Focus: ANTISISMICA

(formazione) Protezione sismica mediante dispositivi antisismici

Sostanzialmente i sistemi moderni per la protezione sismica delle strutture si dividono in attivi e passivi con la possibilità di integrarli in sistemi ibridi. I sistemi attivi comportano l’uso di meccanismi veri e propri che sono azionati se registrano una scossa sismica e la cui forza è modulata in base alle accelerazioni registrate. I sistemi passivi, comportano l’uso di meccanismi veri e propri che sono azionati se registrano una scossa sismica e la cui forza è modulata in base alle accelerazioni registrate. I sistemi passivi, più diffusi e utilizzati, usano dispositivi e vincoli che ottimizzano la risposta dell’insieme alle sollecitazioni trasmesse dal suolo. Se volessimo fare un parallelo con un’automobile, potremmo dire che l’ARS o l’EPS costituiscono dei sistemi attivi mentre gli ammortizzatori sono un sistema passivo. Tra i due quindi vi sono alcuni sostanziali differenze tra cui la maggiore economicità e versatilità di utilizzo negli edifici già costruiti dei sistemi passivi, la complessità della messa in opera, nell’uso, nella manutenzione e gestione per i sistemi attivi, fattori questi che comportano la differente diffusione degli uni rispetto agli altri. Per lo sviluppo e l’uso di tecniche di protezione passiva i principi seguiti sono sostanzialmente due, il primo e più semplice è quello di separare la struttura dal terreno per evitare che questo possa trasmettere le accelerazioni impresse dall’onda sismica, una tecnica, a quanto sembra, già appartenuta alle architetture antiche e storiche. Il secondo è di assorbire parte dell’energia trasmessa dal sisma attraverso vincoli o dispositivi che riducono la quantità di sollecitazioni trasmesse all’edificio e ai suoi occupanti.
Pertanto le tecniche utilizzate sono quelle dell’isolamento e della dissipazione, essendo chiaramente possibile un’efficace combinazione tra le due. L’isolamento permette di separare una struttura, generalmente alla base e comunque in ogni parte del telaio secondo le necessità di calcolo, permettendo il distacco della parte resistente dal suolo. Generalmente gli isolatori sono di diverse dimensioni e composti, oltre che da acciaio e piombo, da mescole di gomma dura o resine per permetterne la necessaria elasticità senza eccessive deformazioni. E’ importante, per questi sistemi, la capacità del dispositivo di ritornare alla posizione originaria senza subire deformazioni o spostamenti una volta determinata l’azione sismica. L’applicazione di questi sistemi è possibile anche su edifici già costruiti con struttura intelaiata nel caso in cui s’interviene “tagliando” letteralmente i pilastri in prossimità delle fondazioni o, dove necessario, le travi. Il concetto è applicabile dalla piccola alla larghissima scala nel senso che è possibile isolare un singolo elemento di piccole dimensioni oppure quartieri interi considerandoli delle grande piattaforme isolate sulle quali costruire successivamente le case. Sono molti i vantaggi nell’uso dei sistemi d’isolamento, e oltre alla testata efficacia sono caratterizzati dall’essere poco invasivi e spesso nascosti, non comportando problemi estetici o funzionali nel disegno complessivo ed essendo così adattabili a diverse situazioni.
La dissipazione funziona secondo un principio differente, non impedisce alle forze sismiche di raggiungere la struttura ma ne “smorza” gli effetti consumandone parte dell’energia attraverso la deformazione di dispositivi opportunamente predisposti e dimensionati. I dissipatori possono essere di tipo elastoplastico, viscoso o viscoelastico secondo la maniera in cui assolvono il loro compito e dei materiali di cui sono composti che, come per l’isolamento, sono principalmente acciai inossidabili, materiali a memoria di forma ed elastomeri ai quali però si aggiungono anche fluidi siliconici.
La dissipazione, al contrario dell’isolamento, fa uso di elementi spesso di grandi dimensioni e fortemente caratterizzanti, preferibilmente localizzati tra le membrature del telaio resistente, che raramente riescono ad essere nascosti nell’edificio soprattutto se l’intervento non riguarda una costruzione ex-novo. Pertanto sono oggetto di un controllo più accurato per quanto riguarda l’impianto funzionale e formale di un edificio, considerando che devono integrarsi con il sistema di chiusura verticale esterna e con le aperture, con gli impianti e, non ultimo, con possibili cambiamenti di destinazioni d’uso. In alcuni casi gli stessi elementi, dal design minimal e funzionale, diventano parte integrante del progetto e fortemente connotati riuscendo a caratterizzare le nuove costruzioni o a migliorare la qualità estetica di edifici anonimi. Alcuni tipi di dissipatori chiamati Shock Transmitter sono realizzati con pistoni oleopneumatici che, al variare dell’intensità delle accelerazioni registrate, assorbono e consumano energia in tempo reale riducendo al minimo quella trasmessa alle strutture.
Le tecniche di protezione attive invece usano dispositivi riconducibili a vere e proprie macchine che, in un certo senso, reagiscono ai terremoti. Ci sono tipologie di dispositivi che possono essere sia ttivi che passivi proprio in funzione dell’esistenza di congegni che ne determinano il funzionamento. E’ il caso degli Active Mass Damper nei quali i pesi sono movimentati da bracci meccanici le cui oscillazioni sono controllate elettronicamente e la cui frequenza è stabilita in funzione dello stimolo ricevuto, o dei sistemi idraulici il cui liquido, magneto resistivo, modifica le sue caratteristiche di viscosità in funzione degli stimoli elettrici inviati da un’apposita centralina. Esistono poi dei sistemi detti semi-attivi, ovvero dei sistemi in cui i dispositivi, qualora il sistema di controllo non ne ottimizzasse il comportamento, sarebbe comunque in grado di offrire un contributo al pari di un dispositivo passivo. 

Autore: Massimiliano Muscio
Pubblicato su Modulo 360/2010