Lo scuotimento sismico può subire modifiche molto significative quando attraversa gli strati di terreno nei primi 30-100m di profondità. Per questo motivo la corretta valutazione dei fenomeni di amplificazione locale è un passaggio indispensabile per poter stimare realisticamente il potenziale danno indotto dal terremoto nelle strutture superficiali. Applicando la nostra metodologia la definizione del moto sismico in superficie è ottenuta mediante analisi dinamiche non lineari della colonna di terreno applicando alla sua base una serie di accelerogrammi reali registrati in roccia.  Il programma ad elementi finiti utilizzato simula un sito stratificato orizzontalmente.  La formulazione multidirezionale e l'uso di modelli di plasticità per il comportamento del terreno consente di considerare le onde ti taglio e di compressione simultaneamente.  Per semplicità, tuttavia, le analisi vengono solitamente condotte applicando soltanto una storia di accelerazioni in direzione orizzontale.  

Esempio di mappa geologica con griglia di calcolo, posizione dei sondaggi
e periodo fondamentale stimato sulla base di microtremori

L'effetto non lineare degli strati di terreno sull'intensità dello scuotimento alla superficie è considerato per mezzo di una funzione di amplificazione specifica per il sito analizzato. Tale funzione, AF(f), dipende dalla frequenza generica di un oscillatore semplice, f.  La mediana di AF(f) può essere stimata accuratamente tramite una serie limitata di accelerogrammi usando un programma ad elementi finiti del deposito di terreno dalle caratteristiche incerte. Viene quindi utilizzato un software specifico che attraverso una procedura di convoluzione calcola la pericolosità in superficie combinando la pericolosità su roccia con le funzioni di amplificazione ottenute dalle analisi di amplificazione.

La metodologia sopra descritta viene utilizzata per il calcolo della pericolosità in superficie quando l’oggetto dello studio è un sito specifico. Quando però si vuole creare una mappa di pericolosità su aree relativamente vaste e per diverse condizioni geologiche, eseguire un numero elevato di analisi agli elementi finiti può rivelarsi difficoltoso. Inoltre la scarsa disponibilità di informazioni geologiche/geotecniche può complicare notevolmente la definizione delle stratigrafie di input e dei parametri del terreno necessari per il modello numerico. Per questo motivo abbiamo sviluppato una metodologia che utilizza funzioni, dette superfici di risposta, che sono in grado di fornire la funzione di amplificazione AF(f) della colonna di terreno in ciascun punto della griglia di calcolo, oppure una molteplicità di colonne che sono plausibili per il punto sulla base delle informazioni disponibili. Questo può essere fatto mediante una famiglia di AF(f) pre-calcolate per un gran numero di colonne di terreno con caratteristiche stratigrafiche e geomeccaniche diverse.

Esempio di Superficie di Risposta