Littérature scientifique sur le sujet « Classificazione sismica dei siti »

AbstractIn this paper we describe an advanced database for the site characterization of seismic stations, named “CRISP—Caratterizzazione della RIsposta sismica dei Siti Permanenti della rete sismica” (http://crisp.ingv.it, quoted with https://doi.org/10.13127/crisp), designed for the Italian National Seismic Network (Rete Sismica Nazionale, RSN, operated by Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia). For each site, CRISP collects easily accessible station information, such as position, type(s) of instrumentation, instrument housing, thematic map(s) and descriptive attributes (e.g., geological characteristics, etc.), seismic analysis of recordings, and available geophysical investigations (shear-wave velocity [VS] profile, non-linear decay curve). The archive also provides key proxy indicators derived from the available data, such as the time-averaged shear-wave velocity of the upper 30 m from the surface (VS30) and site and topographic classes according to the different seismic codes. Standardized procedures have been applied as motivated by the need for a homogenous set of information for all the stations. According to European Plate Observing System infrastructural objectives for the standardization of seismological data, CRISP is integrated into pre-existing INGV instrument infrastructures, shares content with the Italian Accelerometric Archive, and complies map information about the stations, as well as local geology, through web services managed by Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale. The design of the CRISP archive allows the database to be continually updated and expanded whenever new data are available from the scientific community, such as the ones related to new seismic stations, map information, geophysical surveys, and seismological analyses.

In recent years, the field of remote sensing experienced an incredible growth thanks to the increasing quality and variety of sensors and the reduction of instrumental costs. The benefits for archaeology were soon apparent. So far, data interpretation remains essentially a prerogative of the human operator and is mediated by his skills and experiences. The continuous increase of datasets volume, i.e. the Big Data Explosion, and the increasing necessity to work on large scale projects require an overall revision of the methods traditionally used in archeology. In this sense, the research presented hereinafter contributes to assess the limits and potential of the emerging field of object-based image analysis (OBIA). The work focused on the definition of OBIA protocols for the treatment of three-dimensional data acquired by airborne and terrestrial laser scanning through the development of a wide range of case studies, used to illustrate the possibilities of the method in archeology. The results include a new, automated approach to identify, map and quantify traces of the First World War landscape around Fort Lusern (Province of Trento, Italy) and the recalcified osteological tissue on the skulls of two burials in the protohistoric necropolis of Olmo di Nogara (Province of Verona, Italy). Moreover, the method was employed to create a predictive model to locate “control places” in mountainous environments; the simulation was built for the Western Asiago Plateau (Province of Vicenza, Italy) and then re-applied with success in basin of Bressanone (Province of Bolzano, Italy). The accuracy of the results was verified thanks to respectively ground surveys, remote cross-validation and comparison with published literature. This confirmed the potential of the methodology, giving reasons to introduce the concept of Archaeological Object-Based Image Analysis (ArchaeOBIA), used to highlight the role of object-based applications in archaeology.
Il campo del remote sensing ha vissuto un incredibile sviluppo negli ultimi anni per merito della crescente qualità e varietà dei sensori e dell’abbattimento dei costi strumentali. Le potenzialità archeologiche sono state ben presto evidenti. Finora, l’interpretazione dei dati è rimasta però prerogativa dell’operatore umano, mediata dalle sue competenze e dalla sua esperienza. Il progressivo aumento di volume dei dataset (cd. “big data explosion”) e la necessità di lavorare su progetti territoriali ad ampia scala hanno reso ora indispensabile una revisione delle modalità di studio tradizionalmente impiegate in ambito archeologico. In questo senso, la ricerca presentata di seguito contribuisce alla valutazione delle potenzialità e dei limiti dell’emergente campo d’indagine dell’object-based image analysis (OBIA). Il lavoro si è focalizzato sulla definizione di protocolli OBIA per il trattamento di dati tridimensionali acquisiti tramite laser scanner aviotrasportato e terrestre attraverso l’elaborazione di un variegato spettro di casi di studio in grado di esemplificare le possibilità offerte dal metodo in archeologia. I risultati ottenuti hanno consentito di identificare, mappare e quantificare in modo automatico e semi-automatico le tracce del paesaggio di guerra nell’area intorno a Forte Luserna (TN) e il tessuto osteologico ricalcificato sui crani di due inumati della necropoli protostorica dell’Olmo di Nogara (VR). Infine, il metodo è stato impiegato per lo sviluppo di un modello predittivo per la localizzazione dei “punti di controllo” in ambiente montano, che è stato studiato per l’area occidentale dell’Altopiano di Asiago (VI) e in seguito riapplicato con successo nella conca di Bressanone (BZ). L’accuratezza dei risultati, verificati di volta in volta tramite ricognizioni a terra, validazione incrociata tramite analisi da remoto e comparazione con i dati editi in letteratura, ha confermato il potenziale della metodologia, consentendo di introdurre il concetto di Archaeological Object-Based Image Analysis (ArchaeOBIA), per rimarcare le specificità delle applicazioni object-based nell’ambito della disciplina archeologica.

