Dispositivi di isolamento e dissipazione: stato dell’arte, criticità e prospettive dalla ricerca ReLUIS

Negli ultimi decenni, i dispositivi di isolamento e dissipazione sismica hanno trovato ampia diffusione nel panorama italiano, contribuendo in modo significativo alla riduzione del rischio sismico. Tuttavia, la crescente età di molte applicazioni e l’evoluzione delle esigenze progettuali rendono necessario un aggiornamento continuo delle conoscenze e delle normative. In questo contesto si inserisce il lavoro del WP15 di ReLUIS, coordinato da Felice Carlo Ponzo e Giorgio Serino, con il supporto del Dipartimento della Protezione Civile. Le attività del gruppo di lavoro spaziano dal monitoraggio delle strutture esistenti allo sviluppo di nuove tecnologie, fino agli aspetti sperimentali e normativi. L’obiettivo è migliorare l’affidabilità, l’efficienza e la diffusione di questi sistemi nel costruito e nelle nuove realizzazioni.

Strutture esistenti: monitoraggio, criticità e manutenzione

Nel panorama dell’ingegneria sismica italiana, i dispositivi di isolamento e dissipazione rappresentano una delle tecnologie più mature e al tempo stesso più dinamiche. A oltre trent’anni dalle prime applicazioni diffuse sul territorio nazionale, queste soluzioni continuano a evolversi grazie alla ricerca scientifica e al confronto con la pratica professionale. In questo contesto si inserisce il lavoro del WP15 di ReLUIS, coordinato da Felice Carlo Ponzo e Giorgio Serino, con Daniele Spina come referente del DPC, che affronta in modo sistematico le sfide tecniche, normative e applicative legate a questi sistemi.

L’obiettivo del gruppo di lavoro è duplice: da un lato approfondire il comportamento e le prestazioni dei dispositivi esistenti, dall’altro sviluppare nuove soluzioni e contribuire all’aggiornamento del quadro normativo. Il WP15 si articola in tre task principali, dedicati rispettivamente alle strutture esistenti, ai sistemi innovativi a basso costo e agli aspetti sperimentali e normativi, coinvolgendo un ampio numero di unità di ricerca distribuite sul territorio nazionale.

Uno dei temi centrali affrontati dal WP15 riguarda le strutture esistenti dotate di sistemi di isolamento e dissipazione. Si tratta di un patrimonio ormai significativo, spesso realizzato tra gli anni ’80 e i primi anni 2000, che oggi pone nuove questioni legate al monitoraggio, alla manutenzione e alla gestione nel tempo.

Le attività di ricerca evidenziano come il comportamento dinamico di queste strutture debba essere continuamente verificato attraverso sistemi di monitoraggio sempre più sofisticati. L’installazione di reti di sensori ad alta densità consente oggi di acquisire dati in tempo reale e di valutare le prestazioni effettive dei dispositivi, anche in condizioni di esercizio ordinario. In alcuni casi studio, come edifici strategici o complessi ospedalieri, le analisi di identificazione dinamica permettono di comprendere come i sistemi di isolamento si attivino solo oltre determinate soglie di eccitazione, mantenendo rigidezze elevate per bassi livelli di vibrazione.

Accanto agli aspetti più avanzati di monitoraggio, emergono tuttavia criticità molto concrete. Interventi successivi sugli edifici, spesso eseguiti senza consapevolezza della presenza dei dispositivi, possono compromettere il corretto funzionamento dei giunti sismici o vincolare indebitamente i movimenti. Episodi come la sostituzione di elementi impiantistici con componenti non flessibili o il rifacimento delle pavimentazioni senza considerare le esigenze di deformabilità mettono in luce una lacuna importante: l’assenza di procedure strutturate e obbligatorie per la verifica periodica di questi sistemi.

Da qui nasce una riflessione che ha anche implicazioni normative. Così come esistono controlli programmati per altri impianti, appare sempre più necessario introdurre verifiche periodiche anche per i dispositivi di protezione sismica, al fine di garantirne l’efficienza לאורך il ciclo di vita dell’opera.

Innovazione e ottimizzazione: nuovi sistemi e approcci progettuali

Parallelamente allo studio delle strutture esistenti, il WP15 sviluppa un’intensa attività di ricerca sull’innovazione tecnologica e sull’ottimizzazione dei sistemi di isolamento e dissipazione. Questo ambito comprende sia il miglioramento dei dispositivi tradizionali sia l’introduzione di soluzioni completamente nuove, spesso orientate alla riduzione dei costi e all’ampliamento delle applicazioni.

Un filone particolarmente rilevante riguarda l’uso di tecniche avanzate di analisi e progettazione, inclusi approcci basati sull’intelligenza artificiale. Sistemi di machine learning vengono addestrati sui dati di monitoraggio per riconoscere pattern di comportamento e individuare eventuali anomalie, aprendo la strada a strategie di manutenzione predittiva.

