RELAZIONI Geologica – Geotecnica Ampliamento capannone industriale (mappale 229) e realizzazione piazzale di manovra (mappale 410-411) Località: Via San Francesco n°58/60 – Travagliato (BS) Normativa di riferimento: (DPR 21-12-1999 n°554) - Primi elementi in materia di classificazione sismica e di norme tecniche per le costruzioni in zona sismica (OPCM n°3274 del 20 marzo 2003) - Nuove norme tecniche per le costruzioni (D.M. 14 gennaio 2008) - Istruzioni per l’applicazione delle NTC (circolare n°617 del 2 febbraio 2009) – Regolamento recante la disciplina dell’utilizzazione delle terre e rocce da scavo (D.M. 10 agosto 2012 n°161) COMMITTENTE : : S S . . I I N N O O X X S S . . p p . . A A . . Via S. Francesco n°58/60 20039 Travagliato (BS) Iseo, dicembre 2015 dott.geol. Luigi Larocchi N°1172 o.g.l.
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RELAZIONI Geologica – Geotecnica · S. INOX S.p.A. – Relazione Geologica e geotecnica – Ampliamento capannone e piazzale di manovra – Travagliato (BS) Dott.Geol. Luigi Larocchi
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RELAZIONI
Geologica – Geotecnica
Ampliamento capannone industriale (mappale 229) e realizzazione piazzale di manovra (mappale 410-411)
Località: Via San Francesco n°58/60 – Travagliato (BS)
Normativa di riferimento:
(DPR 21-12-1999 n°554) - Primi elementi in materia di classificazione sismica e
di norme tecniche per le costruzioni in zona sismica (OPCM n°3274 del 20 marzo
2003) - Nuove norme tecniche per le costruzioni (D.M. 14 gennaio 2008) -
Istruzioni per l’applicazione delle NTC (circolare n°617 del 2 febbraio 2009) –
Regolamento recante la disciplina dell’utilizzazione delle terre e rocce da scavo
(D.M. 10 agosto 2012 n°161)
COMMITTENTE:: SS..IINNOOXX SS..pp..AA.. Via S. Francesco n°58/60 20039 Travagliato (BS)
Iseo, dicembre 2015
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RELAZIONE GEOLOGICA
Ampliamento capannone industriale (mappale 229) e realizzazione piazzale di manovra (mappale 410-411)
Località: Via San Francesco n°58/60 – Travagliato (BS)
Iseo, dicembre 2015 Dott.geol. Luigi Larocchi N°1172 o.g.l.
5.3 CLASSIFICAZIONE SISMICA DEL SITO...................................................................................29
5.3.1 PARAMETRI SISMICI DI SITO .............................................................................................30
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1. PREMESSA
Su incarico della ditta S.INOX S.p.A. con sede a Travagliato (BS) in via San Francesco n°58/60
in qualità di committente dei lavori, è stata condotta una campagna di indagini geologiche e
geotecniche presso i terreni di proprietà dei committenti. Le indagini si sono svolte in due zone
della proprietà e per due differenti scopi. A fianco della parete est del capannone esistente, nel
mappale 229, le analisi sono state condotte al fine di verificare le caratteristiche litologiche e
geomeccaniche del sottosuolo dove è previsto l’ampliamento del capannone industriale
esistente. Nella porzione sud della proprietà, nei mappali 410 e 411, le indagini avevano la
finalità di ricostruire l’andamento stratigrafico ed idrogeologico del sottosuolo. In quest’area è
prevista la realizzazione di un piazzale di manovra a servizio della ditta.
Con la documentazione in oggetto si descrive l’assetto territoriale nelle sue componenti
geologiche e gli aspetti geologico-tecnici del terreno su cui verranno posate le fondazioni delle
strutture in progetto.
Mappali scala 1:2.000 con ubicazione area interessata dalle indagini
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La relazione si compone di due parti indipendenti (relazione geologica – relazione geotecnica)
ma tra loro correlate, in accordo con quanto richiesto dalle NTC 2008 (D.M. 14/01/2008 e
Circolare del C.S.LL.PP. 617/2009 “Istruzioni per l’applicazione delle Norme tecniche per le
costruzioni di cui al D.M. 14 gennaio 2008” ed in particolare quanto previsto nei paragrafi 6.2.2 e
7.11.2 delle NTC e nei paragrafi C6.2.2 e C7.2.2 della circolare).
L’entrata in vigore del D.G.R. datato ottobre 2001 - N° 7/6645, relativo all’ ”Approvazione delle
direttive per la redazione dello studio geologico ai sensi dell’art. 3 della L.R. 41/97”, ha reso
necessario l’aggiornamento degli studi geologici di supporto agli strumenti urbanistici comunali. Il
comune di Travagliato ha quindi predisposto, conformemente alle disposizioni contenute nel
punto 5.2.2 della D.G.R. 7365 dell’11 dicembre 2001, una carta del rischio contenente il quadro
dei dissesti esistenti sull’intero territorio comunale, con legenda uniformata a quella del PAI.
