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Architetto Giuseppe Gentili

Antisismica

ISOLATORE SISMICO A SCORRIMENTO CON SFERE AD ALTISSIMA RESISTENZA

L’effetto del terremoto sulle costruzioni è cosa tristemente nota, gli edifici vengono costruiti ancorati al terreno di posa tramite diversi tipi di fondazioni, con la conseguenza che l’onda sismica, che si propaga dal terreno alle fondazioni e da queste a tutta la struttura, produce sollecitazioni rilevanti alle masse, tali da non poter essere sopportate totalmente dalla materia, producendo rilevanti lesioni fino al crollo. A queste sollecitazioni si tenta di porre rimedio mediante la posa in opera di consistenti dimensionamenti delle strutture portanti, aumentando le dimensioni geometriche delle strutture in c.a. e la quantità delle armature metalliche, in modo da poter resistere il più possibile a queste forze. Purtroppo il terremoto non si vince con la competizione, che è quella che si applica attualmente: il terremoto è forte e noi facciamo le strutture più resistenti. Con la natura non si vince in competizione poiché prima o poi arriverà la scossa di potenza non prevista, come tanti casi hanno dimostrato. La soluzione quindi è quella di riuscire possibilmente ad evitare gli effetti derivanti dalla scossa sismica.

Un buon sistema è quello di applicare isolatori sismici alle fondazioni in modo da disconnettere completamente l’edificio dal terreno e quindi ridurre, fino ad azzerare le conseguenze di queste forze; l’onda sismica per la presenza dell’isolatore non può propagarsi alle strutture in elevazione e non provocare danni.

In commercio sono presenti isolatori di diversa natura, sono molto costosi e realizzati con una tecnologia altamente specialistica, di conseguenza anche la posa in opera non può essere effettuata dalla semplice manovalanza dell’impresa edile, ma soltanto da tecnici specializzati. In alcuni isolatore dopo ogni sisma c’è la necessità di rivedere o sostituire alcuni componenti del sistema, cosa ovviamente non semplice e non di poco costo. Gli isolatori sismici sono poco utilizzati; non c’è nell’uso una diffusione capillare, un uso comune, popolare, come per il calcestruzzo o per un pannello isolante termico, o una guaina impermeabilizzante, ecc.; questo perché non sono di facile applicazione. Solo quando la tecnologia è semplice e costa poco, ne viene diffuso l’uso e gli effetti globali sono eccellenti, altrimenti i risultati sono scarsi e non risolutivi.

L’isolatore sismico proposto e brevettato nel 2011-2012 (nazionale e internazionale) è un pannello da utilizzare nelle nuove costruzioni, da porre in opera tra una prima fondazione in c.a., da realizzare a contatto con il terreno, tipo platea o parte di essa, anche su pali se necessario, e una seconda fondazione tradizionale dell’edificio realizzata sopra all’isolatore sismico, sulla quale vengono impostate poi le strutture portanti in elevazione: pilastri e travi. In caso di sisma si possono avere in questo modo movimenti del terreno di posa indipendenti da quelli dell’edificio, riducendo così gli effetti sulle strutture fino teoricamente al completo annullamento.

L’isolatore sismico in questione, è costituito da un sistema di sfere realizzate in allumina sinterizzata e quindi ad altissima resistenza alla compressione, inerti e con caratteristiche immutabili nel tempo, poste in un ambito di polistirolo espanso o poliuretano. Da una prova fatta a compressione una sfera di cm 4 di diametro di questo materiale, non ha riportato tracce di nessuna fase plastica o altro effetto dopo un carico di 9 tonnellate.

La possibilità di rotazione multidirezionale delle sfere, in caso di onda sismica proveniente da qualunque direzione, ammortizza e isola il moto oscillante orizzontale del terreno, senza trasmettere sollecitazioni all’edificio, il quale per inerzia tenderà a mantenere la posizione, riducendo così gli effetti disastrosi ben conosciuti e teoricamente fino all’annullamento.

Il modulo non subisce deformazioni conseguenti al sisma, essendo le sfere ad altissima resistenza alla compressione, inerti e prive di effetti plastici, quindi la risposta con effetto isolante è sempre la stessa, anche alla prossima scossa sismica, senza dover sostituire mai i componenti del pannello.
Il sistema è di elementare montaggio tanto da poter essere effettuato dalla normale manovalanza di cantiere e i pannelli isolanti sismicamente, contenenti le sfere, possono essere acquistati in una rivendita di materiali edili; questo ovviamente dopo le dovute sperimentazioni ed aver ottenuto tutte le autorizzazioni previste dal DM 1401/2008.

La questione del ricentramento viene affidata a sistemi idraulici perimetrali.

Il sistema, non trasmettendo significativamente le forze sismiche all’edificio fino in teoria all’annullamento, ne ridurrà il dimensionamento strutturale e nello stesso tempo manterrà efficienti le funzionalità dell’edificio e delle persone presenti durante il terremoto. Inoltre gli abitanti delle case e il personale che lavora all’interno degli edifici, essendo a conoscenza dell’isolamento della costruzione rispetto al terreno, avranno reazioni più controllate e calme con effetti positivi sulla prosecuzione delle loro attività.

Essendo il pannello realizzato con materiali inerti quindi non assorbenti minimamente acqua dal terreno, l’edificio risulterà totalmente isolato dall’umidità.

Il costo dell’isolatore proposto sarà molto basso se si considera che le sfere che verrano usate costano all’origine € 1,9 circa al kg ed ogni sfera pesa circa 120 grammi.

Il video allegato, anche se realizzato in modo molto, ma molto artigianale, dimostra l’effetto isolante del sistema. Come si può vedere la base oscilla, (pannello in MDF: fondazione a contatto con il terreno) ma lo scatolone, con il bicchiere d’acqua posto sopra l’isolatore, (l’isolatore è la parte bianca in polistirolo con all’interno le sfere), rimane praticamente immobile.

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Durante tutto l’anno 2012 mi sono rivolto a diverse Facoltà di Ingegneria presso varie Università, sia per una verifica con professori specializzati in strutture antisismiche, sia per sperimentare su tavola vibrante la funzionalità di questo isolatore: risultato nullo, anzi ho riscontrato molta sufficienza.

Le tavole vibranti in Italia, sembra siano in totale solo 5, situate in alcune Università e Enti Statali. Lo Stato di una nazione con territorio totalmente sismico come l’Italia, dovrebbe favorire e sperimentare gratuitamente qualunque proposta di sistemi antisismici, sia per le Università che per i privati. Invece le prove su tavola vibrante per i privati sono molto costose, e non tutte le Università dispongono di apparecchiature per la simulazione sismica, quindi, come si fa a studiare il terremoto? I professori specializzati delle nostre Università purtroppo possono solo teorizzare studi e soluzioni, e per i privati poi ci sono solo scarse e costose possibilità.

Insieme ad alcune aziende stiamo verificando le possibilità di realizzare questo isolatore in altri paesi.

Sarnano 2 agosto 2012
Arch. Giuseppe Gentili