Sul piano dei dispositivi, la ricerca esplora diverse direzioni. Da un lato si lavora sull’ottimizzazione dei sistemi dissipativi, come i dispositivi fluido-viscosi o viscoelastici, per massimizzare l’efficienza energetica e la robustezza. Dall’altro emergono soluzioni innovative come l’isolamento verticale, le sopraelevazioni isolate che funzionano come smorzatori dinamici di massa, o gli esoscheletri dissipativi applicati agli edifici esistenti.

Particolarmente interessante è anche lo sviluppo di sistemi a basso costo, come isolatori con rinforzi in fibra o materiali riciclati, che hanno dimostrato prestazioni comparabili a quelle dei dispositivi tradizionali. Allo stesso modo, l’uso di miscele terreno-gomma per l’isolamento geotecnico riprende concetti storici reinterpretandoli con tecnologie moderne, offrendo soluzioni potenzialmente molto efficaci per contesti specifici.

L’innovazione si estende inoltre a settori applicativi meno convenzionali, come la protezione sismica di impianti industriali, serbatoi o turbine eoliche, dove l’interazione tra azioni sismiche e altre sollecitazioni (come il vento) richiede approcci progettuali integrati.

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Sperimentazione e normativa: verso un aggiornamento delle regole

Il terzo pilastro del WP15 riguarda gli aspetti sperimentali e i loro riflessi sul quadro normativo. Le attività di laboratorio, dalle prove su dispositivi nuovi a quelle su elementi installati da decenni, forniscono dati fondamentali per comprendere il comportamento reale dei sistemi nel tempo.

I risultati sperimentali mostrano, ad esempio, come alcuni dispositivi possano mantenere prestazioni sostanzialmente invariate anche dopo molti anni di esercizio, mentre in altri casi il degrado o le variazioni delle proprietà meccaniche possono influenzare significativamente la risposta strutturale. Queste evidenze sono alla base di studi che analizzano l’impatto delle variazioni dei parametri dei dispositivi sulla sicurezza globale delle strutture isolate.

Un altro tema di rilievo riguarda le condizioni ambientali estreme. Le prove su dispositivi a scorrimento in ambienti freddi hanno evidenziato effetti inattesi, come la riduzione dell’attrito dovuta alla formazione di ghiaccio, con implicazioni dirette per la progettazione in contesti climatici particolari.

Tutte queste attività convergono in proposte concrete di aggiornamento normativo. Tra queste, una maggiore flessibilità nei criteri di accettazione dei dispositivi in termini di rigidezza e spostamento, l’introduzione di verifiche intermedie per tenere conto degli effetti non lineari delle tamponature e la definizione di linee guida per le attrezzature sperimentali, calibrate sulle reali esigenze di prova in ambito europeo.

Una ricerca strategica per il futuro dell’ingegneria sismica

Il lavoro del WP15 conferma come i dispositivi di isolamento e dissipazione rappresentino un settore strategico per la riduzione del rischio sismico in Italia. La maturità tecnologica raggiunta non esaurisce infatti le esigenze di ricerca, ma anzi apre nuove sfide legate alla gestione del patrimonio esistente, all’innovazione e all’adeguamento delle norme.

L’integrazione tra monitoraggio, modellazione avanzata, sperimentazione e sviluppo normativo costituisce la chiave per garantire prestazioni affidabili nel tempo e per estendere l’uso di queste tecnologie a nuovi ambiti applicativi. In questa prospettiva, il contributo del WP15 si configura come un punto di riferimento per la comunità tecnico-scientifica e per i professionisti, offrendo strumenti e conoscenze indispensabili per affrontare le sfide future della progettazione sismica.

IN SINTESI
-Il WP15 di ReLUIS analizza lo stato dell’arte dei dispositivi di isolamento e dissipazione sismica, con particolare attenzione alle strutture esistenti e alle criticità legate al tempo e alla manutenzione.
-Il monitoraggio avanzato e l’uso di tecniche innovative, come l’intelligenza artificiale, consentono di valutare le prestazioni e individuare anomalie nei sistemi di protezione sismica.
-La ricerca sviluppa nuovi dispositivi e soluzioni a basso costo, includendo materiali innovativi e applicazioni in ambiti non convenzionali come impianti industriali e turbine eoliche.
-Le attività sperimentali permettono di comprendere gli effetti del degrado e delle condizioni ambientali sui dispositivi, migliorando la conoscenza del loro comportamento reale.
-I risultati contribuiscono all’aggiornamento normativo, con proposte per controlli periodici più rigorosi e criteri di progettazione più flessibili ed efficaci.

DI SEGUITO LA REGISTRAZIONE INTEGRALE DELL'INTERVENTO.

Il testo è stato elaborato mediante la videoregistrazione dell'evento, con l'aiuto dell'IA.