Oltre la protezione sismica: ISAAC e Università Federico II studiano gli Active Mass Damper per il controllo delle vibrazioni negli stadi
Salti, cori e movimenti sincronizzati: durante un evento sportivo, migliaia di persone possono trasformarsi in una vera e propria azione dinamica sulla struttura.
Il pubblico, infatti, non rappresenta soltanto un carico statico. Quando i suoi movimenti diventano ritmici e coordinati, può generare vibrazioni la cui intensità dipende dal numero di persone coinvolte, dalla frequenza e dalla durata del movimento, dal grado di sincronizzazione e dalle caratteristiche dinamiche dell’impianto.
È da questa sfida che prende forma una nuova traiettoria di ricerca di ISAAC: studiare come il sistema Active Mass Damper possa contribuire al controllo delle vibrazioni negli stadi e nelle infrastrutture sportive.
Perché nasce la collaborazione tra ISAAC e l’Università Federico II
La collaborazione tra ISAAC e il Dipartimento di Strutture per l’Ingegneria e l’Architettura dell’Università degli Studi di Napoli Federico II nasce per esplorare l’impiego degli Active Mass Damper nel controllo delle vibrazioni generate dal movimento del pubblico.
Il progetto unisce ricerca universitaria, ingegneria applicata e capacità di prototipazione. L’obiettivo è costruire una base scientifica e sperimentale per comprendere come un sistema di controllo attivo debba essere progettato, regolato e validato quando l’azione da contrastare non è un terremoto o il vento, ma il movimento ritmico di una folla.
È un metodo coerente con l’approccio di Ricerca e Sviluppo di ISAAC: partire da una domanda concreta, tradurla in un modello, sviluppare una soluzione sperimentale e verificarne il comportamento prima di formulare conclusioni applicative.
«Le vibrazioni generate dal pubblico hanno caratteristiche diverse dalle sollecitazioni sismiche su cui abbiamo sviluppato gran parte della nostra esperienza. Per questo non stiamo semplicemente adattando una tecnologia esistente: stiamo studiando un nuovo assetto e una logica di controllo specifica per le frequenze, la durata e la ripetitività dei movimenti della folla.»
Stefano Cii, Head of Research and Development di ISAAC
Dalla collaborazione ai primi test del prototipo
Il nuovo assetto del sistema è stato studiato per esplorare le condizioni tipiche di una possibile applicazione sulle infrastrutture sportive. Durante i test, il team di Ricerca e Sviluppo analizza il comportamento del prototipo al variare dei parametri rilevanti, tra cui:
- frequenza dell’eccitazione;
- ampiezza e durata della sollecitazione;
- direzione del movimento;
- configurazione meccanica del sistema;
- movimento e corsa della massa attiva;
- risposta dell’algoritmo di controllo;
- efficacia nella modifica della risposta dinamica.
«Questa prima fase ci permette di osservare il comportamento del prototipo e di confrontarlo con quanto previsto dai modelli. I dati raccolti serviranno a ottimizzare il sistema e a definire le condizioni delle prossime prove, fino alla validazione su un dimostratore reale»
Stefano Cii, Head of Research and Development di ISAAC
Come funziona il sistema Active Mass Damper di ISAAC?
ISAAC sviluppa sistemi di controllo attivo Active Mass Damper (AMD), progettati per ridurre le oscillazioni e le sollecitazioni di una struttura senza interromperne le attività. Il sistema utilizza sensori e algoritmi di controllo per monitorare in tempo reale il comportamento dinamico della struttura e movimentare una massa in modo controllato, generando forze in controfase che ne smorzano le vibrazioni.
Il suo funzionamento si basa sull’interazione tra tre componenti fondamentali: sensori, algoritmo di controllo e attuatore.
I sensori installati in punti significativi della struttura ne rilevano la risposta dinamica, misurando grandezze come accelerazioni o spostamenti. I dati vengono trasmessi in tempo reale al sistema di controllo, che interpreta il comportamento rilevato e calcola l’intensità e la forza del movimento da attuare. L’attuatore esegue quindi il comando, generando una forza controllata che modifica la risposta della struttura e contrasta le oscillazioni.
Quando il movimento della folla diventa un’azione dinamica
La rappresentazione delle azioni indotte dalla folla è uno degli aspetti più complessi della ricerca.
Il comportamento del pubblico non è completamente prevedibile. Può cambiare in funzione dell’evento, della disposizione degli spettatori, del tipo di movimento e del loro livello di coordinamento.
Tra i fattori da considerare rientrano:
- la frequenza principale e le armoniche del movimento;
- il livello di sincronizzazione tra le persone;
- la durata e la ripetitività dell’azione;
- la distribuzione spaziale degli spettatori;
- le frequenze proprie e le forme modali della struttura;
- lo smorzamento strutturale;
- le possibili interazioni tra folla e struttura.
La modellazione numerica permette di rappresentare questi scenari e formulare le prime ipotesi. Da sola, tuttavia, non è sufficiente. Deve essere accompagnata da una validazione sperimentale, che consenta di confrontare il modello con il comportamento reale e misurare il contributo del sistema di controllo.
Perché proteggere gli stadi significa proteggere le comunità
Ogni stadio costituisce un luogo di incontro, memoria e appartenenza. Ospita eventi sportivi, concerti e manifestazioni capaci di coinvolgere intere città.
Intervenire sul comportamento dinamico di queste infrastrutture può contribuire a obiettivi diversi:
- migliorare il comfort percepito dagli spettatori;
- controllare le vibrazioni durante particolari condizioni di utilizzo;
- supportare la gestione e il monitoraggio dell’infrastruttura;
- accompagnare interventi di riqualificazione;
- preservare la fruibilità e il valore dell’opera nel tempo;
- approfondire la conoscenza del comportamento reale della struttura.
Il controllo attivo può diventare uno degli strumenti disponibili all’interno di una strategia più ampia, costruita a partire dalla conoscenza dell’opera, dal monitoraggio e dalla valutazione dello specifico scenario.
La ricerca ISAAC continua: dai test al campo
La prima fase di test non rappresenta il punto di arrivo, ma una tappa della roadmap.
Le informazioni raccolte nei laboratori ISAAC saranno utilizzate per affinare il prototipo e orientare le successive attività di validazione. La collaborazione con l’Università Federico II apre una nuova area di indagine per il controllo attivo delle strutture. Una frontiera che estende progressivamente le competenze maturate nella protezione sismica e nel controllo delle oscillazioni verso gli stadi, i palazzetti, le tribune e altri luoghi caratterizzati da un’elevata presenza di persone.
Dalla ricerca al campo. Dai test alla sicurezza. Dalla vibrazione alla protezione.
Scopri come la ricerca ISAAC continua a trasformare l’innovazione scientifica in soluzioni concrete per la sicurezza delle strutture.