0.8896 0.6 0.3568 1.0454 0.9647 0.8255 0.4502 0.644 0.6841 0.65 0.3176 0.9755 1.028 0.8797 0.6293 0.6027 0.7466 0.7 0.2865 1.2504 0.9601 0.9043 0.6139 0.813 0.9587 0.75 0.2444 1.2885 0.852 0.9377 0.45 0.8782 1.2782 0.8 0.2453 1.1367 0.7543 0.9794 0.3283 0.705 1.138 0.85 0.2291 0.9964 0.6778 1.0104 0.3385 0.4828 0.7854 0.9 0.2032 0.9693 0.6226 1.063 0.3342 0.3704 0.6013 0.95 0.1748 0.9824 0.5832 1.1205 0.2964 0.3491 0.653

1 0.1496 0.9845 0.5514 1.158 0.2679 0.3253 0.5458 1.1 0.1347 1.0372 0.7059 1.176 0.2124 0.2575 0.4426 1.2 0.1143 1.1379 0.6735 1.1253 0.1468 0.1803 0.3283 1.3 0.0765 1.2019 0.5006 1.04 0.1126 0.1261 0.2102 1.4 0.0563 1.1259 0.4494 0.9592 0.0915 0.1065 0.1544 1.5 0.0455 0.9882 0.3956 0.8998 0.0568 0.0889 0.112 1.6 0.0394 0.892 0.3402 0.8572 0.0533 0.0829 0.1172 1.7 0.0347 0.7694 0.2903 0.8204 0.0487 0.075 0.1121 1.8 0.0306 0.6381 0.2491 0.781 0.0428 0.0712 0.095 1.9 0.0268 0.5136 0.2261 0.7346 0.0347 0.066 0.084 2 0.0245 0.413 0.2068 0.6808 0.0282 0.058 0.0768

2.2 0.0208 0.3319 0.1926 0.5608 0.0225 0.0413 0.0577 2.4 0.0173 0.2649 0.1549 0.4427 0.0171 0.03 0.0444 2.6 0.0142 0.2119 0.1306 0.3627 0.0163 0.0222 0.0343 2.8 0.0116 0.1739 0.1187 0.2936 0.0141 0.0202 0.0247 3 0.0096 0.1451 0.0999 0.2365 0.0113 0.0184 0.0244

3.2 0.008 0.1206 0.0795 0.1904 0.009 0.016 0.0224 3.4 0.0068 0.0992 0.0621 0.1541 0.0086 0.016 0.0224 3.6 0.0062 0.0809 0.0553 0.1345 0.0082 0.0159 0.0226 3.8 0.0057 0.0697 0.0491 0.1196 0.0077 0.0149 0.0212 4 0.0051 0.0631 0.0437 0.1067 0.0071 0.0131 0.0186


69

7.2. PROFILO 2



70


71


T [s] A[g] A[g] A[g] A[g] A[g] A[g] A[g] 0 0.3132 0.2724 0.3412 0.2883 0.333 0.2995 0.3004

0.05 0.3078 0.3228 0.356 0.2814 0.4432 0.348 0.328 0.1 0.457 0.3733 0.631 0.4157 0.5409 0.7461 0.5865 0.15 0.5352 0.9146 0.6815 0.4813 1.4315 0.7601 0.9076 0.2 0.9733 0.9625 0.7711 0.5676 1.2178 0.727 0.7131 0.25 0.7429 0.9993 0.8735 0.5804 0.5131 0.9897 0.859 0.3 1.0119 0.6498 0.9132 0.6788 0.3688 0.7325 1.2256 0.35 1.5187 0.553 0.944 0.6204 0.1986 0.6715 0.6621 0.4 1.2382 0.6305 0.8329 0.5628 0.2286 0.5845 0.7595 0.45 0.7621 0.7742 0.8487 0.5237 0.2885 0.5403 0.694 0.5 0.4562 0.8961 0.5903 0.463 0.1972 0.5795 0.8026 0.55 0.3287 1.0027 0.6834 0.4659 0.2364 0.4088 0.7532 0.6 0.2347 0.8507 0.7008 0.5149 0.2139 0.407 0.4444 0.65 0.2011 0.7428 0.6651 0.5395 0.2395 0.3505 0.4782 0.7 0.175 0.7384 0.6096 0.5385 0.2216 0.4474 0.5401 0.75 0.1462 0.7898 0.5253 0.5477 0.1624 0.4948 0.7031 0.8 0.1364 0.6453 0.4473 0.5691 0.1213 0.3638 0.5769 0.85 0.1247 0.5163 0.3845 0.588 0.131 0.221 0.3903 0.9 0.108 0.4724 0.3363 0.5972 0.1368 0.1576 0.277 0.95 0.0906 0.4672 0.299 0.598 0.1314 0.1451 0.2362

