Progetto Esecutivo DPC - RELUIS Progetti speciali ReLUIS Task RS2

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1 Progetto Esecutivo DPC - RELUIS Progetti speciali ReLUIS Task RS2

2 OBIETTIVI - Task RS2 Studiare gli effetti strutturali dei terremoti near-source al fine di definire l azione sismica e le regole di progettazione ad-hoc. A partire da modelli previsionali esistenti si valuteranno spettri di progetto near-source su base probabilistica; Si definiranno fattori di modifica della domanda elastica spettrale per passare a quella inelastica; Si valuteranno gli attuali principi della progettazione di strutture in cemento armato ed acciaio in relazione alla sicurezza rispetto a fenomeni near-source. Caso L Aquila: l interazione con sismologi, geofisici, geologi, geotecnici e strutturisti sarà finalizzata alla simulazione degli effetti di sorgente, propagazione, locali di sito e di risposta strutturale per valutare la possibilità di modellare gli effetti near-source e riprodurre la risposta strutturale relativa.

3 Condizioni necessarie: Task RS2 Caratteristiche terremoti nearsource la direzione dello scorrimento deve essere allineata con il sito; la propagazione del fronte di rottura deve avvenire nella direzione del sito; la velocità di propagazione della rottura verso il sito deve essere paragonabile alla velocità di propagazione delle onde di taglio nel terreno. Sito 1 Caso Strike Slip Propagazione della rottura Sito 2 Il terremoto di Landers del 1992 di magnitudo 7.3 è tra i più usati esempi di letteratura. La stazione di Lucerne, distante 1.1 km dalla faglia e 45 km dall epicentro, ha registrato una storia di velocità caratterizzata da un impulso breve e particolarmente forte. Somerville, P. G., Smith, N. F., Graves, R.W., Abrahamson, N. A. (1997) Modification of Empirical Strong Motion Attenuation Relations to Include the Amplitude and Duration Effect of Rupture Directivity. SRL

4 Task RS2 Caratteristiche terremoti nearsource Score 1. Score..1 Tp s Tp s Chioccarelli E., Iervolino I. (21). Near-Source Seismic Demand and Pulse-Like Records: a Discussion for L'Aquila Earthquake. Earthquake Engineering and Structural Dynamics. 39(9):

5 Task RS2 Caratteristiche terremoti nearsource Sono state studiate le registrazioni dell NGA database classificate come impulsive e non da J. W. Baker (27) individuando tre caratteristiche peculiari dei segnali impulsivi: 1.Forma spettrale anomala; 2.Maggior contenuto energetico delle componenti normali alla rottura; 3.Inattesa richiesta di spostamento analestico. Chioccarelli E., Iervolino I. (21). Near-Source Seismic Demand and Pulse-Like Records: a Discussion for L'Aquila Earthquake. Earthquake Engineering and Structural Dynamics. 39(9):

6 Task RS2 Quali sono le conseguenze in ambito progettuale? Il rispetto di tutte le condizioni geometriche necessarie non assicura che si verifichi direttività. Inoltre, considerando diversi segnali impulsivi, la variabilità dei periodi di impulso può determinare, in media, un incremento delle ordinate spettrali spalmato su un grande intervallo di periodi. Gli spettri di progetto ed i fattori di struttura utilizzati nell attuale normativa sismica sono applicabili anche in condizioni near-source? Nel caso di analisi dinamiche non lineari, è necessario considerare criteri aggiuntivi o procedure particolari per la selezione degli accelerogrammi?

7 Iervolino, I., Cornell, C. A. (28) Probability of Occurrence of Velocity Pulses in Near-Source Ground Motions. BSSA Tothong, P., Cornell, C. A., and Baker, J. W. (27). Explicit Directivity-Pulse Inclusion in Probabilistic Seismic Hazard Analysis. Earthquake Spectra Task RS2 Modelli previsionali In condizioni near-source (NS) e considerando i fenomeni di direttività, l integrale di hazard risulta composto da due termini: rupture R site s θ epicenter Termine impulsivo Termine non impulsivo

8 Chioccarelli, E., (211). Design Earthquakes and Seismic Demand for PBEE in Far-Field and Near-Source Conditions, PhD Thesis, Dipartimento di Ingegneria Strutturale, Università degli Studi di Napoli Federico II. Advisor: Iervolino, I. Task RS2 Modelli previsionali Termine impulsivo: Probabilità di impulso [, e] G ( x m, l, p t ) f f f f dt dl dp dm de λsa, NS& Pulse( x) ν P Pulse l, = ml pt L = Lunghezza della rottura (Wells e Coppersmith, 1994) Termine non impulsivo: Sa NS NoPulse p e P = Posizione della rottura Sa,mod Pulse, M, L, P, T E = Posizione dell epicentro sulla rottura p GMPE con fattore correttivo p T p M L, P M, E M Distribuzione del periodo di impulso Tp. = ( 1 P[ Pulse l, e] ) G ( x m, l p) f f M f E dl dp dm de,,,, λ, & ( x) ν, m l p e Sa M L P l p M E E p E lnt p = M W