L’intervento da realizzare ricade, nella carta del rischio, all’interno della classe 2 di fattibilità
(fattibilità con modeste limitazioni).
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Carta della Fattibilità Geologica scala 1:5.000 con ubicazione area interessata dalle indagini
Il nord coincide con il margine superiore della carta
Il metodo di studio seguito è quello contenuto nel D.g.r. 29 ottobre 2001 – N° 7/6645 –
Approvazione direttive per la redazione dello studio geologico ai sensi dell’art. 3 della R.L. 41/97.
Il presente elaborato è stato redatto a seguito delle seguenti fasi di lavoro:
- Sulla base dei contenuti del DPR 21-12-199 n°554, successivamente ripresi nel D.M.
14-09-2005, sono state eseguite indagini geognostiche sui terreni interessati dal
carico delle fondazioni mediante esecuzione di n°5 prove penetrometriche DPH
(Prova Dinamica Pesante). È stata raggiunta una profondità massima dal piano
campagna di 6,9 m nell’area dove è previsto l’ampliamento e nei terreni ove avrà
sede il piazzale di manovra, al fine di analizzare le caratteristiche litologiche e
geotecniche dei terreni di fondazione, la qualità e quantità del terreno coltivo e/o di
eventuali terreni di riporto e la presenza di circolazioni idriche che possano interferire
con le strutture di fondazione;
- Elaborazione dei dati ricavati dalle indagini sul terreno e formulazione di un modello
geotecnico con valutazione della capacità portante e dei cedimenti dei terreni;
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- Indagine di sismica passiva mediante acquisizione del microtremore sismico
ambientale come richiesto nell’allegato 5 del D.G.R. del 28 maggio 2008 n°8/7374,
calcolo delle Vs30 per la definizione della categoria del suolo di fondazione e per
valutare eventuali effetti di amplificazione sismica locale;
- Sondaggio elettrico verticale S.E.V. tramite quadripolo con configurazione geometrica
Schlumberger, per la ricostruzione stratigrafica a media profondità e per la misura del
livello della falda.
I terreni interessati dalle indagini sono situati nella porzione orientale del comune di Travagliato,
a circa 900 m di distanza dal cimitero monumentale cittadino. Sono situati al limite tra la zona
industriale, sorta soprattutto a nord di via San Francesco e di via Santa Giulia e i terreni agricoli
collocati più a sud. Nella zona sono presenti numerosi cantieri per edifici industriali in
costruzione.
I terreni a fianco dell’edificio industriale esistente, dove avrà luogo l’ampliamento, sono
attualmente occupati da un piazzale asfaltato adibito a deposito materiale. I terreni a sud della
proprietà sono invece coltivati a mais e, data la stagione in cui è stato effettuato il rilievo,
attualmente in stato di riposo. Entrambe le aree sono pianeggianti, ma si collocano su due livelli
diversi: il piazzale risulta rialzato rispetto ai terreni agricoli e si pone ad una quota di 126,1 metri
sul livello del mare (m s.l.m.); i terreni agricoli invece si pongono ad una quota di 124,8 m s.l.m.
Un canale irriguo ed il muro di cinta della ditta committente separano le due aree.
Le coordinate geografiche (ED50) del punto previsto per l’ampliamento del capannone esistente
sono le seguenti:
latitudine: 45,530704
longitudine: 10,100428
Nell’illustrazione che segue viene mostrata l’ubicazione del sito, interessato dalle indagini, su
C.T.R. alla scala 1:10.000 e su fotografia aerea alla scala 1:5.000
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CTR scala 1:10.000 con ubicazione area interessata dalle indagini
Il nord coincide con il margine superiore della carta
Fotografia satellitare della zona in esame
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2. INQUADRAMENTO GEOLOGICO
Il comune di Travagliato è situato nell'alta pianura bresciana occidentale e occupa una superficie
di 17,67 km2. Partendo da nord e procedendo in senso orario i comuni confinanti sono:
Ospitaletto, Castegnato, Roncadelle, Torbole Casaglia, Lograto, Berlingo e Rovato. Il territorio
comunale presenta una morfologia pianeggiante, degradante verso sud-est. La pendenza della
superficie topografica diminuisce da nord-ovest a sud-est, passando da valori intorno all’ 8‰ a
valori inferiori al 6‰. Altimetricamente è compreso tra la quota massima di 146 m s.l.m.,
localizzata all'estremità nord-occidentale, nei pressi di C.na Bona, e la quota minima di 110,6 m
s.l.m., situata lungo la strada provinciale 235 Brescia - Orzinuovi, all'estremità meridionale del
territorio comunale.
2.1 Geologia
Dal punto di vista geologico il territorio di Travagliato è impostato sui depositi alluvionali
quaternari che formano il ripiano fondamentale della pianura. In particolare si tratta di alluvioni
fluvio-glaciali da molto grossolane a ghiaiose che costituiscono l’alta pianura a monte della zona
delle risorgive e si raccordano con le cerchie moreniche più alte degli anfiteatri sebino e
benacense. I depositi sono rappresentati da ghiaie poligeniche e sabbie grossolane con ciottoli.