1 0.0748 0.4618 0.2684 0.5934 0.1256 0.1334 0.2178 1.1 0.0703 0.4735 0.2969 0.5712 0.1106 0.1248 0.1788 1.2 0.0537 0.5065 0.2692 0.5388 0.0856 0.0944 0.1379 1.3 0.0432 0.5315 0.2451 0.5005 0.0676 0.0677 0.0846 1.4 0.035 0.5499 0.2235 0.467 0.0539 0.058 0.0724 1.5 0.0294 0.5166 0.2045 0.449 0.0385 0.0538 0.0658 1.6 0.0252 0.4515 0.1873 0.4639 0.0292 0.0452 0.0633 1.7 0.0218 0.3746 0.1704 0.4718 0.0259 0.0487 0.0586 1.8 0.0188 0.3247 0.1569 0.4695 0.0258 0.0483 0.0649 1.9 0.0172 0.2936 0.1441 0.4591 0.0218 0.0412 0.0543 2 0.0158 0.2619 0.1409 0.4368 0.0176 0.0338 0.0465

2.2 0.013 0.2097 0.1334 0.3776 0.0145 0.0257 0.0331 2.4 0.0103 0.1652 0.1213 0.3259 0.0147 0.0176 0.0278 2.6 0.009 0.1288 0.1082 0.2718 0.0114 0.0171 0.0211 2.8 0.0077 0.1047 0.093 0.2172 0.0106 0.0152 0.0188 3 0.0067 0.0869 0.0745 0.1753 0.0087 0.0142 0.0178

3.2 0.006 0.0704 0.0562 0.1448 0.0066 0.0119 0.0165 3.4 0.0056 0.0614 0.0421 0.1191 0.0055 0.0113 0.0161 3.6 0.005 0.0558 0.0348 0.0978 0.0048 0.0104 0.0147 3.8 0.0046 0.05 0.0305 0.0812 0.0042 0.0105 0.0153 4 0.0041 0.0445 0.0276 0.0718 0.0039 0.0102 0.0153


72

7.3. PROFILO 3



73


74


T [s] A[g] A[g] A[g] A[g] A[g] A[g] A[g] 0 0.507 0.3886 0.4219 0.4602 0.3499 0.463 0.3776

0.05 0.4863 0.3812 0.431 0.4418 0.4084 0.4698 0.3688 0.1 0.6057 0.494 0.5433 0.4766 0.4793 0.6312 0.5591 0.15 0.6677 0.7519 0.7357 0.6172 1.1839 0.7374 0.7502 0.2 1.1058 1.0149 0.8167 0.7376 1.245 0.7897 0.7628 0.25 1.0686 1.1535 1.1759 0.7965 0.5273 1.3077 1.0943 0.3 1.6446 0.9588 1.4805 0.9437 0.55 1.0792 1.8675 0.35 2.5974 0.8553 1.657 0.8733 0.3529 1.1082 1.1271 0.4 2.2448 1.1412 1.5004 0.7866 0.3484 0.8882 1.3275 0.45 1.3821 1.276 1.4486 0.7272 0.4076 0.8249 1.1935 0.5 0.8165 1.4454 0.9765 0.6152 0.3111 0.932 1.2795 0.55 0.5844 1.6166 1.0721 0.6025 0.3366 0.6819 1.2128 0.6 0.4249 1.3179 1.1761 0.6738 0.3165 0.667 0.7039 0.65 0.3142 1.1362 0.9602 0.7068 0.3395 0.5122 0.7119 0.7 0.274 1.0339 0.8445 0.6934 0.3021 0.5779 0.7593 0.75 0.2332 1.057 0.7328 0.6884 0.2075 0.6749 0.9453 0.8 0.1937 0.8654 0.6265 0.697 0.1542 0.5327 0.729 0.85 0.1791 0.6818 0.5384 0.7018 0.1615 0.3407 0.5092 0.9 0.1622 0.5948 0.4698 0.6991 0.1607 0.2507 0.369 0.95 0.1422 0.5773 0.4152 0.6921 0.1501 0.2249 0.2986

1 0.1224 0.5635 0.3679 0.6819 0.1479 0.2067 0.2751 1.1 0.0888 0.5625 0.3499 0.6486 0.1258 0.1494 0.2083 1.2 0.0665 0.5861 0.3077 0.5987 0.0971 0.1178 0.1648 1.3 0.0593 0.5899 0.2789 0.5482 0.0752 0.0794 0.1095 1.4 0.051 0.6126 0.2573 0.5079 0.0581 0.0635 0.0935 1.5 0.0438 0.5759 0.2238 0.4802 0.042 0.0594 0.0864 1.6 0.0382 0.498 0.2046 0.4913 0.0355 0.0533 0.0697 1.7 0.0336 0.4101 0.1853 0.5004 0.0314 0.0568 0.0693 1.8 0.0295 0.3465 0.1687 0.4968 0.0285 0.0553 0.0702 1.9 0.0258 0.3133 0.1548 0.4816 0.0238 0.0496 0.065 2 0.0236 0.2794 0.1471 0.4587 0.0195 0.0418 0.0567

