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Updating the Site Response Analyses at San Giuliano di Puglia (CB), Italy

Fierro Tony Mignelli Luciano Scasserra Giuseppe Pagliaroli Alessandro Santucci de Magistris Filippo
Articolo Immagine
Rivista:
Rivista Italiana di Geotecnica
Anno:
2020
Numero:
4
Fascicolo:
Rivista Italiana di Geotecnica N. 4/2020
DOI:
10.19199/2020.4.0557-1405.005

Un aggiornamento delle analisi di risposta sismica locale a San Giuliano di Puglia (CB)


La mattina del 31 ottobre 2002, un terremoto di magnitudo momento MW=5.74 ha colpito il Molise, in Italia. L’epicentro è stato localizzato in prossimità dell’abitato di San Giuliano di Puglia, a circa 200 km ad Est di Roma. Questo evento, sebbene di moderata intensità, ha avuto risonanza mondiale a causa del crollo della scuola elementare “F. Jovine” e della morte di 27 bambini e di una maestra. Il sisma ha rappresentato una svolta per l’Ingegneria Sismica nel paese, in quanto ha favorito lo sviluppo di codici normativi aggiornati, la revisione delle procedure per la valutazione del rischio sismico e ha potenziato la ricerca nel campo dell’Ingegneria Sismica in Italia. Immediatamente dopo l’evento, la distribuzione marcatamente non uniforme del danno osservato presso San Giuliano di Puglia ha suggerito la presenza di effetti di amplificazione nella risposta locale del paese. Pertanto, subito dopo il sisma e per quasi un decennio, sono state realizzate indagini geotecniche molto dettagliate, oltre ad analisi numeriche volte ad individuare la presenza di tali effetti di sito, nel corso di differenti studi e progetti di ricerca. Nell’ambito di tale ampio novero di ricerche, si è evidenziato il ruolo chiave svolto dalle indagini e dal monitoraggio sismico. Oggi è interessante provare a capire se dati recenti, che includono tra l’altro, nuove indagini geotecniche e registrazioni accelerometriche, confermano i risultati precedentemente ottenuti, oppure mettono in evidenza la necessità di sviluppare nuovi modelli di sottosuolo con l’obiettivo di identificare la distribuzione spaziale dell’amplificazione del moto sismico. In questo lavoro, viene inizialmente riportato lo stato dell’arte sugli effetti di sito nel Comune di San Giuliano di Puglia. Successivamente, sono presentati nuovi profili di velocità delle onde di taglio ed è descritto criticamente il sistema di monitoraggio sismico impiegato nel paese. Vengono poi presentati i dati recentemente acquisiti da tale sistema ed analizzati i modelli numerici per riprodurre i segnali registrati. La ricerca conferma che i modelli 1-D non sono in grado di riprodurre gli accelerogrammi registrati. La disponibilità di nuove informazioni ha portato alla parziale rivalutazione del modello geotecnico di sottosuolo di San Giuliano di Puglia e, in particolare, per raggiungere una congruenza accettabile tra modelli e dati sperimentali, è stato necessario considerare una rigidezza a piccole deformazioni più alta per alcuni strati di terreno. Infine, si sottolinea la necessità di studi specifici per valutare le azioni sismiche di progetto, confrontando gli spettri di risposta elastici in accelerazione ottenuti da simulazioni numeriche con quelli proposti dalle nuove norme tecniche per le costruzioni e dagli studi di microzonazione sismica. La ricerca dimostra che l’affidabilità della caratterizzazione geotecnica è un elemento essenziale per la risoluzione di problemi di Ingegneria Geotecnica Sismica. Essa può essere notevolmente migliorata grazie al valore aggiunto fornito dalle stazioni accelerometriche installate in array verticali.

On the morning of October 31st, 2002, an Mw=5.74 earthquake hit the Molise Region, Italy. The epicenter was located near the village of San Giuliano di Puglia, approximately 200 km E of Rome. This moderate earthquake has a worldwide relevance due to the collapse of the “F. Jovine” elementary school and the death of 27 pupils and a teacher. This earthquake represented a turning point for Earthquake Engineering in Italy since it pushed the development of updated seismic codes, a review for the seismic hazard and it boosted the whole research in Earthquake Engineering in the country. Soon after the earthquake, the strongly non-uniform damage distribution observed in San Giuliano di Puglia suggested that site amplification significantly affected the seismic response of the town. For this reason, in the aftermath of the earthquake and for almost a decade, very detailed soil investigations and numerical analyses were carried out to understand the possible site effects in the village, in the framework of different studies and research projects. In this wide body of research, the crucial role played by soil investigation and monitoring was already strongly pointed out. Therefore, it was challenging to check if more recent data, including new geotechnical tests and more recent recordings, would either confirm the previous findings or highlight the need to develop new subsoil models with the aim to detect the spatial distribution of the related ground motion amplification. In the paper, it is first summarized the state-of-the-art about site effects in San Giuliano di Puglia. Then, the new shear wave velocity profiles and the peculiar seismic monitoring system that was deployed in the village are critically described. The recent data collected by the stations are presented and numerical models are analyzed to reproduce the recorded signals. It has been confirmed that 1-D models are not able to reproduce the observed seismograms. The availability of new information leads to a partial re-evaluation of the subsoil model for San Giuliano di Puglia and, particularly, it was necessary to consider a higher small-strain stiffness for some soil strata to achieve an acceptable congruence between models and experimental data. The need for specific studies to evaluate the seismic actions for design is finally highlighted by comparing numerically computed elastic response spectra with those proposed by the new technical code for construction and by seismic microzonation studies. The research confirmed that the reliability of the geotechnical characterization is an essential element for solving earthquake geotechnical engineering problems. In addition, the geotechnical characterization can be significantly improved by the added-value provided by accelerometer stations, arranged in vertical arrays.