Isolamento sismico

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Osservare queste scene apocalittiche ed immaginare che ci siano stati edifici rimasti completamente intatti e, addirittura, pienamente operativi, sembra incredibile.

Sempre negli anni ’90 l’isolamento sismico si mette in luce anche nel campo degli interventi di adeguamento, con il notevole vantaggio, rispetto alle tecniche tradizionali, di non dover toccare la struttura esistente. Negli Stati Uniti si assiste ai primi interventi di questo tipo, in particolare con la City Hall di Oakland. L’edificio era particolarmente importante per vari motivi, anzitutto perché fu il primo edificio alto governativo degli Stati Uniti, in secondo luogo perché nel 1914, ai tempi della sua costruzione, era il più alto edificio della costa occidentale con i suoi 324 piedi di altezza; inoltre, l’edificio è segnato nel registro storico dei monumenti degli Stati Uniti, quindi era importante conservare sia l’architettura interna che l’impostazione storica della struttura.

L’edificio già subì notevoli danni con il terremoto di Loma Prieta del 1989 e gli interventi avevano previsto l’impiego di 111 isolatori in gomma armata, di cui 36 con inserti in piombo. L’inserimento dei dispositivi avvenne con taglio delle colonne al primo piano e temporaneo impiego di martinetti idraulici. Di seguito è mostrato il comportamento della struttura nel caso di base fissa e di base isolata.

Fig. 2.18
La City Hall di Oakland nelle versioni a base fissa e a base isolata

Non da meno fu l’intervento di adeguamento della San Francisco City Hall.

Fig. 2.19
La City Hall di San Francisco

Anche in questo caso bisognava essere particolarmente rispettosi nell’intervenire, dato che l’edificio, costruito nel 1915, è oggi riconosciuto come uno dei più importanti e significativi esempi di architettura classica negli Stati Uniti. La struttura, alta 300 piedi, aveva un problema notevole: si basava sul concetto di piano soffice per dissipare energia, lo stesso sistema applicato nell’ospedale Olive View che rovinò clamorosamente nel 1971; questo, unitamente ad altri problemi di discontinuità strutturale, rendevano la dinamica dell’edificio particolarmente sfavorevole. E infatti nel terremoto di Loma Prieta del 1989 anche questo edificio fu severamente danneggiato.

In realtà l’isolamento sismico non fu l’unica soluzione contemplata, bensì ve ne furono quattro al vaglio degli ingegneri:

1. base isolata;

2. base fissa e pareti di taglio (shear walls) in cemento armato;

3. base fissa e controventi in acciaio;

4. base fissa ed intelaiatura (MRF) in acciaio, mantenendo il piano soffice.

A fronte di un’accelerazione alla base di circa 0.20g, si aveva per la sovrastruttura 0.23g nel caso di base isolata, 0.65g per la soluzione 2 e 3 e 0.50g per la soluzione 4 (grazie al piano soffice che fungeva in parte da isolante).

L’esperienza italiana nel campo dell’isolamento sismico

Venendo all‘Italia, si è detto che gli anni ’70 videro il Belpaese in primo piano in questo settore, acquisendo
addirittura la leadership mondiale. In particolare è il 1976, con il terremoto in Friuli, che si ebbe una pietra miliare. Tra tutte le opere in costruzione nel tratto autostradale Udine-Carnia l’unica a non aver subito danni fu il viadotto di Somplago, grazie ad una protezione sismica basata sull’isolamento. La soluzione era semplice, ma si rivelò estremamente efficace.

Fig. 2.20
Il viadotto di Somplago

E’ l’esperienza sul campo che mette in luce la qualità dell’isolamento sismico e ne favorisce la distribuzione; è andata così per i terremoti di Kobe e Northridge e lo è stato anche per il Friuli: la Società Autostrade si convinse della bontà di queste soluzioni e ne prescrisse l’adozione anche per i ponti ed i viadotti del successivo tratto Carnia-Tarvisio.

Ma non solo, perché nel 1990 furono emesse le ” Istruzioni per la progettazione antisismica dei ponti con l’impiego di dispositivi isolatori/dissipatori“, le quali furono particolarmente importanti in quanto tra le prime al mondo.

Il viadotto di Somplago e le istruzioni successive diedero una tale spinta al settore che in 10 anni, dal 1983 al 1993, vi furono 150 nuove applicazioni, con circa 150mila metri lineari di impalcato.

Non si può dire lo stesso per gli edifici però, dato che delle tante proposte progettuali solo 15 si concretizzarono effettivamente. Sostanzialmente il problema risiedeva nella mancanza di una normativa di riferimento e di un complesso iter necessario per ottenere l’approvazione dei progetti da parte del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici.

