VALUTAZIONE DELLA AZIONE SISMICA APPROCCIO DETERMINISTICO

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Artemisia Genovese
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1 DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE E AMBIENTALE UNIVERSITÀ DI CATANIA VALUTAZIONE DELLA AZIONE SISMICA APPROCCIO DETERMINISTICO DOCENTE: SALVATORE GRASSO Corso di Geotecnica nella difesa del territorio A.A

2 AZIONE SISMICA: MODELLAZIONE DELLA SORGENTE E Possibile frana Possibile liquefazione C d C D C H B B R A = area faglia D = spostamento faglia E = epicentro d = distanza epicentrale R = distanza ipocentrale E = Δτ AD τ D D B = accelerazione al bedrock A Curve Attenuazione Δτ C = risposta in superficie (amplificazione, liquefazione, frana) D = interazione terreno-struttura D PGA(g) PGA(g) 10,0 1,0 0, SJL99 ROCKLIKE Km AMB 0, SJL99 SJL99+s.d. AMB95 (eq.2) AMB95(2)+s.d. AMB95(eq.4) amb95(4)+s.d. Km

3 TERREMOTO DI PROGETTO: CRITERIO DETERMINISTICO METODOLOGIA PER LA VALUTAZIONE DELLA RISPOSTA IN SUPERFICIE Valutazione per mezzo di accelerogrammi sintetici: ti i faglie attive (sismogenetiche); modello di sorgente; leggi di attenuazione; accelerogrammi sintetici al bedrock; accelerogrammi sintetici in superficie, considerando gli effetti di sito sulla base della velocità media V s stimate per i singoli strati. Valutazione per mezzo di accelerogrammi registrati ti e scalati: registrazioni di accelerogrammi su roccia; accelerogrammi scalati in ampiezza; accelerogrammi scalati in termini di frequenza; profilo del terreno in termini di V s nei m superficiali; valutazione della risposta in superficie.

4 Mappa del massimo terremoto credibile

5 MASSIMO TERREMOTO CREDIBILE: TERREMOTO DI SCENARIO IL TERREMOTO O DELL 11/01/1693 / Intensità XI MCS all epicentro; Epicentro localizzato in mare non lontano dalla costa Terremoto distruttivo, con morti e 45 città e paesi distrutti; Catania totalmente distrutta con vittime pari ad 1/2 dll della popolazione; Evento sismico ritenuto simile al terremoto dl1169 del 1169.

6 CRITERIO DETERMINISTICO: MODELLAZIONE DELLA SORGENTE FAGLIA GENERATRICE: SCARPATA IBLEO-MALTESE Posizione degli epicentri dei terremoti del 1693 e del 1990 (cerchi blu); Posizione dei 5 transetti lungo i quali sono stati valutati gli accelerogrammi sintetici; Localizzazione della stazione accelerometrica ENEA-ENEL che ha registrato il terremoto del (triangolo nero). (Priolo, 2000)

7 CRITERIO DETERMINISTICO: ACCELEROGRAMMI SINTETICI PER IL TERREMOTO DI SCENARIO (Grasso et al., 2005)

8 SEISMIC MICROZONATION STUDIES AND SITE RESPONSE ANALYSIS IN THE CITY OF CATANIA SPEM-2D vs. GEODIN SEISMIC INPUT at Z=30 m A =216m/s 2 MAX 2.16 SPEM 2-D A MAX =3.36 m/s 2 at SURFACE: Computed by SPEM 2-D GEODIN A MAX =3.34 m/s 2 MAX

9 SEISMIC MICROZONATION STUDIES AND SITE RESPONSE ANALYSIS IN THE CITY OF CATANIA SOIL PROFILE ACCORDING TO 2-D SPEM CODE Soil formation Thickness (m) V S (m/s) Site 3 Aa Spa SOIL PROFILE ACCORDING TO 1-D GEODIN CODE Depth Soil Soil mass (ρ) V S G 0 D min (m) formation (KNs 2 /m 4 ) (m/s) (MPa) (%) 2.1 Alf Aa Alf Aa Alf Alg

