Un team di ricercatori nipponici ha condotto delle valutazioni su scala reale di sistemi di canaline portacavi sospese progettati secondo gli standard sismici giapponesi e hanno sviluppato un metodo di rinforzo con filo d’acciaio che migliora significativamente le prestazioni sismiche sia negli edifici nuovi che in quelli esistenti.
I ricercatori dell’Università Meijo, del Tokyo Institute of Technology e dell’Università Tongji, in Giappone, hanno ha condotto delle valutazioni su scala reale di sistemi di canaline portacavi sospese progettati secondo gli standard sismici giapponesi e hanno sviluppato un metodo di rinforzo con filo d’acciaio che migliora significativamente le prestazioni sismiche sia negli edifici nuovi che in quelli esistenti. Le linee guida di progettazione sismica giapponesi sono state convalidate attraverso test su tavola vibrante a grandezza naturale. Mentre i supporti sismici si sono dimostrati sufficientemente resistenti, le canaline portacavi stesse sono risultate più vulnerabili.
I sistemi di canaline portacavi sono fondamentali per il supporto dei cavi elettrici e di comunicazione negli edifici, ma il loro cedimento durante un terremoto può interrompere i servizi critici e comportare seri rischi per la sicurezza. I terremoti spesso portano l’attenzione sugli edifici danneggiati, ma i cedimenti dei componenti non strutturali possono essere altrettanto dannosi. I sistemi di canaline portacavi, che supportano i cavi elettrici e di comunicazione in tutti gli edifici, sono essenziali per il funzionamento delle reti elettriche e di comunicazione. Se questi sistemi cedono durante un terremoto, possono causare lesioni agli occupanti e interrompere i servizi critici in ospedali, aeroporti, fabbriche, edifici governativi e centri dati.
La ricerca dell’Università Meijo, del Tokyo Institute of Technology e dell’Università Tongjiè stata ispirata dagli insegnamenti tratti dal grande terremoto del Giappone orientale del 2011. Sebbene molti edifici siano rimasti strutturalmente sicuri, i danni agli impianti non strutturali, inclusi i sistemi di canaline portacavi, hanno causato disagi diffusi. Le linee guida giapponesi per la progettazione sismica non erano state validate a fondo attraverso test su scala reale, il che ha spinto i ricercatori a valutarne l’efficacia e a individuare opportunità di miglioramento.
Il nuovo metodo di rinforzo con fili d’acciaio
I ricercatori dell’Università Meijo, del Tokyo Institute of Technology e dell’Università Tongji hanno testato sistemi di canaline portacavi sospese a grandezza naturale, lunghi oltre 10 metri, utilizzando una grande piattaforma vibrante che simulava terremoti di intensità crescente. Hanno inoltre effettuato ulteriori test di carico per valutare la resistenza sia delle canaline portacavi, sia dei relativi elementi di supporto sismico.
Gli esperimenti delle università giapponesi hanno dimostrato che gli elementi di supporto sismico soddisfacevano i requisiti di resistenza previsti dal progetto e sono rimasti sostanzialmente intatti durante le prove, mentre le canaline portacavi stesse hanno subito deformazioni e danni significativi a causa delle forti scosse, risultando la parte più debole del sistema. “I nostri esperimenti hanno confermato che gli elementi di supporto sismico possiedono una resistenza sufficiente, ma le canaline portacavi stesse possono diventare il punto critico di cedimento durante i terremoti di forte intensità” spiega Kazuhiro Matsuda, docente del Dipartimento di Architettura dell’Università Meijo in Giappone.
Per ovviare a questo problema, i ricercatori hanno sviluppato un semplice metodo di rinforzo utilizzando fili d’acciaio disposti strategicamente. A differenza dei metodi di rinforzo convenzionali, il metodo proposto è leggero, economico e facile da installare, migliorando efficacemente la resistenza delle canaline portacavi ai danni sismici. I test di laboratorio hanno dimostrato che le canaline portacavi rinforzate hanno prestazioni nettamente superiori rispetto ai modelli convenzionali. Poiché il rinforzo richiede solo fili d’acciaio e semplici procedure di installazione, può essere utilizzato sia in edifici di nuova costruzione che come intervento di adeguamento per strutture esistenti.
Nel complesso, i risultati dell’Università Meijo, del Tokyo Institute of Technology e dell’Università Tongji dimostrano che il rinforzo delle canaline portacavi può migliorare significativamente la resistenza sismica degli impianti di servizio degli edifici senza richiedere importanti modifiche strutturali. Il metodo di rinforzo proposto offre una soluzione pratica ed economicamente vantaggiosa per contribuire a mantenere operativi i sistemi elettrici e di comunicazione basilari dopo un terremoto, migliorando sia la sicurezza pubblica che la continuità operativa.
Foto: Kazuhiro Matsuda, Meijo University
