Isolamento sismico: la protezione di edifici alti con moderne tecnologie dal Giappone fino a Messina e Napoli
L’isolamento sismico è utilizzabile (ed è utilizzato) per proteggere dal terremoto anche edifici di notevole altezza. Ad esempio, in Giappone, già nel 2011, su oltre 5.000 edifici isolati alla base, più di 120 erano nuovi grattacieli.
Però, a parere non solo mio, c’un limite: l’utilizzazione dell’isolamento sismico alla base per proteggere edifici estremamente alti (come i grattacieli) risulta problematica, perché tali edifici, a base fissa, sono caratterizzati da valori assai bassi delle frequenze proprie di vibrazione. Ciò richiede, dunque, l’applicazione di sistemi d’isolamento sismico in grado di conferire alla struttura isolata frequenze di vibrazione molto basse, non facili da realizzare. Inoltre, in considerazione di ciò, per limitare a valori accettabili gli spostamenti orizzontali degli edifici, occorre aggiungere agli isolatori dispositivi in grado di conferire al sistema antisismico una notevole dissipazione di energia: è stato verificato che, in molti casi, una dissipazione di energia troppo elevata può dar luogo ad amplificazioni del moto sismico alle frequenze che caratterizzano le pareti interne e/o, soprattutto, le apparecchiature contenute nell’edifico, così da non proteggere questi adeguatamente dal terremoto. Infine, se l’edificio isolato alla base è molto alto, può risultare necessario inserire, alla base, anche dispositivi anti-trazione, per evitarne il sollevamento in corrispondenza degli spigoli.
Nella Fig. 1 è mostrato, a titolo di esempio, un edificio di nuova costruzione, di 87,4 m di altezza, eretto a Tokyo nel 2000 su 30 isolatori in gomma-piombo (Lead Rubber Bearing – LRB), ai quali, però (a causa del periodo di vibrazione elevato, pari a 4 s), è stato necessario aggiungere 99 dissipatori elasto-plastici (Elastic Plastic Damper – EPD), oltre a dispositivi anti-sollevamento.
Per proteggere dal terremoto edifici molto alti, a parere non solo mio, è consigliabile utilizzare, invece di sistemi di isolamento sismico alla base, sistemi dissipativi, usualmente realizzati inserendo in elementi diagonali che congiungono piani diversi, dispositivi in grado di dissipare una notevole quantità di energia. Anche tali sistemi trovano già una vasta applicazione in diversi paesi, compreso il Giappone, dove sono molti i progettisti a concordare con quanto ho scritto. La Fig. 2 mostra, a titolo d’esempio, un edificio giapponese di nuova costruzione per telecomunicazioni, di 30 piani, protetto da dissipatori viscosi “a ricircolo di sfere” (RTD), inseriti nei succitati elementi diagonali.
Per quanto attiene all’Italia, fino al 2014 l’edificio isolato sismicamente più alto nel nostro Paese era un edificio residenziale di 7 piani fuori terra e cantinato sito in Via Spadafora a Messina, che (come è noto) si trova in un’area fortemente sismica. Tale edificio, non essendo eccessivamente alto, è ben protetto dal terremoto grazie a 22 LRB ed a 2 isolatori a scorrimento a superficie piana acciaio-teflon (Sliding Device – SD), forniti dalla Società FIP Industriale di Selvazzano Dentro (Padova) ed installati alla sommità del cantinato. L’edificio fu realizzato dalla D&D Costruzioni di Messina (previa demolizione di quello precedentemente esistente), progettato dall’Ing. Salvatore Sciacca (con la collaborazione, per l’isolamento sismico, degli Ingg. Alberto Dusi e Manlio Marino) e collaudato in corso d’opera, nel 2014, dall’Ing. Giovanni Caminiti e da me.
Un problema che fu necessario risolvere (sul quale la normativa esistente non forniva alcuna indicazione) riguardò la protezione del giunto strutturale realizzato fra l’edificio isolato ed uno attiguo da tempo esistente (pure di notevole altezza) da possibili ostruzioni causate dalla caduta di detriti derivanti da crolli in quest’ultimo. A tal fine, su mia richiesta, furono predisposte due lamiere zincate flessibili, con forte pendenza, formanti “gronde” per convogliare lateralmente i suddetti eventuali detriti.
Inoltre, pure in Italia non mancano edifici ancora più alti protetti dal terremoto grazie a sistemi dissipativi. Da citare sono le due torri gemelle dei Quartieri Generali dell’ENEL a Napoli, con corpo centrale sospeso (di 33 piani fuori terra, di cui 29 sospesi, e di altezza pari a 120 m), che furono erette nel 1993. Ciascuna di tali torri è protetta da 116 + 116 dissipatori isteretici EPD “ a piolo” e da 2 + 2 dispositivi meccanici fissi a comportamento elastico, forniti anch’essi dalla Società FIP Industriale. Il progetto esecutivo si deve alla Società CTIP – STIPE.
Alessandro Martelli