2.2 0.0197 0.2251 0.1371 0.388 0.0161 0.0279 0.0403 2.4 0.0161 0.178 0.1269 0.335 0.0161 0.0199 0.0307 2.6 0.0132 0.1388 0.1127 0.2815 0.0124 0.0181 0.0234 2.8 0.0115 0.113 0.0965 0.2241 0.0112 0.016 0.0194 3 0.0106 0.094 0.0777 0.181 0.0095 0.0148 0.0189

3.2 0.0095 0.076 0.0591 0.1502 0.0072 0.0145 0.0181 3.4 0.0086 0.0652 0.0453 0.1236 0.0058 0.0141 0.0175 3.6 0.0077 0.0594 0.0397 0.1016 0.0055 0.0127 0.0163 3.8 0.0069 0.0532 0.0348 0.0859 0.0052 0.0111 0.0174 4 0.0062 0.0475 0.0306 0.0757 0.0048 0.0108 0.0172


75

8. CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE

Il presente studio ha avuto per oggetto la determinazione dell’input sismico da impiegare per le analisi dinamiche strutturali e geotecniche per il sito ubicato nel porto di Ancona.

Nello studio si è scelto preliminarmente di utilizzare accelerogrammi naturali provenienti da registrazioni di forti terremoti perché, secondo le indicazioni della letteratura internazionale più recente e delle normative sismiche internazionali, essi sono da preferire agli accelerogrammi artificiali per le applicazioni di tipo geotecnico sismiche e in modo particolare per le analisi di risposta sismica locale.

Riconoscendo esplicitamente la variabilità della risposta sismica locale in relazione all’accelerogramma utilizzato al substrato affiorante, e in considerazione delle forti incertezze relative alle strutture sismogenetiche, ai meccanismi focali e al contesto sismotettonico regionale, si è ritenuto, anche in accordo alle prescrizioni di recenti normative sismiche, di selezionare da banche dati accelerometriche un insieme di 7 terne di accelerogrammi naturali che siano rappresentativi della variabilità dell’input sismico, e riflettano in questo modo la corrispondente incertezza.

Nell’ambito dello studio è stata svolta una analisi probabilistica di pericolosità sismica finalizzata a determinare lo spettro di risposta isoprobabile (in accelerazione) per il periodo di ritorno dei 475 anni. Da tale studio è stata successivamente svolta un’analisi di deaggregazione dalla quale è stato possibile identificare lo scenario deterministico, definito dai parametri sismologici magnitudo e distanza epicentrale, che è stato utilizzato per la selezione degli accelerogrammi naturali.

Si è scelto di selezionare il gruppo di 7 accelerogrammi imponendo il soddisfacimento, in media, del vincolo della spettro-compatibilità contemplato dalle norme tecniche e dall’Eurocodice 8. Come spettro di risposta di riferimento si è assunto quello della normativa italiana ancorato al valore di accelerazione (orizzontale) massima amax su suolo di tipo rigido prescritto per la zona sismica 2 che è la zona di appartenenza di Ancona. Tale valore è pari a 0.25g ed è stato utilizzato per scalare linearmente i 7 accelerogrammi selezionati.

Si è poi valutata la risposta sismica locale mediante analisi monodimensionali eseguite con un approccio del tipo lineare equivalente mediante il codice di calcolo SHAKE91. Sono stati definiti tre profili stratigrafici, corrispondenti alla stratigrafia attuale a terra (con lo strato di riporto e lo strato naturale sabbioso) e alle altre due situazioni presenti a mare, con assenza di riporto e rimozione dello strato sabbioso.

Per ciascun profilo stratigrafico è stata svolta una analisi stocastica con metodo Monte Carlo, variando in modo casuale i parametri geotecnici del modello e simulando la risposta sismica su un campione di 10000 elementi. Si è valutata la distribuzione statistica degli spettri di risposta in accelerazione, e sono stati individuati gli spettri medi e l’accelerogramma amplificato medio, per ciascun profilo e per ciascuno dei 7 accelerogrammi di riferimento definiti per condizioni di sito rigido.

Lo spettro di normativa impiegato per la selezione dei 7 accelerogrammi naturali selezionati per le analisi è cautelativo per due ragioni. In primo luogo è ancorato ad un valore di accelerazione di picco di 0.25g, superiore al valore di amax riportato dalla mappa di pericolosità nazionale MPS04 e ricalcolato in modo indipendente nello studio, e che corrisponde a quel valore di scuotimento che ha il 10% di probabilità di eccedenza in 50 anni. Inoltre, la forma dello spettro di normativa dopo la normalizzazione al valore di amax, è caratterizzata da accelerazioni spettrali superiori a quelle dello spettro di risposta isoprobabile calcolato per il sito di Ancona. Gli accelerogrammi e gli spettri di risposta medi calcolati riflettono quindi direttamente tali scelte.

In virtù della buona significatività statistica dei risultati ottenuti nelle analisi di risposta sismiche stocastiche eseguite con il metodo Monte Carlo, è possibile selezionare spettri di risposta corrispondenti a percentili più elevati del 50% della corrispondente distribuzione probabilistica.

contratto di ricerca tra - autorità di sistema …. definizione imput... · analyses of comlex...

Documents