TERREMOTO IN TAIWAN IL GRATTACIELO DEI RECORD SALVATO DA UNA MAXISFERA CHE BILANCIA LE SCOSSE È OPERA DI UN INGEGNERE ITALIANO

È GIUSTO INFORMARE 

Una maxisfera italiana ha salvato la torre di Taipei

Inventata da una azienda padovana, pesa 660 tonnellate. È una sorta di maxi pendolo che bilancia le scosse

Il grattacielo dei record, il Taipei 101, si è salvato dal terremoto grazie a una maxisfera posta tra l’87esimo e il 92esimo piano dell’edificio, frutto del lavoro di un’impresa di Selvazzano (Padova), la Fip Mec, e che è stata collaudata da Renato Vitaliani, ex docente di ingegneria civile edile e ambientale dell’Università di Padova, ora in pensione.

È una sorta di maxi pendolo, racconta Vitaliani all’ANSA, che bilancia le scosse, una sorta di assorbitore armonico che ha impedito che il grattacielo, l’undicesimo al mondo in ordine di grandezza, crollasse al suolo.

Vitaliani collaudò l’opera – ricorda lui stesso – circa una decina di anni fa, ‘certificando’ il funzionamento dell’enorme sfera d’acciaio di 660 tonnellate, in grado di bilanciare scosse sismiche e forti raffiche di vento, che venne collocata appunto sulla sommità del Taipei 101, a 508 metri di altezza su Taiwan.

Il Tuned Mass Damper installato all’interno del grattacielo è il più grande al mondo, una sorta di assorbitore armonico che previene cedimenti strutturali in caso di scosse di elevata entità.

“La Fip di Padova realizza dispositivi antisismici che sin dal 1974 rappresentano le tecniche più avanzate per la salvaguardia di ponti ed edifici – racconta -. Per il Taipei 101 ha realizzato il dissipatore viscoso della sfera, e io l’ho collaudato”. L’edificio si è inclinato ma ha resistito comunque all’incredibile onda d’urto della scossa tellurica. “Secondo me, da una prima analisi – spiega Vitaliani – si è inclinato per la liquefazione del terreno”

Dopo le prime tecniche utilizzate negli anni ’50 in Giappone “costipando il terreno e poi mettendo la ghiaia, e quindi il fabbricato vi ‘scivolava’ sopra, adesso ci sono degli isolatori – sottolinea il docente padovano – più performanti che vengono messi sotto i pilastri e posso essere in neoprene o il doppio pendolo che la Fip sperimentò per prima usandolo per il terremoto dell’Aquila”

Un pendolo, dunque, che come a Taipei agisce

“in contrapposizione di fase rispetto alle oscillazioni indotte dalla torre e quindi le diminuisce notevolmente. Attorno vi sono dei dissipatori energetici, dei sistemi smorzanti – aggiunge Vitaliani – che bloccano il pendolo quando il sisma termina per evitare danni alla struttura”

In altre parole la sfera del diametro di 5,5 metri formata da 41 dischi e sostenuta da otto pompe idrauliche controbilancia le oscillazioni, come già accaduto durante la sua costruzione, quando resistette ad una scossa di magnitudo 6.8.  

Una maxisfera ha salvato il grattacielo dei record dal terremoto a Taiwan: è opera di un ingegnere padovano

Il sistema è stato realizzato dalla Fip Mec di Selvazzano e collaudato da Renato Vitaliani

Il grattacielo dei record, il Taipei 101, si è salvato dal terremoto grazie a una maxisfera posta tra l’87esimo e il 92esimo piano dell’edificio, frutto del lavoro di un’impresa di Selvezzano (Padova), la Fip Mec, e che è stata collaudata da Renato Vitaliani, ex docente di ingegneria civile edile e ambientale dell’Università di Padova, ora in pensione.

É una sorta di maxi pendolo, racconta Vitaliani all’Ansa, che bilancia le scosse, una sorta di assorbitore armonico che ha impedito che il grattacielo, l’undicesimo al mondo in ordine di grandezza, crollasse al suolo. Vitaliani collaudò l’opera – ricorda lui stesso – circa una decina di anni fa, ‘certificando’ il funzionamento dell’enorme sfera d’acciaio di 660 tonnellate, in grado di bilanciare scosse sismiche e forti raffiche di vento, che venne collocata appunto sulla sommità del Taipei 101, a 508 metri di altezza su Taiwan. Il Tuned Mass Damper installato all’interno del grattacielo è il più grande al mondo, una sorta di assorbitore armonico che previene cedimenti strutturali in caso di scosse di elevata entità.