Sono presenti lenti di sabbie o di limi sabbiosi e, localmente, trovanti. La granulometria dei
depositi diminuisce gradualmente da NW verso SE. Tuttavia, a causa della genesi fluvio-glaciale,
i sedimenti presentano una natura ed una granulometria alquanto variabile, con prevalenza della
componente grossolana (ghiaia e ciottoli), in relazione ad un ambiente deposizionale
caratterizzato da alta energia. Lungo i fronti di cava si possono riconoscere strutture
deposizionali tipiche di tale ambiente, costituite da alternanze decimetriche di sabbia, ghiaietto e
ghiaia a stratificazione incrociata. Tali materiali risultano abbastanza omogenei fino alla
profondità di oltre 100 m, come desumibile dalle stratigrafie dei pozzi. A partire dalla profondità di
circa 15 m è frequente la presenza di orizzonti più o meno cementati. I suoli generalmente
variano da moderatamente profondi (50 - 100 cm) a profondi (100- 150 cm), con scheletro
ghiaioso e ciottoloso da comune ad abbondante.
Sono stati eseguiti dei sondaggi tramite escavatore meccanico fino ad una profondità di 3 m dal
p.c. per verificare la presenza di eventuali riporti o rimaneggiamenti antropici all’interno dei
mappali 410 e 411. La stratigrafia esaminata dimostra una naturale deposizione di ghiaie con
numerosi ciottoli di origine fluvioglaciale. Il suolo di copertura ha uno spessore di circa 0,9 m in
tutta l’area indagata. I ciottoli presenti al di sotto della copertura hanno mediamente un diametro
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di 5-10 cm, ma non mancano trovanti di maggiori dimensioni. La matrice in cui sono immersi i
ciottoli è di natura sabbiosa. I ciottoli sono poligenici.
Depositi ghiaiosi presenti nei primi 3 m di profondità nel sito in esame – sondaggio 1
Particolare dei depositi ghiaiosi presenti nei primi 3 m di profondità nel sito in esame
Depositi ghiaiosi presenti nei primi 3 m di profondità nel sito in esame – sondaggio 2
I campioni estratti durante i sondaggi sono stati utilizzati per il calcolo del peso di volume e della
conducibilità idraulica da curva granulometrica dei depositi di ghiaia con ciottoli.
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LEGENDA DELLA CARTA GEOLOGICA
Carta Geologica alla scala 1:5.000 – Tratta dal PGT comunale a cura di Studio Geologia Ambiente
Il nord coincide con il margine superiore della carta
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2.2 Idrogeologia
Dal punto di vista idrogeologico nel territorio di Travagliato sono presenti depositi
prevalentemente ghiaioso-sabbiosi con livelli ciottolosi, caratterizzati da una permeabilità per
porosità globalmente medio-alta. I sedimenti presentano una struttura a grosse lenti
contraddistinte da differente granulometria e contengono livelli ciottolosi e lenti sabbioso-limose.
Ad esempio le stratigrafie dei pozzi situati lungo via dei Mulini indicano la presenza, nei primi 15
m, di materiali prevalentemente sabbiosi. Generalmente a partire da 15-20 m di profondità dal
piano campagna sono presenti orizzonti conglomeratici compatti o fessurati. Le stratigrafie dei
pozzi evidenziano la presenza di almeno due livelli prevalentemente argilloso- �limosi: il primo è
potente alcuni metri ed è situato generalmente tra i 30/40 m di profondità dal piano campagna.
Presenta una certa continuità areale ed un andamento subparallelo alla superficie topografica,
mediamente pendente verso sud-est; tali caratteristiche, insieme alla colorazione rossastra,
inducono a ritenere che si tratti di un paleosuolo; il secondo livello limoso-argilloso, più o meno
ghiaioso è caratterizzato da uno spessore di pochi metri e si trova intorno a 60/70 m di profondità
dal p.c. La quota della falda nel territorio di Travagliato presenta un dislivello di circa 2,5 m,
andando da 109,5 m s.l.m. nelle zone settentrionali a circa 107 m s.l.m. all’estremità meridionale.
Il deflusso delle acque sotterranee è diretto globalmente verso sud; nel settore nord- orientale
del territorio comunale è diretto verso SW, mentre nel settore occidentale è diretto verso SSE.
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Carta Idroeologica alla scala 1:5.000 – Tratta dal PGT comunale a cura di Studio Geologia Ambiente
Il nord coincide con il margine superiore della carta
Nel sito in esame la falda principale si colloca ad una quota di 109 m s.l.m., ad una profondità dal
p.c. di 15,8 m. Tale valore conferma le misure effettuate sugli affioramenti di falda all’interno
delle cave circostanti e il modello ricavato dall’indagine elettrica effettuata in data 03/12/2015.
Le prove DPH, giunte fino a 6,9 m di profondità dal p.c., non hanno messo in evidenza
circolazioni idriche superficiali.
