Da UniBo, una barriera interrata in metamateriali per difendere le case dai terremoti

La proposta arriva da un gruppo di ricerca di Alma Mater, Caltech e Politecnico di Zurigo: costruire una struttura sotterranea utilizzando metamateriali in grado di ridurre la vulnerabilità sismica di edifici e infrastrutture

Salvare case e costruzioni dal pericolo delle scosse sismiche con una “metabarriera” sotterranea. È la proposta che arriva da un gruppo di ricerca del Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale e dei Materiali dell’Università di Bologna, in collaborazione con ricercatori del California Institute of Technology e del Politecnico di Zurigo.

La ricerca - da poco pubblicata sulla rivista “Scientific Reports” - descrive il principio di funzionamento e le regole di progettazione di una struttura realizzata con metamateriali e annegata nel terreno antistante ad abitazioni e infrastrutture.

Grazie a questa barriera costruita sottoterra – spiegano i ricercatori - è possibile ridirezionare nel sottosuolo l’energia delle onde sismiche di superficie.

 

I metamateriali sono materiali artificiali con proprietà dinamiche non convenzionali per il controllo di onde acustiche e meccaniche. Queste proprietà derivano dalla struttura geometrica interna del materiale stesso, più che dalla sua composizione. I metamateriali contengono infatti strutture o anche elementi interni risonanti, grazie ai quali vengono riflettute, ridirezionate o assorbite onde a particolari frequenze. Le applicazioni per questo tipo di materiali sono differenti, ad esempio, possono essere utilizzati per migliorare l’isolamento sonoro, oppure per realizzare dispositivi per la riduzione delle vibrazioni.

La proposta del gruppo di ricerca di Alma Mater, Caltech e Politecnico di Zurigo è di costruire barriere interrate costituite da elementi risonanti e dimensionate in modo tale da attivarsi con le frequenze tipiche dei terremoti distruttivi per abitazioni e infrastrutture. Al momento le prestazioni della metabarriera sono state verificate con simulazioni numeriche e attraverso prove sperimentali in scala ridotta. Gli studiosi auspicano di poter presto verificare la funzionalità della metabarriera con prove sul campo.

“La metabarriera – spiega il ricercatore Unibo Alessandro Marzani, tra gli autori dello studio – non richiedendo alcun intervento sulle strutture esistenti, potrebbe rappresentare un’alternativa ai classici approcci di adeguamento sismico per la protezione di strutture e infrastrutture di rilevanza strategica, come anche di interi aggregati urbani”.

Il gruppo di ricerca è formato da Alessandro Marzani e Antonio Palermo del Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale e dei Materiali dell’Università di Bologna, Chiara Daraio del California Institute of Technology e Sebastian Krodel del Politecnico di Zurigo.

Recentemente la letteratura scientifica internazionale ha dato molta attenzione alle potenzialità dei metamateriali per la riduzione del rischio sismico. Su questo tema, la Scuola di Ingegneria e Architettura dell’Alma Mater ospiterà, il 15 e 16 maggio 2017, il “3rd Workshop on Seismic Metamaterials”, evento a cui parteciperanno i principali studiosi del settore.