Hall sismica, Vibrazioni e Monitoraggio strutturale

L'esecuzione di test sismici e a vibrazione presso la Hall Sismica si svolge sollecitando i modelli su tavola vibrante o attraverso un muro di contrasto a seconda delle azioni a cui lo si vuole sottoporre. Possono essere testati anche oggetti di grandi dimensioni, fino a 3.5 x 3.5 x 5 m (H x L x V), e con massa complessiva fino a 30 t. Gli oggetti da sottoporre a test possono essere trasportati nella hall tramite un accesso alto 4 m oppure possono essere costruiti/assemblati nell'area di cantiere da dove poi è possibile movimentarli fino alla macchina di prova tramite il carroponte in dotazione. Qui vengono fissati alla base usando aste filettate imbullonate o altri sistemi analoghi di fissaggio. Gli attuatori delle tavole vibranti e del muro di contrasto sono alimentati dalla centrale oleodinamica posta nella sala pompe che costituisce il vero e proprio cuore dell'impianto. Sia le tavole vibranti sia il muro di contrasto sono dotati di adeguata massa di reazione che è opportunamente isolata dal pavimento per non trasmettere le vibrazioni generate durante i test dinamici.

Le possibili applicazioni delle apparecchiature di cui è equipaggiata la Hall Sismica si focalizzano prevalentemente sulla ricerca sperimentale dell'efficacia di metodi innovativi di protezione sismica e di sistemi antivibranti, del comportamento sismico di strutture e oggetti di grandi dimensioni, nonché sull'esecuzione di prove di qualifica sismica e a vibrazione nei più svariati ambiti. In particolare, le applicazioni nel campo dell'ingegneria civile per studiare interventi innovativi di mitigazione della vulnerabilità sismica di strutture e infrastrutture sono di peculiare rilevanza, soprattutto in un Paese con un patrimonio edilizio storico di grande rilevanza, come l'Italia. In questo contesto, tutte le applicazioni sulla protezione dei beni culturali e del patrimonio artistico e museale sono di rilevanza enorme.

Nell'ambito di progetti europei (es. ARCH – Horizon 2020), il laboratorio ha contribuito allo sviluppo di metriche avanzate per la valutazione del danno sismico su diverse categorie di beni culturali (edifici storici, chiese, musei, monumenti). Tali metriche consentono analisi comparative tra tipologie di asset e supportano la definizione di strategie di intervento e priorità di protezione.

Inoltre, applicazioni rilevanti sono anche in campo industriale, come nel settore meccanico, energetico e nucleare, ma anche in quello dei trasporti e nel settore militare, ovvero in generale in tutti quegli ambiti in cui le vibrazioni e la vulnerabilità sismica costituiscono problematiche di particolare importanza.

Le competenze e le strumentazioni in dotazione sono adatte alle misure sia in laboratorio che in campo per la diagnosi e il monitoraggio strutturale di edifici e infrastrutture reali. In tale ambito, il laboratorio si avvale anche di piattaforme digitali di Decision Support sviluppate da ENEA, quali il sistema CIPCast, utilizzato come strumento per il monitoraggio, l'analisi del rischio e la simulazione di scenari di impatto a supporto della gestione delle emergenze naturali, e la piattaforma CI-RES per la valutazione della resilienza di infrastrutture ed entità critiche. Entrambi i sistemi consentono l'integrazione e la gestione di dati geospaziali (GIS) provenienti da diverse fonti, tra cui Open Geodata, sensori in campo, dati satellitari e rilievi territoriali, permettendo la valutazione di rischio e resilienza, nonché la simulazione di scenari di danno e impatto.

Inoltre, il laboratorio utilizza sistemi UAV (droni) per attività di rilievo, ispezione e monitoraggio strutturale, in particolare per l'analisi di elementi difficilmente accessibili o localizzati in aree critiche. I dati acquisiti tramite UAV, quali immagini ad alta risoluzione, modelli 3D e immagini termiche, possono essere integrati nei sistemi GIS e utilizzati come input per le piattaforme di analisi del rischio, contribuendo all'aggiornamento e al miglioramento delle basi dati territoriali.

Le attività sperimentali del laboratorio e le piattaforme digitali operano in maniera complementare: da un lato la sperimentazione consente di approfondire il comportamento strutturale e la vulnerabilità, dall'altro gli strumenti DSS permettono di estendere tali conoscenze alla scala territoriale per applicazioni operative e di supporto alle decisioni.

In questa prospettiva, il laboratorio si configura come un'infrastruttura in grado di integrare sperimentazione fisica, monitoraggio avanzato e strumenti digitali per la valutazione del rischio e della resilienza di strutture e sistemi complessi.