Report-HoliSurface-Bertiolo#2.pdf Data di creazione 25 Luglio 2013 Giancarlo Dal Moro Autore

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2 Relazione misure HoliSurface e HVSR per definizione profilo verticale V S, parametro Vs30 e frequenza di risonanza di sito... pag. 2 Introduzione Al fine di caratterizzare il sito in esame dal punto di vista della velocità delle onde di taglio (V S ), si sono effettuate acquisizioni ed analisi secondo la tecnica MFA (Multiple Filter Analysis Dziewonsky et al., 1969; Herrmann, 2013; Pedersen et al., 2003) adattata a sfruttare in maniera olistica tanto la componente radiale che quella orizzontale dell'onda di Rayleigh qui considerata (anche considerando l'rvsr - Radial-to-Vertical Spectral Ratio - metodologia HoliSurface). Sono inoltre state eseguite una serie di misure di microtremori atte ad analizzare il rapporto spettrale H/V (Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio - HVSR) utile a definire eventuali risonanze di sito e unitamente a misure di dispersione delle onde di superficie a meglio vincolare il profilo V S (Dal Moro, 2010; 2011) (a causa della pesante non-univocità della soluzione, una modellazione del solo HVSR senza quantitative informazione sulle V S da parte di misure di sismica attiva (MASW o MFA) non risulta in grado di definire il profilo V S ). Nel loro insieme, le procedure adottate sono state eseguite in accordo alle norme tecniche per le costruzioni del DM 14 gennaio 2008 (ex DM 14/09/2005). Queste, in buona misura, fanno risalire la stima dell effetto di sito (quindi l eventuale amplificazione dello scuotimento del suolo in caso di sisma) alle caratteristiche del profilo di velocità delle onde di taglio (V S ). La classificazione dei terreni è quindi svolta sulla base del valore della Vs30 (il valore medio ponderato della V S nei primi 30m di profondità) definita dalla relazione: eq. (1) in cui Vs i e h i sono rispettivamente la velocità delle onde di taglio e lo spessore dell i-esimo strato.

3 Relazione misure HoliSurface e HVSR per definizione profilo verticale V S, parametro Vs30 e frequenza di risonanza di sito... pag. 3 Acquisizione dei dati Le acquisizioni sono state svolte nella giornata del 18 luglio 2013 utilizzando il geofono triassiale Gemini-2 (PASI Srl), cioè terna calibrata con geofoni da 2Hz (frequenza propria) ed avvalendosi poi per le analisi del software HoliSurface (Eliosoft). Fig. 1. Acquisizione dati HoliSurface. Fig. 2. Ubicazione per le acquisizioni effettuate: in alto il sito Bertiolo#2.

4 Relazione misure HoliSurface e HVSR per definizione profilo verticale V S, parametro Vs30 e frequenza di risonanza di sito... pag. 4 Rapporti spettrali H/V - Bertiolo#2 Allo scopo di definire il periodo di risonanza di sito e migliorare (tramite analisi congiunta HoliSurface+HVSR) la definizione del profilo verticale V S nelle porzioni più profonde, si sono effettuate 2 misurazioni di microtremori utili a definire il rapporto H/V. Il computo della direttività relativa alla HVSR#1a è mostrata in Figura 3 e mostra una limitata direzionalità del segnale (indice di validità delle misure effettuate). Fig. 3. Direttività delle misure Bertiolo#2. Fig. 4. Permanenza delle misure Bertiolo #2: si noti la buona continuità del segnale e quindi la validità dei dati stessi.

5 Relazione misure HoliSurface e HVSR per definizione profilo verticale V S, parametro Vs30 e frequenza di risonanza di sito... pag. 5 Le curve HVSR e gli spettri medi delle tre componenti (NS, EW e verticale) sono riportate in Figura 5. Si evidenziano 2 picchi principali: l'uno a circa 1.5Hz, l'altro a circa. Fig. 5. HVSR e spettri medi d'ampiezza delle singole componenti per i due siti considerati. Il computo dei criteri SESAME (che definiscono la robustezza statistica della curva HVSR e degli eventuali picchi presenti) relativi al picco a1.3hz sono riportati nel seguente box. Criteri SESAME (picco 1.3Hz) In the following the results considering the data in the Hz frequency range Peak frequency (Hz): 1.3 (±0.5) Peak HVSR value: 2.5 (±0.3) === Criteria for a reliable H/V curve ================================ #1. [f0 > 10/Lw]: 1.3 > 0.5 (OK) #2. [nc > 200]: 2026 > 200 (OK) #3. [f0>0.5hz; sigmaa(f) < 2 for 0.5f0 < f < 2f0] (OK) === Criteria for a clear H/V peak (at least 5 should be fulfilled) =========== #1. [exists f- in the range [f0/4, f0] AH/V(f-) < A0/2]: (NO) #2. [exists f+ in the range [f0, 4f0] AH/V(f+) < A0/2]: yes, at frequency 3.0Hz (OK) #3. [A0 > 2]: 2.5 > 2 (OK) #4. [fpeak[ah/v(f) ± sigmaa(f)] = f0 ± 5%]: (OK) #5. [sigmaf < epsilon(f0)]: > (NO) #6. [sigmaa(f0) < theta(f0)]: < 1.78 (OK) Analogamente a quanto visto per il sito Bertiolo#1, sebbene dal punto di vista formale non siano soddisfatti i 5 criteri su 6 (suggeriti dai criteri SESAME), è comunque da indicare una possibile frequenza di risonanza attorno ai 1.3Hz (legata ai conglomerati profondi noti dalla letteratura - vedi anche successivo modelling).

