Designed by:
SiteGround web hosting Joomla Templates
PDF Stampa Email

INDAGINI MEDIANTE STAZIONI SISMOLOGICHE E VIBROMETRICHE


L'analisi delle vibrazioni indotte su edifici civili, manufatti (ponti, viadotti, complessi monumentali e strutture di “pregio” (singoli monumenti, morfosculture, ecc.), dal traffico veicolare o da altre sorgenti antropiche o naturali (es. vento, attività di cava, ecc.) e le verifiche relative a sollecitazioni sismiche (periodo proprio terreni, risposta sismica, ecc.) vengono affrontate con rilievi di tipo sismico.

Le misure di vibrazione e l’analisi delle componenti in frequenza dei sismogrammi sono sempre di grande interesse al fine di prevenire il rischio di danno su opere civili indotto anche da lavori di edificazione, scavo e demolizione. È noto che in tutti i processi di abbattimento, sia con esplosivo sia con mezzi meccanici, il fenomeno sismico è generato dall’emissione di energia nel mezzo che in parte si propaga come onda elastica, la cui immissione e propagazione nel mezzo influenzano e caratterizzano l’impatto ambientale indotto sul manufatto da salvaguardare ed il fastidio fisico e psicologico degli abitanti la zona limitrofa all’area di intervento.

E' necessario utilizzare vere e proprie stazioni sismologiche digitali portatili, più che i semplici sistemi tipo "vibrometro", in quanto le prime permettono di rilevare con grande precisione e versatilità tutte le vibrazioni indotte sulle strutture, fornendo oltre ai parametri di picco delle componenti del moto del suolo (accelerazioni, velocità e spostamento), anche gli spettri delle frequenze in gioco e ciò anche attraverso un vero e proprio monitoraggio continuo temporalmente prolungato che non si limiti al rilevamento di transienti. Il calcolo del contenuto in frequenza delle sollecitazioni (ottenibile tramite analisi spettrale delle registrazioni) è di grande utilità in quanto permette di stabilire a quali frequenze avvengono le sollecitazioni, anche in relazione ai periodi propri delle strutture e di possibili fenomeni di risonanza. Inoltre è possibile eseguire rapporti spettrali tra vari siti che mettano in evidenza eventuali differenze nelle sollecitazioni e nella risposta della struttura.

I criteri di misura e della valutazione degli effetti delle vibrazioni sugli edifici e i valori di soglia accettabili sono regolati da numerose normative Nazionali ed Internazionali, che in generale individuano dei valori limite di soglia in termini di velocità e/o accelerazione di picco delle particelle o di pseudovettore di velocità. Tali limiti sono stati stabiliti in funzione del range di frequenza e ampiezza caratterizzante il fenomeno sismico; delle caratteristiche temporali (fenomeno continuo o transiente) e del numero di eventi transienti; del tempo di esposizione; del tipo, dello stato di conservazione e delle frequenze naturali delle strutture da salvaguardare. La normativa più aggiornata è la UNI 9916 del 2004, che fornisce una guida per la scelta di metodi appropriati di misura e di trattamento dei dati per la valutazione degli effetti delle vibrazioni sugli edifici. Le vibrazioni devono essere misurate sia in direzione verticale che in due direzioni orizzontali ortogonali. Le modalità di trattamento dei dati dipendono dalla natura dei segnali da analizzare, dalla loro durata e distribuzione di energia nel dominio della frequenza. In particolare la normativa UNI9916 considera due diverse definizioni di velocità:

1) velocita’ di picco puntuale (p.p.v. - “peak particle velocity”), definita come il valore massimo del modulo del vettore velocità misurato simultaneamente lungo le due componenti orizzontali e la verticale.

2) velocita’ di picco di una componente puntuale (p.c.p.v. – “peak component particle velocity”), definita come il valore massimo del modulo di una delle tre componenti ortogonali misurate simultaneamente.

Per vibrazioni di breve durata (cioè tali da escludere problemi di fatica e amplificazioni dovute a risonanza nella struttura interessata), la normativa UNI 9916 prevede che sia misurata la velocità p.c.p.v..

