Geotecnica: come rilevare le caratteristiche di un terreno di fondazione oltre i 30 m?

Quali strumenti utilizzare per misurare in pochi minuti i modi di vibrare dei terreni e le numerose altre proprietà elastiche dei terreni per determinarne la stratigrafia?


 

Classificazione suoli: il parametro Vs30

In moltissime nazioni del mondo la classificazione sismica dei terreni è ancora basata sul parametro Vs30, ossia sulla velocità delle onde sismiche di taglio in uno strato omogeneo equivalente ai primi 30 m di spessore.

Tale parametro è diventato popolare perché semplice da misurare ma il suo significato fisico è stato argomento di acceso dibattito. In Italia, le perplessità sollevate dalla comunità geologica e geofisica in merito alla capacità di Vs30 di rappresentare il potenziale amplificativo di un terreno, hanno portato ad una modifica nelle NTC 2018, ove Vs30 è stato sostituito da Vs_equivalente, che rimane comunque parzialmente sovrapposto a Vs30 nel significato.

 

Come si propagano le onde sismiche

Nel propagarsi dalla profondità alla superficie, le onde sismiche rallentano, perché trovano strati sempre meno rigidi (la rigidezza è legata alla velocità delle onde sismiche di taglio). Questo rallentamento si traduce, per conservazione dell’energia, in un aumento di ampiezza dell’onda verso gli strati superficiali meno rigidi.
Quanto maggiore è il salto di velocità (contrasto di impedenza) tra gli strati, tanto maggiore sarà l’aumento di ampiezza dell’onda ed il suo potenziale distruttivo.

 

Il concetto di amplificazione sismica

L’amplificazione sismica è dunque strettamente legata alle variazioni di velocità tra gli strati geologici e stimatori come Vs30 o Vs_equivalente, che ‘mediano’ le differenze tra gli strati, non tengono in conto in modo sempre efficace la vera causa dell’amplificazione sismica stratigrafica.

 

Caratterizzazione dinamica dei terreni e gli strumenti di rilevazione

La comunità geologico-geofisica dispone oggi di diversi metodi per caratterizzare i terreni dal punto di vista dinamico, sia in termini di rigidezza (Vs) sia in termini di frequenze di risonanza (modi di vibrare), in modo rapido e fino a grandi profondità.

Quando si parla di problemi dinamici, come quelli sismici, il ragionamento andrebbe incentrato nel dominio delle frequenze, non in quello delle profondità. Se la struttura in progetto o in esame vibra ad una certa frequenza, le caratteristiche del terreno di fondazione andranno investigate fino a spiegare cosa accade a quella frequenza.

Ad esempio, un palazzo di 10 piani, che vibra a frequenze prossime a 1 Hz, in un terreno per esempio sabbioso con Vs = 400 m/s sarebbe mandato in crisi da onde di lunghezza e la profondità da investigare per escludere ad esempio amplificazione per risonanza da parte del terreno sarebbe di almeno non certamente 30 m.

Strumenti come Tromino® permettono di misurare in pochi minuti sia i profili di Vs con la profondità, sia i modi di vibrare dei terreni (un esempio di come si possa fare), ed anche quelli delle strutture.

 

Rilevare le caratteristiche del terreno di fondazione oltre i 30 m

 

Strumenti come SoilSpy (Figura 1) permettono di misurare numerose altre proprietà elastiche dei terreni e di ricostruirne la stratigrafia secondo molti metodi, attivi e passivi (un altro esempio di come si possa fare).

Chiedete un consulto al vostro geologo di fiducia o venite a conoscere le proposte di MoHo per la geofisica, e l’ingegneria civile. Andate oltre i primi 30 m di terreno…

 


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Chi è MOHO

MoHo srl progetta e produce TROMINO®.

TROMINO®, nato nel 2002 da un brevetto internazionale, ha fatto diventare popolare la tecnica sismica passiva a stazione singola e l’H/V in Italia e oltre. Negli anni, il progetto iniziale di TROMINO® è evoluto per permettere l’analisi modale delle strutture, il monitoraggio di vibrazioni, la prospezione sismica attiva a onde di superficie e molto altro.

SOILSPY, il secondo nato nella linea dei prodotti per la Geofisica (2007), ha segnato una svolta nella sismica multicanale, rendendola davvero portatile e abbattendo tempi e fatica nelle fasi di acquisizione e pre-processing dei dati.

Con ELECTRA (2008), anche la prospezione elettrica ha percorso strade nuove e si applica ora a scale e problemi diversi con ELECTRA MATRIX.

Accanto alle linee di produzione per la prospezione geofisica, è attiva una linea di produzione per i monitoraggi permanenti delle strutture, ad uso dell’Ingegneria Civile, dei servizi di protezione civile e simili: il suo nome è SURICAT (2016).

MoHo srl inventa, progetta e realizza in modo autonomo sia l’hardware che il software delle proprie apparecchiature. Ricerca, sviluppo e produzione vengono effettuate interamente nella sede di Venezia (Italia).

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