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Università di
Genova
STUDI DI MICROZONAZIONE SISMICA:
TEORIA E APPLICAZIONI
“Pericolosità Sismica Nazionale:
dati disponibili e loro utilizzo”
A cura di: Dott. (Ph.D.) Simone Barani
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NTC08: Azione Sismica
Pericolosit
à sismica
Seismic Hazard
): probabilit
à di
Pericolosità
sismica ((Seismic
Hazard):
probabilità
di superamento
superamento di
di un
un fissato
fissato
livello
livello di
di scuotimento
scuotimento in
in un
un sito,
sito, in
in un
un prestabilito
prestabilito intervallo
intervallo di tempo.
In
’analisi di
à sismica
In altri
altri termini
termini un
un’analisi
di pericolosit
pericolosità
sismica (al
(al sito)
sito) consiste
consiste nel
nel calcolare
calcolare quali
quali
siano
à (es.
siano ii livelli
livelli di
di scuotimento
scuotimento aa cui
cui èè associata
associata un
un data
data probabilit
probabilità
(es. 10%)
10%) di
di
superamento
superamento in
in un
un dato
dato numero
numero di
di anni
anni (es.
(es. 50
50 anni).
anni).
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Pericolosit
à Sismica Italiana
Pericolosità
Le mappe di pericolosità sismica sono state
elaborate in termini di mediana della
distribuzione dei valori di pericolosità
anziché in termini di valori medi.
http://esse1.mi.ingv.it/
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Pericolosità Sismica Italiana
Spettri
-probabili:
Spettri iso
iso-probabili:
per
à di
per una
una fissata
fissata probabilit
probabilità
di
eccedenza,
eccedenza, esprimono
esprimono ii valori
valori
accelerativi
accelerativi in
in funzione
funzione del
del periodo
periodo
spettrale
spettrale aa cui
cui si
si riferiscono
riferiscono
Curve
à:
Curve di
di Pericolosit
Pericolosità:
esprimono
esprimono ilil tasso
tasso medio
medio annuo
annuo
di
eccedenza
di
fissati
valori
di eccedenza di fissati valori di
di
scuotimento
scuotimento
http://esse1.mi.ingv.it/
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Disaggregazione della Pericolosit
à
Pericolosità
Disaggregazione:
Disaggregazione: èè un
un processo
processo che
che permette
permette di
di valutare
valutare ilil contributo
contributo di
di different
differentii scenari
scenari M
M-R(
-ε) alla
à sismica.
sismica. E
E’’ pertanto
pertanto utile
utile alla
alla definizione
definizione del
del terremoto
terremoto di
di scenario
scenario
R(-ε)
alla pericolosit
pericolosità
((scenario
scenario che
à sismica)
che contribuisce
contribuisce maggiormente
maggiormente alla
alla pericolosit
pericolosità
sismica) per
per studi
studi di
di microzonazione,
microzonazione,
analisi
di di
à dei
analisi di
di liquefazione,
liquefazione, analisi
analisi di
di risposta
risposta sismica
sismica locale,
locale, stu
studi
di stabilit
stabilità
dei versanti.
versanti.
Le mappe di disaggregazione della
pericolosità nazionale mostrano che:
- terremoti da moderati a forti, a distanze
non superiori di 10km controllano la
pericolosità in siti caratterizzati da alti
valori di scuotimento;
- in siti caratterizzati da eventi frequenti di
modesta magnitudo la pericolosità è
dominata da terremoti deboli e locali;
- la pericolosità in aree che in passato
sono state colpite da eventi deboli è
controllata da terremoti forti e distanti.
Barani et al., BSSA (2009)
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Disaggregazione della Pericolosit
à
Pericolosità
M*
M
Valori
Modali
Valori
Medi
D*
D
Spallarossa & Barani (2007)
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Disaggregazione della Pericolosit
à
Pericolosità
La moda di una distribuzione corrisponde al gruppo MM-R(R(-ε)
che fornisce il maggior contributo alla pericolosità
pericolosità sismica e
pertanto corrisponde ad una sorgente “reale”
reale”. Il principale
svantaggio nell’
’
uso
dei
valori
modali
è
legato
al fatto che questi
nell
risultano sensibili all’
all’ampiezza degli intervalli adottati. La media,
al contrario, è indipendente dall’
dall’ampiezza degli intervalli ma non
sempre corrisponde ad uno scenario “reale”
reale” dal momento che i
contributi della sismicità
sismicità locale e regionale concorrono alla sua
definizione. In altre parole, la media potrebbe rappresentare uno
uno
scenario improbabile (es. figura in alto a dx).
dx).
LA DISAGGREGAZIONE DEI SOLI VALORI
DI PGA E’ INSUFFICIENTE AD UNA
CORRETTA DETERMINAZIONE
DELL’INPUT SISMICO!!!
Per un dato sito,
sito, all’
all’aumentare del periodo di ritorno aumenta
il contributo da parte di terremoti forti a brevi distanze.
Barani et al., BSSA (2010)
Scuotimenti ad alta e bassa frequenza possono essere
dominati da terremoti di scenario differenti:
differenti: alti periodi spettrali
sono generalmente controllati da terremoti forti e distanti mentre
eventi più
più deboli a distanze minori dominano i valori di PGA.
