Dopo la breve introduzione e prima di entrare nella tecnica del metodo, penso possa essere utile definire le applicazioni pratiche di tale rilievo.
Tratto del tema di vibrazioni indotte su strutture edificate. Indotte da cosa?? ….. da una sorgente (causa perturbante) che le produce. Definiamo “rumore ambientale” quei segnali elastici che comunque registriamo in aperta campagna, anche in assenza di una determinata sorgente: questa è la vibrazione o meglio la tensione del territorio che osserviamo sempre, dovuta all’accumulo di energia elastica che il sottosuolo immagazzina (es. attrazione luni-solare; maree terrestri…….). Definiamo invece “rumore antropico” le vibrazioni che vengono prodotte dalla presenza umana (es. zona industriale in periferia; attività oggettiva di centri abitati e grosse città che producono tali segnali in aperta campagna).
Tali sono le misure di rumore, metodo REMI (registrazione di microtremori, tecnica peraltro più sismica che vibrometrica), che ci permettono, (vedi anche OPCM 3274 del 2003), di definire l’amplificazione di sito: cioè il comportamento del materasso di terreno, specie nei primi 30 m di sottosuolo (con definizione della funzione velocità-profondità delle ONDE S), che provoca in maniera preponderante il disastro dovuto alla liberazione di energia da un terremoto: l’energia di questo, infatti, “fa ballare” tale pacco superficiale di sottosuolo.
A seconda delle peggiori caratteristiche geotecniche di tali strati e specialmente per la presenza di acqua (incompressibile), tale liberazione di energia elastica causa i disastri ai quali purtroppo assistiamo. (detto per inciso, tutte le Regioni avrebbero dovuto adeguarsi a tale ordinanza: molte hanno ottemperato a tale disposizione, non tutte. Il discorso ovviamente sarebbe molto lungo, poiché investe parecchi argomenti, non da ultimo quello dei fondi a disposizione degli Enti locali per evitare lo sfacelo del territorio al quale stiamo assistendo …. da sempre). Basi per l’ingegneria anti-sismica.
La sorgente è quindi, comunque e sempre, causa perturbante. E la vibrometria non ha molto a che fare con la sismologia (studio dei terremoti). Sismica (a riflessione e rifrazione) è invece la tecnica che sfrutta la sollecitazione prodotta artificialmente (vari tipi di sorgenti) per la definizione dell’andamento strutturale del sottosuolo.
Come misura di impatto vibrazionale, come misura preventiva (per conciliare lavoro con sicurezza di persone e cose), per evitare costosi fermo-cantiere, come perizia tecnica in caso di contenziosi: questi gli scopi principali di un rilievo vibrometrico. Che in maniera pratico-scientifica, si basa solo su dati sperimentali, cioè su misure eseguite sul campo.
E un tale rilievo (varie modalità che vedremo), non è molto costoso. In tal senso mi riallaccio ad un altro mini-articolo, nel quale auspicavo sempre l’esecuzione dei rilievi tecnici (qualunque metodo): certe risposte infatti non possono assolutamente essere date impostando numeri da PC e pensando che il tasto ENTER produca il miracolo. Ad esempio questo discorso vale assolutamente per la termografia, considerando le svariate applicazioni di tale metodo soprattutto in fase preventiva e predittiva (manutenzione, controllo,…….. rischio incendi……. efficienza impianti). Ed è da sfatare sia per Amministrazioni Pubbliche, sia per Privati l’errata idea dei costi esorbitanti, soprattutto in funzione del risparmio o dei mancati accidenti che i rilievi quasi sempre assicurano: semplicemente c’è gente che non ha voglia di andare in campagna oppure che non sa cosa sta facendo, e preferisce, accampare la scusa dei costi appunto, con risposta a tutto, digitata solo da tastiera.
Consigli sulle tecnica da impiegare, limiti al riguardo, progettazione dell’acquisizione dati, bagaglio culturale per il trattamento dei dati, produzione di relazioni tecniche (quando necessario), efficaci: queste, penso siano le caratteristiche di un tecnico/consulente serio. Fornite ad un prezzo stralcio?? ……… se sì, allora vuol dire che qualcosa non funziona.
