Indagine di sismica passiva (HVSR )

INDAGINI DI SISMICA PASSIVA (HVSR)

1. Generalità

La metodologia, chiamata anche tecnica Nakamura (1989), è stata introdotta da Nogoshi e Igarashi (1971) sulla base di studi precedenti.

Questa tecnica si basa essenzialmente sul rapporto spettrale H/V di rumore ambientale (seismic noise) e permette di valutare gli effetti locali di sito.

Nella tecnica proposta da Nakamura si assume che i microtremori (il cosiddetto rumore di fondo registrabile in qualunque momento posizionando un sensore sismico sul terreno) consistano principalmente di un tipo di onde superficiali, le onde di Rayleigh, che si propagano in un singolo strato soffice su semispazio e che la presenza di questo strato sia la causa dell’amplificazione al sito.

2. Caratteristica dell’attrezzatura

La misura prevede la registrazione, senza utilizzo di alcun strumento di energizzazione del terreno, del microtremore sismico ambientale nel dominio del tempo, sulle tre componenti dello spazio attraverso il posizionamento di adeguati strumenti sismometrici costituiti da sensori tridimensionali.

La strumentazione utilizzata per la misura dei microtremori ambientali è costituita da un geofono 3d da superficie con interfaccia usb mod. gemini-4 della PASi srl dotato di una terna di velocimetri ad elevate prestazioni da 4.5 hz accuratamente accoppiati ad un acquisitore dati 24 bit reali conforme alle norme del “Progetto SESAME” (Site EffectS assessment using Ambient Excitations, 2005).

3. Modalità esecutive

Si pone lo strumento di misura secondo le direzioni geografiche (E e W). Si verifica attraverso la sua bolla sferica il corretto posizionamento mentre l’accoppiamento con la superficie, sempre di tipo diretto, è assicurato con piedini nel caso di pavimentazioni o puntazze in terreni morbidi.

L’acquisizione dei dati di campagna (rumore sismico) viene effettuata attraverso il software “Seismograph rel. 1.3.0” della PASI srl con file di output in formato “.SAF” compatiibile con la procedura standarizzata del “Progetto SESAME” .

Per uno studio di risposta di sito è consigliabile effettuare almeno tre misure ognuna di almeno 15-20 minuti per punto, possibilmente in tempi diversi durante la giornata, da cui derivare il valore di frequenza di risonanza.

4. Elaborazione dei dati

L’elaborazione dei dati raccolti viene effettuata con “winMASW 5.2” della Eliosoft che è in grado di consentire la determinazione delle frequenze di risonanza del sottosuolo mediante la tecnica dei rapporti spettrali secondo le linee guida del Progetto europeo SESAME .

Il processing dei dati verte sul rapporto spettrale tra il segnale del sensore verticale e quelli orizzontali operando su finestre di selezione del segnale che dovranno essere non meno di 10 per un segnale complessivo utile non inferiore a 200-400 secondi.

I principali passi del processing sono i seguenti:

Le risultanze dell’elaborazione sono presentate mediante la graficazione dei rapporti spettrali H/V delle varie componenti indicando il massimo del rapporto HVSR nel valore di f0 – Frequenza/e di risonanza e la sua deviazione standard.

5. Documentazione

Il certificato finale della prova presenta:

- I criteri di attendibilità della misura;

- I criteri di validità del picco di f0;

- I valori di soglia delle condizioni di stabilità;

- L’analisi dei criteri in particolare con verifica rispetto alla frequenza del sensore ed alla presenza di rumore di origine industriale;

- L’interpretazione di f0 e dello spettro H/V nei termini di caratteristiche del sito.

Per gli scopi e finalità dell’indagine le misure HVSR offrono la possibilità di determinare:

- Valutazione dell’omogeneità del sito rispetto alle frequenze di risonanza;

- Spessori della coltre di copertura.

A seguito dell’acquisizione del “rumore sismico ambientale” (seismic noise) attraverso l’ausilio di appositi algoritmi di calcolo si può definire la “Frequenza di risonanza caratteristica del sito”, la “Frequenza di risonanza di un edificio/struttura”, nonché noto un riflettore dalla stratigrafia locale, fare una valutazione sulla “velocità media delle onde di taglio Vs (Vs30)” utili alla definizione della categoria di suolo così come richiesto dalle NTC-08.