Vibrazioni indotte su terreno e manufatti da infrastrutture di trasporto

L'obiettivo della tesi è stato quello di mettere a punto una metodologia di analisi e previsione delle vibrazioni indotte su terreno e manufatti dalle infrastrutture di trasporto e stimare il possibile danno indotto da sorgenti di vibrazione a manufatti edili o infrastrutture, valutando effetti di carattere diretto, in conseguenza delle azioni dinamiche trasmesse ai manufatti dal campo di vibrazioni propagate nel sottosuolo, ed indiretto, sotto forma di dissesti causati da deformazioni permanenti del terreno prodotte dalle deformazioni stesse. Si sono prese in esame le vibrazioni prodotte dal traffico ferroviario e stradale, sia superficiale che sotterraneo, e dai metodi di scavo e di costruzione delle infrastrutture ferroviarie sotterranee. In base alla tipologia ed alle caratteristiche del ricevitore (manufatto, infrastruttura) esistono una serie di norme, sintetizzate in una tabella, che indicano i limiti di accettabilità, in termini di ampiezze di spostamento, velocità o accelerazione della vibrazione arrecante il danno. La metodologia si sviluppa attraverso tre fasi:
1) Caratterizzazione della sorgente di vibrazione, mediante:
- registrazioni durante il passaggio di veicoli con l'ausilio di stazioni di acquisizione dati accelerometri,velocimetri), installate in prossimità della sorgente o a distanza;
- ricerca ed utilizzo di dati disponibili in letteratura adattabili al caso in esame;
- elaborazione di un modello analitico;
2) Calcolo del livello di vibrazione trasmesso dalla sorgente, superficiale o profonda, alla fondazione del manufatto mediante un modello numerico di tipo free-field, con geometria;
- bidimensionale, mediante l'utilizzo di programmi di analisi
- monodimensionale, applicando modelli di propagazione unidirezionale delle onde di taglio, abbinati a leggi di attenuazione;
3) Risposta del ricevitore tramite:
- valori massimi delle grandezze cinematiche free-field (in genere velocità) previsti in corrispondenza della fondazione dell'edificio confrontati con i limiti ammissibili indicati delle normative,
- analisi dell'interazione terreno-fondazione-struttura.
La metodologia è stata applicata ad un caso reale, riguardante lo studio di un edificio nel Comune di Napoli interessato da vibrazioni prodotte prima dallo scavo e poi dall'esercizio della linea metropolitana che serve la zona. Dalla elaborazione delle prove eseguite (sondaggi stratigrafici, prove penetrometriche, indagini sismiche) si è prodotto un modello di sottosuolo che è stato studiato sia con l'approccio monodimensionale (SHAKE) che poi bidimensionale (modello agli elementi finiti elaborato con ABAQUS). I risultati ottenuti in termini di accelerazioni, velocità e spostamenti sono stati diagrammati e confrontati con i limiti ammissibili della normativa vigente.