Pericolosità Sismica Nazionale: dati disponibili e loro utilizzo

STUDI STUDI DIDI MICROZONAZIONE SISMICA: MICROZONAZIONE SISMICA: TEORIA E APPLICAZIONITEORIA E APPLICAZIONI

““PericolositPericolositàà Sismica Nazionale: Sismica Nazionale:

dati disponibili e loro utilizzodati disponibili e loro utilizzo””

A cura di: Dott. (A cura di: Dott. (Ph.D.Ph.D.) Simone ) Simone BaraniBarani

UniversitUniversitàà

didiGenovaGenova

Pericolosità sismica (Seismic Hazard): probabilità

di superamento di un fissato livello di scuotimento in un sito, in un prestabilito intervallo

di tempo.

In altri termini un’analisi di pericolosità

sismica (al sito) consiste nel calcolare quali siano i livelli di scuotimento a cui è

associata un data probabilità

(es. 10%) di

superamento in un dato numero di anni (es. 50 anni).

PericolositPericolositàà sismica (sismica (SeismicSeismic HazardHazard):): probabilitprobabilitàà

di superamento di un fissato di superamento di un fissato livello di scuotimento in un sito, in un prestabilito intervallolivello di scuotimento in un sito, in un prestabilito intervallo

di tempo.di tempo.

In altri termini unIn altri termini un’’analisi di pericolositanalisi di pericolositàà

sismica (al sito) consiste nel calcolare quali sismica (al sito) consiste nel calcolare quali siano i livelli di scuotimento a cui siano i livelli di scuotimento a cui èè

associata un data probabilitassociata un data probabilitàà

(es. 10%) di (es. 10%) di

superamento in un dato numero di anni (es. 50 anni).superamento in un dato numero di anni (es. 50 anni).

NTC08: Azione SismicaNTC08: Azione Sismica


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Pericolosità Sismica ItalianaPericolositPericolositàà Sismica ItalianaSismica Italiana

Le mappe di pericolositLe mappe di pericolositàà sismica sono state sismica sono state elaborate in termini di mediana della elaborate in termini di mediana della distribuzione dei valori di pericolositdistribuzione dei valori di pericolositàà anzichanzichéé in termini di valori medi. in termini di valori medi.

http://esse1.mi.ingv.it/http://esse1.mi.ingv.it/


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PericolositPericolositàà Sismica ItalianaSismica Italiana

Curve di Pericolosità:

esprimono il tasso medio annuo di eccedenza di fissati valori di

scuotimento

Curve di PericolositCurve di Pericolositàà::

esprimono il tasso medio annuo esprimono il tasso medio annuo di eccedenza di fissati valori di di eccedenza di fissati valori di

scuotimentoscuotimento

Spettri iso-probabili:

per una fissata probabilità

di eccedenza, esprimono i valori

accelerativi in funzione del periodo spettrale a cui si riferiscono

Spettri isoSpettri iso--probabili:probabili:

per una fissata probabilitper una fissata probabilitàà

di di eccedenza, esprimono i valori eccedenza, esprimono i valori

accelerativi in funzione del periodo accelerativi in funzione del periodo spettrale a cui si riferisconospettrale a cui si riferiscono


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http://esse1.mi.ingv.it/http://esse1.mi.ingv.it/

Disaggregazione della PericolositàDisaggregazione della PericolositDisaggregazione della PericolositààDisaggregazione: è

un processo che permette di valutare il contributo di differenti scenari M-

R(-ε) alla pericolosità

sismica. E’

pertanto utile alla definizione del terremoto di scenario (scenario

che contribuisce maggiormente alla pericolosità

sismica) per studi di microzonazione, analisi di liquefazione, analisi di risposta sismica locale, studi di stabilità

dei versanti.

Disaggregazione:Disaggregazione: èè

un processo che permette di valutare il contributo di differentun processo che permette di valutare il contributo di differenti scenari Mi scenari M--

R(R(--εε) alla pericolosit) alla pericolositàà

sismica. Esismica. E’’

pertanto utile alla definizione del terremoto di scenario pertanto utile alla definizione del terremoto di scenario ((scenarioscenario

che contribuisce maggiormente alla pericolositche contribuisce maggiormente alla pericolositàà

sismica) per studi di microzonazione, sismica) per studi di microzonazione, analisi di liquefazione, analisi di risposta sismica locale, stuanalisi di liquefazione, analisi di risposta sismica locale, studi di stabilitdi di stabilitàà

dei versanti.dei versanti.


