chiara.smerzini@polimi.it
Non-linear dynamic analysis of engineered systems requires the selection of a suitable set of earthquake ground motion time histories whose average response spectrum is compatible with the target design spectrum. In spite of the growing availability of databases of strong motion recordings worldwide, providing researchers and practitioners with an unprecedented set of high-quality strong-motion data, the paucity of ground motion recordings in the proximity of the earthquake source for large magnitude earthquakes and in peculiar site conditions (e.g. deep soft soils) still persists.
In recent years, with the ongoing progress of high-performance computing resources, physics-based numerical simulations of seismic wave propagation have emerged as a powerful tool to provide validated ground motion time series in realistic source, path and local site configurations which ca be employed to augment records when they are insufficient. The utilization of simulated accelerograms to supplement earthquake records is permitted by national and international seismic norms (e.g., Norme Tecniche per le Costruzioni - NTC 2018, US provisions ASCE/SEI 7-16).
This paper aims at presenting an innovative dataset consisting of near-source broadband earthquake ground motions from three-dimensional physics-based numerical simulations—named BB-SPEEDset—obtained by the high-performance code SPEED (SPectral Elements in Elastodynamics with Discontinuous Galerkin, http://speed.mox.polimi.it/)—developed at Politecnico di Milano. The potential of this dataset, which has been validated successfully against recordings from both a seismological and engineering perspective, is pointed out by presenting the software Select&Match, a tool for the ground motion selection and scaling enhanced by simulated accelerograms.
L’analisi dinamica non-lineare di strutture e sistemi geotecnici richiede la rappresentazione dell’azione sismica mediante opportune storie temporali del moto del terreno, il cui spettro di risposta sia compatibile in media con lo spettro di progetto. Nonostante la disponibilità crescente a livello mondiale di banche dati di registrazioni accelerometriche, che rappresentano una fonte eccezionale di dati strong-motion di elevata qualità per ricercatori e professionisti, il numero di registrazioni in prossimità della sorgente sismica di forti terremoti ed in condizioni geologiche complesse permane limitato.
Negli ultimi anni, con il continuo progresso delle risorse computazionali ad alte prestazioni, le simulazioni numeriche della propagazione delle onde sismiche sono emerse come un potente strumento in grado di generare, previa validazione, accelerogrammi del moto del terreno in configurazioni realistiche della sorgente, del mezzo di propagazione e della risposta sismica locale, da utilizzare per sopperire alla mancanza di registrazioni. L'uso di accelerogrammi generati mediante simulazione numerica è ammesso dalla normativa sismica nazionale (Norme Tecniche per le Costruzioni, 2018) e internazionale (e.g. ASCE/SEI 7-16 negli USA).
Questo articolo si propone di presentare una banca dati innovativa, denominata BB-SPEEDset, costituita da accelerogrammi a banda larga ottenuti attraverso la simulazione numerica tri-dimensionale mediante il codice di calcolo ad alte prestazioni SPEED (SPectral Elements in Elastodynamics with Discontinuous Galerkin, http:/ /speed.mox.polimi.it/) sviluppato presso il Politecnico di Milano. Vengono messi in luce i vantaggi di tale banca dati, opportunamente validata rispetto ad accelerogrammi reali con verifiche sia sismologiche che ingegneristiche, attraverso la presentazione del software Select&Match, uno strumento per la selezione e scalatura di accelerogrammi spettro-compatibili che integra registrazioni e simulazioni del moto del terreno.
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