La ricerca sugli effetti di un sisma e sulla protezione degli edifici

L’Università della Basilicata all’avanguardia nello studio delle strutture a “prova di terremoto” e per l’analisi dei danni provocati da un sisma
Nel laboratorio Unibas le ricerche su materiali e impianti di analisi

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L’Università della Basilicata è uno degli Atenei, in Europa, all’avanguardia per lo studio di tecniche e materiali per ridurre i danni alle strutture causati dai terremoti, per la realizzazione di edifici a prova di scossa e per l’analisi dell’impatto del sisma: la sperimentazione si svolge a Potenza, nel laboratorio "Prove Materiali e Strutture" (SisLab) della Scuola d’Ingegneria, diretto dal professore Felice Carlo Ponzo.
Anche gli edifici meno recenti, infatti, possono essere messi al sicuro dai terremoti, riducendo in maniera significativa i danni delle scosse attraverso “l’isolamento alla base", un particolare sistema costituito da dispositivi posizionati nel basamento degli stabili in grado di disperdere l'energia prodotta dalle scosse, o con il sistema “Pres-Lam”, utilizzando il legno e i collegamenti tra le travi e le colonne per aumentare la resistenza degli stabili. Dopo un terremoto, inoltre, ricercatori e soccorritori possono ottenere, in tempo reale, una stima dei danni subiti da una struttura, grazie a una “ragnatela” di sensori che analizzano l’effetto del sisma e inviano i dati attraverso un “router”, fornendo così un quadro con la localizzazione di crepe ed eventuali crolli.

LABORATORIO "PROVE MATERIALI E STRUTTURE" (SISLAB) - Il laboratorio “SisLab” fa parte del Consorzio "Reluis" (Rete dei laboratori universitari di Ingegneria sismica): in Italia, accanto alla Basilicata, la Rete è composta dai Laboratori di Napoli, Trento e Pavia. I ricercatori lucani sono dei pionieri in questo settore: alcune tecniche sperimentate in Basilicata sono state poi utilizzate, ad esempio, per la valutazione delle vulnerabilità sismica dell'Accademia della Guardia di Finanza dell'Aquila, che ha poi ospitato i membri del G8 dopo il sisma, e per la valutazione e messa in sicurezza per numerosi edifici pubblici in tutto il Paese, tra cui molte scuole del capoluogo lucano.
Il laboratorio è uno dei pochi in Europa a disporre di strumentazioni in grado di valutare in tempi brevissimi, dopo un terremoto, lo stato di danneggiamento di un edificio e prevedere gli effetti di un sisma sulle strutture in fase di costruzione e/o adeguamento mediante sofisticati software opportunamente calibrati sui dati sperimentali.

LA RICERCA - I ricercatori stanno lavorando, infatti, su sensori che, disposti in diversi punti di un fabbricato, sono in grado di comunicare a soccorritori e studiosi il danno prodotto alle strutture da un sisma in tempo reale, attraverso una sorta di "Router" che analizza i dati dei sensori e, con grande precisione, può segnalare anche la localizzazione di crepe ed eventuali crolli.
Una delle aree di ricerca riguarda poi l'uso di un particolare sistema strutturale per la realizzazione di fabbricati, basato sull’utilizzo del legno lamellare intelaiato opportunamente rinforzato con cavi post tesi e speciali dispositivi, sempre allo scopo di proteggere l'edificio attraverso la dispersione dell'energia prodotta dal terremoto. Tra i sistemi sperimentati c’è il “Pres-Lam” - utilizzando legno lamellare e collegamenti trave-colonna realizzati con la tecnica della post-tensione, che garantiscono elevate prestazioni in termini di resistenza sismica e di dissipazione dell’energia – “testato” nel laboratorio dell’Università attraverso un modello sperimentale costituito da un edificio a tre piani in scala. Nel laboratorio, il sistema “Pres-Lam” è stato “testato” con una scossa identica, in scala, a quella del sisma dell’Irpinia e della Basilicata del 1980: l’edificio non ha subito alcun danno. Lo studio fa parte di una campagna sperimentale nata dalla collaborazione tra Università della Basilicata e Università di Canterbury, con il patrocinio di FederLegnoArredo srl (FLA, Italia) e di Structural Timber Innovation Company (STIC, New Zealand). La tecnologia Pres-Lam™ consente di ottenere una serie di vantaggi rispetto ai sistemi costruttivi in legno tradizionali, tra i quali la possibilità di realizzare strutture intelaiate multipiano con campate di luce elevata (open-space), dimensioni ridotte delle sezioni degli elementi strutturali, collegamenti trave-colonna meno onerosi e scarichi in fondazione inferiori. Le prime applicazioni sono state studiate nell’Università di Canterbury a partire dal 2005 e dall'Università della Basilicata dal 2010. Attualmente in Nuova Zelanda si registrano le prime realizzazioni di edifici con la tecnologia Pres-Lam a strutture reali.

LA PRESENTAZIONE NEI CONVEGNI - Docenti e ricercatori lucani hanno partecipato a vari incontri in tutto il mondo, dall’Europa al Giappone, passando per la Nuova Zelanda, "Molto interesse hanno suscitato - ha detto il prof. Ponzo - le moderne tecniche per la protezione sismica e per il monitoraggio delle strutture sviluppate dal nostro Laboratorio". Il "team" lucano, composto anche dai dott. Domenico Nigro, Antonello Mossucca e Pasqualino Martinelli, "ha posto le basi per avviare - ha aggiunto Ponzo - rapporti di collaborazione con le principali università giapponesi e ha mostrato un modello sperimentale di monitoraggio sismico appositamente predisposto e realizzato a fini didattici, con il quale gli studenti giapponesi hanno potuto toccare con mano l’importanza delle nuove tecnologie di protezione sismica".

LE STRUMENTAZIONI - Il laboratorio è suddiviso in due settori: 1) prove materiali e 2) prove strutture. Nel primo si svolgono le prove sui materiali tradizionali e su materiali di tipo innovativo. Nel secondo, invece, si eseguono prove dinamiche e pseudodinamiche su strutture o elementi di strutture. Tra le attività messe in campo, lo sviluppo di tecniche antisismiche, le prove "in-situ", su strutture ed elementi strutturali e su dispositivi antisismici, e le prove materiali.

ATTIVITÀ DEL LABORATORIO:
• Prove Materiali:
Acciaio, Calcestruzzo, Muratura, Legno; Elastomeri, PTFE, Leghe a memoria di forma
• Prove su dispositivi antisismici:
Isolatori Elastomerici; Isolatori a Scorrimento; Dispositivi dipendenti dallo spostamento, Dispositivi dipendenti dalla velocità
• Prove su Strutture e/o elementi strutturali:
Prove su tavola vibrante, Pseudodinamica, Quasi statica, Ciclica
• Prove in Situ:
Rilievo Geometrico e Dettagli Costruttivi, Caratterizzazione dei Materiali, Diagnostica e Monitoraggio, Identificazione del Danno, Prove di rilascio, Identificazione dinamica
• Sviluppo di tecniche Antisismiche:
Isolamento Sismico, Dissipazione di Energia, CAM e DIS-CAM, Legno Post-tensione
Applicazioni basate su LMF