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Le mappe di disaggregazione della Le mappe di disaggregazione della pericolositpericolositàà

nazionale mostrano che:nazionale mostrano che:--

terremoti da moderati a forti, a distanze terremoti da moderati a forti, a distanze non superiori di 10km controllano la non superiori di 10km controllano la pericolositpericolositàà

in siti caratterizzati da alti in siti caratterizzati da alti valori di scuotimento;valori di scuotimento;--

in siti caratterizzati da eventi frequenti di in siti caratterizzati da eventi frequenti di modesta magnitudo la pericolositmodesta magnitudo la pericolositàà

èè

dominata da terremoti deboli e locali;dominata da terremoti deboli e locali;--

la pericolositla pericolositàà

in aree che in passato in aree che in passato sono state colpite da eventi deboli sono state colpite da eventi deboli èè

controllata da terremoti forti e distanti. controllata da terremoti forti e distanti.

BaraniBarani etet al., BSSA (2009)al., BSSA (2009)

M

D

*M

*D

ValoriMediValoriValoriMediMedi

ValoriModaliValoriValoriModaliModali


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Disaggregazione della PericolositàDisaggregazione della PericolositDisaggregazione della Pericolositàà

SpallarossaSpallarossa & & BaraniBarani (2007)(2007)


La moda di una distribuzione corrisponde al gruppo MLa moda di una distribuzione corrisponde al gruppo M--R(R(--εε) ) che fornisce il maggior contributo alla pericolositche fornisce il maggior contributo alla pericolositàà

sismica e sismica e pertanto corrisponde ad una sorgente pertanto corrisponde ad una sorgente ““realereale””. Il principale . Il principale svantaggio nellsvantaggio nell’’uso dei valori modali uso dei valori modali èè

legato al fatto che questi legato al fatto che questi risultano sensibili allrisultano sensibili all’’ampiezza degli intervalli adottati. La media, ampiezza degli intervalli adottati. La media, al contrario, al contrario, èè

indipendente dallindipendente dall’’ampiezza degli intervalli ma non ampiezza degli intervalli ma non sempre corrisponde ad uno scenario sempre corrisponde ad uno scenario ““realereale””

dal momento che i dal momento che i contributi della sismicitcontributi della sismicitàà

locale e regionale concorrono alla sua locale e regionale concorrono alla sua definizione. In altre parole, la media potrebbe rappresentare undefinizione. In altre parole, la media potrebbe rappresentare uno o scenario improbabile (es. figura in alto a scenario improbabile (es. figura in alto a dxdx).).

ScuotimentiScuotimenti

ad ad altaalta

e e bassabassa

frequenzafrequenza

possonopossono

essereessere

dominatidominati

dada

terremotiterremoti

didi

scenario scenario differentidifferenti::

altialti

periodiperiodi

spettralispettrali

sonosono

generalmentegeneralmente

controllaticontrollati

dada

terremotiterremoti

fortiforti

e e distantidistanti

mentrementre

eventieventi

pipiùù

debolideboli

a a distanzedistanze

minoriminori

dominanodominano

i i valorivalori

didi

PGAPGA..

Per un Per un datodato

sitosito, , allall’’aumentare del periodo di ritorno aumenta aumentare del periodo di ritorno aumenta il contributo da parte di terremoti forti a brevi distanze. il contributo da parte di terremoti forti a brevi distanze.



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LA DISAGGREGAZIONE DEI SOLI VALORI LA DISAGGREGAZIONE DEI SOLI VALORI DI PGA EDI PGA E’’ INSUFFICIENTE AD UNA INSUFFICIENTE AD UNA

CORRETTA DETERMINAZIONE CORRETTA DETERMINAZIONE DELLDELL’’INPUT SISMICO!!!INPUT SISMICO!!!

