martedì 11 novembre 2014

TEST 1 - HVSR E MICROTREMORI - Fabbricato

Sperimentazioni  
con acquisitore 3 assi su terreni  e  fabbricati
Parte 1°

Si vuole in queste pagine condividere alcuni test, acquisizioni, hvsr ed esperienze di acquisizione fatte in sito e sui fabbricati ed eventualmente sull'uso dei software di elaborazione free.

Tutti potranno inserire post e commenti a fondo pagina o inviare email che verranno pubblicate se riguardano gli argomenti trattati...

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Per iniziare  inserirò alcune acquisizioni fatte su edificio e sul terremo con geofono verticale  da 14 hz, seguiranno le stesse prove eseguite con geofono ad un solo canale  verticale a 4,5 hz per vedere le differenze di comportamento delle due tipologie di sensori.

Alcune prove saranno fatte anche con acquisitore accelerometrico non amplificato.

test 1: caso fabbricato geofono da 14 hz

N° canali attivati 1
Asse considerato verticale
frequenza di campionamento  500 hz
durata acquisizione 10 minuti
frequenza propria geofono 14 hz
prova eseguita su fabbricato
Piano 2+ interrato di 5 piani
struttura in CA
Filtraggio applicato hardware  0,50 -  100 hz circa
Filtraggio software 0,50 - 100 hz
Acquisitore utilizzato: Theremino


figura 1) il grafico visualizza la traccia del sismogramma acquisito per una durata di 10 minuti, si possono osservare variazioni di ampiezza del segnale dovute ad a rumori antropici  e vibrazioni strutturali, al centro dell'immagine anche la vibrazione provocata dalla caduta di un grave sul pavimento  al piano sovrastante ove è stato ubicato l'acquisitore  rumore udito chiaramente e visualizzato in tempo reale sul pc.


Figura 2) Analisi di spettro di tutto il segnale acquisito, ogni traccia colorata rappresenta lo spettro  di un segnale temporale di 10 secondi, la variabilità del dato  è dovuta alle variazioni strutturali dell'edificio comprensive  dell'azione antropica  ( lavatrici - elettrodomestici, ascensori, movimento delle persone, chiusura di porte e portoncini, aperture di finestre oltre all'azione del vento sul fabbricato. 

Come si può vedere in figura  con i geofoni da 14 hz utilizzati per questa prova si ha una perdita in ampiezza di segnale procedendo verso i le frequenze più basse  azzerandosi a 5-6 hz, utilizzando geofoni da 4,5 hz tale limite  si sposta ulteriormente verso le basse frequenze attorno a 1 - 1.5 hz. 



Figura 3) Analisi di spettro  dei 20 settori ( finestre) da 10 secondi risultati meno rumorosi durante i 10 minuti di acquisizione per determinare la vibrazione del fabbricato in assenza o quasi dei rumori antropici del fabbricato.


Cliccando sull'immagine per avere una anteprima ingrandita si può vedere la presenza di un picco a 11 hz ed uno inferiore ed uno secondario a 8,5 hz, si vede anche un picco a 50 hz dovuto a spurie della rete di alimentazione essendo il sistema collegato a rete.

Notare l'assenza di rumore alle basse frequenze del sistema e in particolare a 100 hz dove il rumore ambientale è in parte eliminato dal filtraggio applicato, quello che rimane è quello Hardware, praticamente nullo.

Nonostante l'uso di un geofono da 14 hz abbiamo un segnale fino a 4,5 hz , al di sotto la perdita del segnale dovuta all'effetto "filtrante del velocimetro" appiattisce inesorabilmente il segnale.

A questo punto si potrebbero applicare algoritmi di equalizzazione del segnale che potrebbero linearizzare il segnale acquisito quasi come se fosse rilevato da un accelerometro con una certa precisione almeno fino a 2 HZ.

Utilizzando geofoni da 4,5 hz  si potrebbe spingere l'attendibilità del dato acquisito fino a 0,5 hz frequenza sufficiente per un uso normale per indagini sul terreno che per i fabbricati ( prossimamente vedremo i risultati e li compareremo con questo sondaggio per vederne le differenze tra geofono da 4,5 hz e da 14 hz)


Video 1) Il video è stato realizzato  con il programma ECG della www.teremino.cpm per altri scopi , l'acquisizione è stata fatta a 500 hz   in un nodo strutturale di casa mia ad 1 metro dove è stato eseguito il test 1).

Come si veddrà nel video la componente in spettro ( finesta in alto del video ) risulta comparabile sin dal primo secondo dell'acquisizione allo spettro ottenuto dopo 10 minuti ri registrazione ed elaborato con Geopsy ( figura 2 )

Anche in questo caso si è usato un geofono da 14 hz  con le note problematiche al di sotto dei 5 hz, seguirà un secondo video acquisito con geofoni a 4,5 hz in cui il segnale  valido andrà al di sotto di 1 hz.

Da video si vedono le variazioni in tempo reale  dello spettro ( aggiornato 4 volte al secondo ) venendo modulato in base alle frequenze predominanti negli ultimi 250 millisecondi, sia in frequenza che in ampiezza, da notare la qualità del segnale filtrato con un passa_banda tra 0,25/0,50 fino a  80/100 hz.

Nella figura sottostante  viene visualizzato lo spetto nel tempo:
- in orizzontale le frequenze corrispondenti alle frequenze indicate del frafico soprastante,
- in verticale il tempo, lo spettro viene aggiornato 4 volte al secondo
-  il colore rappresenta l'ampirzza dello spetto blu assenza o quasi di segnale , in roddo i massimi picchi in ampiezza.

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