Test DI ISAAC su UN campanile in muratura: i primi risultati
Vuoi scoprire come sono andati i test condotti da ISAAC e Mapei presso i laboratori EUCENTRE?
Leggi l’articolo per scoprire i risultati che emergono dalle prime analisi.
La prova sperimentale su un campanile in muratura in scala reale
ISAAC ha condotto una campagna di prove sperimentali su un campanile in muratura, costruito in scala reale appositamente per l’occasione, con la collaborazione di Mapei. È stata studiata una soluzione combinata che comprende l’innovativo Active Mass Damper di ISAAC, unito ai sistemi avanzati di MAPEI per la protezione sismica. Queste due tecnologie all’avanguardia sono state applicate alla struttura del campanile, che è stato posizionato su una tavola vibrante e sottoposto a una serie di scosse sismiche di varia intensità.
I test sono stati condotti presso i prestigiosi laboratori EUCENTRE di Pavia, riconosciuti a livello europeo come un centro di eccellenza per la ricerca in ambito sismico.
I terremoti presi in esame, che abbiamo scelto di riprodurre ad intensità crescente, sono stati quello dell’Emilia del 2012 (magnitudo 5,9) e quello del Montenegro del 1979 (magnitudo 6,9).
L’obiettivo dei test condotti da ISAAC e Mapei
Questa attività sperimentale mira a dimostrare l’efficacia delle soluzioni proposte nella protezione delle strutture storiche dai danni causati dai terremoti, contribuendo così a preservare il patrimonio culturale con tecnologie di ultima generazione.
I test appena svolti sono infatti il punto di partenza di un percorso finalizzato a proteggere il nostro passato e a costruire un futuro più sicuro.
Vorresti capire come integrare i sistemi ISAAC nel tuo progetto di protezione sismica di un bene culturale come i campanili?
I primi risultati delle prove
A seguito delle prove sperimentali in oggetto, possiamo apprezzare i primi risultati emersi dai test.
In che modo l’Active Mass Damper di ISAAC è migliorativo?
La riduzione dello spostamento della struttura
L’azione dell’AMD permette in primis di ridurre significativamente gli spostamenti della struttura del campanile mantenendone la risposta in campo lineare. Come si evince dai grafici di confronto (sotto) è possibile osservare una significativa riduzione dello spostamento del campanile. Nei due sismi mostrati ad esempio sotto si può osservare una riduzione sugli spostamenti massimi in sommità pari al 70% per il terremoto dell’Emilia al 50% di intensità e al 60% con terremoto del Montenegro al 100% di intensità.
Grafico di confronto dello spostamento della struttura durante la prova di simulazione del terremoto dell’Emilia del 2012, al 50% della sua intensità, con AMD acceso (linea arancione) e con AMD spento (linea blu).
Grafico di confronto dello spostamento della struttura durante la prova di simulazione del terremoto del Montenegro del 1979, al 100% della sua intensità, con AMD acceso (linea arancione) e con AMD spento (linea blu).
Il fenomeno del “rocking”
Un parametro che si utilizza tipicamente per effettuare una rapida valutazione dello stato di danneggiamento di una struttura è la frequenza di risonanza della struttura stessa, detta frequenza propria. La frequenza propria dipende dalla rigidezza degli elementi strutturali e si abbassa quando questi si degradano.
Durante i test la frequenza propria del campanile è stata misurata in seguito a ogni sisma imponendo alla tavola vibrante un’eccitazione random (“White Noise”) e misurandone la frequenza principale di risposta. Si è osservata una riduzione lieve di questo valore, più accentuata durante i test con AMD OFF, che ha portato la struttura da un valore di partenza di 4 Hz a un valore alla fine della fase di test di 3.3 Hz.
Questo dato, per quanto utile, non è sufficiente a caratterizzare il comportamento di una struttura in muratura durante un sisma. Il limite di questo tipo di analisi si osserva quando intervengono sulla struttura fenomeni non lineari, quali quelli del “rocking”, che si verificano solo per terremoti che superano una certa intensità.
Il fenomeno del «rocking» accade quando la struttura si «stacca» dal piano di appoggio e si comporta come un corpo rigido. L’AMD elimina o limita significativamente l’insorgere del fenomeno di «rocking» della struttura. Il fenomeno di «rocking» che si è innestato durante i test fa sì che durante il sisma la frequenza di risposta della struttura sia più bassa di quella identificata per piccole sollecitazioni durante l’identificazione dinamica con White Noise.
Grafico di confronto dello spettro di spostamento della struttura durante la prova di simulazione del terremoto dell’Emilia del 2012, al 50% della sua intensità, con AMD acceso (linea arancione) e con AMD spento (linea blu).
Mentre per la struttura non controllata l’insorgenza significativa del rocking avviene per intensità di sismi dal 40% o superiori con l’AMD la si osserva solo a partire dal 70% di intensità (come dimostrato dal confronto al 50% di intensità dove non si osserva l’insorgere del fenomeno con AMD ON mentre si osserva l’oscillazione a bassa frequenza con AMD OFF).
Per livelli di intensità maggiori di sisma (es. al 100% del terremoto dell’Emilia, in figura sotto). Il fenomeno di rocking si verifica anche con AMD ON seppur con ampiezza inferiore e soprattutto per una durata molto inferiore rispetto al caso di AMD OFF, in quanto viene smorzato dopo appena un paio di oscillazioni riportando la struttura in campo lineare ben prima di quanto avvenga naturalmente con AMD OFF (confronto in figura sotto).
Grafico di confronto dello spostamento della struttura durante la prova di simulazione del terremoto dell’Emilia del 2012, al 100% della sua intensità, con AMD acceso (linea arancione) e con AMD spento (linea blu).
Conclusioni
Riconoscendo l’importanza di proteggere i campanili e altre strutture storiche in muratura, simboli di cultura, e consapevoli del potenziale impatto positivo della nostra tecnologia, l’impegno di ISAAC va oltre, mirando alla diffusione di una cultura di prevenzione sismica all’avanguardia.
Quella di ISAAC, non è solo una semplice ricerca di soluzioni innovative nella mitigazione del rischio sismico per edifici e strutture di valore storico e culturale, ma un vero e proprio passo avanti in direzione della prevenzione sismica.
Vorresti capire come integrare i sistemi ISAAC nel tuo progetto di protezione sismica di un bene culturale come i campanili?
