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Caratterizzazione sismica dei terreni di fondazione - misura del Vs30

Nella logica prestazionale adottata dalle nuove Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC08 – D.M. 14/01/2008) si impone al progettista di affrontare e risolvere problematiche specialistiche, tra cui assume una particolare rilevanza la valutazione della stabilità geotecnico-sismica del sito di costruzione e del suolo di fondazione, con l’obiettivo ultimo di definire il rischio geotecnico nell’eventualità di un terremoto.

Un ruolo chiave nella caratterizzazione geotecnico-sismica occupano le indagini geofisiche di tipo sismico, che rappresentano il metodo di elezione per una misura della velocità di propagazione delle onde di taglio e quindi del parametro Vs30, normativamente idoneo all’individuazione delle categorie di sottosuolo di riferimento, necessarie alla definizione dell’azione sismica di progetto mediante l’approccio semplificato richiesto dalle NTC08.

Tralasciando le correlazioni empiriche di dubbia validità con i dati penetrometrici (oltretutto applicabili solamente su sedimenti non consolidati), le velocità delle onde di taglio si possono ricavare

a) direttamente:

1) con le tradizionali prove sismiche in foro (down-hole e cross-hole);

b) in maniera indiretta:

2) con la tecnica a rifrazione superficiale in onda SH (solo in assenza di inversioni di velocità);

3) attraverso l’analisi delle onde superficiali (inversione della curva di dispersione - velocità di fase delle onde di Rayleigh in funzione della frequenza) ricavate utilizzando array sismici lineari o a geometria più complessa e sistemi di energizzazione attiva (SASW, MASW, FTAN) o passiva (ReMi, ESAC, SPAC);

4) in maniera speditiva e sotto determinate condizioni, mediante le misure di microtremore ambientale a stazione singola, che attraverso l’inversione delle curve dei rapporti spettrali (H/V), consentono inoltre di stimare oltre alla frequenza fondamentale di risonanza del sottosuolo (la cui correlazione con gli effetti di sito è molto più significativa di quella del Vs30) il profilo sismostratigrafico delle onde Vs (e il relativo valore di Vs30).

Alla ricostruzione del modello geologico-tecnico del sottosuolo forniscono utili elementi le tradizionali indagini di sismica a rifrazione superficiale in onda P e le prospezioni geoelettriche, specialmente se i dati vengono acquisiti ed elaborati in chiave tomografica.

Al di là delle perplessità riguardanti l’effettiva correlazione tra il parametro normativo Vs30 e l’amplificazione degli effetti sismici di sito (Gallipoli e Mucciarelli, 2009), la scelta più idonea della tecnica da utilizzare per la misura del profilo stratigrafico delle onde di taglio, deve tener in conto di alcune valutazioni relative a:

- “valore” dell’opera;

- incidenza del sistema fondale e complessità del modello geologico-tecnico di sottosuolo;

- sismicità dell’area di progetto.

Il processo decisionale sarà quindi fondato su una analisi costi-benefici, salvaguardando in ogni caso l’ottenimento di una adeguata caratterizzazione sismica del sottosuolo.

Nella considerazione che, ovviamente, ogni progetto deve essere valutato dettagliatamente con un approccio specifico, una regola generale di buon senso per la caratterizzazione sismica di sito può essere così sintetizzata.


1) Per la misura di Vs30, utilizzare preferibilmente tecniche dirette se:

-    sono programmate delle perforazioni geognostiche (in tal caso l’incidenza dei costi è di poco superiore agli altri tipi di prove indirette);

-   è necessaria una ottima caratterizzazione geotecnica e sismica di litotipi specifici (livelli altamente compressibili, liquefacibili, valutazione di differenti gradi di fatturazione di un ammasso roccioso e soluzioni di continuità, ecc.)

-   nella litostratigrafia è ipotizzabile la presenza di diverse inversioni di velocità sismica.


2) Per la misura di Vs30, utilizzare tecniche indirette molto più economiche e speditive, in particolare da analisi di onde superficiali, se:

-   esiste una discreta, anche se non puntuale, conoscenza del modello geologico-tecnico;

-   non si ipotizzano particolari interazioni tra il sistema fondale e specifici livelli stratigrafici;

-   vi sono gli spazi idonei per gli stendimenti geofonici.


Congiuntamente alla misura del parametro di rigidezza con le tecniche suddette, è sempre bene effettuare la misura della frequenza di sito ricavabile direttamente da registrazione di microtremori a stazione singola e analisi mediante la tecnica dei rapporti spettrali, in quanto il periodo di risonanza è un parametro sicuramente maggiormente correlato alla risposta sismica locale del Vs30. Sotto determinate condizioni, quali:

1 - conoscenza del modello geologico-tecnico e, in particolare, delle caratteristiche geometriche o sismiche dello strato superficiale;

2 - presenza probabile di buoni contrasti di impedenza sismica nel sottosuolo;

3 - previsione di assenza di numerose inversioni di velocità sismica;

e, per opere di scarsa incidenza (sia del sistema fondale che economica),  è possibile eseguire una stima mediata del Vs30, attraverso l’inversione della curva HVSR, con incertezze paragonabili (20%) alle altre metodologie di prospezione geofisica.