L’invenzione consiste in un dispositivo meccanico che, installato su strutture civili o industriali esposte a forzanti dinamiche, riduce fortemente l’entità delle vibrazioni migliorando così sia il livello di sicurezza che di funzionalità. Il dispositivo appartiene alla classe degli smorzatori a massa accordata ed è costituito da una massa oscillante di modeste dimensioni collegata alla struttura tramite funi in acciaio o in lega a memoria di forma con comportamento super-elastico. Quando la struttura da proteggere è sollecitata, l’energia cinetica viene trasferita alla massa che, oscillando relativamente alla struttura, applica su di essa delle forze di richiamo tali da limitarne il moto.
Stato del brevetto
CONCESSO
Numero di priorità
102015902332343
Data di priorità
20/02/2015
Licenza
INTERNAZIONALE
Mercato
Il mercato al quale la tecnologia, specializzata per le sole costruzioni civili, si rivolge è molto ampio. Facendo una sola analisi nazionale, l’80% del patrimonio edilizio realizzato in Italia risale ad un periodo antecedente al 1975. Circa 1 milione di costruzioni sul territorio nazionale è esposto in termini di rischio sismico e necessità di adeguamento strutturale sulla base degli attuali standard di sicurezza. Allo stesso tempo, l’utilizzo di tecniche convenzionali di adeguamento non è sempre attuabile per motivi economici e impedimenti architettonici, specialmente nei centri storici e in agglomerati ad alta densità abitativa costruiti con la tecnica del cemento armato tra gli anni 70 e 90.
Problema
I terremoti rilasciano enormi quantità di energia che investono ponti, edifici e altre strutture, le quali rispondono in modo oscillatorio e complesso. I primi cicli del movimento sono generalmente più elevati e spesso sono amplificati dal fenomeno della risonanza. Nella fase di risposta ciclica, le strutture possono subire ingenti danni o addirittura collassare a causa dell’incapacità di contenere l’energia trasferita che viene trasformata in maniera graduale o repentina in un’eccessiva energia di deformazione. Se, al contrario, tali strutture sono resilienti e capaci di dissipare energia in maniera opportuna, queste possono continuare ad oscillare con ampiezze via via decrescenti fino a raggiungere la quiete o, nel caso in cui l’azione si protragga per molto tempo, approdare alla condizione di stazionarietà in risonanza caratterizzata da un bilancio periodico tra l’energia immessa e l’energia dissipata. Un corretto approccio al problema del controllo della risposta sismica prevede che la struttura sia concepita per essere capace di dissipare l’energia ricevuta. L’approccio classico è quello di dimensionare la struttura in maniera tale che essa possa dissipare internamente l’energia ricevuta trasformandone solo una parte in energia cinetica. Ciò richiede un sovradimensionamento non compatibile con il criterio economico. La tecnologia proposta permette di adeguare alcune tipologie di costruzioni esistenti oppure di costruire nuove strutture snelle ma molto performanti.
Limiti attuali tecnologie / Soluzioni
Una tecnica di mitigazione del rischio sismico consiste nell’isolamento alla base nel quale la struttura viene resa libera di traslare rispetto al terreno in modo tale che tutte le componenti strutturali si spostino della stessa quantità e non siano quindi soggette a deformazioni interne. L’energia cinetica trasferita alla struttura deve essere comunque limitata per evitare che si raggiunga lo spostamento limite dei dispositivi di isolamento e la struttura sia soggetta a sollecitazioni estreme. Tale metodologia presenta costi elevati perché richiede la realizzazione di una fondazione doppia e può essere applicata agevolmente solo agli edifici di nuova costruzione. Inoltre, i dispositivi di isolamento, oltre a consentire la traslazione relativa, devono garantire un adeguato livello di dissipazione di energia assicurando al contempo che la struttura raggiunga una condizione di quiete nella posizione in cui si trovava prima dell’evento sismico. Un’altra tecnica consiste nell’introduzione di smorzatori interni capaci di dissipare l’energia in eccesso sacrificando la propria integrità durante l’evento sismico. Gli smorzatori concentrano al loro interno la dissipazione dell’energia cinetica trasmessa alla struttura limitandone l’intensità. Tuttavia, l’applicazione di questa tecnica in edifici esistenti presenta notevoli costi per la collocazione dei dispositivi e pone problematiche di integrazione architettonica insieme ad elevati costi nella fase post-terremoto per la sostituzione degli smorzatori.
Killer Application
Le principali applicazioni della tecnologia sono:
In particolare, la forma realizzativa della tecnologia in fase di sviluppo è concepita per la riduzione del rischio sismico di edifici multi-piano in cemento armato e in acciaio.
Tecnologia e nostra soluzione
L’applicazione che si vuole sviluppare prioritariamente è quella finalizzata alla riduzione del rischio sismico di edifici pubblici e privati che presentano caratteristiche strutturali tali da rendere l’intervento efficace ed economicamente sostenibile. Si fa particolare riferimento agli edifici in cemento armato realizzati antecedentemente al 2000 con un numero di piani superiore a 5 e che presentano all’ultimo piano un torrino raggiunto dal nucleo in cemento armato che contiene l’ascensore. Su quest’ultimo è possibile collocare due dispositivi, ognuno con una massa pari al solo 1 % dell’edificio che con la loro azione di controllo sono in grado di ridurre di oltre il 60% le oscillazioni e le sollecitazioni indotte da terremoti. L’intervento viene attuato realizzando strutture ausiliarie per il collegamento ed eventuali rinforzi sugli elementi strutturali dell’ultimo piano, quindi, senza compromettere la fruibilità delle unità residenziali. L’impegno economico è fortemente competitivo sia in virtù delle componenti che costituiscono la tecnologia e dei processi produttivi e della natura passiva (non richiede energia elettrica) e soprattutto se si fa il confronto con tecniche invasive che intervengono su tutti gli elementi strutturali dell’edificio.
Vantaggi
I principali vantaggi sono i seguenti.
Roadmap
Per raggiungere il mercato, una Start Up è in fase di costituzione e le seguenti attività sono previste nei prossimi 3 anni:
TRL
Team
