LE BASI DELL' ANTISISMICA

Cos'e` un edifico antisismico? Com'e` possibile fare in modo che un edifico resista ad un terremoto?

Vediamo un concetto molto importante, fondamentale per la comprendere le soluzioni adottate.

Il concetto e` quello di risonanza meccanica: la risonanza meccanica e` una particolare circostanza in cui una struttura vibra con grande intensita`, con ampiezze di oscillazione relativamente grandi. Ogni struttura e` caratterizzata da piu` frequenze di risonanza: quando mettiamo in oscillazione una struttura con una frequenza pari ad una frequenza di risonanza, questa inizia ad oscillare molto e va, appunto, in risonanza. Se invece la mettiamo in oscillazione usando la stessa quantita` di energia ma con una frequenza lontana da quella di risonanza, la struttura rispondera` poco e dunque l' ampiezza di oscillazione sara` piccola.

Sembra magia, ma e` fisica. Se vogliamo vederla da un altro punto di vista, quando mettiamo in oscillazione una struttura con una frequenza lontana dalle frequenze di risonanza, il trasferimento di energia dalla sorgente di vibrazioni (terremoto) alla struttura (casa) sara` molto inefficiente, l'energia fatica ad essere trasferita. Al contrario, se mettiamo in oscillazione una struttura con una frequenza prossima ad una frequenza di risonanza, l'energia viene trasferita con piu` facilita`.

Questo e` un tipico grafico che mostra la risposta di una struttura quando soggetta ad un carico oscillante. Non spaventarti, e` piu` semplice di quanto credi. Sull'asse orizzantale ci sono le frequenze, sull'asse verticale l'ampiezza della risposta della struttura. Vedi che in corrispondenza di alcune frequenze ci sono dei picchi? Ogni picco corrisponde ad una frequenza di risonanza. Cio` vuol dire che se ecciteremo la struttura con una di queste frequenze, questa oscillera` molto, se invece stiamo lontani da queste frequenze, oscillera` poco.

Le frequenze di risonanza di una struttura dipendono dalla sua rigidezza (materiale, geometria) e dalla sua massa. Maggiore la rigidezza, maggiori le frequenze di risonanza; maggiore la massa, minori le frequenze di risonanza.

Le frequenze di un terremoto sono frequenze relativamente basse, diciamo inferiori ai 20 Hz. Se costruiamo una struttura che possieda frequenze di risonanza molto piu` grandi, faremo in modo che la frequenza con cui il terremoto mette in oscillazione la struttura (20 Hz) sia molto lontana dalle frequenze di risonanza della struttura e quindi quest'ultima rispondera` poco. Per far assumere alla nostra struttura frequenza di risonanza elevate, possiamo aumentare la sua rigidezza (come detto sopra): la soluzione piu` utilizzata per le abitazioni e`, guarda caso, l'utilizzo di ferro (cemento armato). Piu` ferro si utilizza, piu` la rigidezza della struttura aumenta, essendo il ferro stesso un materiale relativamente rigido. 

Per una comprensione piu` chiara, ho scritto un articolo sulla Risonanza.

Una soluzione piu` sofisticata e` il Tuned Mass Damper.

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