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Numerical simulation of site effects in the upper Aterno Valley array during the aftershock sequence of the 2009 L’Aquila earthquake

Chamlagain Deepak Lanzo Giuseppe Pagliaroli Alessandro Scasserra Giuseppe
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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Simulazione numerica degli effetti di sito nell’array dell’Alta Valle dell’Aterno durante le repliche del terremoto aquilano del 2009
Il 6 aprile 2009 un terremoto di magnitudo Mw=6.3 ha colpito l’Abruzzo nelle immediate vicinanze della città de L’Aquila. Dal punto di vista ingegneristico, la disponibilità di registrazioni accelerometriche della scossa principale e di diverse repliche rende la sequenza sismica aquilana il più importante evento registrato in Italia in area epicentrale. Nel presente studio sono stati considerati i dati accelerometrici registrati da un array facente parte della Rete Accelerometrica Nazionale (RAN) installato a NW della città de L’Aquila, trasversalmente alla valle dell’Aterno. Questi dati hanno consentito una valutazione della rilevanza delle condizioni locali (effetti di valle) sulle caratteristiche del moto sismico in zona epicentrale. Tale valutazione è stata effettuata attraverso il confronto tra il moto sismico registrato alle stazioni dell’array e quello calcolato attraverso analisi numeriche di risposta locale 1D e 2D. Il modello geotecnico della sezione trasversale della valle è stato desunto da studi di letteratura e integrato con prove dinamiche specificamente eseguite su terreni a grana grossa ricostituiti estesamente presenti nel sottosuolo. In primo luogo è stata effettuata una calibrazione del modello assunto attraverso un confronto tra gli spettri di risposta registrati e quelli calcolati utilizzando le registrazioni di eventi sismici di bassa magnitudo (ML=3-3.5) e quindi nell’ipotesi di comportamento lineare dei terreni. I risultati del confronto hanno mostrato che si ottiene un soddisfacente accordo tra valori calcolati e registrati dalle stazioni dell’array, specialmente con riferimento al modello 2D. Successivamente il confronto è stato esteso agli eventi di media magnitudo (Mw=4-5.6), portando quindi in conto anche il comportamento non lineare del terreno. In questa seconda serie di simulazioni il confronto risulta meno soddisfacente rispetto al caso lineare. In particolare, anche se le forme spettrali sono adeguatamente riprodotte, i valori massimi sia PGA sia dell’ampiezza spettrale sono generalmente maggiori di quelli registrati. Nello studio sono

Numerical simulation of site effects in the upper Aterno Valley array during the aftershock sequence of the 2009 L’Aquila earthquake
On April 6th, 2009 a Mw=6.3 earthquake jolted the Abruzzo region of Central Italy, very close to the urban center of L’Aquila. Availability of high-quality recordings of the mainshock along with several aftershocks makes the seismic sequence the best recorded near-source events in Italy. In the present study, attention is devoted to the strong motion recordings of the upper Aterno River Valley array, which is part of the Italian Accelerometric Network (Rete Accelerometrica Nazionale, RAN), deployed NW of L’Aquila. These data provide a better understanding of the role played by site effects in the seismic response of the valley in epicentral area. This was accomplished by comparing recordings with the results of 1D and 2D site response analyses. The subsoil model of the Aterno Valley passing through the accelerometric stations was assumed from a previous study and was integrated with the results of dynamic tests carried out on reconstituted samples of coarse materials frequently encountered in the subsoil. First, the ground surface motion computed by assuming linear soil behavior was compared to the small-magnitude (ML=3-3.5) aftershocks recordings. It was found that 2D modeling provides a satisfactory understanding of the amplification phenomena in the array. Moreover, 2D analyses performed slightly better than 1D predictions. Based on this calibration study, further site response analyses were carried out and the computed ground motion was compared with the aftershock recordings of moderate magnitude (MW=4-5.6). In contrast, the results from these events do not show the analogous performance as obtained in the linear range. More specifically, shape of acceleration response spectra is generally satisfactorily simulated whereas discrepancies are observed in terms of PGA as well as maximum spectral amplitude. It is speculated on the possible explanations of these discrepancies.