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Attività Dottorato primo anno (Gennaio 2011-Ottobre 2011) Temi della tesi: Studio degli effetti di bordo, del ruolo dellinversione di velocità e della.

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1 Attività Dottorato primo anno (Gennaio 2011-Ottobre 2011) Temi della tesi: Studio degli effetti di bordo, del ruolo dellinversione di velocità e della topografia nella generazione dellamplificazione sismica in aree campione. Confronto tra dati di simulazione numerica e dati sismici reali finalizzato allinterpretazione del danneggiamento osservato nel caso del terremoto dellAquila. Dottorando: Giuseppe Di Giulio Ingegneria Civile e del Territorio- XXVI Ciclo- Prevenzione e mitigazione del rischio ambientale e sismico per le costruzioni nuove ed esistenti Tutore: Dott. Marco Tallini, Università dell'Aquila Co-Tutore: Dott. Giuliano Milana, Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia Università degli Studi dellAquila Ingegneria Civile e del Territorio - XXVI Ciclo LAquila, 27 Ottobre 2011

2 Effetti di bordo (Basin-edge effects) Effetto causato da interferenze costruttive tra onde incidenti e onde diffratte/superficiali generate dal bordo del bacino Possono essere responsabili di un amplificazione del moto sismico in prossimità del bordo (maximum damage belt) Lentità dipende dalle proprietà dellinput sismico incidente, dalla geometria del bacino e dalle proprietà dei materiali di riempimento Evidenze sperimentali per terremoti moderati/forti ad esempio nell area di Kobe (Pitarka et al., 1998), Santa Monica (Graves et al., 1998) e Los Angeles (Joyner, 2000) Joyner W.B.,2000, Strong motion from surface waves in deep sedimentary basins, Bulletin of the Seismological Society of America, 90, doi: / , S95-S112. Pitarka, A., K. Irikura, T. Iwata and H. Sekiguchi, 1998, Three-dimensional simulation of the near-fault ground motion for the 1995 Hyogo-ken Nanbu (Kobe), Japan, earthquake, Bullettin of the Seismological Society of America, Vol. 88, No. 2, pp Graves, R.W., A. Pitarka A. and P.G. Sommerville, 1998, Ground-motion amplification in the Santa Monica area: Effects of shallow basin-edge structure, Bullettin of the Seismological Society of America, Vol. 88, pp figure tratte da Graves et al., 1998

3 Effetto topografico Amplificazione del moto sismico per una canalizzazione di energia causata da irregolarità topografiche In genere le evidenze sperimentali mostrano effetti locali di amplificazione maggiori di quelli dedotti da modelli numerici (Geli et al., 1998) Boore, D. M., 1972, Note on the effect of topography on seismic SH waves, Bullettin of the Seismological Society of America, Vol. 62, pp Geli, L., P.Y. Bard, and B. Jullien, 1988, The effect of topography on earthquake ground motion: a review and new results, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 78, No. 1, pp da Boore, 1972 amplificazione aumenta allaumentare di H/L (shape ratio) frequenza di amplificazione ~ V/2L H 2L amplificazione per incidenza onde SH per il modello a sinistra, per f = 5 Hz (assumendo Vs 500 m/s)

4 Ruolo inversioni di velocità Le inversioni di velocità sono state documentate nellarea Aquilana (contatto tra Brecce e argille lacustri); Sono anche molto frequenti in prossimità dei bordi dei bacini alluvionali, dove uno strato superficiale di ghiaie (conoidi) può essere presente sopra terreni più soffici; Ruolo delle inversioni di velocità nellamplificazione sismica ? Amoroso, S., F. Del Monaco, F. Di Eusebio, P. Monaco, B. Taddei, M. Tallini, F. Totani, and G. Totani 2010, Campagna di indagini geologiche, geotecniche e geofisiche per lo studio della risposta sismica locale della città dell'Aquila: la stratigrafia dei sondaggi (Giugno - Agosto 2010), CERFIS Report n , pp. 1-51, 8 m 80/100 m 300 m Lacustrinesediments (L) Breccias formation (Br) Filling and residual soils Profilo di Vs ottenuto tramite tecniche arrays (Di Giulio et al., 2011). Br L Di Giulio, G., F. Cara, G. Milana, and I. Gaudiosi, 2011, The deep structure of the L'Aquila Basin investigated using array measurements, 4th IASPEI / IAEE International Symposium: Effects of Surface Geology on Seismic Motion, University of California Santa Barbara, August 23–26, 2011.

