GNGTS 2022 - Atti del 40° Convegno Nazionale

500 GNGTS 2022 Sessione 3.3 PREDIZIONE DELLA FORMA D’ONDA DELLO SCUOTIMENTO IN PROFONDITÀ, A PARTIRE DA REGISTRAZIONI DI TERREMOTI IN SUPERFICIE: APPLICAZIONE A SITI ED EVENTI GIAPPONESI M. Hallo, P. Bergamo, D. Fäh Servizio Sismico Svizzero (SED), Politecnico Federale di Zurigo, Zurigo, Svizzera Introduzione. Al fine di ridurre i danni e le vittime causati da futuri terremoti, molti paesi hanno introdotto criteri di progettazione antisismica nelle loro normative di costruzione. Esistono più classi di edifici con diversi requisiti di resistenza ai terremoti (ad es. ordinari, istituzionali ed edifici di particolare rilevanza). In tali normative, il livello probabile di scuotimento è richiesto come parametro di input, ed esso dipende dalla posizione geografica poiché la pericolosità sismica è spazialmente variabile. Nel caso di strutture di particolare rilevanza, la pericolosità sismica viene valutata per lunghi periodi di ritorno e deve tenere conto delle condizioni della roccia e del suolo presso la fondazione della costruzione. Tali condizioni specifiche del sito causano amplificazione e attenuazione delle onde sismiche, e possono essere approssimate utilizzando le classi di suolo (CEN 2004, SIA 2021). Tuttavia, le classi del suolo forniscono solo un’approssimazione semplicistica dell’effettiva risposta di sito e non sono applicabili, nella loro forma attuale, per importanti strutture sotterranee. Pertanto, è necessario modellare un possibile movimento del suolo in profondità per strutture sotterranee (es. depositi profondi di scorie nucleari) o per edifici con fondamenta profonde. Dal punto di vista ingegneristico, lo scuotimento causato dai terremoti può essere caratterizzato attraverso lamassima accelerazione registrata al suolo (PGA), lamassima velocità al suolo (PGV), i valori di pseudo-accelerazione spettrale a vari periodi (PSA) oppure attraverso forme d’onda (Archuleta et al., 2003, Zhao et al., 2006, Edwards e Fäh 2013). La predizione della forma d’onda viene generalmente effettuata alla superficie del suolo e le previsioni in profondità sono piuttosto rare. Recentemente, Hallo et al. (2022) hanno proposto un nuovo metodo per caratterizzare il movimento del suolo ad alta frequenza in profondità, adatto anche per la predizione delle forme d’onda per un range esteso di frequenze. Il metodo fa uso di un nuovo modello stocastico (stochastic model, SM) che mette in relazione il movimento del suolo in profondità e in superficie nel dominio di Fourier. Quindi, è possibile prevedere la forma d’onda in profondità a partire da un’osservazione alla superficie del suolo e da un modello locale di velocità delle onde di taglio. In questo contributo applichiamo il metodo di Hallo et al. (2022) per prevedere il movimento del suolo in profondità da registrazioni in superficie del terremoto di Osaka M w 5.6 del 2018 in Giappone (Kato e Ueda 2019, Hallo et al., 2019). Le previsioni della forma d’onda completa vengono eseguite per siti KiK-net dotati di sensori di superficie e in profondità, che consentono un confronto diretto con dati empirici. Quindi, valutiamo in profondità l’accordo reciproco fra le forme d’onda osservate e previste; il medesimo confronto è effettuato per PGA e PGV. Lo scopo di questo contributo è mostrare la capacità del metodo di prevedere in modo affidabile lo scuotimento ad alta frequenza in profondità, richiesta per la valutazione della pericolosità sismica locale di strutture sotterranee di particolare importanza. Metodo di modellazione. Assumiamo in input una forma d’onda di accelerazione osservata alla superficie del suolo. La sua trasformata di Fourier produce uno spettro di accelerazione, che può essere correlato allo spettro di accelerazione in profondità attraverso una funzione di trasferimento superficie-profondità. Quindi, la predizione dello spettro di accelerazione in profondità viene semplicemente ottenuta dividendo lo spettro alla superficie del suolo per la funzione di trasferimento predetta superficie-profondità. Infine, la sua trasformata di Fourier inversa fornisce la previsione della forma d’onda dello scuotimento in profondità.