Miglioramento sismico con sistemi AMD: l’intervento sulla scuola "F. Di Bartolo" a Buti (PI)

Il miglioramento sismico delle scuole è essenziale per garantire la sicurezza di studenti e personale. La scuola media "F. Di Bartolo" di Buti (PI), situata in zona sismica 3, è stata messa in sicurezza con il sistema AMD (Active Mass Damper) di ISAAC antisismica.

Grazie a questo intervento, l’indice di sicurezza sismica dell’edificio è stato aumentato a 0,8, superando gli standard richiesti, senza interrompere le attività scolastiche. Un esempio di come tecnologia e soluzioni non invasive possano migliorare la protezione strutturale in tempi rapidi ed efficaci.

L'intervento di miglioramento sismico della scuola di Buti

ISAAC antisismica , azienda italiana specializzata nello sviluppo di tecnologie avanzate per la protezione sismica, ha completato un progetto di miglioramento sismico presso la scuola media "F. Di Bartolo" di Buti, in provincia di Pisa.

L’intervento, commissionato dall’Amministrazione Comunale, ha previsto l’adozione del sistema AMD (Active Mass Damper), una tecnologia innovativa per il controllo attivo delle oscillazioni sismiche, con l’obiettivo di incrementare la sicurezza strutturale della scuola senza interrompere le normali attività didattiche.

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Il contesto strutturale

La scuola è costituita da due corpi di fabbrica, costruiti rispettivamente nel 1965 e nel 1979, realizzati in calcestruzzo armato con tamponature in laterizio.

Il corpo principale si sviluppa su tre livelli fuori terra e un piano seminterrato, mentre il secondo corpo presenta tre piani fuori terra. L’intervento si è reso necessario per adeguare l’indice di sicurezza sismica dell’edificio, situato in zona sismica 3, e garantire la protezione necessaria per un edificio strategico come una scuola.

Obiettivi e soluzioni adottate

Per raggiungere l’obiettivo di un indice di sicurezza sismica IS-V ≥ 0,6, è stato necessario adottare una combinazione di interventi strutturali e tecnologici. È stata effettuata l’unione dei due corpi di fabbrica, migliorando il comportamento monolitico della struttura, e sono stati rinforzati alcuni elementi critici, tra cui colonne e nodi pilastro-trave, utilizzando calcestruzzo fibro-rinforzato e profili in acciaio. Successivamente è stato installato un sistema AMD composto da otto masse attive – tre orientate lungo la direzione X e cinque lungo la direzione Y – che ha consentito di incrementare l’indice di sicurezza sismica a 0,8, superando il valore minimo richiesto.

Tecnologia AMD: come funziona?

Gli AMD rappresentano una tecnologia innovativa per il controllo sismico attivo. Il principio di funzionamento si basa sul movimento controllato di masse mobili che si spostano in controfase rispetto alle oscillazioni della struttura durante un terremoto.

Grazie a un sistema di sensori distribuiti lungo la struttura, le oscillazioni vengono rilevate in tempo reale, permettendo alle masse di adattarsi continuamente al comportamento sismico dell’edificio. Questa tecnologia ha dimostrato di poter ridurre le oscillazioni strutturali fino al 50%, garantendo una protezione significativa contro i danni sismici.

La tecnologia AMD utilizzata nella scuola "F. Di Bartolo" è caratterizzata da elevata efficienza e rapidità di risposta. Le masse attive, del peso di circa 700 kg ciascuna, possono raggiungere accelerazioni di 3g e velocità massime di 4,5 m/s, regolando il loro movimento con tempi di reazione nell’ordine del millisecondo. Questo approccio permette di proteggere non solo la struttura, ma soprattutto la vita delle persone al suo interno.

La progettazione

La progettazione del miglioramento sismico della Scuola F. Di Bartolo a Buti è stata basata sull'integrazione di un sistema di controllo attivo di tipo Electro-Pro 20x, sviluppato da ISAAC Srl.

Il processo è iniziato con la raccolta di dati dettagliati relativi alla geometria, ai materiali e ai parametri geotecnici dell'edificio, seguita dalla creazione di un modello FEM.

Le analisi hanno incluso simulazioni time-history non lineari per verificare il comportamento dinamico della struttura sia allo stato di fatto sia allo stato di progetto. Il progetto ha integrato verifiche agli stati limite previsti dalle NTC 2018 e un processo di validazione tramite un secondo software FEM. L'approccio iterativo ha consentito di calibrare il sistema per raggiungere l'obiettivo richiesto di miglioramento del rischio sismico.

Le fasi di progettazione si sono concentrate su diversi aspetti chiave. In primo luogo, si è determinato il livello di conoscenza della struttura per definire parametri affidabili.

Successivamente, si è proceduto con la modellazione numerica che ha considerato la geometria originale e le caratteristiche meccaniche aggiornate degli elementi strutturali.

Si è poi valutato il comportamento dinamico dell'edificio tramite analisi modali e simulazioni time-history. Un elemento critico è stata l'unione dei corpi di fabbrica separati e l'ottimizzazione del posizionamento e dei parametri del sistema AMD, come il gain di controllo, in base all'intensità sismica attesa. Infine, sono state validate le performance tramite comparazioni tra diversi software FEM e verifiche normative per ogni stato limite.

Riepilogando, il progetto si è articolato in tre principali fasi.

La prima ha riguardato la raccolta e l’analisi dei dati esistenti, inclusi documenti originali e rapporti di indagini diagnostiche.

La seconda fase ha previsto la modellazione strutturale e l'esecuzione delle analisi sismiche, seguite dal dimensionamento del sistema Electro-Pro 20x , che ha incluso l'ottimizzazione della disposizione delle unità e delle caratteristiche meccaniche.

Nella terza fase, il progetto è stato validato tramite un modello alternativo ad elementi finiti e verifiche comparative. Il risultato è stato l'incremento dell'indice di rischio da 0.51 a 0.85, superando l'obiettivo di 0.60 stabilito dalla committenza.

L’installazione: un approccio rapido e non invasivo

L’intervento di installazione del sistema Isaac è stato pianificato per garantire la piena operatività della scuola durante l’intero periodo dei lavori, senza interrompere le attività scolastiche.

Grazie alla modularità e alla compattezza del sistema, tutto il materiale necessario è stato facilmente trasportato al piano del sottotetto tramite una botola di servizio di dimensioni contenute, evitando così operazioni straordinarie come il sollevamento con gru o la rimozione del tetto.

Le operazioni di montaggio si sono rivelate rapide ed estremamente pulite rispetto alle tradizionali lavorazioni di cantiere, minimizzando l’impatto sulle strutture e sull’ambiente circostante. I lavori complessivi, inclusi i rinforzi strutturali e la predisposizione delle basi per i dispositivi, si sono conclusi in circa 30 giorni.

Un modello replicabile per la protezione sismica

L’intervento sulla scuola "F. Di Bartolo" rappresenta un caso esemplare di applicazione di tecnologie avanzate per il miglioramento sismico degli edifici scolastici. L’adozione del sistema AMD, integrata con interventi strutturali mirati, ha dimostrato come sia possibile garantire elevati standard di sicurezza sismica in tempi contenuti e con un impatto limitato. Questa esperienza costituisce un modello replicabile per altre scuole e edifici pubblici, contribuendo a migliorare la resilienza delle comunità nei confronti dei terremoti.

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