Ingegneria sismica: Gli isolatori sismici a pendolo scorrevole sono davvero sicuri e affidabili?

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© Rai News 24 / TGR / 2022

Il professor Gianmario Benzoni (ingegnere sismico, ricercatore presso l'UCSD (University of California at San Diego) dal 1994, direttore del Laboratorio Caltrans SRMD Testing Facility dell'Università della California dal 2000. Già professore assistente al Politecnico di Milano e visiting scholar al California Institute of Technology. Past President dell'Anti-Seismic Systems International Society (ASSISi) e massimo esperto internazionale degli isolatori a pendolo scorrevole) ci parla degli isolatori sismici a pendolo scorrevole (Sliding Pendulum Isolators, Friction Pendulum System), delle criticità che presentano questi tipi di isolatori e delle prove dinamiche che andrebbero fatte. Infatti, alla luce di queste criticità, sembrano incomplete le prove di laboratorio per la verifica di affidabilità degli isolatori antisismici installati a L'Aquila nelle abitazioni post terremoto Progetto C.A.S.E. (Complessi Antisismici Sostenibili Ecocompatibili). Questo sistema - ideato e brevettato negli Stati Uniti - necessita infatti di prove di laboratorio specifiche, e secondo il professor Gianmario Benzoni, le verifiche di laboratorio effettuate in Italia sono insufficienti per certificare il corretto funzionamento degli isolatori a pendolo scorrevole installati a L'Aquila. L'ingegneria sismica è una branca o specializzazione dell'ingegneria civile che studia la risposta meccanica delle strutture ai sismi e le metodologie o tecniche per la progettazione di costruzioni con criteri antisismici al fine di ridurne la vulnerabilità sismica, quindi il rischio in caso di evento sismico, oppure per adeguare a un grado di sicurezza maggiore sulle strutture già realizzate, ma non più conformi alle normative antisismiche elaborate o aggiornate successivamente alla data della costruzione. Nel campo dell'ingegneria civile e dell'architettura con il termine isolatori sismici si intendono tutti quei dispositivi che servono a isolare la struttura portante degli edifici dagli effetti di un terremoto. Da sempre i costruttori hanno cercato sistemi idonei per difendersi dai terremoti. I principi dell'isolamento sismico hanno origini immemorabili ma solo con l'utilizzo dei moderni metodi di calcolo e con la diffusione dei computer si è potuta dimostrare e quantificare sia numericamente che sperimentalmente la loro efficacia e sono così iniziate le prime applicazioni a partire dalla fine degli anni settanta del XX secolo. L'uso dei dispositivi moderni atti ad isolare la struttura dal terremoto è nato inizialmente nel campo dell'ingegneria dei ponti. I primi viadotti italiani in zona sismica, dotati di dispositivi antisismici, sono stati costruiti negli anni settanta. Un forte impulso all'utilizzo di questa innovativa tecnica o strategia di ingegneria sismica si è avuto a seguito del violento terremoto di Kobe in Giappone nel 1995. Interponendo gli isolatori tra le fondazioni e le strutture in elevazione si disaccoppiano le frequenze del sisma dalle frequenze della struttura in elevazione e si evita così l'insorgere di fenomeni di risonanza. Per ottenere questo risultato il sistema di isolamento deve essere progettato in modo tale che la struttura isolata abbia un periodo (inverso della frequenza) proprio fondamentale superiore ai 2,0 - 2,5 sec e almeno triplo rispetto al periodo proprio della stessa struttura non isolata. In questo modo la struttura isolata si comporta durante il sisma quasi come un corpo rigido che tende a rimanere fermo rispetto alle vibrazioni del terreno. Oltre alla riduzione delle forze orizzontali per effetto dell'aumento del periodo fondamentale (e quindi delle sollecitazioni interne alla struttura) si può avere anche un'ulteriore riduzione delle forze se il sistema di isolamento è caratterizzato pure da alti valori di smorzamento relativo. Utilizzando gli isolatori sismici si progetta una struttura che rimane in campo elastico anche durante i terremoti più violenti e conserva integre le capacità dissipative di energia offerte dalla duttilità. Questa tecnica coinvolge la protezione dal sisma nella sua globalità: non solo si prevede che l'edificio non debba crollare (salvare vite umane), ma si preservano senza alcun danno le strutture. L'efficacia di questi dispositivi è confermata, oltre al fatto dell'ottimo comportamento di migliaia di strutture isolate che hanno superato senza alcun danno i più severi terremoti verificatosi negli ultimi decenni, anche da numerose ricerche e sperimentazioni in scala reale su tavola vibrante. La Fondazione Eucentre, con sede a Pavia, è un ente che promuove e sviluppa la ricerca e la formazione nel campo della riduzione del rischio sismico e dell'ingegneria sismica. Il presidente della fondazione è il professor Gian Michele Calvi, già docente allo IUSS di Pavia e Adjunct Professor alla North Carolina State University.
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