«La Fip di Padova realizza dispositivi antisismici che sin dal 1974 rappresentano le tecniche più avanzate per la salvaguardia di ponti ed edifici – racconta -.

Per il Taipei 101 ha realizzato il dissipatore viscoso della sfera, e io l’ho collaudato».

L’edificio si è inclinato ma ha resistito comunque all’incredibile onda d’urto della scossa tellurica.

«Secondo me, da una prima analisi – spiega Vitaliani – si è inclinato per la liquefazione del terreno»

Dopo le prime tecniche utilizzate negli anni ’50 in Giappone «costipando il terreno e poi mettendo la ghiaia, e quindi il fabbricato vi ‘scivolava’ sopra, adesso ci sono degli isolatori – sottolinea il docente padovano – più performanti che vengono messi sotto i pilastri e posso essere in neoprene o il doppio pendolo che la Fip sperimentò per prima usandolo per il terremoto dell’Aquila»

Un pendolo, dunque, che come a Taipei agisce

«in contrapposizione di fase rispetto alle oscillazioni indotte dalla torre e quindi le diminuisce notevolmente. Attorno vi sono dei dissipatori energetici, dei sistemi smorzanti – aggiunge Vitaliani – che bloccano il pendolo quando il sisma termina per evitare danni alla struttura». In altre parole la sfera del diametro di 5,5 metri formata da 41 dischi e sostenuta da otto pompe idrauliche controbilancia le oscillazioni, come già accaduto durante la sua costruzione, quando resistette ad una scossa di magnitudo 6.8.

Terremoto a Taiwan: decine sotto le macerie e oltre 1000 feriti. Una maxisfera italiana ha salvato la torre di Taipei

Il più grande terremoto che abbia colpito Taiwan negli ultimi 25 anni ha ucciso finora almeno nove persone, ferendone più di un migliaio. Ma sono decine i dispersi e gli intrappolati sotto le macerie oppure nelle miniere di carbone, come i 70 lavoratori sorpresi nelle viscere della terra dal violento sisma di magnitudo 7.4, secondo l’Usgs americano, o 7.2 nella rilevazione delle autorità di Taipei. Nel 1999 la scossa di 7.6 uccise circa 2.400 persone e danneggiò o distrusse 50.000 edifici.

Chi è Renato Vitaliani, sua la maxi sfera che salva migliaia di vite durante i terremoti. Il Taipei 101 oscilla pericolosamente a Taiwan

Renato Vitaliani ad ogni scossa di terremoto – e in particolare durante quello che ha colpito Taiwan nelle ultime ore con migliaia di persone ancora sotto le macerie – contribuisce a salvare milioni di persone.

Laurea in ingegneria civile sezione trasporti conseguita a Padova nel luglio 1971 con punti 110/110 e lode è lui il padre della maxisfera posta tra l’87esimo e il 92esimo piano del Taipei 101.

Il grattacielo dei record si è salvato dal terremoto grazie al progetto tutto italiano frutto del lavoro di un’impresa di Selvazzano (Padova), la Fip Mec, collaudata da Renato Vitaliani, ex Professore ordinario di Tecnica delle Costruzioni presso Facoltà di Ingegneria dell’Università di Padova.

Terremoto a Taiwan, il progettista della sfera che ha salvato il super grattacielo, l’ingegnere Renato Vitaliani :

«È un pendolo con 660 tonnellate di peso»

La forza del sisma e la pressione dell’acqua nelle falde sotterranee sono all’origine del disastro che ha colpito Taiwan provocando morti e feriti.

Nel panorama devastato della costa orientale con palazzi crollati ed altri paurosamente inclinati fa eccezione il grattacielo Taipei 101, alto 509 metri, che ha retto l’impatto pur oscillando paurosamente come documentano i video girati da quanti si trovavano all’interno dell’edificio.

Questo grazie a una soluzione di marca italiana, realizzata dalla Fip di Padova, specializzata dal 1970 in dispositivi antisismici. Tra i progettisti e collaudatori dell’assorbitore armonico, che ha evitato il crollo e salvato la vita di centinaia di persone, figura l’ingegnere Renato Vitaliani, già ordinario di Tecnica delle Costruzioni all’università di Padova nonché tra i tecnici che hanno messo in sicurezza di Palazzo Chigi, Palazzo Madama e la basilica di San Marco.

Professor Vitaliani, come funziona l’assorbitore armonico? 