6 Relazione misure HoliSurface e HVSR per definizione profilo verticale V S, parametro Vs30 e frequenza di risonanza di sito... pag. 6 Analisi congiunta HoliSurface + HVSR La Figura 6 riporta le tracce acquisite in modalità attiva e gli spettri di velocità di gruppo (metodo MFA - Multiple Filter Analysis) delle componenti radiale e verticale dell'onda di Rayleigh con, in alto a destra riportato anche il Radial-to-Vertical Spectral Ratio (RVSR). Fig. 6. Dati MFA relativi alle onde di Rayleigh: in alto a destra le tre tracce acquisite in modalità attiva e sfruttate per definite gli spettri di velocità di gruppo (tecnica MFA) per la componente radiale e verticale e dell'onda di Rayleigh. In alto a destra il rapporto spettrale H/V. Si è quindi proceduto alla modellazione congiunta degli spettri di velocità e dell'hvsr con i risultati di seguito riportati. Spessore (m) V S (m/s) Semi-spazio 1050 Tab. 1. Modello del sottosuolo individuato (Vs30: 441 m/s).

7 Relazione misure HoliSurface e HVSR per definizione profilo verticale V S, parametro Vs30 e frequenza di risonanza di sito... pag. 7 Fig. 7. Risultati della modellazione congiunta degli spettri di velocità di gruppo relativi alle componenti radiale e verticale dell'onda di Rayleigh congiuntamente al rapporto spettrale R/V (sismica attiva - vedi Figura 6) e all'h/v (sismica passiva) (vedi Figura 8). Il modello è riportato in Figura 8 e 9 e in Tab. 1. I colori sullo sfondo rappresentano i dati di campagna (vedi anche Figura 6) mentre le contour lines nere i dati del modello identificato (si noti la perfetta sovrapposizione)

8 Relazione misure HoliSurface e HVSR per definizione profilo verticale V S, parametro Vs30 e frequenza di risonanza di sito... pag. 8 Fig. 8. Modello V S identificato (vedi anche Figura 7 e 9 e Tabella 1) e HVSR osservato e modellato. Fig. 9. Profilo verticale della V S identificato dalla modellazione congiunta delle componenti radiale e verticale dell'onda di Rayleigh (velocità di gruppo), il rapporto spettrale R/V (sismica attiva) e dal rapporto spettrale H/V (sismica passiva). I numeri riportati riportano il valore della V S (m/s) e lo spessore (m).

9 Relazione misure HoliSurface e HVSR per definizione profilo verticale V S, parametro Vs30 e frequenza di risonanza di sito... pag. 9 Conclusioni L analisi della propagazione delle onde di Rayleigh eseguita tramite la metodologia HoliSurface (basandoci quindi sulle velocità di gruppo e l'rvsr) - congiuntamente anche all'hvsr utile a delineare la parte più profonda) ha consentito di determinare il profilo verticale della V S e, di conseguenza, del parametro Vs30, il quale risulta pari a 441 m/s. Si noti come il picco HVSR a circa 1.3Hz (lieve possibile risonanza di sito) sia espressione del contatto tra i materiali ghiaiosi che caratterizzano l'area e un livello di conglomerato a circa 85m noto dalla letteratura e dai dati di pozzo. Rispetto le norme tecniche per le costruzioni (DM 14 gennaio 2008, ex DM 14/09/2005) il sito in esame può quindi essere inserito nella categoria B: Rocce tenere e depositi di terreni a grana grossa molto addensati o terreni a grana fine molto consistenti, con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e valori del VS30 compresi tra 360 m/s e 800 m/s (ovvero NSPT30 > 50 nei terreni a grana grossa e cu30> 250 kpa nei terreni a grana fina). Riferimenti Dal Moro G. e Marques Moura R.M., Multi-component Acquisition and Joint Analysis of Surface Waves: some Issues and Two Case Studies, inviato alla rivista J. Appl. Geophysics Dal Moro G., 2012, Onde di Superficie in Geofisica Applicata - acquisizione ed analisi secondo le tecniche MASW e HVSR, Dario Flaccovio Editore, 196pp. Dziewonsky A., Bloch S., Landisman N., 1969, A technique for the analysis of transient seismic signals, Bull. Seism. Soc. Am., vol. 59, pp Herrmann R.B. 2003, Computer Programs in Seismology. Open files (http://www.eas.slu.edu/people/rbherrmann/cps330.html) Luo Y., Xia J., Xu Y. & Zeng C., 2011, Analysis of group-velocity dispersion of high-frequency Rayleigh waves for near-surface applications. Journal of Applied Geophysics, 74, Pedersen H. A., Mars J. I., Amblard P., 2003, Improving surface-wave group velocity measurements by energy reassignment, Geophysics, vol. 68, no. 2, pp

10 Relazione misure HoliSurface e HVSR per definizione profilo verticale V S, parametro Vs30 e frequenza di risonanza di sito... pag. 10 Disponibile da agosto 2013: HoliSurface 3.0 (solo per sistemi operativi a 64bit - windows8 incluso): analisi HoliSurface, HVSR, MFA, analisi vibrazionali (normative DIN 4150 e UNI9614) Lavorare con le velocità di gruppo è certamente più "complesso" rispetto al lavoro possibile con le velocità di fase (tecniche MASW) sia per motivi "intriseci" che per la relativa scarsità di documentazione in merito. Lavorare con HoliSurface richiede quindi una preparazione particolarmente approfondita: l'hardware necessario è di fatto particolarmente economico (un semplice geofono triassiale calibrato per misure HVSR dotato anche di trigger) e le procedure di acquisizione sono estremamente snelle, ma lo sforzo intellettuale in fase di analisi non va sottovalutato. A meno di non lavorare su terreni particolarmente "semplici", utilizzare HoliSurface richiede quindi studio e corsi ad hoc. Alcune ulteriori raccomandazioni:

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