Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10077/11476
Title: NUMERICAL MODELING OF EARTHQUAKE STRONG GROUND MOTION AND SITE EFFECTS EVALUATION IN THE AREA OF VITTORIO VENETO (ITALY)
Authors: LAURENZANO, GIOVANNA
Issue Date: 15-Apr-2005
Publisher: Università degli studi di Trieste
Abstract: 
Il tema di questa tesi di dottorato riguarda la modellazione delle onde sismiche provocate da terremoti e la valutazione di scenari di scuotimento sismico. Lo studio è stato eseguito principalmente nell'ambito del progetto del Gruppo Nazionale Difesa Terremoti (GNDT) denominato 'Scenari di danno nell'area veneto-friulana', il cui principale obbiettivo consiste nella definizione del rischio sismico nell'area suddetta, che è notoriamente esposta a terremoti di carattere distruttivo. Particolare enfasi è stata rivolta alla città di Vittorio Veneto (TV), in virtù della sua rilevanza dal punto di vista storico, artistico ed economico. Con questa tesi è illustrato ed applicato all'area veneto-friulana un approccio di ausilio alla stima della pericolosità sismica, che si avvale di sofisticati metodi numerici per valutare l 'incidenza sul moto forte del suolo atteso dei vari fattori fisici che lo condizionano. Abbiamo valutato separatamente l'effetto dovuto all'estensione della sorgente e quello dovuto alla propagazione del campo d'onda attraverso la struttura geologica e gli effetti dovuti alle caratteristiche dei suoli superficiali. Gli studi eseguiti per questa tesi consistono nel calcolo di scenari deterministici di scuotimento a scala sia regionale sia locale e nella valutazione della risposta sismica a Vittorio Veneto. L'approccio deterministico alla stima della pericolosità sismica significa che vengono calcolati sismogrammi sintetici per una o più sorgenti di riferimento, le quali sono preventivamente individuate e di cui è data una parametrizzazione fisica. Nella tesi viene dapprima brevemente esposta la problematica del calcolo deterministico del moto del suolo atteso per un terremoto, illustrando alcune metodologie utilizzate per il calcolo dei sismogrammi sintetici (Capitolo 2). Per descrivere gli effetti sul moto del suolo dei fenomeni legati all'estensione della sorgente sismica (modalità della propagazione della rottura sulla faglia) è stata perfezionata una tecnica, basata su modelli semplificati della struttura crostale, costituiti da strati piani orizzontali e quindi privi di eterogeneità laterali. Tale tecnica si basa sul calcolo della funzione di Green elastodinamica mediante il metodo dell'integrazione del numero d'onda (wavenumber integration method - WIM) ed è indicata come EXWIM (Extended Source WIM). Questo metodo è stato impiegato per la valutazione di scenari di scuotimento a scala regionale n eli' area di Vittorio Veneto. I risultati di queste modellazioni sono illustrati nel Capitolo 4, dopo una breve introduzione della geologia e sismicità dell'area fatta nel Capitolo 3. Per evidenziare gli effetti sul moto del suolo legati alla complessità della struttura geologica si è dovuto seguire un metodo più raffinato per la modellazione della propagazione delle onde sismiche ossia il metodo agli elementi spettrali (SPEM 2-D). Il metodo permette di simulare la propagazione dell'onda sismica in mezzi bidimensionali eterogenei e di incorporare nella stima del moto del suolo atteso le eventuali conoscenze di dettagli nella struttura geologica ed è stato quindi impiegato per la costruzione di scenari dettagliati di scuotimento a Vittorio Veneto, come descritto nel Capitolo 5. Infine, nel Capitolo 6 è descritta la campagna di misure di rumore ambientale a stazione singola, eseguita a Vittorio Veneto e la sua elaborazione mediante il metodo di Nakamura o HVSR (horizontal-to-vertical spectral ratio) al fine di valutare la distribuzione della risposta sismica sull'area cittadina su base sperimentale. Gli scenari di scuotimento a scala regionale ottenuti tramite in metodo EXWIM, considerano due terremoti di riferimento: uno ha come sorgente sismica la faglia relativa al