«Come un orologio a pendolo: una mega sfera di 660 tonnellate d’acciaio viene posta a una certa altezza della torre e agganciata alla sommità con dei cavi. Quando la torre si sposta da una parte, l’assorbitore si sposta dall’altra, esattamente come farebbe un pendolo. Di fatto equilibra la forza sprigionata dal sisma o dal vento»

Oltre a questo il sistema prevede altro?

«Attorno a questa massa sono stati posizionati dei dissipatori energetici, qualcosa paragonabile agli ammortizzatori che utilizziamo per le automobili, a olio anziché ad aria o a molla: l’olio passa attraverso una valvola che dissipa energia comportandosi elasticamente e plasticamente»

Una simile soluzione in quanti edifici è stata adottata?

«Da quanto mi risulta il Tapei 101 è l’unico edificio al mondo”

Questa intuizione a quando risale?

«Negli anni Quaranta i primi edifici a New York li realizzavano prevedendo un pendolo all’interno, molto più bassi rispetto al Taipei 101, dai cinquanta ai cento piani»

Una soluzione ancora efficace…

«Efficace e, soprattutto, sicura. Oggi esistono alternative con controllo numerico, guidati dal calcolatore. Il pendolo è un sistema meccanico che fa tutto da solo una volta posizionato»

L’idea nasce negli Stati Uniti, ma si sviluppa in Italia… 

«Esattamente, un’eccellenza italiana»

In ambito ingegneristico l’Italia è sempre stata all’avanguardia… 

«L’Italia ha insegnato al mondo a costruire e adesso sta insegnando al mondo a restaurare»

L’Italia sta insegnando al mondo a restaurare, ma è anche un territorio fragile

«Servono interventi per consolidare il territorio. Il problema originale è raccogliere l’acqua, realizzare bacini d’espansione»

Qual è la relazione tra acqua e sisma?

«Prenda ad esempio quanto è accaduto a Taiwan: alcuni edifici si sono inclinati pur essendo stati progettati bene a causa delle infiltrazioni nel terreno. L’acqua aumenta la pressione durante il sisma e rende il terreno come sabbie mobili.
Non è una novità: a Mantova nello stemma che risale al sedicesimo secolo sono disegnati i pozzi artesiani che avevano la funzione di riequilibrare la pressione dell’acqua»

Quindi l’acqua risulta all’origine di molti crolli più di quanto non lo sia la forza di un sisma?

«L’acqua è la causa determinante del crollo di molte strutture ben calcolate»

In Italia cosa si può fare?

«Governare l’inquinamento che provochiamo, una vera follia. Quindi non occupare altro terreno e recuperare l’esistente»

Quali sono le difficoltà per cui non si procede in tal senso?

«I vincoli delle sovrintendenze sono legittimi per edifici storici di grande pregio, ma non possono riguardare i palazzi dei nostri centri storici che si spopolano mentre si è costruito nelle periferie edifici nuovi con uno sperpero del territorio pazzesco. Dobbiamo incentivare il recupero dei centri storici, agevolando, non ostacolando come accade oggi»

Il terremoto più devastante degli ultimi 25 anni

Il più grande terremoto che abbia colpito Taiwan negli ultimi 25 anni ha ucciso finora almeno nove persone, ferendone più di un migliaio. Ma sono decine i dispersi e gli intrappolati sotto le macerie oppure nelle miniere di carbone, come i 70 lavoratori sorpresi nelle viscere della terra dal violento sisma di magnitudo 7.4, secondo l’Usgs americano, o 7.2 nella rilevazione delle autorità di Taipei. Nel 1999 la scossa di 7.6 uccise circa 2.400 persone e danneggiò o distrusse 50.000 edifici.

I palazzi inclinati di Taiwan dopo il sisma, l’esperto di ingegneria civile: «Edifici progettati ad arte, il problema è che si è liquefatto il terreno»

Le immagini dei palazzi piegati dal sisma rimasti miracolosamente in piedi fanno impressione.

Giganti di vetro e mattoni alti centinaia di metri «inginocchiati» sulla strada che il di questa notte, il più forte degli ultimi 25 anni con scosse di magnitudo 7.4 e 6.5 , non è riuscito a spezzare

Se si fossero schiantati a terra, rasi al suolo dalle violente scosse, il bilancio del sisma (9 persone morte e oltre 934 feriti) sarebbe probabilmente ancora più alto. «Miracolo» o frutto delle più recenti teorie di applicazione dell’?

