Site response at near-fault stations along the upper Aterno River Valley during the April 2009 L’Aquila seismic sequence: strong motion data analyses and 2D dynamic modeling

Ermanno Ragozzino (*) & Marco Tallini (*)
(*) Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile-Architettura e Ambientale, CERFIS, University of L'Aquila, L'Aquila, Italy.

Risposta di sito alle stazioni near-fault lungo l’alta Valle del Fiume Aterno durante la sequenza sismica dell’Aquila nell’Aprile 2009: analisi dei dati strong motion e modellazione dinamica 2D. In questo lavoro sono stati analizzati i dati accelerometrici, registrati da 5 stazioni della rete RAN nell’alta Valle del Fiume Aterno, durante gli eventi del 2009 di magnitudo compresa tra 4.1 e 6.3 (main shock), per valutare la risposta sismica locale in una zona di near-fault. Evidente è risultata l’amplificazione, da parte dei terreni alluvionali, dei parametri di ground motion. I rapporti spettrali osservati hanno mostrato picchi in corrispondenza delle probabili frequenze di risonanza dei principali sistemi geologici ed hanno consentito di definire meglio l’andamento del retro sovrascorrimento dei carbonati Meso-cenozoici sopra le torbiditi del Messiniano. Inoltre, evidente è risultato il graduale abbassamento delle frequenze amplificate da NE, posizione della maggior parte degli epicentri, a SW. In particolare, le stazioni sulle alluvioni hanno esibito amplificazione anche a frequenze intorno a 20 Hz. Le simulazioni 2D con il software QUAKE/W, su una sezione geologica passante per le stazioni RAN, hanno fornito funzioni di amplificazione dei rapporti spettrali congruenti con quelle osservate. Inoltre, la simulazione 2D dell’evento di main shock ha mostrato un PGA di 0.8 g in prossimità della stazione AQM, assumendo l’interfaccia carbonati-torbiditi a circa 85 metri di profondità, desunta dal picco del rapporto spettrale sperimentale tra 3 e 4 Hz. Analogamente ha consentito di attribuire il PGA di 0.5 g, registrato alla stazione AQG, ad un impulso energetico con frequenza poco sotto i 2 Hz, evidenziato da analisi sperimentale, che mandò in risonanza la struttura geologica poggiante sopra l’interfaccia carbonati-torbiditi, posta ad una profondità di circa 80 metri. Ancora, ha rivelato la manifestazione di effetti sismici di sito, quali la generazione di onde di superficie e potenziali fenomeni di liquefazione. Infine, dal presente lavoro è emerso un comportamento nel complesso Non-Lineare dei terreni alluvionali, evidenziato da: riduzione del fattore di amplificazione di PGA al crescere del livello di magnitudo; massima riduzione della frequenza fondamentale del 20% e massima deformazione tangenziale dell’ordine di 0.00044, mostrate da analisi 2D equivalente lineare dinamica, con fattori di smorzamento che non hanno superato il valore di 0.3.

Site response, upper Aterno River Valley, strong motion data, 2D dynamic modeling