Effetti di sorgente sismica ed effetti di sito durante il terremoto di Parkfield 2004, California

The study has been done in order to understand site effects and source effects during the Parkfield 2004 earthquake, this has been done by comparing the total amount of recorded data near the fault origin with the results of monodimentional and bidimentional simulations. A theoretical introduction of methods for ground motion prediction is done in Chapter 1, in this chapter are explained both empirical models and physics based models. The first family consists of Ground Motion Prediction Equations (GMPE), the governing equations will be shown in the chapter and some real examples will be used in the following. The second group of physics based models is subdivided in many methods like Green’s empirical functions, stochastic methods and wave numerical integration models like FEM and SEM. Methods for the estimation of the local seismic response are shown in Chapter 2, monodimentional and bidimentional analysis are explained in detail. The 1D analysis consist of linear analysis, the linear equivalent and the nonlinear, while the 2D analysis concern the DRM method and theoretical aspects of the software SPEED 2D which will be implemented in the last chapter. The study of the records concerning the Parkfield earthquake is presented in Chapter 3, after the georeferentiation of the site and a presentation of the available instrumentation, the group of stations of major interest are examined in details. At the end of the chapter a spatial distribution study is done on the values of PGA and PGV. Ground motion prediction problem is explained in Chapter 4, using the Boore&Atkinson GMPE (2008) and its extension in order to understand the directivity phenomenon in the Parkfield event. A comparative work is done between the records and the simulations and the output is presented in the form of residuals maps, than the reliability of the prediction is evaluated. An additional simulation is done implementing the Hisada software (2013) that allows to build distribution maps of PGA, PGV, Sa and Sd. After the observation of the ground motion in the area near the fault, studying the total amount of stations available, it’s necessary to study in detail a more restricted area, characterized by the presence of geomorphological features, than in Chapter 5 a study of the records in the Turkey Flat Valley is done. That valley is characterized by the presence of a layered alluvial basin, and this is an ideal situation in order to study how the lithology can modify the impacting seismic wave. At the end, in Chapter 6, simulations analysis are done based on what was explained in Chapter 2, so 1D and 2D analysis using DeepSoil and SPEED 2D softwares. Here will be done comparations between the different kinds of analysis and the real records registered in the stations along the valley of Turkey Flat.

Il presente studio è stato svolto per comprendere gli effetti di sito e di sorgente durante il terremoto di Parkfield 2004, questo è stato possibile tramite l’osservazione i dati registrati dalle numerose stazioni accelerometriche nell’intorno della faglia originante il sisma e confrontando i risultati con simulazioni monodimensionali e bidimensionali. Una introduzione da un punto di vista puramente teorico dei metodi per la predizione dello scuotimento del terreno viene fornita nel Capitolo 1, dove si mettono a confronto i modelli empirici e i metodi che si affidano esclusivamente alla fisica del problema. Nel primo gruppo rientrano le Ground Motion Prediction Equation (GMPE), di cui si mostreranno le equazioni governanti ed alcuni esempi realmente applicati all’interno dell’elaborato. Il secondo gruppo di modelli “phisics based” si suddivide in metodi riguardanti le funzioni di Green empiriche, metodi stocastici e modelli che si basano sulla integrazione numerica dell’onda, come FEM e SEM. Nel Capitolo 2 si mostreranno quali sono i metodi disponibili in letteratura per stimare la risposta sismica locale, si parlerà dunque dell’analisi monodimensionale e bidimensionale. L’analisi 1D comprende analisi lineare, lineare equivalente e non lineare, mentre per quanto riguarda l’analisi bidimensionale si riporterà la teoria riguardante il metodo DRM e i fondamenti teorici del software SPEED 2D, che verrà implementato nel capitolo finale. Lo studio delle registrazioni accelerometriche del terremoto di Parkfield viene affrontato nel Capitolo 3, per prima cosa si georeferenzia il sito e si presenta l’apparecchiatura disponibile, successivamente si esamineranno i gruppi di stazioni accelerometriche di maggior interesse. Infine ci si focalizzerà sulla distribuzione spaziale dei valori di PGA e PGV. Nel capitolo successivo, il Capitolo 4, si affronterà il problema della predizione dello scuotimento del suolo, utilizzando la GMPE di Boore&Atkinson (2008) e una sua estensione al fine di carpire il fenomeno della direttività nell’evento di Parkfield. Si compareranno dunque i dati registrati e simulati e si redigeranno delle mappe di residui al fine di valutare la bontà della predizione. Come ulteriore confronto si implementerà il software Hisada (2013) e si costruiranno delle mappe di distribuzione per alcune unità notevoli come PGA, PGV, Sa ed Sd. Dopo aver osservato lo scuotimento del terreno nell’intorno della faglia, considerando la totalità delle stazioni presenti, si è ritenuto valido ricercare effetti di sito in un’area più ristretta caratterizzata da peculiarità geomorfologiche, quindi nel Capitolo 5 si introduce lo studio dei dati ricavati dalle stazioni accelerometriche poste nella Valle di Turkey Flat. Valle che è caratterizzata da un bacino composto da materiale alluvionale, ideale per studiare come possa la litologia modificare l’onda sismica in arrivo. Infine il Capitolo 6 viene interamente dedicato alle analisi di simulazione introdotte nel Capitolo 2, quindi simulazioni 1D e 2D tramite i software DeepSoil e SPEED 2D. Qui si effettueranno comparazioni tra le varie tipologie di analisi e si cercheranno riscontri positivi con quanto realmente registrato dalle stazioni accelerometriche disposte lungo la valle.