GNGTS 2014 - Atti del 33° Convegno Nazionale

Caratterizzazione dinamica delle torri di San Gimignano (SIENA) mediante misure di vibrazioni ambientali E. Lunedei, G. Peruzzi, D. Albarello 1 Dipartimento di Scienze Fisiche, della Terra e dell’Ambiente, Università degli Studî di Siena Introduzione. Nel precedente Convegno Nazionale del GNGTS (Peruzzi et al. , 2013) è stata presentata la microzonazione sismica della collina su cui sorgono il centro storico del Comune di San Gimignano e le aree edificate ad esso più prossime, realizzata nell’ambito del progetto della Regione Toscana “Rischio Sismico negli Edifici Monumentali” (RiSEM). Una successiva fase di tale progetto è consistita nell’uso di tecniche di sismica passiva (basate cioè sul campo delle vibrazioni ambientali) per lo studio delle proprietà dinamiche delle torri medievali che si ergono nel centro storico di San Gimignano e che, per numero e stato di conservazione, sono caratteristica peculiare di tale borgo. In particolare, sono state eseguite misure velocimetriche non sincronizzate di vibrazioni ambientali su quasi tutte le torri, elaborate con la una tecnica a stazione di riferimento (SSR= Standard Spectral Ratio ), per determinare le frequenze proprie di vibrazione, in regime di piccola deformazione. Queste misure possono fornire vincoli utili per lo sviluppo di modelli quantitativi atti alla caratterizzazione del comportamento dinamico dei manufatti d’interesse sotto l’azione del carico sismico. Inoltre, i valori ottenuti possono essere utilizzati per identificare, in via preliminare, le situazioni di maggiore criticità per la fase di inizio danno (doppia risonanza struttura/terreno), dove quindi orientare studi di maggiore dettaglio. La tecnica SSR con le vibrazioni ambientali. Mentre la caratterizzazione completa del comportamento dinamico dei manufatti richiede indagini costose e talvolta invasive, una prima determinazione dei periodi di vibrazione della struttura è possibile anche a partire da indagini economiche e non invasive, capaci di fornire, in breve tempo, indicazioni su numerosi complessi edilizi. Una prima possibilità in questo senso è fornita dalla misura del movimento dei manufatti indotta da piccoli terremoti, la cui intensità non è tale da produrre danni alle strutture (i cosiddetti “moti deboli”). In realtà, solo in alcuni casi questi eventi sono abbastanza frequenti da garantire un buon numero di misure in tempo utile: nella maggioranza dei casi si tratta di eventi piuttosto “rari”, il che impedisce una misura in tempi rapidi delle proprietà d’interesse. In alternativa, si può ricorrere ai movimenti indotti sul manufatto dalle vibrazioni ambientali, che possono svolgere la funzione di piccole sollecitazioni “analoghe” a quelle sismiche, alle quali il terreno ed il manufatto “rispondono” in maniera analoga a quanto farebbero in caso di terremoto. La strumentazione disponibile, unitamente alle relative tecniche di elaborazione dei dati, consente di effettuare misure speditive delle oscillazioni indotte dal campo delle vibrazioni ambientali sull’edificato ed ottenere informazioni sulle caratteristiche dinamiche degli edifici, con usi potenzialmente interessanti per la caratterizzazione dinamica dei beni monumentali. Studi relativamente recenti (Gallipoli et al. , 2009) hanno confermato la possibilità d’usare questo metodo per la stima di interazioni suolo-struttura ed anche per il riconoscimento della variazione delle caratteristiche dinamiche a seguito di danneggiamento, fatto, quest’ultimo, che apre interessanti prospettive d’utilizzo delle informazioni sulla dinamica degli edifici: raccolte queste in una banca dati, sarebbe possibile, in caso di eventi sismici potenzialmente dannosi, valutarne i possibili effetti sul manufatto confrontando i risultati ottenuti a valle dell’evento con quelli archiviati prima dell’evento potenzialmente dannoso. Tecniche di questo genere hanno trovato applicazione nello studio di molti beni monumentali: per una descrizione di molti casi di studio si vedano, per esempio, Nakamura et al. (2008) e Liberatore et al . (2008). Dal punto di vista fisico, i moti costituenti il campo delle vibrazioni ambientali possono essere visti come la sovrapposizione lineare degli effetti provocati dall’applicazione di un grande numero di sorgenti, generalmente indipendenti le une dalle altre, poste alla superficie della Terra a distanze diverse dal punto di misura ( e.g. , Lunedei e Albarello, 2010). Nel dominio elastico (si è in presenza di piccole deformazioni), l’effetto di una generica sorgente armonica 410 GNGTS 2014 S essione 2.3