NHERI per studiare la resilienza degli alti edifici in legno mediante test sul simulatore di terremoti

Edilizia domestica

Immagine:Rendering del cantiere per la Natural Hazards Engineering Research Infrastructure (NHERI) progetto TallWood / LEVER Architecture

Il progetto TallWood della Natural Hazards Engineering Research Infrastructure (NHERI), in cui i ricercatori di ingegneria della Colorado State University (CSU) svolgono un ruolo fondamentale, mira a studiare la resilienza degli alti edifici in legno simulando una serie di grandi terremoti su scala reale, Questa primavera è previsto un edificio in legno massiccio di 10 piani: l'edificio in scala reale più alto del mondo mai testato su un simulatore di terremoti o su una tavola vibrante. Il progetto di ricerca è finanziato dalla National Science Foundation statunitense.

John van de Lindt, professore presso il Dipartimento di Ingegneria Civile ed esperto di analisi sismica e resilienza, sta lavorando al progetto con un collega di lunga data ed ex studente, Shiling Pei.

Durante tutto il progetto, van de Lindt e i suoi studenti della CSU contribuiranno a valutare il danno inflitto all'edificio dal punto di vista della resilienza e a stimare quanto tempo impiegherebbe l'edificio per tornare alla sua normale funzione dopo un terremoto. Il termine tecnico è "recupero funzionale" ed è probabilmente il futuro dei codici di progettazione strutturale negli Stati Uniti, ha affermato van de Lindt.

Il team ha progettato un sistema laterale di pareti oscillanti in legno massiccio, alto 10 piani, adatto a regioni ad alto rischio di terremoti. Questo nuovo sistema mira a garantire prestazioni resilienti, il che significa che l’edificio subirà danni minimi derivanti dai terremoti a livello di progetto e sarà rapidamente riparabile dopo rari terremoti.

Secondo Pei, il sistema a parete a dondolo è costituito da un pannello di legno massiccio ancorato al suolo tramite cavi o aste di acciaio con grandi forze di tensione. "Quando esposti a forze laterali, i pannelli delle pareti in legno oscilleranno avanti e indietro - riducendo così l'impatto del terremoto - e poi le barre d'acciaio riporteranno l'edificio a piombo una volta passato il terremoto", ha detto.

A causa di questo movimento sismico indotto dal sistema oscillante, i componenti non strutturali critici per la resilienza all’interno e che rivestono l’edificio, come la facciata esterna, le pareti interne e le scale, sono pronti a fare un grande giro.

Il team del progetto si è concentrato su componenti non strutturali critici per la sicurezza che si estendono da un piano all'altro e sono quindi soggetti al movimento relativo tra i piani. L'edificio presenta quattro gruppi di facciata esterna, una serie di muri interni e una torre con scale di 10 piani. L’involucro esterno deve proteggere l’edificio dalle temperature estreme e dagli eventi meteorologici, mentre le scale devono rimanere funzionali per consentire agli occupanti di uscire in sicurezza e ai primi soccorritori di accedere continuamente a tutti i piani dell’edificio.

L'inizio dei test è previsto per maggio sull'unica tavola vibrante all'aperto al mondo. Situato presso l'Englekirk Structural Engineering Center presso l'Università della California a San Diego, il simulatore di terremoti fa parte dell'infrastruttura di ricerca sull'ingegneria dei rischi naturali della NSF e, attraverso i finanziamenti della NSF, è stato recentemente aggiornato a sei gradi di libertà per riprodurre i movimenti del terreno in 3D completi che possono verificarsi durante un terremoto. Ora è anche in grado di testare carichi utili fino a 2.000 tonnellate, ovvero più di 4 milioni di libbre.

I test simuleranno i movimenti sismici registrati durante terremoti precedenti che coprono una gamma di magnitudo sismiche sulla scala Richter, dalla magnitudo 4 alla magnitudo 8. Ciò verrà fatto accelerando la tavola ad almeno 1 g, il che potrebbe accelerare la parte superiore dell'edificio fino a ben 3 g.