Abbiamo scatenato un terremoto per testare il sistema I-Pro 1

Per dimostrare il funzionamento e l’efficacia del sistema di controllo attivo della risposta sismica I-Pro 1, ISAAC ha testato, durante la campagna sperimentale #terremotoISAAC, la tecnologia I-Pro 1 su due edifici in scala reale, costruiti presso il Centro di Ricerca Eucentre di Pavia, sottoponendoli ad un evento sismico su tavola vibrante. È stato così possibile analizzare il miglioramento sismico apportato da I-Pro 1 sull’edificio equipaggiato del sistema. 

Cos’è I-Pro 1 e come funziona?

ISAAC Protection 1 (I-Pro 1) è il primo sistema di controllo smart per il controllo attivo della risposta sismica distribuito sul mercato Europeo che consente di migliorare il comportamento globale di una struttura soggetta a terremoto. I-Pro 1 viene installato sull’ultimo impalcato dell’edificio con operazioni di cantiere non invasive, permettendo quindi di ridurre al minimo il disagio per residenti e proprietari degli immobili, conservare il patrimonio architettonico dell’edificio e consentire al progettista di agire con la massima flessibilità.

I-Pro 1 è un sistema smart ideale per il miglioramento sismico di edifici esistenti applicabile secondo ISO 3010:2017. Il sistema si compone di quattro componenti base: massa inerziale, sensori accelerometrici, computer di controllo e batteria tampone.
Per maggiori informazioni scarica il Report. .

Il sistema funziona in caso di terremoto, azionando in totale autonomia, riducendo le ampiezze di oscillazione della costruzione e di conseguenza gli sforzi applicati agli elementi strutturali; grazie alla generazione di forze da parte delle macchine che compongono il sistema I-Pro 1 evita, infatti, crolli e danni significativi al fabbricato.

Le forze da generare e la loro ampiezza, così come l’implementazione dell’algoritmo di controllo ISAAC e la misurazione delle accelerazioni dell’edificio nei punti di installazione dei sensori, sono a capo del computer centrale che regola il funzionamento dell’intero sistema.

Sistema di controllo I-Pro 1 per la protezione sismica.

La campagna sperimentale #terremotoISAAC: gli edifici testing

Per effettuare le prove di laboratorio durante la campagna #terremotoISAAC, sono stati realizzati due edifici identici di tre piani in cemento armato e tamponati in laterizio con un’altezza totale di 8,7m. I provini che in pianta misurano 5m per 2,5m sono stati realizzati su un basamento di 40cm di spessore.

Le prove di laboratorio di I-Pro 1 presso Eucentre

Analisi dinamica degli edifici testing

Dopo la costruzione, gli edifici testing sono stati sottoposti ad analisi dinamica per identificare i parametri modali che hanno consentito di definire un modello analitico della struttura. La misurazione di frequenze proprie, coefficienti di smorzamento e modi di vibrare della struttura, ha consentito di prevedere la risposta dinamica dell’edificio. L’analisi modale è stata effettuata utilizzando sensori accelerometrici piezoelettrici in corrispondenza dei nodi trave-pilastro. Le strutture, quindi, sono state sottoposte ad una eccitazione generata da una vibrodina da 1,5kg installata sull’ultimo solaio degli edifici. Per maggiori informazioni sui parametri misurati, i parametri dinamici identificati, … rimandiamo al paragrafo “3.3 Analisi dinamica edifici” del report “Prove di laboratorio sistema di controllo attivo I-Pro 1: i risultati”.

Prove di laboratorio #terremotoISAAC 8, 9 e 10 marzo 2021

ISAAC ha quindi effettuato i test di I-Pro 1 su tavola vibrante sottoponendo gli edifici costruiti a sismi di intensità crescente con l’obiettivo di valutarne il progressivo danneggiamento delle componenti strutturali (e non strutturali). Il sisma di riferimento utilizzato è stato quello dell’Irpinia del 1980 (6,9 di magnitudo e PGA pari a 0,32g).

I sismi utilizzati per le prove sono stati definiti moltiplicando la storia temporale del sisma di base per un coefficiente di scala consentendo progressivamente di testare intensità dal 10% al 100% del sisma dell’Irpinia.

Di seguito riportiamo a titolo di esempio il grafico di comparazione dello spostamento relativo del terzo piano degli edifici soggetti a test, durante il sisma con PGA 0,44g.

Spostamento relativo alla base del piano 3: in blu l'edificio privo di I-Pro 1; in rosso l'edificio equipaggiato del sistema.

Le prove di laboratorio sono state interamente documentate tramite riprese video che vi mettiamo a disposizione video 1, video 2, video 3. Inoltre, nel report tecnico sono consultabili tutti i risultati delle prove effettuate.

I test sono stati interrotti quando l’edificio privo del sistema I-Pro 1 ha mostrato danni agli elementi strutturali che hanno minacciato il collasso della struttura e quindi la sicurezza delle operazioni di laboratorio.

Di seguito alcune immagini della struttura tradizionale priva di I-Pro 1 alla fine dei test.

Danni alla struttura priva di I-Pro 1
 

Conclusioni: risultati delle prove di laboratorio di I-Pro 1

La campagna sperimentale #terremotoISAAC ha permesso di testare il sistema di controllo attivo della risposta sismica I-Pro 1 sulla tavola ad 1 GDL più grande di Europa presso il Centro di Ricerca Eucentre, dimostrando l’efficacia della tecnologia di ISAAC di ridurre la risposta sismica degli edifici sottoposti a sisma e migliorare le prestazioni globali della struttura, portando ad una riduzione degli spostamenti relativi dei solai e di conseguenza salvaguardando il fabbricato dal rischio crollo e danneggiamenti gravi. 

Scarica il report tecnico completo di tutti i risultati delle prove di laboratorio effettuate di I-Pro 1