Indagini e attività geofisiche

  • Prospezioni geofisiche di superficie con metodo geoelettrico e sismico (sismica a rifrazione)
  • Prove M.A.S.W., Re.Mi., ESAC
  • Prove S.A.W.S. e H.V.S.R.
  • Tromografo digitale – Tromino “3G” per la determinazione della frequenza di risonanza dei terreni e delle strutture
  • Studio della sismicità locale con analisi di terzo livello 

 

M.A.S.W. – Re.Mi. – ESAC

Indagini sismiche che permettono di determinare il rischio sismico attraverso la definizione delle onde di taglio S e delle onde di superficie(onde di Rayleigh e Love) del sottosuolo in maniera completamente non invasiva.

Le analisi di tipo Re.Mi. (Refractor Microtremor) permettono di focalizzare l’attenzione sui “rumori ambientali” andando quindi a registrare sorgenti sismiche di tipo passivo. In particolare, vengono studiate le proprietà dispersive delle onde superficiali (onde di Rayleigh).

Immagine

Le analisi di tipo M.A.S.W. (Multichannel Analysis of Surface Waves), invece, permettono di acquisire i dati sismici attraverso l’energizzazione di almeno 12 geofoni (4,5Hz) a varie distanze e varie ripetizioni (metodo attivo). L’indagine viene effettuata applicando una sorgente impulsiva, solitamente utilizzando una mazza battente ed una piastra applicata al suolo. Si crea una curva di dispersione sperimentale che viene acquisita dal software ed elaborata successivamente attraverso la modellizzazione di un’onda sintetica.

 

curva dispersione nordsud_def

 

S.A.W.S. e H.V.S.R.

Il metodo S.A.W.S. (Spectral Analysis of Surface Waves) utilizza le onde di superficie (onde di Rayleigh) per determinare il comportamento meccanico di un terreno a bassi livelli di deformazione. In particolare, si focalizza l’attenzione sulle capacità dispersive che vengono manifestate durante l’attraversamento di un mezzo omogeneo. In mezzi non omogenei viene identificata la variazione della velocità di fase in relazione alla frequenza.

La prova viene effettuata registrando le variazioni di superficie relazionate ad un emettitore che genera onde armoniche a lunghezza crescente.

Il metodo H.V.S.R. (Horizzontal to Vertical Spectral Ratio) è utilizzato per l’individuazione delle frequenze di risonanza caratteristiche di ogni sito, chiamato rumore naturale o microtremore a bassa frequenza. Il rapporto tra spettri orizzontali e verticali permette di individuare le discontinuità litologiche presenti nel sottosuolo e la profondità del bedrock, roccia compatta in affioramento o alla base di terreni/suoli meno rigidi o di sedimenti disciolti. Questo metodi di indagine è totalmente non invasivo e di rapida acquisizione.
In particolare, i dati acquisiti permettono di determinare la frequenza di risonanza del sito, basata sulla risposta sismica locale, e la frequenza fondamentale di risonanza di un edificio. Il confronto tra le due frequenze permette di capire se la struttura potrà essere a rischio o meno in caso di sisma. Oltre a queste due frequenze è anche possibile determinare la velocità media delle onde di taglio Vs (compresa la Vs30 con relativa categoria del suolo di fondazione come richiesto dalle Norme Tecniche – D.M. 14 Gennaio 2008) e, ovviamente, la stratigrafia del sottosuolo ed il contrasto di impedenza (rapporto tra i prodotti di velocità delle onde sismiche e la densità del mezzo stesso).

Le basi della tecnica H.V.S.R. si fondano sullo studio della sismica tradizionale delle onde riflesse, rifratte e diffratte e la caratterizzazione della forma delle onde, il loro percorso dalla sorgente S al sito X e dalla risposta dello strumento.

Inoltre è anche possibile separare il segnale primario dal rumore ambientale, chiamato anche microtremore.

Questo strumento opera direttamente senza fili, trasferendo i dati attraverso segnale Wi-Fi.
I dati così acquisiti verranno poi convertiti in codice ASCII ed elaborati per ottenere i così detti spettri di velocità basati sulla frequenza.

La strumentazione utilizzata è il tromografo digitale chiamato “Tromino®” dotato di:

– 3 canali velocimetrici per l’acquisizione del microtremore sismico ambientale (fino a ±1.5 mm/s ~)
– 3 canali velocimetrici per la registrazione di vibrazioni forti (fino a ± 5 cm/s ~)
– 3 canali accelerometrici per monitoraggio di vibrazioni
– 1 canale analogico (es. trigger esterno per MASW/rifrazione)
– ricevitore GPS integrato, antenna interna e/o esterna per localizzazione e/o sincronizzazione tra diverse unità
– modulo radio per sincronizzazione tra diverse unità e trasmissione di allarmi (es. superamento di soglie)

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Esempi di segnali H.V.S.R. 

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HVSR

 

foto_MASW

Prove di tipo MASW
(stendimenti)

TROMOGRAFO

Tromografo utilizzato per le nostre acquisizioni di dati

 

Per la caratterizzazione di suoli e strutture vengono analizzati i seguenti parametri:

Per la caratterizzazione di suoli:

Frequenze modali

Frequenze di risonanza dipendenti dalla rigidità del terreno e dalle sue geometrie. Importanti per l’amplificazione sismica del sito e per la vulnerabilità delle strutture

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Rigidità

Dipendente dalla velocità delle onde di taglio Vs. Forti contrasti di velocità possono smorzare la complessiva velocità delle onde e ridurre l’impatto sismico sulle strutture.
Per stimare Vs vengono applicati tre sistemi: sismica 1D multicanale attiva, sismica 1D multicanale passiva e sismica 2D multicanale passiva.

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Per la caratterizzazione della struttura:

Frequenze modali

Frequenze flessionali e torsionali inflitte nel e sull’edificio per cui il moto della struttura è massimo. Questi valori sono importanti per delimitare il valore di accelerazione che la struttura deve essere in grado di reggere, fortemente dipendente dalla massa e dalla rigidezza dell’edificio.

 

Deformate modali

Sono le deformazioni a cui va incontro la struttura per ogni frequenza modale.

 

Smorzamento

È il decremento in scala logaritmica dell’ampiezza della vibrazione in un determinato periodo di tempo. Questi valori sono molto importanti per la ristrutturazione e la progettazione edilizia.

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Normative di riferimento

 

edifici

fondazioni