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Accelerazioni e contenuto impulsivo Jerk nel sisma del 18 settembre 2023 a Marradi: prime considerazioni

Per l’evento sismico del 18 settembre 2023 con epicentro nel Comune di Marradi (Firenze) viene presentata una prima valutazione sulle accelerazioni e sul contenuto impulsivo o ad alta frequenza jerk per le componenti orizzontali e verticali, al fine di valutarne le entità dei picchi e delle frequenze dominanti. Il jerk, variazione dell’accelerazione e origine delle sollecitazione impulsive, viene caratterizzato in ragione del danno conseguente alla sua durata.

Analisi delle registrazioni più significative in termini di PGA

Il presente studio sull’evento sismico del 18 settembre 2023 con epicentro nel Comune di Marradi (Firenze), di magnitudo MW 4.9, propone una prima valutazione sulle accelerazioni orizzontali e verticale e sul loro contenuto impulsivo (Jerk), al fine di valutarne le entità come picchi di accelerazione e jerk e il contenuto in alta frequenza del jerk, attraverso il calcolo delle frequenze dominanti.

Sono stati elaborati i dati di 5 stazioni significative, con distanza dall’epicentro compresa fra 1.5 e 21.3 km, identificate come le stazioni che hanno rilevato la PGA orizzontale più elevata.

Stazioni sismiche considerate per l'elaborazione dei dati di accelerazione registrati (fonte: ESM database)
Stazioni sismiche considerate per l'elaborazione dei dati di accelerazione registrati (fonte: ESM database)

I dati forniti dal database di ESM [1] per l’evento sismico in oggetto consentono l’elaborazione di accelerogrammi 3D e lo studio del contenuto impulsivo, ad alta frequenza, dell’accelerazione sismica, ossia lo studio del jerk.

PER APPROFONDIRE LEGGI ANCHE
JERK: gli effetti delle azioni sismiche impulsive e crisi locali nelle strutture in muratura
Il jerk, derivata prima dell’accelerazione sismica e terza dello spostamento è la componente fondamentale delle azioni impulsive corrispondenti al contenuto in alta frequenza del moto sismico.

Utilizzando un software dedicato [2], si sono sviluppate le elaborazioni riportate nei paragrafi seguenti, così organizzate per ogni stazione:

  • accelerogramma 3D
  • sismogramma del jerk 3D
  • analisi delle frequenze del jerk
  • sismogramma 2D del jerk nell’intervallo di jerk forte (≥ 2 g/s), e corrispondenti forze impulsive.

E’ qui opportuno ricordare (Mariani e Pugi, 2019) [3] che nella classica rappresentazione della registrazione di un dato evento sismico, le tre componenti sono mantenute separate e i diagrammi descrivono il moto in funzione del tempo.

Per approfondire leggi l'articolo "La componente sismica verticale è sempre da considerare perchè rilevante vicino e lontano dalla sorgente".

L'evoluzione tridimensionale degli accelerogrammi avviene mediante composizione delle tre direzioni, ottenendo un grafico spaziale dove la curva viene progressivamente tracciata nel corso dell'evento dal vettore accelerazione, applicato nell'origine del sistema di riferimento.

Ogni punto della curva è definito dalle tre componenti del vettore. La variabile 'tempo' compare in modo indiretto, poiché determina il tracciamento della curva istante dopo istante. Il grafico spaziale rappresenta il moto sismico in modo unitario, evidenziando la contemporaneità dei singoli accelerogrammi e consentendo il confronto diretto fra le tre componenti. L’immagine seguente, tratta da [3], mostra la composizione dell’accelerogramma 3D.

In modo del tutto analogo, vengono ricavati i sismogrammi delle grandezze derivate, come il sismogramma 3D del jerk.

Accelerogramma 3D risultante dalla composizione delle registrazioni su 3 canali (2 orizzontali e 1 verticale)
Accelerogramma 3D risultante dalla composizione delle registrazioni su 3 canali (2 orizzontali e 1 verticale)

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