PGA.
Barani et al., BSSA (2010)
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Accesso ai Dati
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Accesso ai Dati
Dati di ingresso
Documentazione Tecnico-Scientifica
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Accesso ai Dati
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Mappe Interattive di Pericolosit
à
Pericolosità
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Mappe Interattive di Pericolosit
à
Pericolosità
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Curve di Pericolosit
à
Pericolosità
Disaggregazione della Pericolosit
à
Pericolosità
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Spettri Iso
-probabili
Iso-probabili
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Spettri Iso
-probabili
Iso-probabili
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Dalla Pericolosit
à all
’Azione Sismica
Pericolosità
all’Azione
…dagli spettri isoprobabili agli spettri
di risposta elastica…
LL’attuale
’attuale normativa
normativa antisismica
antisismica prevede
prevede
che
’azione sismica,
che ll’azione
sismica, definita
definita da
da uno
uno
specifico
specifico spettro
spettro di
di risposta
risposta elastico,
elastico,
sia
ù
sia determinata
determinata sito
sito per
per sito
sito ee non
non pi
più
in
in funzione
funzione della
della zona
zona sismica
sismica di
di
appartenenza
appartenenza (Zone
(Zone 1,
1, 2,
2, 33 ee 44 in
in
funzione
funzione del
del livello
livello di
di PGA).
PGA).
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NTC08: Input Sismico
1. Valore di magnitudo
2. Coppia magnitudo-distanza
3. Valore di un parametro di scuotimento
4. Time Histories (es. accelerogrammi, velocigrammi)
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Valutazione della Magnitudo
1. Metodi “deterministici”:
*
(Indirizzi e Criteri per la MS, Par. 2.8)
*
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Valutazione della Magnitudo
Zonazione ZS9 (Gruppo di Lavoro, 2004)
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Valutazione della Magnitudo
2. Metodi probabilistici:
ALIAS
Uso dei valori di magnitudo (M) e distanza (R)
ottenuti dalla disaggregazione della
pericolosità sismica
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Accelerogrammi e Accelerogrammi
(NTC08 Par. 3.2.3.6)
Sintetici: time histories generate applicando metodi stocastici e/o deterministici che
simulano il meccanismo di rottura alla sorgente sismica e la propagazione delle onde sismiche
dalla sorgente alla superficie
Artificiali: accelerogrammi spettro-compatibili generati come somma di serie di Fourier
senza alcuna modellazione del meccanismo di sorgente e della propagazione delle onde
Naturali: time histories “reali” ovvero relative a terremoti registrati da sismometri installati
alla superficie terrestre o in foro
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Selezione degli Accelerogrammi
a) “Russu e bussu”: set di accelerogrammi selezionati indipendentemente da parametri
sismologici (magnitudo, distanza, regime tettonico,…) ma solo in base alla classe di sito
b) Su base sismologica: set di accelerogrammi selezionati in funzione sia di parametri
sismologici (PGA, magnitudo, distanza, regime tettonico…) che della classe di sito
c) Spettro-compatibili: set di accelerogrammi selezionati in funzione sia di parametri
sismologici (PGA, magnitudo, distanza, regime tettonico…) che della classe di sito, tali che lo
spettro di risposta medio (media degli spettri di risposta) sia compatibile con quello di
riferimento (ottenuto da analisi di pericolosità sismica)
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Input Sismico
Criteri
Criteri di
di selezione:
selezione:
1.
1.
Categoria
Categoria di
di sottosuolo
sottosuolo (es.
(es. roccia,
roccia, suolo
suolo rigido)
rigido)
2.
2.
Risultati
Risultati della
della disaggregazione
disaggregazione per
per brevi
brevi ee lunghi
lunghi
periodi
periodi spettrali
spettrali (non
(non solo
solo PGA)
PGA)
3.
3.
Regime
…)
Regime tettonico
tettonico (distensivo,
(distensivo, compressivo,
compressivo,…)
Spectral
Spectral Matching
Matching
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Applicazione: Risposta Sismica 1D
Input
h = 17m
h = 5.5m
Modello 1D del terreno
Quaternary
Alluvial Deposits
(sand & gravel)
Pleistocene
FluvioLacustrine
Deposits
(gravel, sandy
gravel, silty clay)
h = infinite
Output
OligoceneMiocene Bedrock
(sandstone)
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Applicazione: Risposta Sismica 2D
Input
Modello 2D del terreno
Output 1D – Rec2
De Ferrari et al. (2010)
Output 2D – Rec2
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Applicazione: Stabilit
à di Versante
Stabilità
(a) Sezione geologica della frana di Salcito (da
Bozzano et al., 2008) e (b) modello numerico
usato nelle analisi di risposta sismica
Barani et al. (2010)
Distribuzione di sismicità
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Applicazione: Stabilit
à di Versante
Stabilità
Input Sismico
(Horizontal & Vertical Accelerations)
Output Sismico
(Horizontal & Vertical Displacements)
Barani et al. (2010)
University of
Genoa