Accesso ai DatiAccesso ai DatiAccesso ai Dati


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Documentazione TecnicoDocumentazione Tecnico--ScientificaScientifica

Dati di ingressoDati di ingresso


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Mappe Interattive di PericolositàMappe Interattive di PericolositMappe Interattive di Pericolositàà


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Curve di PericolositàCurve di PericolositCurve di Pericolositàà

Spettri Iso-probabili Spettri IsoSpettri Iso--probabili probabili


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Dalla Pericolosità all’Azione SismicaDalla PericolositDalla Pericolositàà allall’’Azione SismicaAzione Sismica


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……daglidagli spettri isospettri iso-- probabili agli spettri probabili agli spettri di risposta di risposta elasticaelastica……

L’attuale normativa antisismica prevede che l’azione sismica, definita da uno specifico spettro di risposta elastico, sia determinata sito per sito e non più in funzione della zona sismica di appartenenza (Zone 1, 2, 3 e 4 in funzione del livello di PGA).

LL’’attuale normativa antisismica prevede attuale normativa antisismica prevede che lche l’’azione sismica, definita da uno azione sismica, definita da uno specifico spettro di risposta elastico, specifico spettro di risposta elastico, sia determinata sito per sito e non pisia determinata sito per sito e non piùù in funzione della zona sismica di in funzione della zona sismica di appartenenza (Zone 1, 2, 3 e 4 in appartenenza (Zone 1, 2, 3 e 4 in funzione del livello di PGA). funzione del livello di PGA).

NTC08: Input SismicoNTC08: Input Sismico

1. Valore di magnitudo1. Valore di magnitudo

2. Coppia magnitudo2. Coppia magnitudo--distanzadistanza

3. Valore di un parametro di scuotimento3. Valore di un parametro di scuotimento

4. Time 4. Time HistoriesHistories (es. accelerogrammi, (es. accelerogrammi, velocigrammivelocigrammi))


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Valutazione della MagnitudoValutazione della Magnitudo1. Metodi 1. Metodi ““deterministicideterministici””::

**

**(Indirizzi e Criteri per la MS, Par. 2.8)(Indirizzi e Criteri per la MS, Par. 2.8)


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Valutazione della MagnitudoValutazione della Magnitudo

Zonazione ZS9 (Gruppo di Lavoro, 2004)Zonazione ZS9 (Gruppo di Lavoro, 2004)


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Valutazione della MagnitudoValutazione della Magnitudo2. Metodi probabilistici:2. Metodi probabilistici:

ALIASALIASUso dei valori di magnitudo (Uso dei valori di magnitudo (MM) e distanza () e distanza (RR) )

ottenuti dalla disaggregazione della ottenuti dalla disaggregazione della pericolositpericolositàà sismica sismica


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Accelerogrammi e AccelerogrammiAccelerogrammi e Accelerogrammi

(NTC08 Par. 3.2.3.6)(NTC08 Par. 3.2.3.6)

ArtificialiArtificiali:: accelerogrammi accelerogrammi spettrospettro--compatibilicompatibili

generatigenerati

come come sommasomma

didi

serieserie

didi

Fourier Fourier senzasenza

alcunaalcuna

modellazionemodellazione

del del meccanismomeccanismo

didi

sorgentesorgente

e e delladella

propagazionepropagazione

delledelle

ondeonde

SinteticiSintetici:: time histories generate time histories generate applicandoapplicando

metodimetodi

stocasticistocastici

e/oe/o

deterministicideterministici

cheche

simulanosimulano

ilil

meccanismomeccanismo

didi

rotturarottura

allaalla

sorgentesorgente

sismicasismica

e la e la propagazionepropagazione

delledelle

ondeonde

sismichesismiche

dalladalla

sorgentesorgente

allaalla

superficiesuperficie

NaturaliNaturali: : time histories time histories ““realireali””

ovveroovvero

relative a relative a terremotiterremoti

registratiregistrati

dada

sismometrisismometri

installatiinstallati

allaalla

superficiesuperficie

terrestreterrestre

o in o in foroforo


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Selezione degli AccelerogrammiSelezione degli Accelerogrammi

