Correlazioni tra parametri del moto sismico e spostamenti attesi del blocco di Newmark

Sommario L’applicazione di metodi di tipo prestazionale, introdotti anche nelle recenti normative europee [EC8-5] e nazionali [DM 14/01/2008], per l’analisi in condizioni sismiche di opere e sistemi geotecnici, non può prescindere da una valutazione dello spostamento indotto dall’azione sismica di progetto. Per situazioni non particolarmente complesse, tale valutazione può essere effettuata facendo ricorso a metodi di analisi dinamica semplificata, nell’ambito dei quali il modello del blocco rigido di Newmark rappresenta a tutt’oggi il più semplice e di diffuso impiego. In particolare, per una stima preliminare dell’ordine di grandezza dello spostamento atteso è possibile ricorrere all’uso di relazioni semi-empiriche che legano tale grandezza ad alcuni parametri significativi del segnale sismico, a condizione che le correlazioni impiegate siano sufficientemente rappresentative per il sito in cui ricade l’opera in esame. Allo scopo di fornire correlazioni applicabili al territorio italiano, nel presente lavoro vengono analizzate le relazioni esistenti tra lo spostamento del blocco di Newmark, calcolato mediante una procedura numerica di doppia integrazione, e i principali parametri di un insieme di registrazioni accelerometriche relative a eventi sismici occorsi in Italia. Le regressioni sono state determinate utilizzando i dati ottenuti elaborando 196 segnali sismici, non scalati, relativi a 46 terremoti italiani di magnitudo compresa tra 4 e 6.3, tutti provenienti dalla stessa banca dati (SISMA - Site of Italian Strong Motion Accelerograms - WebDataBase) e quindi processati in modo tale da ottenere un insieme di dati corretti in modo omogeneo e con valori dei parametri del moto sismico caratterizzati da un elevato grado di affidabilità. Sono state analizzate e confrontate quantitativamente sia relazioni in forma analoga a quelle fornite in precedenza da altri Autori sulla base di differenti set di dati accelerometrici, sia relazioni riformulate in forma più complessa. Le correlazioni proposte consentono di stimare lo spostamento del blocco di Newmark, per livelli di confidenza pari al 50% e al 90%, in termini di: (1) rapporto di accelerazione critica; (2) rapporto accelerazione massima/quadrato della velocità massima e rapporto di accelerazione critica; (3) intensità di Arias e rapporto di accelerazione critica; (4) potenziale sismico distruttivo e rapporto di accelerazione critica; (5) periodo medio e rapporto di accelerazione critica. Ad eccezione della relazione che lega lo spostamento del blocco di Newmark al solo rapporto di accelerazione critica, le regressioni ottenute mostrano mediamente un buon adattamento ai valori di spostamento calcolati, con valori elevati dei coefficienti di determinazione, anche se l’intervallo di dispersione per un range di spostamenti significativo dal punto di vista ingegneristico è piuttosto elevato. Pur nei limiti connessi, in generale, all’impiego di correlazioni empiriche e semi-empiriche, le relazioni proposte possono rappresentare ai fini delle applicazioni pratiche un utile riferimento per una stima orientativa preliminare dello spostamento atteso.