Solo nel 1993 si ebbero le prime “Linee Guida per il progetto di edifici con isolamento sismico“, grazie al Servizio Sismico Nazionale (SSN).

Dopo altri 5 anni, nel 1998, furono emanate dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici [C.S.LL.PP.] le ” Linee Guida per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Collaudo delle opere isolate dal sisma“.

Ad oggi sono parecchie le applicazioni ed è fervente l’attività di ricerca, con l’intento di mettere a punto soluzioni sempre più
efficienti.

Vediamo adesso più in particolare gli edifici a cui si è accennato, costruiti a partire dalla fine degli anni ’80.

Anzitutto va citato il Quartier Generale dei Vigili del Fuoco, realizzato nel 1981; sia per la struttura che per il sistema d’isolamento il progettista fu il prof. Federico Massimo Mazzolani della facoltà di Ingegneria della Federico II di Napoli. La struttura, di 5 piani, fu prevista poggiante su 24 isolatori in neoprene e teflon.

Nel 1985 ci fu un’altra applicazione, sempre a Napoli e sempre ad opera del prof. Federico Massimo Mazzolani: l’edificio della Brigata Mobile dei Vigili del Fuoco. La struttura, di 4+2 piani, era in acciaio e poggiava su 24 dispositivi misti ad isolamento e dissipazione.

Nel 1989 fu la volta di un Centro Civico della INAIL realizzato ad Ancona, Monte D’Ago, ad opera della Gen. Edil. S.p.A. su progetto dell’ ing. Fabrizio De Miranda. La struttura di 4 piani fu realizzata poggiante su 12
dispositivi in gomma neoprene armata di 900 mm di diametro e 180 mm di altezza, di cui 120 di solo neoprene. Lo spostamento di progetto ammontava a 52 mm, con una deformazione a taglio di progetto del 43%.

Veniamo al 1990, con l’impiego degli isolatori ad Ancona nell’attuale sede amministrativa della Telecom. Il progettista dell’edificio, di 8 piani in cemento armato e completato nel 1989, era G. C. Giuliani. Furono impiegati 61 isolatori elastomerici ad elevato smorzamento (HDRB) di 500 e 600 mm. L’altezza dei dispositivi era di 207 mm totali, di cui 144 di sola gomma. Lo spostamento di progetto era pari a 140 mm, con il 100% di deformazione a taglio di progetto.

Fig. 2.21
La sede amministrativa della Telecom ad Ancona

Nel 1992 si ha l’impiego degli isolatori a Squillace Marina, Catanzaro, per la prima applicazione per appartamenti, realizzati dalla Gatto Costruzioni S.p.A. Gli isolatori, di tipo elastomerico ad alto smorzamento (HDRB) erano 27 di 2 taglie diverse: 13 da 500 mm e 14 da 400 mm. L’altezza totale era di 253 mm, di cui 136 di sola gomma. Lo spostamento di progetto era di 127 mm, con il 100% di deformazione a taglio di progetto. Il progettista degli isolatori fu F. Vestroni, il costruttore Alga.

Ad Ancona, sempre nel 1992, ci fu un’altra applicazione per il Nucleo Arruolamento Volontari della Marina Militare. L’edificio doveva servire da centro medico. I progettisti, sia della struttura che degli isolatori, erano Antonucci, Giacchetti e Mancini. Per l’edificio, di 2 piani, furono impiegati 44 dispositivi elastomerici ad elevato smorzamento aventi uno spostamento di progetto di 98 mm ed un carico verticale di progetto di 1115 kN.

Fig. 2.22
Il Nucleo Arruolamento Volontari della Marina Militare di Ancona

L’anno seguente, 1993, si hanno 2 applicazioni ad Augusta, Siracusa. La prima riguarda il Centro Medico Legale della Marina Militare, realizzato da Antonucci, Giacchetti e Mancini e completato nel 1994. L’edificio, di 3 piani in cemento armato, fu previsto poggiante su 24 isolatori HDRB aventi uno spostamento di progetto di 185 mm con un carico verticale di progetto di 818 kN. I progettisti dell’edificio si occuparono anche del progetto degli isolatori.

La seconda applicazione, sempre ad Augusta, riguarda degli edifici residenziali per la base della Marina Militare. I progettisti – Antonucci, Giacchetti e Mancini – si occuparono dell’edificio in cemento armato di 4 piani e dei 48 isolatori HDRB aventi uno spostamento di progetto di 160 mm con un carico verticale di progetto di 515 kN.

Fig. 2.23
Il Centro Medico Legale della Marina Militare di Augusta

Fig. 2.24
Gli edifici residenziali della Marina Militare di Augusta

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