Ha resistito per trenta secondi su una tavola vibrante che simula forti scosse di terremoto: è la casa in legno di quattro piani sottoposta al test sismico condotto il 6 ottobre scorso nel laboratorio della Fondazione Eucentre, Centro europeo di formazione e ricerca in ingegneria sismica, di Pavia. L'abitazione, la più alta mai testata in Europa, ha subito accelerazioni molto più elevate di quelle del terremoto che ha colpito L'Aquila, senza riportare danni significativi alla struttura portante. L'edificio, alto circa 12 metri e con una pianta di 36 metri quadrati, era dotato anche di porte, arredi e finestre che hanno superato il test senza danneggiamenti rilevanti.
Obiettivo del test, condotto all'interno di TreesLab, il laboratorio di Eucentre con la tavola vibrante per le simulazioni sismiche più potente d'Europa, era verificare la resistenza della casa di fronte a terremoti ad alta intensità, caratterizzati da elevata accelerazione. L’accelerazione è la forza che il sisma esercita alla base dell'edificio con “oscillazioni” orizzontali. Nell'esperimento l'abitazione è stata sottoposta a un'accelerazione pari a 1,1 g, molto superiore a quella del sisma dell'Aquila che è stata di 0,65 g. Un’accelerazione di 1,1 g significa che l'abitazione riceve alla base spinte orizzontali la cui forza è superiore al 100% del peso dell'edificio. L'abitazione sottoposta al test, progettata e costruita da Wolf Haus, è stata realizzata con struttura a telaio in legno, non era quindi un modello in scala ridotta com'è usuale in questo tipo di prove, ma un edificio a dimensioni reali, simile a quelli realizzati in tutto il mondo dall'azienda altoatesina. Dopo una lunga serie di test singoli sui differenti componenti edilizi, durata 15 mesi, è stato finalmente possibile testare con pieno successo la sicurezza antisismica dell'intero edificio.
L'esperimento condotto da Eucentre era finalizzato anche a monitorare la reazione al sisma delle componenti non strutturali dell'edificio, come serramenti e arredi. Porte, finestre e arredi hanno mostrato una buona resistenza alle scosse e non hanno riportato danneggiamenti significativi. All'interno della casa, inoltre, era stata allestita una stanza in cui erano presenti sia mobili fissati alle pareti, in un'ottica di prevenzione antisimica, che arredi privi di questi accorgimenti.
I mobili fissati alle pareti si sono rivelati più sicuri per i potenziali abitanti, rappresentati nell'esperimento da manichini in plastica. I mobili, grazie ai sistemi di fissaggio alle pareti, infatti, non sono caduti durante la scossa a differenza di quanto accaduto agli arredi privi di accorgimenti antisismici.
L’ingegnere Simon Keller, responsabile del settore statica di Wolf Haus che ha accompagnato e coordinato per lunghi mesi i lavori, si dice giustamente orgoglioso. “Il sisma dell'Aquila nel 2009 ha raggiunto un'accelerazione di 0,66g. I nostri test erano tarati su accelerazioni pari ad oltre 1g con l’obiettivo di simulare i drammatici terremoti recentemente verificatisi in Giappone ed a Haiti. Dopo aver analizzato l'ultimo test le previsioni si sono tramutate in certezza. Avevamo superato i 1,48g di accelerazione, un valore francamente incredibile. I nostri dati relativi all'accelerazione hanno superato quelli del devastante terremoto di Kobe, verificatosi nel 1995, con un valore di 0,9g, e quelli del più forte sisma mai registrato nella storia, ovvero il terremoto del 1960 a Valdivia, in Cile con 9,5 gradi della scala Richter. La norma italiana per il dimensionamento statico nelle zone a maggiore rischio sismico prevede un valore di accelerazione di 0,35g. I nostri test hanno pertanto superato di gran lunga questa soglia”.
Le prove a cui è stato sottoposto l’edificio sono di tipo pseudostatico, ossia prove a controllo di spostamento. Questo significa che in testa alla parete viene imposto, mediante degli attuatori, uno spostamento predefinito. Lo spostamento avviene prima in fase di spinta e poi in fase di tiro. Gli stessi attuatori rilevano la resistenza offerta dalla parete all’imposizione dello spostamento. Ogni spostamento viene impresso per tre cicli dopodiché si interrompe la prova e si controlla la presenza di eventuali danni. Finito il rilevamento si procede al valore di spostamento successivo. La prova prosegue fino a che non vi è un notevole calo di resistenza offerto dalla parete. Lo spostamento simula il comportamento della parete sotto azione di una forza orizzontale. Le prove pseudostatiche hanno permesso di tracciare delle curve forza spostamento per i vari tipi di parete. Da queste curve si è potuta ricavare l’effettiva resistenza delle pareti e una prima stima del fattore di struttura che serve a identificare la capacità a dissipare energia in caso di sisma.
Le prove sono state eseguite con diversi pannelli caratterizzati dalla presenza o meno di aperture (finestra, porta) e da diverse configurazioni di carico verticale. Con soddisfazione si è potuto rilevare che le scelte apportate in fase di progetto hanno portato a un aumento della resistenza pari circa al 30% per le singole pareti.
Tali prove sono poi state effettuate anche sui collegamenti, che rivestono un ruolo di grande importanza nelle strutture in legno visto che sono loro a conferire alla struttura un comportamento dissipativo. Durante la fase di sperimentazione i tecnici di Wolf Haus hanno testato sia le unioni tra pareti che le unioni tra parete e solaio in legno. La prove consistevano, come per le prove su pareti, nell’imposizione di uno spostamento a una delle parti unite in modo da simulare l’azione sismica.
Come per le prove su pareti i risultati sono stati schematizzati in curve forza-spostamento dalle quali si è stati in grado di ricavare informazioni sulla resistenza e sulla duttilità.
Nota:
Questo articolo è tratto da “Comunicare Legno”, N° 5 Nov/Dic 2011.
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