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Use of 1D and 2D seismic response analyses of soil deposits for seismic Microzonation of urban areas in Tuscany (Italy)

Giusti Ilaria Stacul Stefano Lo Presti Diego C. F.
Articolo Immagine
Rivista:
Rivista Italiana di Geotecnica
Anno:
2021
Numero:
1
Fascicolo:
Rivista Italiana di Geotecnica N. 1/2021
DOI:
10.19199/2021.1.0557-1405.042

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Uso di analisi di risposta sismica di depositi di terreno (1D – 2D) ai fini della Microzonazione sismica di centri urbani della Toscana (Italia) 

Nella Sezione introduttiva, gli autori forniscono uno stato dell’arte delle conoscenze sin qui acquisite nell’ambito delle analisi di risposta sismica. In particolare, vengono illustrate le differenti strategie adottate dalle normative tecniche di diversi paesi per definire, in modo semplificato, spettri di risposta elastici sitodipendenti. Successivamente l’articolo illustra i risultati di analisi di risposta sismica che sono state eseguite per alcune sezioni geologiche relative al centro urbano di Castelnuovo di Garfagnana, situate in una delle aree a maggior sismicità della Toscana. Incidentalmente, gli autori hanno eseguito analisi dello stesso tipo in altri centri urbani della Toscana (Turrite, Villa Collemandina, ecc.), tuttavia, per ragioni di spazio, i risultati di queste analisi non sono illustrati nel presente lavoro. Le analisi hanno richiesto una faticosa e lunga calibrazione per evitare indesiderati effetti di riflessione dal contorno delle sezioni analizzate. Le sezioni geologiche analizzate e la caratterizzazione dei macro-strati sono stati possibili utilizzando la banca dati (georeferenziata) del progetto VEL della Regione Toscana. L’articolo fornisce informazioni sulla banca dati e sul suo possibile utilizzo. L’articolo riassume inoltre i diversi criteri che numerosi ricercatori hanno proposto per esprimere gli effetti dell’amplificazione 2D o effetti di valle, tuttavia, per sintetizzare i risultati acquisiti dalle analisi è stato adottato un criterio ad hoc. Il fattore di amplificazione per effetti 2D ha assunto in genere valori modesti non superiori a 1.2 e solo raramente si sono ottenuti valori prossimi a 1.4 (in linea con altri risultati disponibili in letteratura). L’articolo infine propone anche dei criteri semplificati per estendere i risultati delle analisi (ottenuti per poche sezioni geologiche) all’intera area di studio. In particolare, l’uso del parametro, Vs,30 si è rivelato il più efficace a tal fine.

The paper firstly summarizes the main factors affecting seismic response of natural soil deposits with special attention to soil nonlinearity. Then, the available simplified approaches to assess stratigraphic and topographic amplification effects in various codes are discussed. In the second part, the paper shows the results of 1D and 2D Seismic Response Analyses (SRAs), that were performed for the urban centre of Castelnuovo di Garfagnana which is in one of the most seismic areas of Tuscany (Italy). More specifically, the construction of the geotechnical models for seismic response analyses carried out for three cross-sections is illustrated, based on geological and geotechnical information and data available in the Tuscany Region database developed in the framework of the VEL Project. The paper also describes this interactive, georeferenced database. The last part of the paper presents the results of the numerical analyses on selected representative points located along the surface of soil deposit in terms of bar plots of amplification factors. Various available criteria to express 2D amplification effects were considered and summarised. Anyway, the possible aggravation effect was computed by means of an ad – hoc defined parameter. Moreover, possible criteria to extend the SRA results that were obtained for a given geological section over the whole study area were discussed. Use of the average shear wave velocity parameter, Vs,30, revealed the most appropriate and cost-effective criterion. 

Keywords: Seismic Response Analysis, Site Effects, Stratigraphic Amplification Effects, Topographic Amplification Effects, Tuscany Region