«Taiwan si trova in una delle aree con maggiore attività sismica sulla terra — spiega Renato Vitaliani, ingegnere civile e ordinario di Tecnica delle Costruzioni all’Università di Padova, ora in pensione —. Per la costruzione dei palazzi lo Stato applica le nuove tecniche di ingegneria di isolamento e dissipazione di energia. I palazzi inclinati ma rimasti in piedi? A mio avviso le strutture sono state calcolate bene ma potrebbe esserci stato un problema di liquefazione del terreno. Quando arriva una scossa, aumenta la pressione dell’acqua nei terreni sabbiosi e quindi il fabbricato si è trovato come sulle sabbie mobili e si è inclinato. Generalmente, per eliminare questo problema si costruiscono dei pozzi artesiani, dei pozzi cioè che permettono di diminuire la pressione dell’acqua mettendola in collegamento con la superficie»

TERREMOTO IN TAIWAN IL GRATTACIELO DEI RECORD SALVATO DA UNA MAXISFERA CHE BILANCIA LE SCOSSE È OPERA DI UN INGEGNERE ITALIANO 

Il sistema è stato realizzato dalla Fip Mec di Selvazzano (Padova) e collaudato da Renato Vitaliani

Il grattacielo dei record, il Taipei 101, si è salvato dal terremoto grazie a una maxisfera posta tra l’87esimo e il 92esimo piano dell’edificio, frutto del lavoro di un’impresa di SELVAZZANO (Padova), la Fip Mec, e che è stata collaudata da Renato Vitaliani, ex docente di ingegneria civile edile e ambientale dell’Università di Padova, ora in pensione.

È una sorta di maxi pendolo, racconta Vitaliani all’Ansa, che bilancia le scosse, una sorta di assorbitore armonico che ha impedito che il grattacielo, l’undicesimo al mondo in ordine di grandezza, crollasse al suolo. Vitaliani collaudò l’opera – ricorda lui stesso – circa una decina di anni fa, ‘certificando’ il funzionamento dell’enorme sfera d’acciaio di 660 tonnellate, in grado di bilanciare scosse sismiche e forti raffiche di vento, che venne collocata appunto sulla sommità del Taipei 101, a 508 metri di altezza su Taiwan.

Il Tuned Mass Damper installato all’interno del grattacielo è il più grande al mondo, una sorta di assorbitore armonico che previene cedimenti strutturali in caso di scosse di elevata entità

«La Fip di Padova realizza dispositivi antisismici che sin dal 1974 rappresentano le tecniche più avanzate per la salvaguardia di ponti ed edifici – racconta -. Per il Taipei 101 ha realizzato il dissipatore viscoso della sfera, e io l’ho collaudato»

L’edificio si è inclinato ma ha resistito comunque all’incredibile onda d’urto della scossa tellurica. «Secondo me, da una prima analisi – spiega Vitaliani – si è inclinato per la liquefazione del terreno»

Dopo le prime tecniche utilizzate negli anni ’50 in Giappone «costipando il terreno e poi mettendo la ghiaia, e quindi il fabbricato vi ‘scivolava’ sopra, adesso ci sono degli isolatori – sottolinea il docente padovano – più performanti che vengono messi sotto i pilastri e posso essere in neoprene o il doppio pendolo che la Fip sperimentò per prima usandolo per il terremoto dell’Aquila»

Un pendolo, dunque, che come a Taipei agisce «in contrapposizione di fase rispetto alle oscillazioni indotte dalla torre e quindi le diminuisce notevolmente. Attorno vi sono dei dissipatori energetici, dei sistemi smorzanti – aggiunge Vitaliani – che bloccano il pendolo quando il sisma termina per evitare danni alla struttura». In altre parole la sfera del diametro di 5,5 metri formata da 41 dischi e sostenuta da otto pompe idrauliche controbilancia le oscillazioni, come già accaduto durante la sua costruzione, quando resistette ad una scossa di magnitudo 6.8.

A cosa serve quell’enorme sfera d’acciaio nel grattacielo Taipei 101?

Una massa in movimento può aiutare una struttura a ridurre le vibrazioni prodotte da vento e sisma. È quello che accade al Taipei 101 con sismi e venti forti grazie a una sfera d’acciaio installata sulla sua sommità.

Recentemente diversi video hanno immortalato un’enorme sfera dorata in movimento sotto gli effetti del terremoto che ha colpito la città di Taiwan. L’oggetto in questione si trova all’interno del Taipei 101, famoso grattacielo della città, ed è il cosiddetto sistema a massa accordata o TMD (Tuned Mass Dampers). Si tratta di una sfera d’acciaio posta all’interno del grattacielo che, oscillando, è in grado di contrastare le vibrazioni causate da vento e terremoti.

Ma come funziona esattamente?

