Tecniche antisismiche basate sull'isolamento sismico - Ciaccio Materiale Edile Caccamo

Tecniche antisismiche basate sull'isolamento sismico

Negli ultimi decenni del XX secolo, e soprattutto dopo il terremoto di Kobe del 1995, l'ingegneria sismica ha visto affermarsi sempre più rapidamente una nuova strategia contro i terremoti mediante le tecniche dell'isolamento sismico.
Anziché concepire una struttura vincolata rigidamente al suolo che "resista", pur subendo seri danni, alle azioni trasmesse dal terremoto senza crollare (tecniche antisismiche convenzionali), la nuova strategia consiste nel progettare la struttura svincolata dalle vibrazioni del terreno analogamente a quanto si fa nel campo dell'ingegneria meccanica con le tecniche di isolamento delle vibrazioni dei motori.
Tale isolamento avviene mediante idonei apparecchi chiamati appunto isolatori sismici, generalmente realizzati in neoprene armato, che vengono frapposti tra le fondazioni e la soprastruttura e che risolvono "in radice" il problema sismico.
Essi consentono di ridurre notevolmente il trasferimento delle sollecitazioni dalle fondazioni alla sovrastruttura. Grazie ad essi, la fondazione (solidale al terreno) rimane libera di muoversi e vibrare, mentre la sovrastruttura si appoggia verticalmente alla fondazione, ma scivola orizzontalmente su di essa, non prendendo parte alla temibile vibrazione in orizzontale. La superiorità antisismica delle strutture isolate rispetto a quelle a base fissa è motivata dal diverso periodo fondamentale di oscillazione.
Infatti mentre le frequenze proprie delle strutture in cemento armato a base fissa (per esempio le strutture a telaio dai 3 ai 10 piani fuori terra hanno periodi fondamentali approssimativamente compresi tra 0,3 e 1,0 sec) vanno proprio a coincidere con la maggior parte delle frequenze dei terremoti, e quindi si verifica il fenomeno della risonanza in campo elastico con effetti amplificativi di accelerazioni, velocità e spostamenti orizzontali, mediante l'isolamento sismico si riesce a progettare la struttura isolata con una frequenza propria molto più bassa di quella dei terremoti attesi (il periodo fondamentale della struttura isolata aumenta oltre i 2,0 - 2,5 sec).
Con questa tecnica o strategia si disaccoppia il moto del terreno dal moto dell'edificio (che tende a rimanere fermo). La protezione sismica così concepita è totale in quanto si riducono notevolmente le forze orizzontali di natura dinamica trasmesse dal terremoto all'edificio, il quale non subisce alcun danno perché la sua struttura resistente rimane sempre nel campo elastico.
A differenza delle tecniche convenzionali, l'isolamento sismico ha il vantaggio di preservare la struttura (e ciò che contiene) dal terremoto vero e proprio, e non solo dai suoi effetti. Risulta quindi molto utile per proteggere locali in cui sono ospitate persone o cose sensibili alle sollecitazioni (pazienti, bambini, materiali delicati, opere d'arte, animali...).
Oltre alle tecniche antisismiche convenzionali e a quelle basate sull'isolamento sismico (controllo passivo) sono in fase di ricerca le tecniche basate sul controllo attivo e semi-attivo (si parla in questi casi anche di strutture intelligenti). Semplificando molto, esse consistono nel monitorare con dei sensori, in tempo reale, la struttura durante il sisma e quindi intervenire, sempre in tempo reale, con delle forze attive finalizzate, o a modificare le caratteristiche di rigidezza della struttura (rendendola più flessibile), o a contrastare le forze d'inerzia indotte dal sisma.
Si tratta di tecniche analoghe a quelle che nell'ingegneria meccanica hanno portato ai sistemi di controllo attivo della sicurezza delle automobili:ABS, ASR, ESP, così pure come i sistemi di controllo ampiamente utilizzati anche nell'ingegneria aerospaziale.

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