Per le vibrazioni provocate nelle costruzioni dallo scoppio di mine, dalle attività di macchine di cantiere e dal traffico su strada e ferroviario, la grandezza di riferimento è la velocità p.p.v., cioè il picco nel tempo del modulo del vettore velocità. La norma è applicabile solo alle vibrazioni di frequenza maggiore di 8 Hz.

I rilievi eseguiti sui terreni di fondazione (in assenza di rumori artificiali predominanti) permettono inoltre di individuare, attraverso l'analisi spettrale del microtremore e la tecnica dei rapporti spettrali (Nakamura, 1989), il periodo proprio del terreno, di grande utilità in prospettiva di protezione sismica.

Altra indagine utile per osservare la risposta dinamica delle strutture alle sollecitazioni, è quella di energizzare il terreno di fondazione con sorgenti dinamiche di caratteristiche conosciute (es. mini esplosioni standardizzate "minibang", ecc.) che permettano di valutare le risposte di sito e delle strutture in maniera assoluta rispetto alla fonte di energia.

 

Strumentazione e metodologie utilizzate, elaborati forniti

 

Per le registrazioni è stato utilizzato una stazione sismica digitale compatta e leggera, equipaggiata con sismometro a larga banda e alta sensibilità (Tromino – Micromed S.p.a.), costituito da n.6 velocimetri a breve periodo smorzati criticamente, di cui n.3 a basso guadagno per il rilievo di vibrazioni artificiali di grande ampiezza. Le caratteristiche tecniche della strumentazione utilizzata (masse ridotte, struttura rigida non risonante costituita da materiali non-diffrangenti, dinamica di oltre 23 bit, ottimizzazione automatica del guadagno per ogni campione, frequenza di campionamento fino a 1024 campioni per secondo, accuratezza relativa >10-4 nell’intervallo di frequenze 0.1-200 Hz) consentono nella generalità delle condizioni ambientali una buona qualità del segnale sismico acquisito sulle tre componenti (verticale, longitudinale e trasversale).

Per il trattamento dati si utilizza un software proprietario (Grilla) oltre al package Data Analysis e software appositamente predisposto.

Per le registrazioni dei transienti provocati dal traffico o da altri fenomeni (vento, esplosioni in cava, ferrovie, ecc.) si dispone la stessa attrezzatura "a soglia" o "in continuo" nei punti ove si vuole verificare la sollecitazione e nelle ore di massimo disturbo. Il segnale registrato in forma digitale viene poi elaborato per ricavare i valori massimi delle componenti del moto (accelerazione, velocità e spostamento) a cui è sottoposta la struttura nonché‚ lo spettro di frequenze a cui tali sollecitazioni si manifestano.

Con l'uso di una sorgente impulsiva standardizzata, posta ad una distanza costante (ad esempio l'esploditore Minibang) possono inoltre eseguirsi comparazioni di risposta sismica a parità di energia.

La possibilità di operare una vasta gamma di filtraggi e l'elevato "range" dinamico (fino a 132 dB) garantiscono un'ottima qualità del segnale sismico, acquisito sulle tre componenti (verticale , longitudinale e trasversale).

Le frequenze predominanti del moto del suolo e/o delle strutture, vengono inoltre riportate in apposite tabelle insieme alle seconde, terze, ecc. frequenze che presentassero ampiezze comparabili fino al 50% dell'ampiezza di picco, e ciò per non trascurare sia frequenze solo di poco inferiori a quella di picco, e quindi egualmente pericolose, sia per evidenziare eventuali altri modi di vibrazione del terreno e delle strutture.

Visita il link: "I nostri dati di "noise" su Google Earth"

 

Campi di applicazione

Le applicazioni includono:

1. il monitoraggio dell'attività sismica anche in zone remote ed ambientali ostili;

2. le misure di "noise" sismico sia in prospettiva di microzonazione sismica (microtremori notturni) sia per la verifica di sollecitazioni dinamiche indotte da sorgenti artificiali (traffico veicolare e ferroviario, lavori minerari, zone industriali, macchine escavatrici, etc.) o da sorgenti naturali (vento, sismicità, tremore vulcanico, etc..).

3. Monitoraggi vibrometrici, per registrazioni di vibrazioni prodotte da una sorgente esplosiva normalizzata, vengono inoltre eseguiti secondo una nostra procedura che prevede alcune valutazioni sulla risposta sismica ed elasto-dinamica di sito.