Le indagini geotecniche finalizzate alla stima della risposta sismica locale si limitano molto spesso ai primi 30 m di profondità, valore che è diventato uno standard per la classificazione delle caratteristiche di un sito. Negli anni ’90 Borcherdt (1994) e Martin e Dobry (1994) suggerirono 30 m come la profondità standard di indagine per la verifica delle strutture. Boore et al. (1993, 1994, 1997) e Boore e Joyner (1997) basarono le regressioni per il calcolo delle leggi predittive del moto del suolo sullo stesso parametro. Nel 1997 negli Stati Uniti il National Earthquake Hazards Reduction Program (NEHRP) nella stesura delle norme tecniche per le costruzioni in zona sismica (FEMA, 1997) utilizza per la prima volta il parametro Vs30 come indice per la classificazione dei suoli, con lo scopo di definirne l’amplificazione. Le norme tecniche per le costruzioni in zona sismica della comunità Europea, EC8 (ENV, 1998) ente da dati provenienti dagli Stati Uniti occidentali e, utilizzando dati provenienti dalla stessa regione, Wald & Mori (2000) segnalano che le VS,30 non sono molto ben correlate con l’entità dell’amplificazione, in quanto esiste una forte dispersione dei dati. La figura 1.1 mostra il rapporto tra le amplificazioni, mediate sull’intervallo di frequenza compreso tra 3-5 Hz. raccomandano lo stesso parametro per suddividere i terreni, anche se le classi differiscono in parte dalla classificazione NEHRP. Infine, anche in Italia, le Norme Tecniche per le Costruzioni (Normative Tecniche per le Costruzioni, Gazzetta Ufficiale del 14/01/2008) adottano la stessa suddivisione dei terreni adottata dall’EC8.L’attendibilità della velocità delle onde di taglio nei primi 30 m (VS,30) come estimatore della risposta sismica di un sito, in termini di frequenza e amplificazione, è tuttavia molto discussa.Innanzitutto il parametro è stato ricavato unicamente da dati provenienti dagli Stati Uniti occidentali e, utilizzando dati provenienti dalla stessa regione, Wald & Mori (2000) segnalano che le Vs30 non sono molto ben correlate con l’entità dell’amplificazione, in quanto esiste una forte dispersione dei dati. La figura 1.1 mostra il rapporto tra le amplificazioni, mediate sull’intervallo di frequenza compreso tra 3-5 Hz. I valori risultano effettivamente molto dispersi, ma questo risultato può essere spiegato col fatto che non tutte le classi di sito hanno frequenza di risonanza compreso in questo intervallo di frequenza. Perciò per alcuni siti la media è stata calcolata nell’intorno della frequenza di risonanza (sulle amplificazioni massime), mentre per altri è stata calcolata sulle armoniche superiori, che hanno ampiezze minori. Lavori eseguiti con dati provenienti da altre regioni sottolineano come le Vs30 non siano buoni estimatori per la predizione di amplificazioni in bacini profondi (Park & Hashash, 2004), per la stima delle amplificazioni in altre regioni (Stewart et al., 2003) o in presenza di inversioni di velocità (Di Giacomo et al., 2005). Uno studio recente, eseguito su dati giapponesi (Zhao et al., 2006) si è evitato l’uso della Vs30 perché strati spessi di terreno rigido posti sopra il substrato roccioso amplificano il moto di lungo periodo, mentre gli strati sottili e soffici tendono ad amplificare il moto di corto periodo: ciò significa che la VS,30 non può rappresentare il periodo predominante del sito, dato che si basa solo sugli strati superficiali. Secondo Mucciarelli e Gallipoli (2006) il confronto tra l’amplificazione sismica al sito e la Vs30 mostra che quest’ultimo parametro non è adeguato per spiegare gli effetti di sito osservati in Italia a causa delle situazioni geologiche particolari che sono diffuse nel nostro paese. La figura 1.2 mostra la distribuzione dell’ampiezza rispetto alla classe di sito, in cui si vede che le classi sono mal discriminate e le mediane delle classi A e B (indicate dalla linea nera) sono uguali. È però necessario notare che questo grafico è stato costruito utilizzando le ampiezze ricavate col metodo dei rapporti spettrali H/V, ma in letteratura (Bard, 1999) è dimostrato che tali rapporti spettrali permettono di stimare la frequenza di risonanza, ma falliscono nella stima del valore di amplificazione. In particolare la Vs30 sottostima gli effetti locali ai siti con inversione di velocità e li sovrastima in siti con bacini profondi. La Vs30 sembra fornire dei buoni risultati solo in siti che abbiano un profilo di velocità monotono, crescente con la profondità e un forte contrasto di impedenza nella prima decina di metri. Questo studio si propone di verificare l’attendibilità della velocità delle onde di taglio valutate nei primi 30 m come estimatore della risposta sismica di un sito. Per questo scopo sono state selezionate 45 stazioni della Rete Accelerometrica Nazionale, di cui si conoscono i profili stratigrafici e i profili di velocità delle onde di taglio e di compressione. Inoltre sono state raccolte le registrazioni strong motion relative ai terremoti registrati da queste stazioni. Gli effetti di sito sono stati valutati in due modi: · Le registrazioni sono state utilizzate per calcolare i rapporti spettrali H/V per ricavare la frequenza fondamentale propria di ciascun sito (f0) e il relativo valore di amplificazione; · I profili di velocità delle onde di taglio sono serviti per ricavare il modello teorico monodimensionale per il calcolo della funzione di trasferimento del sito, eseguito per mezzo del modello proposto da Haskell e Thomson (Haskell, 1953, Thomson 1950), da cui ricavare la f0 e l’amplificazione. I valori ottenuti con i due metodi sono stati poi confrontati per verificare la congruenza dei risultati. I profili di velocità hanno permesso di classificare le stazioni utilizzando la velocità media delle onde di taglio nei primi 30 m (Vs30), secondo la normativa italiana. I risultati ottenuti dalla valutazione della risposta di ciascun sito, espressi in termini di frequenza fondamentale e amplificazione, sono stati correlati con la rispettiva classe di sito per verificare l’attendibilità del parametro delle Vs30 come estimatore degli effetti di sito.
Università degli studi Milano-Bicocca (Relatore G.B. Crosta) Progetto DPC-INGV S6 (2004-2006) Data base dei dati accelerometrici italiani relativi al periodo 1972-2004
Unpublished
4.2. TTC - Scenari e mappe di pericolosità sismica
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