terremoto storico "del Cansiglio" di magnitudo M=5.8 del18 ottobre 1936, l'altro è relativo ad un ipotetico terremoto associato alla struttura sismogenetica del Montello per la quale si stima una magnitudo M=6.7. Le modellazioni sono state eseguite utilizzando diverse ipotesi di attivazione della sorgente sismica (posizione del punto di nucleazione sulla superficie di faglia e distribuzione del momento sismico). Sono stati calcolati sismogrammi sintetici per un insieme di ricevitori distribuiti su una griglia regolare sul territorio considerato in modo da ottenere delle mappe di scuotimento. Si sono inoltre considerati modelli della struttura crostale diversi in funzione della posizione geografica del ricevitore. Dalle mappe di scuotimento ottenute per le varie ipotesi d'attivazione della sorgente sismica è possibile valutare l 'intervallo dei valori del moto del suolo atteso su base statistica. Gli scenari dettagliati di scuotimento a Vittorio Veneto (Capitolo 5), sono stati ottenuti considerando, come evento di riferimento, il terremoto del Cansiglio del 1936. Sono state eseguite due modellazioni lungo sezioni verticali passanti per la sorgente e per due località della città di Vittorio Veneto, per le quali erano disponibili informazioni di dettaglio sulla struttura geologica di superficie. L'effetto della struttura geologica sul moto del suolo e' stato analizzato tramite sismogrammi sintetici completi ed immagini che mostrano la propagazione del campo d'onda. I risultati indicano che, considerando solamente l'effetto dovuto alla combinazione del profilo di radiazione della sorgente e della propagazione delle onde attraverso la struttura geologica complessa, la zona di Vittorio Veneto corrisponderebbe ad un minimo relativo di moto forte del suolo. D'altro lato è evidente dalle modellazioni una rilevante risposta locale dovuta all'intrappolamento dell'energia sismica all'interno dei depositi quaternari che formano il bacino di Vittorio Veneto. Al fine di caratterizzare la risposta sismica locale di sito sono state inoltre eseguiti nell'ambito del progetto di ricerca, diversi studi per la definizione della geologia di superficie e la distribuzione dei diversi tipi di suolo. Nell'ambito di questa tesi è stata eseguita l'analisi delle misure di rumore ambientale (all'incirca un centinaio di siti) acquisite nell'area di Vittorio Veneto, allo scopo di stimare la risposta locale. Il metodo utilizzato consiste nel calcolo del rapporto spettrale tra la componente orizzontale e verticale del rumore. Nel caso il sito sia caratterizzato da un forte contrasto di impedenza (maggiore di 2.5-3) tra la superficie ed il bedrock, il picco nel rapporto spettrale calcolato corrisponde alla frequenza fondamentale di risonanza del sito stesso. I risultati ottenuti dalla campagna eseguita a Vittorio veneto indicano una buona correlazione tra le frequenze fondamentali ottenute dagli HVSR e i tipi di suolo individuati lungo il bacino. La mappa ottenuta dalle misure di rumore ambientale è stata utilizzata, nell'ambito dello stesso progetto, per la definizione della mappa di microzonazione sismica di Vittorio Veneto. Altri studi concernenti la modellazione delle onde sismiche provocate da terremoti sono stati eseguiti durante il corso di dottorato nell'ambito di diversi progetti di ricerca, quali il progetto GNDT 'Scenari dettagliati e provvedimenti finalizzati alla prevenzione sismica nell'area urbana di Catania', il progetto 'Microzonazione Marche' ed il progetto 'Pegasos'. E' stato eseguito inoltre il processing dei dati di rumore sismico ambientale acquisiti in diversi comuni della provincia di Campobasso, in prossimità di edifici scolastici allo scopo di dare un'indicazione sulla frequenza di risonanza e sulla presenza di possibili effetti di sito. Un sunto di alcuni dei suddetti lavori è riportato nelle Appendici della presente tesi.
Description: 
2003/2004
URI: http://thesis2.sba.units.it/store/handle/item/13115
http://hdl.handle.net/10077/11476
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