Riuscire a comprendere le condizioni dei flussi d’acqua estremi porterà a un’infrastruttura più resiliente
Gli eventi estremi, come ad esempio le mareggiate nelle regioni costiere o i cedimenti delle dighe più nell’entroterra, possono portare a pericolosi flussi carichi di particelle, visto che il movimento dell’acqua raccoglie i detriti direttamente dal terreno o dalle infrastrutture distrutte. I detriti vengono quindi distribuiti dal flusso fino a notevoli distanze. Tuttavia, le condizioni esatte in cui questo accade, in aggiunta a una chiara comprensione di come il carico di detriti produce un impatto sulle strutture costruite dall’uomo, sono ancora scarsamente esaminate. Il progetto IMPLOADIS, finanziato dall’UE, intendeva utilizzate dei metodi di modellazione sperimentale e numerica per arricchire le conoscenze in questo settore. Il team ha riprodotto flussi naturali in un laboratorio basandosi su cedimenti di dighe e onde molto lunghe. Inoltre, sono state usate delle tecniche innovative per misurare l’accumulo e la distribuzione dei detriti, che hanno portato allo sviluppo di “metodi di localizzazione dei detriti”. Questo lavoro ha delle implicazioni per la progettazione strutturale che può aggiungere la resistenza ai detriti, galleggianti o sommersi, in aggiunta all’impatto di oggetti multipli. Prendere confidenza con le giuste tecniche sperimentali Come fa notare il coordinatore del progetto, il dott. Nils Goseberg della Leibniz Universität Hannover, in Germania, “Gli studi sugli oggetti galleggianti, a differenza di quelli sulle strutture fisse, erano stati scarsi prima di questo progetto. In parte, questo è stato dovuto a considerevoli difficoltà nel monitorare il movimento dell’oggetto, ma anche a una carenza di strutture per effettuare i test. Inoltre, la combinazione di nuove strumentazioni in questo settore non era mai stata tentata prima d’ora dal momento che la ricerca presentava elementi di rischio dove la pianificazione d’emergenza era cruciale.” La ricerca si è concentrata sul lavoro sperimentale usando flussi simili a tsunami che sono stati generati aprendo velocemente dei bacini idrici e rilasciando dei possenti flussi. L’acqua quindi avvolgeva, e trasportava, qualsiasi oggetto sulla sua strada, creando i detriti da seguire. Inoltre, con l’aiuto di una PMI svedese, IMPLOADIS è stato in grado di personalizzare la tecnologia a onde radio di serie normalmente usata per tracciare attrezzature sportive e comportamento d’acquisto, per l’utilizzo con i flussi d’acqua. Usando questo approccio, il progetto è riuscito per la prima volta a creare dei modelli tridimensionali del flusso d’acqua per dei container. A causa della sua complessità, questa modellazione richiedeva un approccio multi metodo con strumentazioni e metodi ottici nuovi per seguire la distribuzione dei detriti. Questa è stata in effetti la sfida più grande per il progetto. Come ricorda il dott. Goseberg, “Sorprendentemente, le condizioni variabili di illuminazione della struttura sperimentale all’aperto che abbiamo usato in Giappone hanno rappresentato una sfida importante, dato che hanno reso molto difficile l’analisi delle immagini del video. Le condizioni potevano facilmente variare, passando da un temporale alla brillante luce diurna, e per questo si è dovuto provvedere ad adattare notevolmente gli algoritmi.” Una migliore preparazione per gli imprevisti Una delle scoperte chiave del progetto è stata che l’elasticità dell’interazione tra struttura e detriti era fondamentale per stimare le forze dell’impatto. Come spiega il dott. Goseberg, “Questo implica che l’elasticità delle strutture deve essere presa in considerazione nelle future linee guida di progettazione per le aree soggette a impatti.” Questa comprensione più esauriente delle conseguenze derivanti da condizioni con flusso estremo, come ad esempio quelle che si verificano durante i disastri naturali, contribuirà allo sviluppo di edifici e infrastrutture critiche più resilienti. Il gruppo di ricerca di IMPLOADIS sta continuando a lavorare su dei modi per stimare in modo più preciso i carichi d’urto. Come riassume il dott. Goseberg, “Questa ricerca ha probabilmente raddoppiato la quantità di domande che avevamo in precedenza, quindi una nostra priorità è adesso quella di esaminare in particolare l’impatto strutturale elastico con nuove tecniche sperimentali.”
Parole chiave
IMPLOADIS, flussi d’acqua estremi, infrastruttura resiliente, mareggiate, carico dei detriti, cedimenti di diga, tsunami, idrodinamica, carichi d'urto
