I terremoti rappresentano una delle maggiori sfide per la sicurezza degli edifici a livello mondiale. 

Gli edifici esistenti, costruiti prima dell’introduzione delle moderne normative antisismiche, sono particolarmente vulnerabili e spesso non sono in grado di resistere ai carichi sismici. Ciò rende ancora più urgente la domanda: come si possono adeguare questi edifici per renderli antisismici? L’azienda specializzata in sistemi di fissaggio fischer, in collaborazione con la Purdue University (USA), ha condotto test su strutture in cemento armato a grandezza naturale. Questi test hanno permesso di definire nuovi approcci per il successivo rinforzo antisismico degli edifici.

La nostra Terra è un pianeta dinamico: ruota, orbita attorno al sole ed è costantemente in fermento al suo interno. Ogni anno si registrano circa 500.000 terremoti in tutto il mondo (fonte: US Geological Survey (USGS)). Le regioni lungo la Cintura di fuoco del Pacifico, l’Himalaya, il Mediterraneo, l’America Centrale e i Caraibi sono particolarmente vulnerabili a causa dei regolari movimenti tettonici. Anche le attività umane come l’estrazione di petrolio e gas, il fracking, le trivellazioni geotermiche e la costruzione di grandi bacini idrici possono innescare attività sismica. Gli ingegneri strutturali e gli statici devono garantire non solo la capacità portante della struttura principale quando progettano edifici in zone sismiche, ma anche che i componenti non portanti, come tubi, condotti, controsoffitti, canaline portacavi, unità di condizionamento e facciate, non cedano o crollino. Tuttavia, molte persone che vivono in zone sismiche abitano in edifici esistenti costruiti prima dell’introduzione delle moderne normative antisismiche, che spesso non sono progettati per resistere agli impatti sismici. 

Test antisismici su larga scala:
il Gruppo fischer ha recentemente condotto un progetto di ricerca in collaborazione con una delle sue università partner, la Purdue University negli Stati Uniti. Test su larga scala, eseguiti su strutture in cemento armato a grandezza naturale, hanno analizzato, tra l’altro, il comportamento dei collegamenti tra travi e pilastri, che rappresentano una delle aree più sollecitate sotto carico sismico, e hanno verificato una soluzione innovativa per l’adeguamento sismico delle strutture. “Questi nodi nelle strutture portanti sono soggetti a sollecitazioni e forze particolarmente elevate durante il carico orizzontale di un terremoto”, afferma il Dott. Margaritis Tonidis, ex dottorando presso la Purdue University e ingegnere responsabile del progetto. Questi nodi sono punti critici della struttura: se cedono, l’intero sistema può collassare.

Nuova soluzione di rinforzo per giunti di telaio:
è stato testato con successo un sistema di ancoraggi compositi ed elementi di rinforzo per il successivo rinforzo dei giunti di telaio, utilizzando malta iniettabile Fischer con barre filettate. Il sistema di ancoraggio composito presenta una deformazione minima sotto carico ed è in grado di assorbire e trasferire forze elevate al calcestruzzo, aspetto cruciale per il successo di questa soluzione di rinforzo. Il risultato è un comportamento portante controllato, anche durante i terremoti. La soluzione di rinforzo modifica il flusso di forze tra la trave e il pilastro. Gli effetti del carico vengono trasferiti dall’area del giunto ai componenti strutturali adiacenti. Meccanismi di rottura definiti impediscono il collasso completo del sistema. “Anche in presenza di elevate sollecitazioni sismiche, la malta iniettabile si è dimostrata un legame adesivo affidabile per i successivi rinforzi e ha portato a risultati innovativi nei test”, sottolinea il Prof. Akanshu Sharma, professore associato alla Purdue University ed ex professore ordinario presso l’Istituto di Scienza dei Materiali dell’Università di Stoccarda. “Siamo stati in grado di dimostrare un miglioramento delle prestazioni della struttura rinforzata sotto carico sismico.” Senza il rinforzo, il sistema strutturale ha mostrato danni significativi ai collegamenti tra travi e pilastri nel test comparativo, mentre la struttura rinforzata con il sistema fischer ha dimostrato prestazioni superiori. “Il sistema di ancoraggio composito fischer può essere installato anche con l’edificio in uso senza causare grandi disagi”, aggiunge il Prof. Sharma.

“Il progetto ha rappresentato un’opportunità fantastica e unica per verificare e testare i risultati e i concetti acquisiti nelle nostre precedenti ricerche in condizioni realistiche”, sottolinea il Dr. Erik Johannes Stehle, responsabile dello sviluppo di FiXperience presso fischer. “Ha dimostrato ancora una volta che il successo di una soluzione di rinforzo sismico di questo tipo dipende in larga misura dalle prestazioni dell’ancoraggio: in questo caso, il sistema di ancoraggio composito ha dimostrato la sua validità sia a livello strutturale che nelle connessioni tra travi e pilastri, evidenziando elevata rigidezza e bassa deformazione a livelli di carico elevati.” 

Le collaborazioni di ricerca internazionali come motore dell’innovazione.
Il Dott. Erik Stehle sottolinea: “Abbiamo bisogno di collaborazioni di ricerca internazionali. Attraverso questo scambio, traiamo ispirazione, idee e impulso per nuove innovazioni, rafforzando al contempo la nostra posizione di innovatori globali”. Anche il Prof. Sharma evidenzia il valore della cooperazione internazionale tra scienza e imprenditorialità: “Alla Purdue University, siamo molto orgogliosi di aver già condotto diversi progetti di ricerca pionieristici con il Gruppo fischer, tra cui il primo test sismico a grandezza naturale al mondo su strutture con una soluzione di rinforzo per giunti di telaio con mensole”.

La validazione scientifica, coronata da successo, si sta ora traducendo in applicazioni pratiche su edifici esistenti. I risultati offrono speranza: dimostrano che esistono soluzioni realistiche ed economiche per rendere gli edifici più datati più resilienti e, di conseguenza, salvare vite umane e infrastrutture in caso di terremoto.