3. INDAGINE GEOGNOSTICA
Per conoscere in dettaglio la stratigrafia del terreno in profondità sono state eseguite delle prove
penetrometriche dinamiche tipo DPH. Questo tipo di prova consiste nell'infiggere verticalmente
nel terreno, mediante battitura, una punta conica metallica posta ad una estremità di un'asta di
acciaio. La battitura si ottiene dalla caduta di un maglio da un’altezza stabilita. Per queste prove
è stato utilizzato un penetrometro dinamico con massa battente di 50 kg ed altezza di caduta di
0,50 m. La resistenza del terreno è funzione diretta del numero di colpi necessari per
l'approfondimento dell'asta di 30 cm; con l'aumentare della profondità, vengono giuntate aste
successive che trasmettono la pressione alla punta. Per misurare l’attrito laterale delle aste
contro i terreni attraversati, si è utilizzata una chiave dinamometrica con scala 10-200 Nxm. La
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misura del momento torcente è stata effettuata ad ogni giunzione di asta ed al termine della
prova.
In allegato si riportano le caratteristiche dello strumento utilizzato e le elaborazioni ottenute a
partire dai dati ricavati dalle prove.
Strumento utilizzato per i sondaggi DPH
Per la determinazione del valore NSPT dalle prove penetrometriche dinamiche continue DPH è
stata utilizzata la seguente correlazione:
N SPT = N DPH x b
Dove b è un coefficiente di conversione pari a 0,766 calcolato secondo la formula di LaCroix-
Horn (1973).
Nel presente studio, non avendo misurato il rendimento medio del sistema di battuta si è
preferito porre precauzionalmente il coefficiente b pari a 0,7
Un’ulteriore correzione è stata introdotta in base alla lettura del momento torcente ad ogni metro
di avanzamento delle aste. Dato che maggiore è l’attrito laterale offerto dal terreno sulla
superficie laterale delle aste e minore è l’energia effettiva che la caduta del maglio trasmette alla
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punta, si è calcolato un coefficiente di riduzione che tenga conto di questo fenomeno e vada
progressivamente a diminuire il coefficiente b all’aumentare del momento torcente misurato.
Il coefficiente è stato calcolato dallo scrivente utilizzando i dati raccolti in numerose campagne di
indagini utilizzando lo strumento DPH 50/50 Deep Drill, realizzate in terreni con stratigrafia nota e
affiancate a prove eseguite utilizzando il rivestimento metallico in dotazione allo strumento.
Il nuovo coefficiente di conversione è descritto dalla formula:
Dove P è il peso del maglio (kg), N è il momento torcente (Nm), H è l’altezza di caduta del maglio
(cm), d è il diametro del cono (cm) e h è la penetrazione delle aste ad ogni lettura (cm).
3.1 Profilo stratigrafico
Al di sotto del manto di asfalto che ricopre il piazzale dove avrà sede l’ampliamento del
capannone industriale, per uno spessore di 0,9 m si è attraversato un riporto in ghiaia e sabbia,
caratterizzato da un buon numero di colpi NSPT (il valore considerato è 17).
Oltre tale strato superficiale, fino a 2,0 – 2,1 m di profondità, si è attraversato il terreno agrario
originario, con un deciso peggioramento delle caratteristiche geotecniche ed un minor numero di
colpi NSPT (il valore considerato è 5).
Al di sotto del terreno agrario si sono attraversati depositi di ghiaie con ciottoli, evidenziando un
miglioramento delle caratteristiche geotecniche e conseguentemente un maggior numero di colpi
NSPT (il valore considerato è 30).
Nei terreni agricoli della porzione sud dell’area, non è presente il riporto antropico, ma per il resto
la stratigrafia corrisponde a quella descritta precedentemente.
Le prove non si sono spinte a profondità maggiori, ma si è comunque verificato lo spessore dei
depositi superficiali e si sono potuti ricavare i principali parametri geotecnici del terreno a
contatto con le fondazioni. Lo spessore totale di tali depositi è stato comunque verificato
utilizzando i dati dell’analisi di sismica, risultando superiore alla decina di metri.
I valori del numero di colpi riportati nei grafici allegati è stato corretto in funzione della misura del
momento torcente sulle aste.
La falda, il giorno 03/12/2015, non è stata incontrata nei sondaggi eseguiti giunti alla profondità
di 6,9 m dal piano del piazzale.
Si riporta di seguito la planimetria di massima dell’intervento con l’ubicazione dei sondaggi
eseguiti.
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Ubicazione delle prove DPH in colore blu, della misura per l’analisi HVSR in colore verde, dei sondaggi con
escavatore in colore marrone e della prospezione elettrica in colore viola
4. INDAGINE GEOELETTRICA
4.1 Cenni teorici
I metodi geoelettrici consistono nella determinazione sperimentale dei valori di resistività elettrica
che caratterizzano il sottosuolo. Mediante l’utilizzo di appropriate strumentazioni si immette
corrente elettrica nel terreno e si esegue una successione di misure in superficie con una serie di
elettrodi opportunamente posizionati e infissi nel terreno. L’apparecchiatura per la misura della
resistività è formata schematicamente da:
- Un sistema per l’immissione di corrente nel terreno (batteria o generatore di corrente);
DPH1
DPH2
DPH4
DPH5
DPH3 Scavo 1
Scavo 2
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- Una serie di elettrodi (minimo quattro: A e B elettrodi di corrente, M e N elettrodi di
potenziale);
- Strumenti per la misura dell’intensità di corrente immessa nel terreno mediante gli
elettrodi A e B e della differenza di potenziale tra i due elettrodi M e N.
