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TESTIMONIANZE SPECIALE TERREMOTO COME TUTELARE GLI EDIFICI ESISTENTI DAL RISCHIO SISMICO
Il Prof. Ing. Duilio Benedetti, docente al Dipartimento di Ingegneria Strutturale del Politecnico di Milano, ha trovato una risposta pratica per la protezione dai terremoti degli edifici esistenti: una serie di strumentazioni, basate su un principio noto già agli antichi Greci, che nelle prove sulla piattaforma vibrante si sono dimostrate capaci di una efficace prevenzione.
Il recente terremoto abruzzese ha riportato alla ribalta un problema antico. Se per quel che riguarda i nuovi progetti, la legge impone caratteristiche di antisismicità misurate sulla fascia di rischio della zona di costruzione, il problema è: che cosa fare per gli edifici eretti in epoche precedenti? E praticamente tutto il patrimonio monumentale, e in quest’ambito anche tutte le chiese storiche, si ascrive a questa categoria.
Il problema del comportamento delle strutture in caso di terremoto è stato così riassunto dal Prof. Ing. Duilio Benedetti in un suo recente scritto: “Gli aspetti della risposta sismica delle costruzioni, consentono di rendere più esplicito il concetto di sicurezza rispetto al crollo, totale o parziale, di un edificio soggetto a sisma.
È necessario, a tal fine, che la richiesta di sviluppare spostamenti e di resistenza in caso di evento sismico, sia minore o uguale alle intrinseche capacità deformativa e di resistenza disponibili nell’edificio.
Di più: è necessario che la massima resistenza disponibile sia mantenuta, senza apprezzabili riduzioni per un campo di spostamenti più elevato possibile. A questa circostanza si dà il nome di duttilità: ecco che la valutazione della sicurezza in occasione di terremoto discende, più appropriatamente, dal confronto tra la duttilità da questo richiesta alla struttura e la duttilità in essa disponibile.”
Per migliorare la capacità delle strutture di sopravvivere al sisma, spiega il Prof. Benedetti, “ho cercato di individuare
modalità di intervento, applicabili sia su costruzioni esistenti sia in sede di nuova edificazione, capaci di conferire alle costruzioni in muratura una più elevata duttilità, rispetto a quella loro intrinseca, e di aumentare l’entità dell’energia assorbita. Naturalmente i due aspetti sono tra loro strettamente connessi. Non si è invece inteso aumentare la resistenza alle azioni orizzontali: l’aumento di duttilità, conseguente all’aumento dell’assorbimento di energia, e la resistenza originariamente disponibile si sono rivelati in grado di far sopravvivere i sistemi murari considerati a eccitazioni assai violente.
Si è pervenuti infine alla individuazione di tre sistemi di assorbimento: due da applicare in postazioni ben definite (RAG e SER), uno di tipo distribuito (RETE).
Tali sistemi sono stati applicati a porzioni di un edificio in muratura (in scala 1:1), provate su tavola vibrante con eccitazioni via via crescenti, con scosse ultime aventi accelerazioni massime intorno al 60% dell’accelerazione di gravità.”
I test hanno mostrato che con le strumentazioni di sostegno applicate, la semplice muratura in mattoni minacciava di arrivare al punto critico della rottura solo con scosse di intensità pari a una volta e mezzo quelle del sisma che ha colpito l’Irpinia nel 1980.
Il grafico rappresenta il “rendimento” dei diversi strumenti. In ascissa gli spostamenti assorbiti dalla struttura prima del punto critico, in ordinata l’entità della sollecitazione. Al centro in cyan il comportamento della struttura
“di controllo”, cioè quella non protetta: si nota la sua maggiore rigidità. In rosso, la rete raddoppia gli spostamenti
della struttura, in giallo il ragno li triplica, in verde il serramento li aumenta ulteriormente.
RAG assomiglia a un ragno. Si tratta di una duplice losanga di alluminio, di circa 35 cm di lato, incernierata con cilindretti di piombo. Questa viene ancorata tramite quattro bracci alla muratura, in corrispondenza dei punti critici. È una soluzione molto appariscente e difficilmente occultabile.
La RETE invece, totalmente occultabile nella muratura, è una maglia ortogonale di piombo con passo di cm 2 – 2,5 che può essere ancorata alla muratura sotto l’intonaco.
Un’altra soluzione è il Serramento: un telaio finestra costituito da elementi orizzontali che aderiscono alla muratura e da elementi verticali che da questa restano staccati. Ai quattro spigoli vi sono le cerniere in piombo che assorbono le vibrazioni.
Più recentemente il Prof. Duilio Benedetti ha ideato un’altra strumentazione, una Catena dissipativa.
Da sempre per consolidare le strutture si usano tiranti che evitano lo spanciamento. L’idea è stata di inserire una losanga, come quella applicabile ai muri ma più piccola, di cm 20 -25 di lato che, sottoposta a trazione, oscilla assorbendo le vibrazioni. Onde evitare che l’oscillazione sia eccessiva, si pone un elemento che blocca il movimento quando questo supera un certo grado. L’anima in piombo di tutti questi elementi si deforma pur non perdendo le proprie caratteristiche e può essere riplasmata nelle condizioni di partenza, una volta che, avendo assorbito l’energia
sismica, sia stata deformata.
Sono strumenti testati in laboratorio, con strutture in tutto simili a veri edifici.
Per esempio, per sperimentare la Catena dissipativa e la sua losanga oscillante è stata realizzata una struttura in cemento alta circa 6 metri e del peso di 22-23 tonnellate, in pianta a forma di H, poiché la funzione delle catene è di evitare uno “sfarfallamento” eccessivo delle pareti libere. Forse avrebbero potuto proteggere edifici veri e propri, ma per ora non sono mai stati applicati a questi.
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