Verifiche con terremoti artificiali di efficacia sistemi miglioramento sismico su strutture danneggiabili

 
VERIFICATA EFFICACIA SISTEMI DI MIGLIORAMENTO DI STRUTTURE DANNEGGIABILI DA SISMI

Prove su un modello in scala della Chiesa di Santa Irene di Istanbul
sottoposto a sollecitazioni su "tavole vibranti" nei laboratori ENEA
 

1 ottobre: una scossa di terremoto e poi via via altre sempre più forti;  ma la struttura sulla "tavola vibrante" rimane integra.
È quanto accaduto presso i laboratori dei "Terremoti Artificiali" del Centro ENEA della Casaccia, dove,  su un modello rinforzato in scala 1:10, che riproduce il principale elemento strutturale della Chiesa di Santa Irene di Istanbul (Turchia), sono  state condotte prove di sperimentazione sismica grazie alle "Tavole Vibranti" che riproducono i terremoti. Il modello è stato sottoposto a sollecitazioni sismiche crescenti, uguali per intensità ed effetti a quelle tipiche dell'area geografica della Turchia.
Lo studio del comportamento sismico della struttura della Chiesa di Santa Irene  a Istanbul è frutto di un accordo del Ministero dei Beni Culturali della Turchia, che, con il finanziamento della Banca Mondiale, ha affidato il lavoro allo Studio Croci e Associati e SPC di Roma in joint venture con l'OSM di Istanbul. 
 
 I risultati delle prove hanno messo in luce tutta l'efficacia dell'intervento.
In particolare, l'arco centrale trasversale fra le due cupole principali della chiesa, il più debole della struttura, è stato sottoposto ad un intervento di miglioramento sismico e con queste prove ne è stata verificata l'efficacia.
 
Le prove sono state realizzate alla presenza dell'arch. Maurizio Galletti,  Soprintendente per i Beni architettonici e paesaggistici del Lazio e del Prof. Giorgio Croci, progettista dell'intervento di miglioramento sismico, dell'ing. Luciano  Marchetti, Vice Commissario per la Salvaguardia dei Beni Culturali dell'Abruzzo, istituzione cui l'ENEA ha fornito supporto e collaborazione durante la difficile fase dell'emergenza nell'area terremotata, partecipando fin dai primi giorni con una sua task force.
 
Il laboratorio "Terremoti Artificiali" dell'ENEA fa parte di RELUIS, Rete dei Laboratori Universitari per l'Ingegneria Sismica, a cui fa riferimento la Protezione Civile per la sperimentazione in campo sismico, e partecipa alle fasi della ricostruzione in Abruzzo, mettendo le sue competenze a disposizione del sistema Paese.
 
Descrizione delle sperimentazioni effettuate:
Le prime sperimentazioni sul modello sono state effettuate a luglio senza l'applicazione di tecniche di rinforzo antisismico e le prove erano state interrotte dopo che si erano verificati gravi danneggiamenti dell'elemento strutturale (una prima leggera lesione a 0.27 g di accelerazione di picco e gravi lesioni  a 0.35g).
In questa seconda fase sperimentale, il modello rinforzato è rimasto integro quando è stato sottoporto a sollecitazioni pari a quelle della sperimentazione di luglio, e solo quando sono state applicate accelerazioni di intensità doppia rispetto alle precedenti, si sono verificate le prime lesioni.
 
Il miglioramento sismico è stato conseguito tramite interventi "leggeri e mirati", non visibili e non invasivi: l'irrigidimento dei matronei mediante inserimento – sotto il pavimento - di controventi orizzontali al primo livello del manufatto, il rinforzo a taglio dei pilastri dell'arco centrale tramite staffatura e, per quanto riguarda i quattro archi longitudinali,  l'applicazione  - sotto il manto di copertura -  di un rinforzo in doppio strato di fibra aramidica stesa con resina epossidica avente il duplice compito di rinforzare e irrigidire gli archi stessi, seguendone la geometria senza appesantire la struttura. Anche per l'arco centrale trasversale il miglioramento sismico rinforzo/irrigidimento è stato realizzato mediante l'applicazione dello stesso materiale composito. Nel corso della prova è stato rilevato come non necessaria l'adozione di un tirante in acciaio di irrigidimento dell'arco centrale, inizialmente predisposto ma non attivato in quanto è stato verificato come i nastri in materiale composito fossero sufficienti per il miglioramento sismico della struttura.
 
Grazie ad un sistema innovativo di monitoraggio di tipo "motion capture 3D" ad alta risoluzione, che prevede un sistema di posizionamento locale di telecamere per la rilevazione delle traiettorie dei marcatori fissati nei punti critici della struttura sottoposta a vibrazione, è possibile realizzare filmati dei test, rielaborati da un modello matematico che permette di visualizzare la effettiva posizione dei marcatori e di assimilare in tempo reale i dati sperimentali nei modelli numerici.
 
Questa applicazione innovativa ha consentito anche la messa in rete delle prove, realizzando in tempo reale la sperimentazione condivisa a distanza tra diversi utenti collegati in remoto. 
La condivisione a distanza con accesso alla rete di supercalcolo dell'ENEA è uno dei capisaldi della sperimentazione presso i laboratori di prove dinamiche e controllo delle vibrazioni dell'ENEA e consente ai partner  di partecipare direttamente all'esperimento, con scambio di dati ed informazioni in tempo reale. Ciò è particolarmente importante per le prove sismiche e per le attività di qualifica di attrezzature, componenti e sistemi per le applicazioni su impianti energetici di ogni tipo, anche nucleari, e per l'ingegneria civile, industriale, aerospaziale. 
 
Le prove su tavola vibrante sono soltanto una  –anche se fra le  più importanti-   delle attività ENEA nel campo delle tecnologie antisismiche, settore nel quale l'Agenzia effettua ricerca da molti anni.  L'ENEA, infatti,  oltre che della vulnerabilità sismica delle strutture, si occupa anche di analisi di pericolosità e della risposta sismica locale, e riveste un ruolo rilevante a livello nazionale per le tecnologie antisismiche innovative, che viene riconosciuto anche a livello internazionale.
 
Roma, 2 ottobre 2009