9 Chioccarelli, E., (211). Design Earthquakes and Seismic Demand for PBEE in Far-Field and Near-Source Conditions, PhD Thesis, Dipartimento di Ingegneria Strutturale, Università degli Studi di Napoli Federico II. Advisor: Iervolino, I. Task RS2 Modelli previsionali f ( m, l, e, ε IM > IM ) Disaggregazione ν P IM = [ > IM m, l, e, ε ] f ( m, l, e, ε ) λ IM f ν ( m, l, e, ε IM > IM ) = P[ IM > IM Pulse, m, l, e, ε ] P( Pulse l, e) f ( m, l, e, ε ) ν I[ IM > IM NoPulse, m, l, e, ε ] P( NoPulse l, e) f ( m, l, e, ε ) λ IM + λ IM f ( Pulse IM > IM ) ν = f ( IM > IM Pulse) f ( Pulse) λ IM f ( t IM > IM, Pulse) p ν P = ( IM > IM t, Pulse) f ( t Pulse) λ p IM Pulse p Termini peculiari del caso near-source

10 Chioccarelli, E., (211). Design Earthquakes and Seismic Demand for PBEE in Far-Field and Near-Source Conditions, PhD Thesis, Dipartimento di Ingegneria Strutturale, Università degli Studi di Napoli Federico II. Advisor: Iervolino, I. Task RS2 Esempio di applicazione numerica M = 6 Rjb (E 3 ) 5 km L s (E 2 ) L f = 4km T [sec] ( Pulse IM ) f > IM (E 1 ) % % %

11 Task RS2 Obbiettivi Quantificare l effettiva influenza dei fenomeni di direttività sulla pericolosità del sito definita con analisi di tipo probabilistiche; Analizzare se lo spettro ad hazard uniforme, che è per definizione un inviluppo di diversi scenari e che non tiene conto della correlazione delle ordinate spettrali, è lo strumento più adatto per analizzare i casi nearsource e studiare eventuali strumenti alternativi; Identificare in che misura e per quali range di periodi la risposta strutturale è influenzata dai fenomeni direttivi; Valutare la compatibilità tra dei modelli attualmente disponibili per la modellazione del fenomeno e l approccio normativo alla pericolosità basato zone sismogenetiche; E necessario modificare i criteri progettuali nelle zone near-source?

12 Task RS2 Attività di ricerca proposte Mese 12 Analisi di pericolosità sismica in condizioni near-source per rotture strike-slip e non strike-slip; Confronto tra gli spettri ad hazard uniforme calcolati in condizioni ordinarie e near-source ed eventuale ricerca di fattori correttivi della sola forma spettrale. Deliverable Definizione spettri di progetto per terremoti impulsivi nearsource

13 Task RS2 Attività di ricerca proposte Mese 24 Analisi della domanda elastica ed inelastica per strutture a più gradi di libertà in situazione near-source; Prove su tavole vibranti di semplici sistemi strutturali sottoposti a segnali impulsivi. Deliverable Fattori di modifica della domanda elastica/inelastica per terremoti near-source

14 Progetto Esecutivo DPC - RELUIS Grazie per l attenzione

15 Task RS2 Attività di ricerca proposte Mese 36 Analisi dell adattabilità dei risultati ottenuti ai modelli usati dall approccio normativo e Definizione di regole specifiche per la progettazione in situazioni near-source. Deliverable Rapporto sui risultati delle analisi elastiche ed anelastiche su sistemi SDoF e MDoF, comprendente anche la caratterizzazione dei fattori di modifica della domanda sismica per terremoti near-source

16 Task RS2 Modelli previsionali Il modello di Iervolino e Cornell (28) stabilisce, su base probabilistica, la probabilità di osservare fenomeni impulsivi in un dato sito. Caso Strike Slip: vista in pianta P Espressione analitica: α + β1 R+ β2 s+ β3 θ e [ pulse R, s, θ ] = α + β R+ β s+ β θ 1+ e Intervalli di definizione: 5km R 3km; km s 4km; θ 9 Iervolino, I., Cornell, C. A. (28) Probability of Occurrence of Velocity Pulses in Near-Source Ground Motions. BSSA

17 Task RS2 Modelli previsionali Wells e Coppersmith (1994) forniscono la dipendenza funzionale tra la magnitudo momento dell evento e la dimensione della superficie di rottura. Wells, D. L. and Coppersmith, K. J. (1994) New Empirical Relationships among Magnitude, Rupture Length, Rupture Width, Rupture Area, and Surface Displacement. BSSA

18 Task RS2 Modelli previsionali In generale, le ordinarie leggi di attenuazione non tengono conto dell impulsività e Baker (28) propose un fattore correttivo, funzione del solo periodo di impulso T in grado di modellare la forma spettrale peculiare derivante dalla direttività: 2 GMPE = GMPE + e ln T Tp Baker, J. W. (28) Identification of Near-Fault Velocity and Prediction of Resulting Response Spectra, Proceeding of Geotechnical Earthquake Engn. Struct. Dyn. IV, Sacramento, CA.

19 Task RS2 Modelli previsionali Sono state proposte diverse relazioni statistiche tra la magnitudo dell evento ed il periodo di impulso Tp (espresso in secondi). E lnt p = MW σ =. 59 Chioccarelli E., Iervolino I. (21). Near-Source Seismic Demand and Pulse-Like Records: a Discussion for L'Aquila Earthquake. EESD