Le Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC 2008) definiscono l’azione sismica in termini di spettri di risposta elastici in accelerazione utilizzando i risultati dell’analisi probabilistica di pericolosità sismica prodotti dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) per l’intero territorio nazionale. L’esecuzione di analisi dinamiche non-lineari per la valutazione della risposta sismica di strutture e sistemi geotecnici (ad es. versanti naturali, rilevati stradali, etc) richiede tuttavia la definizione dell’input sismico in termini di serie temporali.

Questo articolo illustra una metodologia recentemente sviluppata per la definizione automatica dell’input sismico, sia in termini spettrali che di un gruppo di accelerogrammi compatibili, in media, agli spettri di normativa definiti nelle NTC08. Lo studio è stato condotto in un’area di prova comprendente i territori toscani della Garfagnana, Lunigiana, Mugello, Val di Sieve e Montagna Fiorentina. Sono stati utilizzati gli spettri di risposta elastici prescritti dalle NTC08 per sito rigido (categoria di suolo A) con superficie topografica orizzontale per i 114 nodi del reticolo di riferimento interni ai territori studiati e per i 9 periodi di ritorno (inclusi 30 e 2475 anni) considerati dalle NTC08.

La prima fase dello studio si è concentrata sull’individuazione di un criterio che consentisse in maniera automatica di definire la variabilità spaziale delle forme spettrali suddividendo gli spettri di risposta in gruppi caratterizzati da forme e ordinate spettrali simili e di selezionare, per ciascun gruppo, uno spettro di risposta di riferimento. Il criterio è stato applicato in modo indipendente agli spettri di risposta associati a 5 periodi di ritorno (50, 140, 475, 975 e 2475 anni), consentendo l’individuazione di 5 gruppi per il periodo di ritorno di 975 anni e 4 gruppi per ciascuno dei restanti periodi di ritorno, per un totale di 21 spettri di risposta di riferimento.

La seconda fase dello studio è consistita nella selezione, per ognuno dei 21 spettri di risposta di riferimento, di un gruppo di 7 accelerogrammi naturali soddisfacenti alle caratteristiche di spettro-compatibilità previste dalla normativa italiana (inclusa la Circolare n. 617 del 2/2/2009). Gli accelerogrammi sono stati selezionati da banche dati accelerometriche strong-motion accreditate a livello internazionale imponendo criteri di sismo-compatibilità al contesto sismo-tettonico regionale oltre a quello della compatibilità agli spettri di riferimento.

Lo studio è culminato con lo sviluppo di un software, denominato SCALCONA (SCALing of COmpatible Natural Accelerograms) che, utilizzando gli accelerogrammi selezionati, è in grado di fornire in modo automatico l’input sismico in funzione della posizione geografica del sito (località o coordinate geografiche) e del periodo di ritorno specificati dall’utente. Operativamente, il codice calcola lo spettro di risposta prescritto dalle NTC08 per la coppia sito-periodo di ritorno specificata, individua il gruppo di appartenenza, identifica il gruppo di 7 accelerogrammi spettro-compatibili in media allo spettro di riferimento del gruppo, e infine scala linearmente le registrazioni accelerometriche controllando che gli accelerogrammi scalati soddisfino la condizione di spettro-compatibilità rispetto allo spettro prescritto dalle NTC08. Per il fattore di scalatura sono stati volutamente imposti valori contenuti e comunque non eccedenti l’intervallo 0.4 and 3.1. L’input sismico viene fornito in tempi molto rapidi e può essere utilizzato direttamente nelle analisi ingegneristiche, senza quindi bisogno di applicare qualsiasi tipo di correzione.