Near. Source seismic displacement evaluation : from data processing to code provisions

Accelerometric records provide fundamental information for the evaluation of seismic ground motion. However they are not the exact reproduction of the soil motion but they contain some high and low frequency noise that needs to be eliminated through processing procedures. One of the most sensitive parameters to the type of processing applied is the displacement. When dealing with records observed in the vicinity of a fault in particular, the soil undergoes permanent displacements leading to high Peak Ground Displacements (PGD). The retrieval of these residual displacements is delicate and requires specific processing methods. For most engineering applications it is useful to describe the seismic ground motion in terms of a few intensity parameters instead of the entire waveform. At the beginning of the 1960s, the most used parameter for the quantification of ground motion was the Peak Ground Acceleration (PGA). Consistently with this choice, Building Codes proposed a formula for the computation of the maximum displacement dg at a certain site as a linear function of the PGA and of the elastic response spectrum. This formula still represents an important reference for the design of bridges and seismic isolation devices. However, it presents a big limitation, that is the lack of correlation between displacement and acceleration. In the framework of extended structures design one must consider, besides the design maximum displacement, also the relative displacement between contiguous points, to account for the spatial variability of seismic motion. Italian Building Code (NTC08) provides formulas for the computation of relative displacements based on a study by Nuti and Vanzi (2005). The goal of this thesis is to provide guidelines for a correct evaluation of seismic displacements and to validate Eurocode 8 (EC8) and Italian Building Code (NTC08) displacement provisions starting from a dataset of near – source strong motion accelerograms.

Le registrazioni accelerometriche forniscono informazioni fondamentali per la valutazione del moto sismico. Tuttavia non sono l’esatta riproduzione del moto del suolo in quanto contengono rumore in alta e bassa frequenza che deve essere eliminato tramite processamento. Uno dei parametri più sensibili al tipo di processamento applicato è lo spostamento. In particolare, quando si ha a che fare con registrazioni ottenute nelle vicinanze di una faglia, il terreno subisce spostamenti permanenti che portano a picchi di spostamento elevati. Recuperare questi spostamenti residui è un’operazione delicata e richiede metodi di processamento specifici. Per molte applicazioni ingegneristiche risulta utile descrivere il moto sismico in funzione di parametri di intensità piuttosto che come traccia accelerometrica. All’inizio degli anni ’60, il parametro più utilizzato per la quantificazione del moto sismico era la Peak Ground Acceleration (PGA), ovvero l’accelerazione massima registrata al sito. Le Normative propongono infatti una formula per il calcolo dello spostamento massimo di progetto dg come funzione lineare della PGA e dello spettro di risposta elastico. Questa formula rappresenta tutt’oggi un importante punto di riferimento per la progettazione di ponti e di strutture con isolamento sismico. Tuttavia essa presenta un forte limite, ossia la scarsa correlazione tra i parametri di spostamento e di accelerazione. Nel campo della progettazione di strutture estese è necessario valutare, oltre allo spostamento massimo di progetto, lo spostamento relativo tra punti adiacenti. Questo è estremamente importante per tenere in considerazione la variabilità spaziale del moto sismico. La Normativa Italiana (NTC08), fornisce delle formule per il calcolo dello spostamento relativo, ottenute a partire dallo studio di Nuti e Vanzi (2005). L’obiettivo di questa tesi è di fornire delle linee guida per una corretta valutazione dello spostamento sismico e di validare le prescrizioni normative di Eurocodice 8 (EC8) e NTC08 a partire da un set di dati near – source relativi a terremoti medio – forti.