a) a) ““RussuRussu e e bussubussu””:: set set didi

accelerogrammi accelerogrammi selezionatiselezionati

indipendentementeindipendentemente

dada

parametriparametri

sismologici (sismologici (magnitudomagnitudo, , distanzadistanza, regime , regime tettonicotettonico,,……) ma solo in base ) ma solo in base allaalla

classeclasse

didi

sitosito

c) c) SpettroSpettro--compatibilicompatibili:: set set didi


in in funzionefunzione

siasia

didi

parametriparametri

sismologici (PGA, sismologici (PGA, magnitudomagnitudo, , distanzadistanza, regime , regime tettonicotettonico……) ) cheche

delladella

classeclasse

didi

sitosito, , talitali

cheche

lo lo spettrospettro

didi

rispostarisposta

mediomedio

(media (media deglidegli

spettrispettri

didi

rispostarisposta) ) siasia

compatibilecompatibile

con con quelloquello

didi

riferimentoriferimento

((ottenutoottenuto

dada

analisianalisi

didi

pericolositpericolositàà

sismicasismica))

b) b) Su base Su base sismologicasismologica:: set set didi


in in funzionefunzione

siasia

didi

parametriparametri

sismologici (PGA, sismologici (PGA, magnitudomagnitudo, , distanzadistanza, regime , regime tettonicotettonico……) ) cheche

delladella

classeclasse

didi

sitosito


didiGenovaGenova

Criteri di selezione:1. Categoria di sottosuolo (es. roccia, suolo rigido)

2. Risultati della disaggregazione per brevi e lunghi periodi spettrali (non solo PGA)

3. Regime tettonico (distensivo, compressivo,…)

Criteri di selezione:Criteri di selezione:1.1. Categoria di sottosuolo (es. roccia, suolo rigido)Categoria di sottosuolo (es. roccia, suolo rigido)

2.2. Risultati della disaggregazione per brevi e lunghi Risultati della disaggregazione per brevi e lunghi periodi spettrali (non solo PGA)periodi spettrali (non solo PGA)

3.3. Regime tettonico (distensivo, compressivo,Regime tettonico (distensivo, compressivo,……))

Input SismicoInput SismicoInput Sismico

Spectral

MatchingSpectralSpectral

MatchingMatching


didiGenovaGenova


didiGenovaGenova

Quaternary Alluvial Deposits

(sand & gravel)

Pleistocene Fluvio-

Lacustrine Deposits

(gravel, sandy gravel, silty clay)

Oligocene- Miocene Bedrock

(sandstone)

h =

5.5m

h =

17m

h =

infin

iteInputInput

OutputOutput

Applicazione: Risposta Sismica 1DApplicazione: Risposta Sismica 1DApplicazione: Risposta Sismica 1D

Modello 1D del terrenoModello 1D del terreno


didiGenovaGenova

InputInput

Applicazione: Risposta Sismica 2DApplicazione: Risposta Sismica 2DApplicazione: Risposta Sismica 2D

Modello 2D del terrenoModello 2D del terreno

De Ferrari De Ferrari etet al. (2010)al. (2010)

Output 2D Output 2D –– Rec2Rec2Output 1D Output 1D –– Rec2Rec2

UniversityUniversity

ofofGenoaGenoa

Distribuzione di sismicitDistribuzione di sismicitàà

(a) Sezione geologica della frana di (a) Sezione geologica della frana di SalcitoSalcito

(da (da BozzanoBozzano

etet

al., 2008) e (b) modello numerico al., 2008) e (b) modello numerico usato nelle analisi di risposta sismicausato nelle analisi di risposta sismica

BaraniBarani etet al. (2010)al. (2010)

Applicazione: Stabilità di VersanteApplicazione: StabilitApplicazione: Stabilitàà di Versantedi Versante


ofofGenoaGenoa

Output SismicoOutput Sismico((HorizontalHorizontal & Vertical & Vertical DisplacementsDisplacements))

Input Sismico Input Sismico ((HorizontalHorizontal & Vertical & Vertical AccelerationsAccelerations))

BaraniBarani etet al. (2010)al. (2010)

Applicazione: Stabilità di VersanteApplicazione: StabilitApplicazione: Stabilitàà di Versantedi Versante


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