Eccezionali test sismici su un edificio reale isolato sismicamente ad Arischia (AQ)

Nella frazione di Arischia, nel comune dell’Aquila, si è svolta una sperimentazione straordinaria, condotta da Fondazione Eucentre in collaborazione con l’Università di Washington, l’Università di Berkeley, e la Middle East Technical University. L’iniziativa, unica nel suo genere, ha previsto l’esecuzione di test dinamici su un edificio reale, esistente e sismicamente isolato, costruito 15 anni fa nell’ambito del Progetto C.A.S.E.

Questa sperimentazione è parte di ERIES, un progetto europeo che coinvolge team internazionali di ricercatori e le più avanzate infrastrutture di ricerca a livello europeo, rappresentando un esempio virtuoso di collaborazione scientifica a livello globale.

L’obiettivo della sperimentazione di Arischia (ERIES-PASFIT: Long-Term Performance of Base Isolated Buildings through Field Testing) era verificare l’efficacia del sistema di isolamento sismico dopo oltre un decennio di utilizzo e fornire nuovi dati utili per la progettazione e la manutenzione di strutture antisismiche.

Cos’è il Progetto C.A.S.E.?

Il Progetto C.A.S.E. (Complessi Antisismici Sostenibili Ecocompatibili) è stato avviato dopo il terremoto dell’Aquila del 2009, con l’obiettivo di fornire abitazioni sicure e innovative agli sfollati. Le strutture del progetto sono caratterizzate dall’uso di tecnologie avanzate, tra cui sistemi di isolamento sismico.

La sperimentazione di Arischia ha permesso di verificare lo stato e la funzionalità di questi edifici dopo oltre un decennio di utilizzo, offrendo un’occasione unica per testare le prestazioni del sistema in un contesto reale.

Lo schema strutturale dell'edificio indagato

La sperimentazione condotta da Eucentre ad Arischia si è concentrata su un edificio isolato sismicamente, una tipologia rappresentativa delle strutture realizzate nel Progetto C.A.S.E. Il sistema di isolamento, progettato per proteggere gli edifici da eventi sismici significativi, si compone di uno schema strutturale stratificato, così configurato dal basso verso l’alto:

• Piastra inferiore in calcestruzzo armato (CA): una robusta platea di fondazione, posizionata direttamente a terra, che garantisce la stabilità del sistema.

• Colonne in acciaio o in calcestruzzo armato: elementi verticali che trasferiscono i carichi verticali dalla sovrastruttura agli isolatori sismici.

• Isolatori sismici: dispositivi posizionati sopra ogni colonna, che consentono lo spostamento relativo tra le colonne e la piastra superiore in caso di terremoto. Gli isolatori, progettati per mantenere la capacità portante nei confronti dei carichi verticali, riducono significativamente le accelerazioni trasmesse alla sovrastruttura.

• Piastra superiore in calcestruzzo armato: un secondo elemento orizzontale rigido, che sostiene l’intero edificio e permette di adattarsi a diverse tipologie costruttive.

Questo schema strutturale innovativo consente alla piastra superiore di muoversi in modo indipendente rispetto alla base durante un evento sismico, riducendo le forze che si scaricano sulla sovrastruttura e prevenendo danni significativi.

La sperimentazione ha verificato la funzionalità del sistema dopo 15 anni dalla sua installazione, dimostrando che gli isolatori sismici hanno mantenuto la loro efficacia nel tempo, proteggendo l’edificio da potenziali danni strutturali causati da terremoti di intensità rilevante.

Test Sismici su Edificio Reale ad Arischia (AQ) - Un Passo Avanti nell'Ingegneria Sismica

Le tecnologie impiegate

Il laboratorio mobile MobiLAB, progettato da Eucentre, è stato il cuore della sperimentazione. Questo sistema ha consentito di eseguire test dinamici direttamente sull’edificio, utilizzando attuatori oleodinamici capaci di movimentare l’intera struttura. La massa totale movimentata era di circa 2.000 tonnellate, dimostrando la portata eccezionale della sperimentazione.

Sono state progettate e realizzate appositamente robuste strutture di riscontro in acciaio, che hanno fornito un supporto stabile agli attuatori durante i test. Questi hanno permesso di applicare forze controllate, simulando gli effetti di eventi sismici significativi.

Caratteristiche dei test effettuati sulla struttura

Test della risposta sismica dell’edificio

La prima fase della sperimentazione ha riguardato l’analisi del comportamento sismico dell’intero edificio. L’edificio sottoposto ai test è stato scelto tra i 185 edifici sismicamente isolati realizzati nell’ambito del Progetto C.A.S.E. in seguito al terremoto dell’Aquila del 2009.

Per simulare gli effetti di eventi sismici reali, sono state applicate alla piastra di fondazione superiore del fabbricato sollecitazioni sismiche registrate in terremoti del passato. Questo approccio ha permesso di analizzare la risposta della struttura come se fosse in configurazione non sismicamente isolata, consentendo così di valutare la vulnerabilità sismica della sovrastruttura.

I risultati di questo test sono stati estremamente significativi: l’edificio ha dimostrato un’elevata capacità di resistenza, non riportando danni strutturali rilevanti, anche quando sottoposto a sollecitazioni superiori a quelle previste nella sua progettazione originale. Questo dato conferma l’efficacia delle scelte progettuali e costruttive adottate nel Progetto C.A.S.E.

Test dinamico del sistema di isolamento alla base

La seconda fase della sperimentazione si è concentrata specificamente sul comportamento del sistema di isolamento sismico posizionato alla base della struttura. L’edificio oggetto dello studio è dotato di 32 isolatori a pendolo scorrevole, installati sotto la piastra di fondazione superiore, progettati per proteggere il fabbricato dalle sollecitazioni sismiche riducendo le accelerazioni trasmesse alla sovrastruttura.

Durante questo test, il sistema di isolamento è stato sottoposto a un carico ciclico ad alta velocità, con spostamenti di ampiezza ±20 cm e una velocità di circa 30 cm/s, simulando le deformazioni che si verificano durante eventi sismici di forte intensità. Questo tipo di prova, estremamente rara a livello internazionale, ha permesso di raccogliere dati unici sulla capacità degli isolatori di mantenere prestazioni elevate anche dopo 15 anni dalla loro installazione.

I risultati hanno confermato che il sistema di isolamento ha conservato la sua funzionalità e continua a svolgere efficacemente il proprio ruolo di protezione dell’edificio. Tuttavia, i dati hanno evidenziato anche l’importanza di un’adeguata manutenzione e monitoraggio nel tempo per garantire la durabilità di questi dispositivi.

I risultati in sintesi: un sistema ancora efficace
L’obiettivo principale della sperimentazione era verificare la funzionalità del sistema di isolamento sismico dopo 15 anni dalla sua installazione. I risultati preliminari hanno confermato che il sistema ha mantenuto la sua efficacia nel tempo, continuando a proteggere l’edificio da eventi sismici significativi.
Tuttavia, la sperimentazione ha anche evidenziato l’importanza di un’attenta esecuzione in fase costruttiva e di un’adeguata manutenzione nel tempo. Questi aspetti giocano un ruolo cruciale nel garantire la durabilità e l’efficacia di sistemi così complessi.