Le vibrazioni delle strutture

Per comprendere a cosa serve la sfera dorata all’interno del Taipei 101 è necessario fare una brevissima premessa sulla vibrazione delle strutture.

Tutte le strutture, di qualsiasi forma e tipo, vibrano se sollecitate. Si utilizza anche il termine oscillare, rappresentativo dell’idea che il sistema si muove oscillando rispetto alla sua posizione iniziale (o di riposo). Dobbiamo pensare alle vibrazioni non necessariamente come ad un movimento rapido (ad alta frequenza) ma anche ad un movimento estremamente lento (a bassa frequenza). L’entità di questo movimento è fortemente influenzata da due caratteristiche del sistema, ovvero la sua massa (m) e la sua rigidezza (k), ovvero una misura ingegneristica della capacità di un sistema strutturale di opporsi alle azioni che agiscono su di esso. Quanto più è alto questo valore, tanto meno – a parità di forza – il sistema subirà spostamenti. Le forze che generano questi spostamenti sono note come forza d’inerzia e si generano su ogni massa del sistema quando si presentano accelerazioni. Questa forza è tanto più grande quanto maggiori sono le entità delle accelerazioni agenti e della messa.

Se un edificio risulta sollecitato da azioni esterne, come il terremoto nel caso del Taipei 101, allora si osserveranno oscillazioni delle masse presenti. Le masse interagiscono tra loro perché sono strutturalmente collegate e, quindi, si possono generare spostamenti di queste nella stessa direzione (si dice che si muovono “in fase”) oppure in direzioni opposte (“in controfase”). Le conseguenti forze di inerzia generate possono quindi avere versi concordi o meno, e questo può cambiare radicalmente la risposta osservata.

Cos’è la massa “accordata”?

Per contrastare questi spostamenti si può utilizzare una cosiddetta “massa accordata”. Concettualmente quello che viene fatto è sfruttare il movimento in controfase di alcune masse rispetto alla maggioranza dell’edificio: così facendo questa “sfera” (come quella del Taipei 101) inizierà ad oscillare in verso opposto alla struttura andando di fatto a ridurre sensibilmente l’effetto del terremoto (o di qualunque altra causa), proprio perché le forze di inerzia che sollecitano la sfera hanno verso opposto rispetto alle rimanenti che sollecitano l’edificio.

Nonostante a livello teorico questa tecnica potrebbe eliminare ogni oscillazione, all’atto pratico è impossibile farlo del tutto: il criterio progettuale deve essere quindi la riduzione massima degli spostamenti piuttosto che il loro totale annullamento. Potrebbero infatti verificarsi casi in cui la massa non lavora più in controfase con la struttura, bensì in fase, generando dunque un incremento delle vibrazioni attese. Questo è uno dei motivi per cui tali dispositivi lavorano bene sotto azioni da vento, meno bene per azioni sismiche, dove la più alta variabilità dell’input potrebbe essere tale da comprometterne il corretto funzionamento del sistema.

Come è realizzata la massa accordata?

La massa accordata può potenzialmente essere un oggetto di qualsiasi materiale e forma. Essa è collegata mediante elementi elastici alla struttura principale. Questi collegamenti permettono di trasferire in modo continuo le oscillazioni generate per inerzia sulla massa accordata riducesse le azioni esterne agenti, generandosi forze di inerzia che hanno direzione opposta a quelle che si generano sulla struttura principale.

Nello specifico caso del Taipei 101, la massa accordata (660 tonnellate) è collegata come un pendolo alla struttura principale e lateralmente agganciata a questa tramite dei dispositivi idraulici complementari. L’effetto di riduzione della risposta strutturale osservata è in questo caso duplice, perché la massa accordata trasferisce alla struttura sia un’azione prodotta dalla sua inerzia che una dissipazione energetica prodotta dalla presenza degli smorzatori idraulici. In realtà, questi smorzatori fungono anche da limitatori allo spostamento della massa, che in caso contrario subirebbe oscillazioni considerevoli che potrebbero interferire con la funzionalità dell’edificio.

Una similitudine con i nostri edifici

Tutti gli edifici hanno masse potenzialmente accordabili al loro interno. Tutti i mobili, gli elettrodomestici e gli oggetti presenti generano un potenziale effetto di riduzione delle vibrazioni indotte dai terremoti o dalle azioni del vento con lo stesso principio fisico del sistema presente nel Tapei 101. Questi effetti di interazione dinamica sono sempre trascurati durante la progettazione strutturale, a vantaggio di sicurezza e in ragione delle incertezze che governano il fenomeno, che risulta in questo caso non controllato (e non controllabile) ingegneristicamente.

#sapevatelo2024