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A new proposal for the evaluation of the amplification coefficient due to valley effects in the simplified local seismic response analyses

Vessia Giovanna Russo Savino Lo Presti Diego C. F.
Articolo Immagine
ISSN:
0557-1405
Rivista:
Rivista Italiana di Geotecnica
Anno:
2011
Numero:
4
Fascicolo:
Rivista Italiana di Geotecnica N.4/2011

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Sommario I risultati di una serie di esperienze di registrazioni in situ e di simulazioni numeriche monodimensionali (1D) e bidimensionali (2D) realizzate in corrispondenza di valli riempite di terreni con profilo topografico pianeggiante, hanno mostrato che la geometria concava della base e la trasformazione delle onde di volume in onde di superficie in corrispondenza delle estremità di una valle, producono amplificazioni da 2 a 3 volte superiori rispetto a quelle previste dalle analisi 1D. Tali amplificazioni si registrano in corrispondenza di una larga banda di periodi e sono accompagnate da un incremento di durata dello scuotimento in superficie. Esse producono effetti sulle strutture di gran lunga preponderanti rispetto a quelli legati ai rilievi superficiali. Sebbene questi fenomeni si possano prevedere caso per caso solo con analisi 2D, l’ampia letteratura in merito individua alcuni elementi caratteristici di questi effetti chiamati “di valle”. Nella nota si presenta una indagine semplificata sugli effetti “di valle”, condotta su schemi bidimensionali di valli riempite da terreni caratterizzati dai valori di VS30 corrispondenti ad alcune delle categorie di sottosuolo proposte in Normativa. I risultati di queste analisi numeriche sono stati comparati sia a quelli ottenuti precedentemente dagli autori per alcuni casi di studio localizzati nel territorio della Regione Toscana, sia a quelli pubblicati negli ultimi 30 anni da ricercatori di tutto il mondo. L\\\'obiettivo è quello di suggerire un modo per tener conto, in forma semplificata, dei suddetti “effetti di valle” mediante un “coefficiente geometrico” analogo al coefficiente topografico previsto dalla Normativa vigente. Parole chiave: Effetti di valle, risposta sismica locale, fattore geometrico.

Summary Many evidences from in situ registrations of strong and weak motions, both on rock and soils, and from several comparisons of one-dimensional (1D) and two-dimensional (2D) numerical simulations of local seismic response along shallow and deep basins filled by soils, demonstrated that the concave shape of basins and the transformation of body waves into surface waves across the valley produce surface amplification as high as 2 or 3 times the 1D analysis predictions. Moreover, such amplifications involve a large range of periods and are associated with longer durations of seismic events; thus, these effects can strongly affect structures more than the topographic ones. Unfortunately, such phenomenon, called “valley effect”, can be estimated only case by case by means of specific 2D numerical simulations, and is quite difficult to prescribe simple rules in the body of Technical Codes or Guidelines. In the present paper, a simplified approach to predict “valley effects” has been carried out by means of 2D simple sketches of 30m depth basins filled by soils, which have been characterized by VS30 values calculated according to the dynamic soil categories proposed by the Italian building code. Results from such analyses have been compared with previous studies carried out by the authors in the Tuscany Region territory and by many researchers worldwide over the last thirty years. The main objective is to take into account the “valley effect” even in a simplified fashion by means of a “geometric coefficient” akin to the “topographic coefficient” reported by the Italian building code. Keywords: Valley effect, local seismic response, geometric coefficient.