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Indagini geofisiche e vibrazioni

Lo Studio esegue indagini sismiche passive con la tecnica HVSR (Horizontal to Vertical Spectral Ratio) che sfrutta la presenza del cosiddetto "rumore ambientale" per ricavare dati sismo-stratigrafici fondamentali del sito investigato.
L'indagine viene eseguita mediante velocimetro triassiale (c.d. “Tromino”).
Questa metodologia di indagine di tipo puntuale risulta assai interessante ed efficace perché consente la modellazione del sottosuolo in prospettiva sismica, oltre alla definizione della risposta sismica locale attraverso l’individuazione della frequenza fondamentale del sito e dell’amplificazione (rapporto spettrale H/V).
Inoltre consente la valutazione della VS,eq come previsto dalle N.T.C. 2018.


Velocimetro triassiale "Tromino" accoppiato al terreno
 
 

Grafico HV sperimentale vs. HV sintetico da misura HVSR
Lo Studio esegue indagini sismiche attive lineari MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves).

Questa tecnica d’indagine permette di individuare il profilo delle onde di taglio Vs, sulla base della prima misura delle onde superficiali eseguita in corrispondenza di diversi sensori posti sulla superficie del suolo.
Il contributo predominante alle onde superficiali è dato dalla onde di Rayleigh, che viaggiano ad una velocità correlata alla rigidezza della porzione di terreno interessata dalla propagazione delle onde.
 
Il metodo di indagine MASW è di tipo attivo in quanto le onde superficiali sono generate in un punto sulla superficie del suolo (tramite energizzazione parallelamente all’Array) e misurate da uno stendimento lineare di sensori.
 
 

Esempio di stendimento lineare (MASW)
 

Curva di dispersione sperimentale con curva teorica

Le vibrazioni possono essere estremamente dannose per gli edifici, per questo in taluni casi può risultare necessario il loro monitoraggio onde verificare la loro entità e, se il caso lo richiede, individuare le azioni necessarie per la loro mitigazione.

Tali disturbi vibrazionali antropici sono ad esempio dovuti ad attività di cantiere (realizzazione di perforazioni, utilizzo di martellone pneumatico, frese ecc...), scoppi di mine, traffico stradale e/o ferroviario intenso, ma anche ad attività industriali (presse, frese, torni) o attività di cava (utilizzo di esplosivi).

Lo Studio ha all'attivo molteplici monitoraggi vibrazionali (eseguiti con un sistema triassiale di sensori velocimetrici ed accelerometrici) presso edifici industriali, monumentali e di civile abitazione.

La norma di riferimento è la UNI 9916 (Criteri di misura e valutazione degli effetti delle vibrazioni sugli edifici).

Tabella da norma UNI 9916

Grafico da norma UNI 9916

Evento vibrazionale (esplosione) nelle sue 3 componenti (NS, EW, UP-DOWN)

La tecnica utilizza il “rumore ambientale” dovuto alla composizione delle onde elastiche (P e S) che si propagano continuamente dagli strati del sottosuolo (originate da svariate sorgenti quali attività sismica, variazioni barometriche, onde oceaniche, attività antropiche, ecc...) e che si porpagano naturalmente agli edifici facendoli vibrare nel campo elastico.

onde_generale                                      

Anche le strutture sono continuamente sollecitate dal “rumore ambientale” e rispondono con più modi di vibrare, pur mantenendosi sempre nel loro campo elastico.

La tecnica consente di individuare le caratteristiche dinamiche della struttura (frequenze di vibrazione, modi di vibrare, damping) e confrontarle con i parametri sismici del sito (frequenza fondamentale del rapporto spettrale HV) per verificare l’induzione del fenomeno della risonanza (accoppiamento  sito / struttura).

Tale comportamento è chiamato spettro di risposta ed è unico per ciascuna struttura, al punto di poterlo definire come la sua impronta digitale.

Effettuando più misure sulla struttura (sincrone o afasiche) è possibile ricostruire le frequenze fondamentali corrispondenti ai primi modi di vibrare della struttura e valutare gli spostamenti attesi.

DANNI ALLE STRUTTURE


Sulla base delle registrazioni (monitoraggio) alla luce delle norme Europee (UNI 9916, DIN 4150-3) è possibile valutare gli effetti delle vibrazioni sulla struttura (edificio residenza, industriale o storico) distinguendo tra “danno architettonico” e “danno maggiore”.
Ciascun evento che superi il valore soglia ammissibile per l’edificio può essere identificato, distinguendo le tre componenti spaziali (x, y, z) e indicando:

  • la velocità di picco;
  • l’accelerazione di picco;
  • le caratteristiche spettrali dell’evento.

 
Del periodo di monitoraggio viene proposta una analisi statistica con il numero di eventi di superamento della soglia, l’entità del superamento e il loro contenuto in frequenza.
La propagazione della perturbazione prodotta è mediata dalla tipologia del suolo e dalla risposta locale del sito.
Anche la struttura risponde in modo “personale” alle sollecitazioni, non essendo necessariamente sollecitabile dall’intero spettro dinamico.