Schema prospezione elettrica
Per la maggior parte degli impieghi vengono utilizzate apparecchiature a corrente alternata a
bassa frequenza (60-120Hz): ciò elimina la necessità di impiegare elettrodi non polarizzabili o di
misurare o annullare i potenziali spontanei. La resistività è alquanto più bassa di quella misurata
con l’impiego di corrente continua. Gli elettrodi sono usualmente dei picchetti di bronzo, rame o
acciaio inox di lunghezza da 45- 50 cm, con collegamenti a mezzo di spinotti. Gli elettrodi
vengono conficcati nel terreno in modo da produrre un buon contatto.
I dati dei rilievi geoelettrici sono usualmente presentati in forma di valori di resistività apparente:
questa è definita come la resistività di un semispazio elettricamente omogeneo ed isotropo che
presenti gli stessi rapporti misurati tra la corrente applicata e la differenza di potenziale per una
data disposizione e spaziatura degli elettrodi. Un’equazione che dia la resistività apparente in
funzione di corrente applicata, distribuzione del potenziale e disposizione degli elettrodi può
essere sviluppata attraverso l’esame della distribuzione di potenziale dovuta ad un singolo
elettrodo di corrente; da questa, per sovrapposizione, può essere ricostruito l’effetto di una
coppia di elettrodi o di ogni altra combinazione. Si consideri un elettrodo puntiforme in un mezzo
semi-infinito elettricamente omogeneo, che rappresenta un ipotetico terreno omogeneo: se
questo porta corrente, il potenziale in ogni punto del mezzo o sulla superficie limite del
semispazio è dato da:
Dove U = potenziale in Volt;
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ρ = resistività del mezzo in Ohm·m;
r = distanza dall’elettrodo in m;
I = intensità di corrente immessa in Ampere.
Per una coppia di elettrodi, con corrente I nell’elettrodo A e corrente I nell’elettrodo B, il
potenziale in un punto è dato da dalla somma algebrica dei singoli contributi:
Dove rA e rB sono le distanze del punto dagli elettrodi A e B.
La differenza di potenziale risulta così definita:
Dove UM e UN sono i potenziali in M e N; AM, BM, BN e AN sono le distanze effettive tra gli
elettrodi. La quantità tra parentesi quadra, funzione della spaziatura tra gli elettrodi, può essere
indicata con la notazione 1/K, il che permette di riscrivere l’equazione come:
e risolvendo per la resistività:
La resistività del mezzo può quindi essere ricavata dai valori misurati di V, I e dal fattore
geometrico K, funzione unicamente della disposizione elettrodica. Nelle misure reali sul terreno,
la notazione ρ relativa ad un mezzo fittizio è sostituita da ρa o resistività apparente. Il rilevamento
geoelettrico consiste nell’uso dei valori di resistività apparente derivati da misure di campo in vari
punti e con diverse configurazioni per stimare la vera resistività dei diversi strati e ricostruire
spazialmente i loro limiti al di sotto della superficie topografica. Una configurazione di elettrodi
con spaziatura costante viene utilizzata per riconoscere variazioni laterali di resistività apparente
che possono riflettere variazioni litologiche. Per indagare sui cambiamenti in profondità, si
aumenta la spaziatura degli elettrodi.
4.2 Proprietà elettriche di rocce e sedimenti
La maggior parte delle rocce presenta caratteri di conducibilità di tipo elettrolitico dato che, con le
eccezioni di alcuni minerali metallici, quasi tutti i minerali sono isolanti. La conducibilità è dovuta
quindi essenzialmente all’acqua interstiziale ed è in larga misura funzione della porosità, del
contenuto d’acqua e della quantità di sali disciolti nell’acqua. La presenza di fluidi nel sottosuolo
fa si che rocce e terreni, attraversati dalla corrente, si comportino relativamente come dei buoni
conduttori di elettricità; al contrario le strutture con scarso contenuto di fluidi come rocce asciutte
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non fratturate e cavità naturali o di natura antropica si comportano come dei cattivi conduttori di
calore, se non addirittura come degli isolanti. Pertanto le geometrie sepolte rispondono al flusso
di corrente artificiale, immessa con diverse modalità, in funzione del parametro fisico che regola
tale comportamento: la resistività elettrica ρ (Ohm·m). La resistività è pertanto una proprietà
assai variabile, anche all’interno della stessa formazione: ciò è particolarmente vero per i
materiali poco consolidati prossimi alla superficie, come detriti e regolite. Nelle tabelle 1 e 2 sono
forniti alcuni valori indicativi della resistività di rocce e sedimenti, valori che vanno utilizzati con le
limitazioni suddette. La Tab. 1 mostra gli intervalli di resistività per alcuni litotipi, e, come si può
osservare, spesso questi valori si sovrappongono e ciò rende problematica la fase di
identificazione della roccia. La tabella seguente associa gli intervalli di resistività (ρ) a quelli di
porosità (φ).
