Terremoti: tecnologie innovative per la sicurezza sismica degli edifici storici

Rafforzare gli edifici storici con tecnologie antisismiche innovative e soluzioni di sensoristica avanzata dal minimo impatto visivo. È quanto è stato realizzato nell’ambito del progetto RIPARA^[1], al quale hanno partecipato ENEA, l’azienda EdilCAM Sistemi e le Università degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale, Sapienza e Roma Tre (quest’ultima nel ruolo di coordinatore), grazie al finanziamento della Regione Lazio nell’ambito del Distretto Tecnologico Beni Culturali (DTC). Le nuove tecnologie - validate sulle tavole vibranti dell’ENEA – renderanno gli edifici idonei a resistere a oltre due volte le accelerazioni del sisma del 2016.

Nella prima fase del progetto i ricercatori hanno utilizzato elementi in pietra prelevati dalle macerie di edifici crollati a seguito del terremoto del 2016 per replicare murature tipiche delle costruzioni storiche dei borghi dell’Italia centrale, sia per tessitura muraria, sia per le caratteristiche della malta. Il prototipo di muro, senza rinforzi, è stato poi testato sulle tavole vibranti del Centro Ricerche ENEA Casaccia dove sono state riprodotte le stesse scosse del terremoto dell’Italia Centrale del 2016 e del 2017.

Successivamente i muri sono stati riparati e rinforzati con due soluzioni innovative sviluppate nell’ambito del progetto: la prima ha previsto piccoli capochiavi integrati nella muratura facciavista per garantire il corretto “tiro” e trattenimento delle pareti; la seconda soluzione invece ha riguardato l’applicazione di nastri metallici tra la malta e le pietre, totalmente invisibili dall’esterno. Entrambe le soluzioni sono state integrate con l’inserimento di un innovativo sistema di monitoraggio basato su sensori in fibra ottica, realizzato e installato da ENEA e Università degli Studi di Roma Tre, per tenere sotto controllo i nastri in acciaio - e quindi lo ‘stato di salute’ strutturale dell’edificio - e minimizzare l’impatto visivo, garantendo, al contempo, affidabilità e durabilità.

Il sistema integrato e installato sulle pareti è stato sottoposto alle stesse violente accelerazioni dei terremoti che hanno colpito il nostro Paese circa 8 anni fa: mentre il muro senza rinforzi ha raggiunto un livello di danneggiamento assimilabile allo Stato Limite di Collasso (SLC) per un valore dell’accelerazione di picco alla base pari a 0,5 g, ovvero metà dell’accelerazione di gravità, quello rinforzato ha dimostrato una capacità di resistenza doppia rispetto alla condizione senza rinforzo.

L’analisi dei risultati ottenuti dalle due configurazioni ha fatto emergere l’efficacia della nuova soluzione antisismica, confermando che questa può essere la strada da intraprendere per rafforzare le costruzioni storiche in pietra facciavista dell’Italia centrale, coniugando la sicurezza e la conservazione delle antiche case in pietra.

Le tavole vibranti situate presso il Centro Ricerche Casaccia dell’ENEA sono tra le più grandi in Europa e all’avanguardia nella strumentazione e analisi dei dati di vibrazione acquisiti nelle prove sismiche. In grado di muoversi nelle sei dimensioni spaziali (tre direzioni di spostamento e tre rotazioni), rappresentano un’infrastruttura unica a disposizione del Sistema Paese per la sperimentazione delle tecnologie più mature per applicazioni in ingegneria civile e industriale, edilizia e beni culturali. Nel 2007 il Laboratorio di Analisi e Modelli per le Infrastrutture Critiche ed i Servizi essenziali, presso il quale si trovano le tavole vibranti, è stato il primo di ingegneria sismica al mondo a dotarsi di un sistema di motion capture 3D, a tutt’oggi il più avanzato nel suo genere in Italia, in grado di eseguire la misura dello spostamento nello spazio 3D di centinaia di punti dell’oggetto sottoposto ai test sismici, con una accuratezza inferiore al decimo di mm e con una frequenza di campionamento fino a 2000 Hz. Dal 2017, il laboratorio è stato ulteriormente potenziato grazie all’implementazione di una nuova tecnica di elaborazione avanzata derivata dal metodo del moto magnificato, che amplifica, rendendoli visibili a occhio nudo, anche i più piccoli movimenti degli oggetti, consentendo di individuare le parti più vulnerabili, a rischio rottura o crollo.