Accelerazioni e Jerk nell’evento sismico del 6 febbraio 2023 in Turchia e Siria: prime considerazioni

Tra le città più vicine all'epicentro, circa 30 km, troviamo Gaziantep, una delle più grandi della Turchia (circa 1.900.000 abitanti).



Nelle immagini precedenti sono riportate la mappa dell’evento ed una testimonianza degli effetti sismici sulla distruzione del castello di Gaziantep, struttura di epoca romana costruita nel terzo secolo, ridotto ad un cumulo di macerie.

Le registrazioni dell’evento sono state ricavate dal portale ESM¹, Engineering Strong-Motion Database. Utilizzando il database di ESM, attraverso l’elaborazione delle registrazioni è possibile osservare le caratteristiche fisiche dell’evento e studiare i parametri che vengono utilizzati per quantificare le sollecitazioni che dal terreno giungono alle strutture.

¹ ESM fornisce una serie di funzioni per cercare, selezionare, scaricare e analizzare i dati di movimento del suolo e i metadati associati. Le forme d'onda contenute in ESM sono relative ad eventi di magnitudo ≥ 4.0, registrati principalmente nelle regioni Europa-Mediterranee e Medio Oriente. ESM è rivolto a sismologi applicati, ingegneri sismici, ingegneri professionisti, geologi e responsabili politici.

Le due stazioni analizzate nel presente documento, localizzate nelle immagini sovrastanti, sono le seguenti:

1. Kahramanmaras, importante città della Turchia meridionale (oltre 1 milione di abitanti) posta a 21.7 km dall’epicentro;
2. Karatas Adana, a 163.7 km dall’epicentro (capoluogo di 20.000 abitanti, sulla costa).

I dati delle registrazioni sono stati ottenuti dal database di ESM (Pazarcik Kahramanmaras Turkey 06-02-2023 M=7.8: KO.KHMN; Karatas Adana Turkey 06-02-2023 M=7.8: KO.KRTS).

I dati delle registrazioni sono stati elaborati dagli Autori utilizzando il software Seismic 3D, vers. 2020.1 (autore: Francesco Pugi), messo a punto in occasione degli studi presentati a recenti Convegni internazionali:

• Mariani M., Pugi F., Francioso A.: VERTICAL COMPONENT OF THE SEISMIC ACTION: AMPLIFIED VULNERABILITY OF EXISTING MASONRY BUILDINGS, CompDyn 2019, Crete, Greece, 24–26 June 2019
• Mariani M., Pugi F.: EFFECTS OF IMPULSIVE ACTIONS DUE TO SEISMIC JERK AND LOCAL FAILURES IN MASONRY STRUCTURES, EuroDyn 2020, Athens, Greece, 23-26 November 2020.

  
Dal punto di vista ingegneristico, alcuni dei più importanti parametri sono i seguenti:

• i picchi di accelerazione PGA nelle 3 direzioni spaziali (le due orizzontali EW e NS, e la verticale VERT), e le relazioni fra le tre componenti nel corso della durata dell’evento;
• i picchi di jerk PGJ nelle 3 direzioni, e le relazioni fra gli istanti dell’evento in cui si manifestano i picchi di jerk rispetto a quelli dei picchi di accelerazione;
• il sismogramma delle forze impulsive per unità di massa, ricavato dal sismogramma del jerk, particolarmente negli intervalli di massima intensità del fenomeno impulsivo;
• gli spettri di Fourier dell’accelerazione e del jerk, per valutare le frequenze rappresentative e i corrispondenti periodi da confrontare con i periodi propri delle strutture.

Accelerazioni: PGA e accelerogrammi

Registrazione di Kahramanmaras, a 21.7 km dall’epicentro.

Nell’immagine seguente, viene riportato l’accelerogramma tradizionale (vista 2D nel grafico tempo – accelerazione), con le tre componenti sovrapposte e riferite all’intervallo di tempo più significativo nel corso dell’evento: tra 25.000 e 29.000 secondi.

• PGA

I picchi di accelerazione sono i seguenti:
orizzontale EW: 0.519g, orizzontale NS: 0.617g, verticale VERT: 0.489g.

I tre picchi sono raggiunti quasi contemporaneamente: EW a 27.250 sec, NS a 27.715 sec, VERT a 26.960 sec. La durata dell’evento relativa ad almeno una componente di accelerazione non inferiore a 0.010 g è di 23.500 sec. Il picco di accelerazione verticale ha lo stesso ordine di grandezza dei picchi orizzontali.

• Accelerogrammi

Nell’immagine seguente, l’accelerogramma tridimensionale ricompone i tre contributi spaziali del vettore accelerazione. Il grafico evidenzia una matassa compatta: si tratta di una chiara indicazione sulla simile e contemporanea entità delle tre componenti spaziali dell’accelerazione.

Le proiezioni della matassa tridimensionale sui piani orizzontale e verticali confermano l’entità tra loro paragonabile delle accelerazioni nelle 3 direzioni spaziali.

Proiezione della matassa sul piano orizzontale EW-NS:

Proiezione della matassa sul piano verticale EW-Vert:

Proiezione della matassa sul piano verticale NS-Vert:

Per quanto osservato sull’accelerazione, si è ottenuta un’ulteriore conferma sull’importanza della componente sismica verticale, non solo nella fase iniziale dell’evento ma anche lungo la durata dell’evento stesso, in particolare nell’intervallo di tempo con accelerazioni massime.

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