4.3 Attrezzatura e metodologia impiegata
Per tutte le registrazioni effettuate è stato utilizzato un sistema digitale portatile di acquisizione
dati, si tratta di una apparecchiatura computerizzata per misure di resistività del terreno e
prospezioni geoelettriche multi-elettrodo 16GL della P.A.S.I., con risoluzione 610nV – 126,8 nA.
L’alimentazione è stata fornita da un energizzatore modello P100-2-N della ditta P.A.SI. con
tensione in uscita regolabile da 0 a 200 V – 500 mA. Il georesistivimetro multielettrodico digitale
è dotato di una gestione di memorizzazione automatica e manuale delle letture eseguite di I(mA)
e V(mV). Gli elettrodi sia di misura che di potenziale sono inseriti mediante bocchette su paletti in
rame della lunghezza di 50 cm. Gli elettrodi disposti lungo la sezione da investigare in elettrodi
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d’immissione ed in elettrodi di misura, con tutte le possibili combinazioni quadripolari ottenibili
dagli elettrodi).
Strumenti utilizzati durante il rilievo geoelettrico, dispositivi elettrodici, georesistivimetro ed energizzatore
4.4 Acquisizione dei dati
Si precisa che esistono diverse configurazioni geometriche, ciascuna delle quali ha una sua
peculiarità. Spesso la scelta della geometria da adottare, che è uno degli aspetti più importanti
nell’esecuzione della prospezione elettrica, è dettata dalle condizioni logistiche in cui si opera. La
prospezione geoelettrica Schlumberger adottata consiste nel disporre due elettrodi d’immissione
(coppia dipolare A-B) e due elettrodi di misura (coppia dipolare M-N). In questa disposizione la
coppia degli elettrodi di misura (M-N) è posta internamente alla coppia degli elettrodi
d’immissione (A-B) e presenta una distanza inter-elettrodica pari ad a, mentre la distanza tra le
coppie A-M e N-B è pari ad un multiplo di a (A-M = na; N-B = na). In questi sondaggi assume
un’importanza rilevante il fattore n “rapporto tra la distanza tra gli elettrodi A ed M (o N e B) e la
spaziatura tra gli elettrodi di potenziale a”, tale fattore nel sondaggio passa da1 a 6 attraverso
valori intermedi.
Le misure procedono in maniera semi automatica secondo la tipologia di indagine impostata,
avendo la possibilità di memorizzare le varie letture effettuate, e riportando i punti su di un
grafico bi-logaritmico che permette di identificare in campagna la curva teorica, dove sulle
ascisse si riportano i valori di AB/2 mentre sulle ordinate i valori di ρ apparente, così da ottenere
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la restituzione dei valori di resistività apparente del terreno, a differente profondità e ubicazione
lungo il profilo stesso. Nel dettaglio l’operazione d’acquisizione può essere riassunta così come
segue: Disposizione degli elettrodi lungo un dato profilo; scelta della configurazione geometrica
del tipo Schlumberger ; annullamento dei potenziali spontanei; immissione della corrente; misura
ed archiviazione dati.
La restituzione dei dati avviene in forma matriciale, consentendone l’immediata elaborazione.
Quest’ultima viene eseguita mediante specifico software WINSEV2000, ed ha permesso di
rappresentare una vera sezione bidimensionale della distribuzione della resistività nel terreno.
La sequenza di spaziature utilizzata come schema di misure è dato dalla seguente tabella
4.5 Interpretazione e modello teorico
Per l’interpretazione dei dati è stato utilizzato il software WINSEV2000 della Nuova Indago s.r.l.
Tale programma è in grado di visualizzare i dati di campagna e tramite immissione numerica o
automatica dello spessore e della resistività degli strati e inoltre possibile visualizzare la relativa
curva teorica in sovrapposizione ai dati di campagna.
Di seguito si riportano il modello elettrostratigrafico interpretato e il grafico bilogaritmico della
sovrapposizione tra curva teorica prodotta dal modello ed i dati di campagna.
Nel modello viene definito anche il probabile litotipo individuato durante l’interpretazione.
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Dalle misure effettuate si rileva la presenza di strati ghiaiosi saturi dalla profondità di circa 15 m
dal p.c. La misura coincide anche con il livello della falda freatica visibile nelle vicine cave di
ghiaia e sabbia.