10 SEISMIC MICROZONATION STUDIES AND SITE RESPONSE ANALYSIS IN THE CITY OF CATANIA SPEM-2D vs. GEODIN Analysis of the effects on site amplification due to: Seismic input (synthetic vs. scaled recorded) Vs soil profile (simplified vs. detailed) Depth of the conventional bedrock (30 vs. 70 m) Soil behaviour (linear vs. non-linear) 4,0 3,5 3,0 COMPARISON BETWEEN 1-D and 2-D PGA RADIAL COMPONENT PGA 2,5 BOTTOM PGA 2,0 ( m/s 2 ) 1-D 1,5 2-D 1,0 0,5 0 4,0 3,5 CONCLUSIONS 3,0 2,5 PGA 2,0 (m/s 2 ) 1,5 COMPARISON BETWEEN 1-D and 2-D PGA RADIAL COMPONENT PGA 1-D and 2-D methods provide similar results WHEN 1,0 they use similar 0,5 models SITES BOTTOM SITES Main influencing factors: 1. Soil SIMPLIFIED, non-linearity LINEAR NON-LINEAR 2. SEISMIC Detail INPUT in the definition 2-D SPEM of the shallow 1-D GEODIN structure (Grasso et al., 2005) 1-D 2-D

ST. NICOLA ALLA RENA CHURCH SITE EFFECTS 108 Church sites

response evaluated in terms of time history displacement,

11 ST. NICOLA ALLA RENA CHURCH SITE EFFECTS 108 Church sites analysed; Site response evaluated by 1-D non-linear code; Site response evaluated in terms of time history displacement, velocity and acceleration at free field. Site characterisation by soil profile in terms of unit weight γ and V s ; Peak Ground Acceleration ranging between 0.3 and 0.56g; Site amplification ranging between 1.5 and 3.

12 SEISMIC MICROZONATION STUDIES AND SITE RESPONSE ANALYSIS IN THE CITY OF CATANIA Design Spectrum for the Saint Nicola alla Rena Church volcanic sand site Sd/g EC Proposed spectrum Italian O.P.C.M T(s)

13 TERREMOTO SICILIA SUD ORIENTALE DEL M=5.4 SORTINO I max = XIII IX a Saline max PGA = 0.20 g (stimata) PGV = 19 cm/sec (stimata) Mappa delle Isosiste

14 TERREMOTO DI PROGETTO Valutazione della risposta da un accelerogramma registrato scalato Registrazione del a Sortino a max = 0.10 g su roccia Registrazione del a Catania a max = 0.25 g su argilla

15 TERREMOTO DI PROGETTO Risposta del terreno per l accelerogramma di Sortino scalato a 0.3 g Risposta nel dominio del tempo in termini di accelerazione, velocità e spostamento t per H = 80 m Spettro di risposta nel dominio del tempo per diversi valori dello smorzamento

16 CATTEDRALE DI NOTO Vista dei pilastri collassati Vista del crollo della navata centrale, di quella laterale destra e di parte della cupola

17 TERREMOTO DI PROGETTO Spa (g) 1.00 Design Earthquake 0.90 Italian Code II cat. e=1 Italian Code II cat. e= Spettro elastico di risposta (smorzamento 5%) T(s)

18 TERREMOTO DI PROGETTO cm) Sd (c Spettro di spostamento (smorzamento 5%) T (s)

19 Conclusioni sulla valutazione della azione sismica Approccio deterministico basato sul terremoto massimo credibile; Modellazione della sorgente e accelerogrammi sintetici; accelerogrammi registrati scalati nel dominio del tempo e della frequenza; Elaborazione di uno spettro di risposta locale per la progettazione, basato su accelerogrammi sintetici o accelerogrammi scalati e registrati; Esempi applicativi di spettri di risposta per la chiesa di San Nicola alla Rena (CT) e la Cattedrale di Noto; L approccio probabilistico può essere più gravoso di quello deterministico nel caso di valutazione di danni materiali.

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