Opere: scavare una galleria
ad esplosivo; con mezzi meccanici (frese ad attacco puntuale; TBM (tunnel boring machine, di solito a piena sezione; con demolitori idraulici)
tutte le altre: camere ed edificazioni in sotterraneo; esecuzione di trincee;
sbancamento (operazioni quindi anche in cava); attività di demolizione
Attività di cantiere: macchinari ed attrezzature di Impresa quali – battipali, vibroinfissione di palancole, opere di palificazione (pali battuti o trivellati), sonde convenzionali da perforazione (sondaggi geognostici), caterpillar, camion, rulli compattatori………
Con misure che si possono eseguire anche per il fastidio/disturbo delle persone in relazione all’immissione di vibrazione indotte, specie da tali attività, entro gli edifici che per es. sono ubicati nell’ambito della zona lavori (vedi cantieri della costruenda Alta Velocità, con notevoli problemi prodotti nella zona della Stazione Ferroviara del centro di Bologna: ho ricevuto infatti comunicazioni personali al riguardo da Associazione IDRA di Firenze con i guai passati da cittadini del quartiere; stessi problemi che magari si manifesteranno tra breve a Firenze)
Macchinari industriali: presse, frese, macchine a dividere, operazioni di stampaggio lamiere con impiego di magli pesanti
Ambiente: traffico cittadino, traffico pesante (TIR), traffico ferroviario (specie convogli AV/AC)
disgaggio di zone istabili (frane) mediante esplosivo, instabilità (versanti) di ree per assetto struttuale, rumore ambientale (già detto).
Quste attività generano vibrazioni indotte e la vibrometria definisce le modalità di lavoro, in sede di progetto (con misure quindi preventive) e in corso d’opera con correzioni da apportare alle attività stesse in modo da permettere l’esecuzione efficace dei lavori non disgiunta dalla sicurezza di persone/cose ed il rispetto per il territorio; con controllo/monitoraggio che pemette di seguire i lavori stessi al fine di mantenere tali sollecitazioni ai livelli accettati e fissati dalle Normative Tecniche. NOTA: a differenza dell’acustica (vedi Legge quadro), bisogna osservare che in Italia, per le vibrazioni su strutture, non è stata definita una Legge adeguata (nemmeno NTC 2008) e sono invece impiegate NORME TECNICHE (UNI) che si rifanno per lo più a quelle straniere (ISO, DIN, USBM).
Riferimenti italiani: UNI 9916, Aprile 2004; UNI 11048, Marzo 2003 (norma di progetto, sperimentale); UNI 9614, Marzo 1990; UNI 9513, Dicembre 1989 (vocabolario e definizioni).
Oltre alle già citate inglesi, tedesche e americane (specie quelle della Germania adeguate allo sviluppo tecnologico dei materiali da costruzione), sono altresì presenti Norme Tecniche francesi, svizzere, australiane, neozelandesi ……. che risultano parecchio interessanti specie per le informazioni ed i confronti che suggeriscono.
Come per tutti i metodi tecnici, anche la bibliografia (Internet), che tratta di vibrometria è al riguardo vastissima.
Il lavoro si articola in varie fasi: progettazione delle misure (specie per il dispositivo geometrico dei punti di misura e per l’impiego di strumentazione adeguata), sia nella fase di analisi dei dati (segnali vibrometrici).
Il primo passo è: la caratterizzazione della sorgente.
Tali caratteristiche sono oggettive, intrinseche alla sorgente in rapporto soprattutto all’energia trasmessa al sottosuolo (es. tipo di esplosivo; peso del macchinario nel caso attrezzatura da cantiere………) e alla definizione del suo segnale tramite i 2 parametri fondamentali della vibrometria: velocità delle particelle di terreno (e/o accelerazione) e frequenza.
A tale scopo si applicano considerazioni sia di geofisica applicata (analisi del segnale, propagazione elastica, legge di attenuazione dell’energia con la distanza……..), sia quelle geotecniche e strutturali della zona di indagine (per l’influenza di tali situazioni rispetto alla modalità di propagazione a distanza dell’energia elastica), in modo da fornire alle considerazioni ingegneristiche con le quali sono costruiti i manufatti, gli elementi necessari a comprendere il comportamento, cioè la risposta di questi ultimi (interazione suolo-struttura) al movimento del sottosuolo sul quale sono costruiti.
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