Studio di Microzonazione Sismica di I Livello per un comune montano con applicazione del Metodo di Indagine HVSR

In questo lavoro di tesi vengono presentati i risultati di uno studio di valutazione della risposta sismica locale finalizzato alla Microzonazione Sismica (MS) di I Livello di un comune montano; il lavoro è stato svolto nell'ambito di uno specifico progetto affidato alla Fondazione Prato Ricerche.
La valutazione della risposta sismica locale mira all'individuazione dei possibili fenomeni di amplificazione del moto del suolo che si verificano quando la geologia superficiale è caratterizzata da forti contrasti di impedenza sismica. Questi fenomeni occorrono tipicamente nei bacini intermontani, all'interfaccia fra il basamento roccioso (bedrock) e la coltre sedimentaria. Una delle metodologie maggiormente impiegate per tali valutazioni è la tecnica HVSR (Horizontal to Vertical Spectral Ratio; Nakamura, 1989), basata sulla misura dei rapporti medi fra le ampiezze spettrali delle componenti orizzontali e verticale del rumore sismico ambientale (funzione H/V). I valori di picco della funzione H/V individuano le frequenze di risonanza dei terreni; l'ampiezza dei picchi è proporzionale, anche se non linearmente, all'entità del contrasto di impedenza sismica esistente all'interfaccia fra il basamento roccioso e la copertura sedimentaria.
Dopo una prima fase di ricerca bibliografica sulle metodologie di indagine pertinenti la MS e la normativa di riferimento, questo lavoro si è articolato secondo i seguenti passi:
1. Raccolta e analisi dei dati preesistenti, con particolare riferimento alle informazioni di carattere geologico e geomorfologico, la pericolosità di base e degli eventi di riferimento, la sismicità storica e le indagini geologico-geofisiche precedenti;
2. Creazione di una banca dati georeferenziata su base cartografica, utilizzando un sistema informativo geografico (GIS);
3. Esecuzione della campagna di misura per la raccolta delle registrazioni di rumore sismico ambientale da utilizzare per il successivo calcolo delle funzioni H/V;
4. Sulla base dei risultati ottenuti al punto precedente, ricostruzione di un modello del sottosuolo per l'abitato comunale e altri abitati minori. Questi risultati sono poi stati raccolti con la stesura di elaborati cartografici che comprendono la mappatura delle indagini svolte, la distribuzione spaziale delle frequenze fondamentali dei depositi, la definizione delle microzone omogenee in prospettiva sismica (MOPS). L’elaborazione dei dati ha riguardato il calcolo del Rapporto Spettrale H/V, e la sua modellizzazione in termini di ricostruzione di profili di velocità sismica. Per tale inversione, vengono presentati e confrontati i risultati ottenuti utilizzando due diversi codici di calcolo: il software Grilla® (Micromed s.p.a.), e le funzioni Matlab Model HVSR (Herak, 2008). In particolare, la modellazione diretta dei rapporti H/V implementata in questi due codici si differenzia per le assunzioni teoriche di partenza riguardo alla composizione predominante del campo d’onda del noise (rispettivamente, onde di superficie contro onde di volume). Vengono anche presentate due funzioni di calcolo sviluppate nell'ambito di questo studio, una per il calcolo e la regolarizzazione dei rapporti H/V ottenuti da registrazioni weak motion ed una per il calcolo dei rapporti H/V tramite la modellazione diretta della risposta sismica sulla base di una determinata distribuzione dei parametri elastici con la profondità. Infine, vengono presentati i risultati ottenuti dall’analisi del noise con quelli derivati da osservazioni weak motion associate a terremoti di bassa energia (M < 4) registrati durante lo svolgimento dello studio.