Progetto Esecutivo DPC - RELUIS AT-1 Linea 1 Task RS1

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1 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali Progetto Esecutivo DPC - RELUIS AT-1 Linea 1 Task RS1 Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali Francesca Pacor Gabriele Ameri Lucia Luzi Rodolfo Puglia

2 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali OBIETTIVI Utilizzo di sismogrammi sintetici in alternativa e/o ad integrazione degli accelerogrammi reali Validazione sismogrammi sintetici per applicazioni ingegneristiche in collaborazione con UR-UNINA

3 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali Validazione sismogrammi sintetici a fini ingegnerististici Sismogrammi sintetici BB [0 10 Hz] hanno un ruolo sempre più importante per studi di hazard e per applicazioni ingegneristiche. Il loro utilizzo implica un accurata validazione rispetto ai dati osservati. Per decadi, il confronto tra sintetici e osservati è stato principalmente visivo, non affidabile ai corti periodi

4 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali Validazione sismogrammi sintetici a fini ingegnerististici SSA sessione dedicata Validation of strong motion simulation for engineering applications Goodness of Fit- GoF (Olsen and Mayhew, SRL, 2010

5 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali Applicazione al terremoto de L Aquila (M 6.3), 2009

6 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali The L Aquila earthquake Mw= stations with R JB < 50km Third largest Italian recorded event (1980 Irpinia, 1976 Friuli ) Normal fault mech. About 60 high-quality digital strong-motion records within 280 km 17 stations within 50 km 5 above the fault Max PGA = 0.67 g Max PGV = 43 cm/s

7 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali L Aquila source model From source inversion f<0.2 Hz NW Broadband source model SE Gallovic & Zarhadnik (2012) Ameri et al. (2012) UP-DIP (SLOWED DOWN) ASPERITY ALONG-STRIKE(DELAYED) ASPERITY General agreement with other source models from strongmotion + GPS + SAR data

8 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali Modeling: near-fault stations ( Hz) acceleration [cm/s 2 ] velocity [cm/s] NS component EW component Z component NS component EW component Z component AQA (38) (69) (59) AQU (41) (52) (58) GSA 20 sec (63) (69) (73) observed synthetics Good fit in terms of: Peak amplitudes, duration and near-fault pulses

9 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali Model bias at all stations ( Hz) PGAgm[cm/s 2 ] observed synthetics PGVgm[cm/s] R JB distance [km] 1 10 R JB distance [km] Model Bias ln(obs/sim) EW component σ(ln) ~ frequency [Hz] PGA PGV ln (SAobs /SAsim) mean and std over all stations at each frequency ( Hz)

10 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali GOF Goodness of FIT Sono state proposte diverse misure per valutare la bontà del fit tra sintetici e osservati. GOF = 100*erfc(NR) dove NR=2 x y /(x+y) (Olsen & Mayhew, SRL, 2010) Diverse metriche: PGX, RS, FFT, Dur, En, Xcor, Per effetti inelastici: IE ratio = Rapporto tra MAX(I)/E per diversi R (strenght reduction factor)

11 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali oodness of fit (Olsen and Mayhew, 2010) fair good AQA AQG AQV AQU AQK GSA CLN FMG LSS AVZ CSO GOF for: PGA, PGV, PGD, FAS, RS, Duration, Energy GOF

12 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali Inelastic / elastic peak disp. GOF mediato su 10 R R=elastic disp/yeld disp.

13 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali PGA and PGV maps Il massimo dello scuotimento si verifica sul hanging-wall e verso la terminazione della faglia

14 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali 1000 PGA 100 PGV PGAgm[cm/s 2 ] 100 PGVgm[cm/s] ITA10 EC8-A median AKB10 Rock median R JB distance [km] R JB distance [km] Italian (Bindi et al., 2011) and European (Akkar and Bommer, 2010) GMPEs for Rock EC8 A sites Comparison with empirical GMPEs

15 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali 1000 PGA 100 PGV PGAgm[cm/s 2 ] 100 Data PGVgm[cm/s] ITA10 EC8-A median AKB10 Rock median R JB distance [km] R JB distance [km] Italian (Bindi et al., 2011) and European (Akkar and Bommer, 2010) GMPEs for Rock EC8 A sites Caution in using GMPEs to validate simulations for a specific event!!

16 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali Dati accelerometrici dal 1972 (M > 4.0) Ricerca di accelerogrammi per Magnitudo, Distanza e condizioni di sito Sintetici?

17 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali Progetto SYNTHESIS Studio di fattibilità per una banca dati di accelerogrammi sintetici, sfruttando la struttura di ITACA Lo scopo è validare, archiviare e distribuire sismogrammi sintetici calcolati con modelli numerici, in corrispondenza di siti virtuali e/o reali.

18 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali Progetto SYNTHESIS

19 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali Generazione di sismogrammi

20 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali DATI PRINCIPALI Event (actual or hypothetic) Scenario (simulation technique and params) Station (actual or hypothetic) Location (placement of a single sensor) Bedrock/soil (site effect)) Synthetic_waveform (values) Fault (derived from DISS) Image (photo gallery)

21 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali TABELLA GENERIC EVENT Scenario STATIONS LOCATION (bedrock/sito) RESPONSE-SITE Unificare location e response site? SYNTHETICS FAULTS REFERENCE IMAGES (campi blob?), galleria fotografica? CONTENUTO ID_ev, Magnitude, Seismic Moment, Focal mechanism, true/false, Date (solo se è vero) ID_sc, ID_ev, ID_faglia, Tecnica di simulazione, Tec_ref, PARAMETRI Modello Id _stazione, name, Lat., Long., virtuale/reale, etc. Id_stazione, location_code, Descrizione Funzione trasferimento, Id_stazione, Location_code, Funzione trasferimento (campo blob? dizionario?) ID_sc, ID_stazione, Location_code, ecc, ecc. ID_faglia, vertici, Faglia_Ref ID_sc, PLOT relativi a modelli di slip, mezzo di propagazione, mappe di scenario.

22 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali SYNTHESIS: web interface

23 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali SELEZIONE ACCELEROGRAMMI Selezione di sismogrammi caratterizzati da parametri del moto che corrispondono a specifiche richieste Freq(a) mean maximum compatible with a predictive equation a

24 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali DATA SET SINTETICI PER M-R Distribuzione di slip > Slip 1 > Slip 2 Punti di nucleazione Sorgente Sito RESULTATI Time series e parametri Velocità di rottura > Vr1 = 0.7*Vs > Vr2 slip PGA

25 UR- MI-PV - Validazione di sismogrammi sintetici per analisi ingegneristiche strutturali Inelastic / elastic peak disp. Inelastic/Elastic Disp. H T=0.3s T=3.0s observed synthetics R (strength reduction factor) R (strength reduction factor) 100 IE GOF T = 0.3s T = 3.0s GOF mediato su 10 R R=elastic disp/yeld disp. AQA AQG AQV AQU AQK GSA CLN FMG LSS AVZ CSO