Indagine Sismica di Superficie MASW

1. Principi Fisici e Quadro Normativo

La caratterizzazione della risposta sismica locale e la definizione dell’azione sismica di progetto richiedono la determinazione del profilo verticale della velocità di propagazione delle onde sismiche di taglio/di taglio trasversale (Vs) nei primi 30 metri dal piano di posa delle fondazioni (Vs₃₀).

In ottemperanza a quanto prescritto dal D.M. 14 Gennaio 2008 (NTC 2008) — e confermato dal D.M. 17 Gennaio 2018 (NTC 2018), che predilige la misura diretta in situ delle proprietà dinamiche del terreno rispetto a correlazioni empiriche, è stata adottata la metodologia geofisica non distruttiva MASW (Multi-channel Analysis of Surface Waves).

La tecnica MASW si basa sul fenomeno della dispersione spaziale delle onde di superficie di Rayleigh: nei mezzi stratificati e disomogenei, onde a frequenza diversa (e quindi con diversa lunghezza d’onda λ) penetrano a profondità differenti, propagandosi con velocità di fase distinte. Attraverso l’inversione della curva di dispersione sperimentale (spettro di frequenza-velocità f-v), è possibile ricostruire il modello 1D di velocità Vs in funzione della profondità z.

2. Campagna di Indagine e Setup Sperimentale

A. Ubicazione e Finalità

Su incarico della Committenza, l’indagine geofisica è stata eseguita sull’area di impronta destinata alla realizzazione di due nuovi fabbricati residenziali.

B. Geometria dello Stendimento e Parametri di Acquisizione

Per la registrazione delle onde sismiche di superficie e la soppressione degli artefatti numerici:

• Sensori: Geofoni verticali a bassa frequenza propria (f0 = 4,5 Hz), adatti all’acquisizione delle basse frequenze necessarie per raggiungere la profondità d’indagine prescritta di 30 m;

• Geometria del Flauto: Geofoni disposti a passo costante con interasse di δx = 2,0 m;

• Energizzazione: Impulsi generati mediante mazzetta battente su piastra d’acciaio, con uno schema a 2 punti di offset posizionati a distanze multiple del passo geofonico (24 m) per minimizzare gli effetti di near-field (campo vicino) e ottimizzare il rapporto segnale/rumore;

• Acquisizione Ambientale: Contestualmente alle stesure attive, sono stati effettuati n. 4 rilievi del rumore di fondo sismico (microtremori ambientali) per verificare la stabilità e la frequenza di risonanza del sito.

In totale sono stati registrati n. 6 sismogrammi raggruppati in n. 3 stese sismiche principali, denominate MASW 1, MASW 2 e MASW 3.

3. Elaborazione Dati e Calcolo della Vs₃₀

L’elaborazione dei sismogrammi ha previsto le seguenti fasi analitiche:

1. Trasformata del segnale dal dominio spazio-tempo (x-t) al dominio frequenza-velocità di fase (f-c) mediante trasformata di Fourier;

2. Identificazione e picking della curva di dispersione del modo fondamentale dell’onda di Rayleigh;

3. Inversione numerica della curva di dispersione per la determinazione del profilo di Vs(z).

Il calcolo della velocità equivalente Vs₃₀ è stato condotto applicando la formula prescritta dalla normativa:

Dove hi e V{s,i} indicano rispettivamente lo spessore (in metri) e la velocità delle onde di taglio dell’i-esimo strato all’interno dei primi 30 m.

4. Risultati e Classificazione del Sottosuolo

Il profilo sismostratigrafico finale ottenuto dall’inversione congiunta delle stese MASW ha fornito un valore caratteristico di:

Giudizio di Classificazione:

Ai sensi delle tabelle prescrittive del D.M. 14/01/2008 (NTC 2008) e D.M. 17/01/2018 (NTC 2018), essendosi registrata una velocità equivalente compresa nell’intervallo 360 m/s < Vs₃₀ ≤ 800 m/s, il terreno indagato viene ufficialmente classificato come:

CATEGORIA DI SOTTOSUOLO B

“Rocce tenere e depositi di terreni a grana grossa molto addensati o terreni a grana fine molto consistenti, caratterizzati da un miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità.”

Tale classificazione consente allo Strutturista di definire lo spettro di risposta sismico di progetto (SLV/SLD) corretto ai fini del calcolo delle azioni sismiche sulle fondazioni dei due fabbricati.

5. Normativa di Riferimento

• NTC 2018 (D.M. 17 Gennaio 2018): Capitolo 3.2 – Azione sismica e Classificazione dei sottosuoli;

• Circolare Applicativa n. 7/2019: Istruzioni per la caratterizzazione geotecnica e sismica dei terreni;

• ASTM D7400 / ASTM D5777: Standard Guide for Using the Seismic Refraction and Surface Wave Methods for Subsurface Investigation.