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Analyses of the basin geometry effects across the Aterno Valley in Petogna (L’Aquila), Italy

Madiai Claudia Simoni Giacomo
Articolo Immagine
ISSN:
0557-1405
Rivista:
Rivista Italiana di Geotecnica
Anno:
2013
Numero:
4
Fascicolo:
Rivista Italiana di Geotecnica N. 4/2013

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Analisi degli effetti di bordo nella valle del fiume Aterno in località Petogna (AQ) 
A seguito del terremoto del 6 aprile 2009, il Dipartimento Nazionale di Protezione Civile (DPC) ha promosso uno studio multidisciplinare finalizzato alla microzonazione sismica dell’area aquilana. Allo scopo sono state identificate 12 macroaree le cui analisi sono state affidate ad altrettanti gruppi di ricerca. In ciascuna macroarea sono state effettuate analisi della risposta sismica locale su alcune sezioni rappresentative con l’obiettivo di quantificare gli effetti di sito mediante opportuni parametri sintetici e di identificare zone a comportamento sismico omogeneo ai fini della redazione di mappe di microzonazione di terzo livello. Nel presente lavoro sono illustrati e discussi i risultati delle analisi numeriche della risposta sismica locale eseguite in corrispondenza di una sezione rappresentativa della macroarea 4, situata nella parte centrale della valle del fiume Aterno. La sezione esaminata attraversa la frazione di Petogna nel Comune di Barisciano (AQ), è lunga circa 2.6 km e ha pendenza media del 10% circa in direzione SSW-NNE. Le analisi numeriche 1D e 2D sono state condotte sulla base di un modello geologico, geofisico e geotecnico specificamente realizzato sulla base dei dati appositamente raccolti nell’ambito del progetto di microzonazione del DPC, delle informazioni esistenti per la zona in esame e di dati di letteratura relativi a zone con caratteristiche assimilabili a quelle presenti nella conca aquilana. Nelle analisi sono stati utilizzati 5 diversi input sismici artificiali, compatibili con le indicazioni delle NTC 2008 e desunti a partire da studi di pericolosità sismica dell’area sia di tipo probabilistico sia di tipo deterministico, condotti da un apposito gruppo di ricerca partecipante al progetto di microzonazione. Gli effetti di sito sono stati valutati con riferimento a 100 diverse verticali distribuite lungo la sezione, in termini di accelerazione massima in superficie e di spettri di risposta elastici in pseudo velocità e pseudo accelerazione, al 5% dello smorzamento critico, con diversi fattori di amplificazione, puntuali e integrali. I risultati ottenuti hanno evidenziato che: i) l’accelerazione massima e gli spettri di risposta elastici in superficie sono marcatamente influenzati dalla presenza di irregolarità morfologiche e stratigrafiche; ii) gli effetti legati alla bidimensionalità sono significativi per l’intero sviluppo dei due bacini sedimentari presenti lungo la sezione, sia in termini di amplificazioni che di contenuto in frequenza; iii) l’uso di parametri integrali per la quantificazione degli effetti di amplificazione riduce la variabilità legata all’input sismico e alla presenza di irregolarità morfologiche e stratigrafiche. Pertanto, se le analisi di risposta sismica locale sono condotte per scopi di microzonazione sismica, l’impiego di modelli 2D (o 3D), in grado di evidenziare gli effetti legati alla morfologia sepolta, è preferibile rispetto all’impiego di modelli monodimensionali; al fine di ridurre l’influenza dell’input sismico, parametro affetto da una elevata incertezza, sui risultati, può essere inoltre opportuno l’uso di parametri integrali per la stima dell’amplificazione.

Analyses of the basin geometry effects across the Aterno Valley in Petogna (L’Aquila), Italy
After the Abruzzo earthquake on April 6th, 2009 (Apennine chain in Central Italy), the Italian Department of Civil Protection promoted a detailed multidisciplinary seismic microzonation study of L’Aquila city and several villages located in the Aterno Valley for post-earthquake rebuilding and urban planning. The whole area was subdivided in 12 macro-zones, each studied by a different working team including researchers from universities and other different institutions. Site response analyses were performed for each of the macro-zones with the aim of quantifying the soil amplification effects by means of appropriate parameters and compiling a seismic microzonation map based on a Grade-3 level of zoning study (the most detailed level suggested by the Italian guidelines for microzoning – Gruppo di lavoro MS, 2008). Geological, geophysical and geotechnical investigations were carried out in particular and their results were complemented by additional data available in literature to define superficial and subsoil geometry, soil layering and dynamic properties of the materials. Seismological studies were performed to identify reliable design seismic motions. The paper presents and discusses the results of local seismic response numerical analyses performed on a representative cross section of macro-zone 4, located in the Middle Aterno Valley. The examined section crosses the village of Petogna, in the municipal area of Barisciano (AQ); it has a length of about 2.6 km and an average slope of about 10% running SSW-NNE. With the aim of distinguishing morphological (‘edge effects’) from stratigraphic effects, the results obtained from 2D analyses were compared to the results derived from 1D numerical modelling. Five different artificial acceleration time histories were adopted in the analyses, one compatible with the site response spectrum suggested by the Italian seismic code [NTC 2008] and four obtained from both probabilistic and deterministic seismic hazard studies. Taking into account a large number of vertical soil profiles distributed along the examined cross-section, the edge effects were evaluated analyzing different amplification factors defined with reference to the peak ground acceleration and to the elastic response spectra both in pseudo-acceleration and pseudo-velocity to 5% of critical damping.