Un team di ricercatori ha escogitato un innovativo metodo per costruzioni antisismiche che isola i componenti strutturali danneggiati preservando gli edifici dal collasso
Si tratta del primo articolo di ricerca nel campo della progettazione delle costruzioni a guadagnarsi la copertina della rivista Nature
I ricercatori dell’Istituto ICITECH dell’Universitat Politècnica de València (UPV) sono riusciti nell’impresa di creare il primo metodo di progettazione per costruzioni antisismiche capace di resistere a situazioni estreme di origine naturale o all’inadeguata manutenzione e conservazione. Paradossalmente questa soluzione costruttiva si ispira alle lucertole ed alla loro capacità di perdere un arto (la coda) se minacciate da predatori. Allo stesso modo l’edificio anti crollo dell’UPV, isola il componente della struttura che è potenzialmente a rischio, mantenendo inalterata la capacità di resistenza degli altri elementi strutturali.
Al momento, le soluzioni più diffuse per la progettazione di costruzioni antisismiche, mettono in atto l’esatto contrario della tecnica sviluppata dai ricercatori, ovvero tentano di migliorare la connettività tra i singoli componenti della struttura. In caso di “guasto” di un elemento, questa connessione permette di ridistribuire i carichi al resto del sistema evitando il cedimento della struttura.
Tuttavia questa soluzione risulta efficace per i piccoli cedimenti, ma il propagarsi del problema porta inevitabilmente al collasso dell’intero edificio.
Il team dell’ICITECH ha ribaltato completamente questo concetto, creando connessioni estremamente simili a quelle di un circuito elettrico. “Il nostro nuovo metodo di progettazione fornisce una soluzione per superare questa limitazione allarmante e ottenere edifici più resilienti, in grado di isolare un collasso solo sulla parte della struttura che ha subito il cedimento iniziale e salvaguardando il resto dell’edificio”, ha sottolineato Jose M. Adam, coautore della pubblicazione insieme a Nirvan Makoond, Andri Setiawan e Manuel Buitrago, tutti e quattro membri di ICITECH-UPV.
Una rete di “fusibili” protegge l’edificio dal crollo
Il principio del metodo sviluppato dal team dell’UPV si ispira al concetto di fusibile strutturale, nel quale le parti danneggiate di un edificio vengono isolate dal resto della struttura per impedire la propagazione di guasti gravi all’intera costruzione.
“Questa nuova filosofia è simile alla protezione di un sistema elettrico dai sovraccarichi, collegando diversi componenti della rete attraverso fusibili elettrici. Con i nostri progetti, l’edificio ha continuità strutturale in condizioni operative normali, ma viene segmentato quando la propagazione del guasto è inevitabile, riducendo così l’entità del guasto danni e prevenendo il collasso totale”, afferma Nirvan Makoond.
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Non solo. L’implementazione di questo sistema nelle costruzioni antisismiche avrà un impatto irrisorio a livello economico, sfruttando elementi costruttivi e materiali convenzionali. Allo stato attuale di sviluppo, il nuovo approccio progettuale dei ricercatori può essere praticamente applicato a qualsiasi nuovo edificio.
Un test edilizio su scala reale
La dimostrazione che il sistema dell’UPV funziona è arrivata nell’ambito del progetto Endure, finanziato dal Consiglio Europeo della Ricerca (ERC) con un premio di oltre 2,5 milioni di euro. Durante questo progetto, nel giugno 2023 è stato effettuato il primo test al mondo, applicando la soluzione ad un edificio prefabbricato in cemento a grandezza naturale con un ampio cedimento iniziale della struttura. Isolando la parte dell’edificio danneggiata i ricercatori sono riusciti ad impedire la propagazione del problema, salvando l’edificio dal crollo. Il prossimo passo sarà quello di estendere questa tecnica per costruzioni antisismiche prefabbricate, anche agli edifici costruiti con acciaio e cemento gettati in opera.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature diventando il primo articolo di ricerca nel campo della progettazione delle costruzioni a guadagnarsi la copertina.