5 A.Tertulliani, L. Arcoraci, M. Berardi, F. Bernardini and R. Camassi, et al., 2011, An application of EMS98 in a medium-sized city: The case of LAquila (Central Italy) after the April 6, 2009 Mw 6.3 earthquake, Bulletin of Earthquake Engineering, Volume 9, Number 1, pp , doi /s …This area is very close to the lithological contact between the alluvial sediments of the Aterno Valley and the conglomerates (Megabrecce) on which LAquila downtown is settled,and coincides with a remarkable morphological slope (Fig. 16). Moreover the same area was the site of large embankments in the rst decades of Thus this geomorphologic feature can be considered as a probable factor that increased the damage…. estratto da Tertulliani et al., 2011

6 down top Transetto Porta Napoli H/V Strumentazione per misure di vibrazioni sismiche ambientali

7 Frequency (Hz) H/V cm11 (down) cm07 (top) Transetto Collemaggio-Orto botanico top down

8 Effetti di bordo (Basin-edge effects) Studio effettuato attraverso modellazioni 2D calcolando numericamente la risposta di un bacino. Le modellazioni 2D saranno eseguite applicando un codice di calcolo alle differenze finite per onde SH (Caserta, 1998; portale w.i.s.a.) e agli elementi finiti per onde P-SV (Lanucara et al., 2004). Tecniche array aiuteranno a capire il ruolo delle onde superficiali. Progetto DPC-S5 - Definizione dellinput sismico sulla base degli spostamenti attesi (Faccioli e Rovelli) Caserta, A.,1998, A time domain finite-difference technique for oblique incidence of antiplane waves in heterogeneous dissipative media, Annali di Geofisica, 41, 617– 631. Lanucara P., M.P. Busico, A. Caserta and B. Firmani, 2004, Numerical Modelling of the ground motion: a parallel approach for finite element methods, Proceedings of the 7th Conference on Applied and Industrial Mathematics in Italy, Venezia, Italy,

9 da progetto DPC S5 U.R 2 - Progetto S5 DPC-S5- Definizione dellinput sismico sulla base degli spostamenti attesi

10 Progetto DPC-S5 - Definizione dellinput sismico sulla base degli spostamenti attesi

11 Progetto DPC-S5 - Definizione dellinput sismico sulla base degli spostamenti attesi

12 Sintetici Convoluti per M 6.5 Progetto DPC-S5 - Definizione dellinput sismico sulla base degli spostamenti attesi

13 Effetto topografico (test-site Ocre) Avallone, A., M. Marzario, A. Cirella, A. Piatanesi, A. Rovelli, C. Di Alessandro, E. DAnastasio, N. DAgostino, R. Giuliani, and M. Mattone, 2011, Very high rate (10 Hz) GPS seismology for moderatemagnitude earthquakes: The case of the Mw 6.3 LAquila (central Italy) event, Journal of Geophysical Research, 116, B02305, doi: /2010JB007834

14 Confronto fra stazione GPS e stazione sismica

15 Ambient noise Earthquake Results of the co-located seismometer: Local earthquake seismograms and ambient noise confirm the occurrence of a strong 1-Hz directional effect at the CADO site

16 Vp 2000 m/s Vs 1000 m/s Qp 200 Qs 100 densità 2.5 g/cm^3 Modellazione P-SV Ocre

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19 Modellazione P-SV ocre frequency (Hz) distance (m)

20 Corfinio e Badia Morronese Corfinio: alta intensità macrosismica per terremoti storici, inversione di velocita documentato da un down-hole, in buon accordo con il profilo di velocità stimato tramite tecniche array, frequenza di risonanza 0.4 Hz Badia Morronese: in prossimità del bordo est del bacino di Sulmona, eterogeneità laterali legate probabilmente alleffetto del conoide (transizione ghiaia/argilla), frequenza di risonanza 0.7 Hz Badia Morronese Corfinio

21 Badia Morronese Corfinio Misure vibrazioni ambientali tramite array sismici

22 BadiaMorronese Is 9 Corfinio Is 10 Pratola Peligna Is 9 Sulmona Is 9-10 Corfinio e Badia Morronese (terremoto Maiella 1706)

23 0-5 m5-10 m m (inversione superficiale) m m m Sondaggio eseguito in prossimità della basilica di S. Pelino (Corfinio)

24 10-15 m (inversione superficiale) m Sondaggio eseguito in prossimità della basilica di S. Pelino (Corfinio)

25 Modelli vs dallinversione (curva di dispersione ed ellitticità)

26 frequency (Hz) H/V Red: array sud (clay) Gray: array nord (alluvial fan) Badia Morronese


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