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5. ANALISI SISMICA HVSR
La tecnica HVSR (o di Nakamura) è una tecnica sperimentale che consente di valutare alcune
caratteristiche di depositi sedimentari. Si basa sulla misura del rumore sismico ambientale,
generato da fenomeni naturali (onde oceaniche, vento ….) e dall’attività antropica, oltre che
dall’attività dinamica terrestre. Il rumore sismico si chiama anche microtremore poiché riguarda
oscillazioni molto piccole. I metodi che si basano sull’acquisizione dei microtremori si dicono
passivi in quanto il rumore non è generato appositamente, utilizzando ad esempio esplosioni o la
caduta di un grave, come per acquisizioni di onde rifratte o riflesse tipiche della sismica attiva.
La tecnica dei rapporti spettrali H/V consiste nel calcolo del rapporto degli spettri di Fourier del
rumore nel piano orizzontale H (generalmente lo spettro H viene calcolato come media degli
spettri di Fourier delle componenti orizzontali NS ed EW ) e della componente verticale V. Il
metodo è applicabile alle misure di rumore registrate in una singola stazione posta su sedimenti.
La caratterizzazione sismica dei terreni tramite la tecnica di indagine sismica passiva HVSR
(Horizzontal to Vertical Spectral Ratio – Metodo di Nakamura) è principalmente finalizzata
all'individuazione delle frequenze caratteristiche di risonanza di sito. Esse sono correlabili ai
cambi litologici presenti sia all'interno della copertura che nell'ammasso roccioso. L'utilizzo di
algoritmi di calcolo finalizzati ad una modellizzazione sintetica delle spettro H/V, permette di
correlare ogni picco spettrale con le discontinuità presenti nel sottosuolo. Per tale procedura
necessitano dei vincoli. In questo caso i vincoli al modello vengono forniti dalla stratigrafia
ottenuta con le prove DPH eseguite in loco e dalla stratigrafia fornita dall’indagine geoelettrica.
La tecnica dei rapporti spettrali (HVSR) trova la sua massima applicazione negli studi di
microzonazione sismica poiché fornisce un parametro fondamentale (frequenza propria di
risonanza di sito) per una corretta progettazione di edifici antisismici.
Il periodo proprio di sito è indicato dalla seguente e nota formula:
T0 = 4H/Vs
dove:
VS = VS media sino al bedrock
H = spessore dei sedimenti sovrastanti il bedrock (cosa sia da considerare bedrock è argomento complesso ma possiamo sintetizzare la cosa dicendo che è un orizzonte con forte contrasto di Vs , che da origine ad un picco dell’H/V)
Naturalmente, la frequenza di risonanza del sito sarà:
f0 = 1/T0 e quindi f0 = Vs/4H
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Di particolare importanza è la prima frequenza naturale di vibrazione del deposito f0, denominata
frequenza fondamentale di risonanza. Sarà infatti necessario porre attenzione a fenomeni di
“doppia risonanza”, che si potrebbero verificare in caso di corrispondenza tra le frequenze
fondamentali del segnale sismico così come trasmesso in superficie e quelle dei manufatti ivi
edificati. La frequenza di risonanza di un edificio è governata principalmente dall’altezza e può
essere calcolata in prima approssimazione con il seguente grafico.
Relazione tra altezza di un edificio in c.a. e frequenza di risonanza del sito investigato: la zona in blu indica l’area più vulnerabile dal punto di vista dei fenomeni di doppia risonanza
5.1 Attrezzatura impiegata
Le misure del microtremore ambientale sono state effettuate con un tromografo digitale
progettato specificatamente per l’acquisizione del rumore sismico. Lo strumento (SRO4 – SARA
Electronic instruments) è un sismografo triassiale con geofoni da 4,5 Hz dotato di tre velocimetri
orientati N-S, E-O e verticalmente, con banda utile di lettura da 0,2 e 100 Hz, collegato ad un
Notebook. I dati di rumore, amplificati e digitalizzati a 24 bit, sono stati acquisiti alla frequenza di
campionamento di 128 Hz tramite il software SEISMOLOG-MT della SARA Electronic
instruments.
I segnali così acquisiti, relativi alle componenti Verticale (Z), est-ovest (E) e nord-sud (N) sono
stati successivamente analizzati con il software Geopsy (Wathelet – SESAME European
research project – 2004) e quindi con la routine Dinver e GeoExplorerHVSR per derivare la curva
di inversione delle velocità delle onde sismiche.
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Postazione PC per la registrazione dei segnali e Sismografo Triassiale sul terreno
5.2 Risultati
Sono state eseguite n. 1 registrazioni sismiche di microtremore (rumore di fondo) al centro dello
stendimento di sismica a rifrazione. La durata temporale della registrazione è stata assunta di 20
minuti (1200 s). Le analisi sono state effettuate seguendo le linee guida del progetto SESAME.
Acquisizione HVSR N°1
SIGNAL FILE NAME = MTHV_20130220_121258.SAF
WINDOW MIN LENGTH (s) = 25
WINDOW MAX LENGTH (s) = 60
WINDOW LENGTH TYPE (at least/exactly/freq. dep.) = at least
DO BAD SAMPLE TOLERANCE (y/n) = n
BAD SAMPLE TOLERANCE (s) = 0
DO WINDOW OVERLAP (y/n) = n
WINDOW OVERLAP (%) = 5
DO BAD SAMPLE THRESHOLD (y/n) = n
BAD SAMPLE THRESHOLD (%) = 99
ANTI-TRIGGERING ON RAW SIGNAL (y/n) = y
USED RAW COMPONENTS = y, y, y, n, y
RAW STA (s) = 1
RAW LTA (s) = 30
RAW MIN SLTA = 0.2
RAW MAX SLTA = 2.5
ANTI-TRIGGERING ON FILTERED SIGNAL (y/n) = n
FILTER TYPE (low pass/high pass/band pass/band reject) = low pass
FILTER METHOD (butterworth/taper) = taper
FILTER MIN FREQUENCY (Hz) = 5
FILTER MAX FREQUENCY (Hz) = 10
FILTER CAUSAL (y/n) = n
FILTER ORDER = 1
FILTER WIDTH = 0.1
USED FILTERED COMPONENTS = y, y, y, n, y
FILTERED STA (s) = 1
FILTERED LTA (s) = 30
FILTERED MIN SLTA = 0.2
FILTERED MAX SLTA = 2.5
SMOOTHING TYPE (konno & ohmachi/constant band/proportional/no smoothing) =
konno & ohmachi
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SMOOTHING CONSTANT = 40,00
DO COSINE TAPER = true
TAPER WIDTH = 5
DO HIGH PASS = false
HIGH PASS FREQUENCY = 1
MINIMUM FREQUENCY = 0.75
MAXIMUM FREQUENCY = 40
INVERSED FREQUENCY = n
SAMPLES NUMBER FREQUENCY = 100
SAMPLING TYPE FREQUENCY (0=log, 1=linear)= 0
HORIZONTAL COMPONENTS = Squared
HORIZONTAL AZIMUTH = 0
Dati originali e finestre considerate nel calcolo del rapporto H/V dopo l’eliminazione dei transienti
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Direzionalità del rapporto H/V
Grafico della curva H/V - Frequenza
La linea continua nera rappresenta il rapporto H/V medio - Le bande grigie identificano la frequenza principale fo
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Spettri delle singole componenti
Linea nera: componente N/S – Linea verde: componente E-O – Linea arancio: componente verticale
La registrazione individua un picco principale a 7,3 Hz, rientrante nei criteri di validazione SESAME (sono rispettati tutti i criteri). Windows count: 27 f0: 7.28265 Criterion 1 27 valid windows out of 27 Fulfillment: OK Criterion 2 9831.57 > 200 Fulfillment: OK Criterion 3 Exceeded 0 times in 23 Fulfillment: OK Criterion 4 6.04394 Hz Fulfillment: OK Criterion 5 8.24648 Hz
Fulfillment: OK Criterion 6 2.82 > 2 Fulfillment: OK Criterion 7 0% < 5% Fulfillment: OK Criterion 8 0.27464 < 0.36413 Fulfillment: OK Criterion 9 1.33334 < 1.58 Fulfillment: OK Overall fulfillment: OK
La registrazione mostra inoltre un rapporto H/V che oscilla attorno a 1,5 per tutto il resto delle frequenze, con picchi minori a 3 e 20 Hz. Il periodo di oscillazione caratteristico del sito, assumendo per buono il picco di cui sopra, fornisce valori di periodo (T) intorno a 0,14 appena oltre il tratto iniziale delle curve di riferimento per le schede litologiche previste dalla D.G.R. n. 8/7374 del 28 maggio 2008.
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Frequenza fondamentale di risonanza di sito (Hz)
7,28 ± 0,05
Il modello geofisico interpretativo è riassunto nella tabella seguente.
I valori di velocità delle onde sismiche presenti nelle prime decine di metri di profondità sono stati
utilizzati per il calcolo della Vs30 delle onde sismiche di taglio, per comprendere in quale classe
di terreno si pone il sito in esame.
Il periodo proprio del sito T, necessario per l’utilizzo della scheda di valutazione contenuta
nell’allegato 5 dei criteri regionali di cui alla D.G.R. del 22 dicembre2005 n°VIII/1566 “Criteri e
indirizzi per la definizione della componente geologica, idrogeologica e sismica del P.G.T, è stato
misurato sul grafico H/V – Frequenza.
Andamento velocità onde P e S con la profondità
Spessore (m) Vp (m/s) Vs (m/s) Densità (kg/mc)
0.9 480 150 1650 4.1 525 310 2380
9 880 450 2400 13 1800 750 2500 70 3000 1150 2550
3900 2000 2600 Vs30 = 500 m/s
T = 0,14 s
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Corrispondenza tra curva sperimentale e curva sintetica
La seguente tabella illustra il modello geofisico ricavato dall’elaborazione dei parametri densità /
Vs / Vp dei primi metri del suolo presente sul sito in esame e quindi direttamente interessati dalle
strutture in progetto.
Modello geofisico U.sismica Densità(g/cmc) Vp (m/s) Vs (m/s) Vp/Vs n(c.Poisson) m(kg/cmq) K(kg/cmq) E(kg/cmq)