Segnalazione precoce di danni strutturali negli edifici storici
Gli edifici storici, sulle cui spalle pesano anni di eventi che li hanno segnati, sono particolarmente vulnerabili ai terremoti e ad altre calamità naturali. Oltre a questa vulnerabilità, condividono anche un’altra caratteristica: sono pieni di spifferi. Questi preziosi pezzi di patrimonio culturale, spesso costituiti da grandi spazi privi di isolamento, consumano energia come dinosauri affamati. Per molti, però, l’adeguamento degli edifici esistenti al fine di renderli antisismici e allo stesso tempo efficienti dal punto di vista energetico potrebbe essere inaccessibile. «Ecco perché i ricercatori del Centro comune di ricerca della Commissione europea stanno esplorando nuove soluzioni per affrontare entrambi i problemi contemporaneamente», spiega Dionysios Bournas, team leader di un gruppo di ricerca che lavora su questo tema. Nell’ambito delle attività del gruppo, il progetto STRETCH ha esplorato un nuovo sistema che integra il rinforzo di tessuto tecnico con l’isolamento termico e i sensori di deformazione. «Il risultato è un modo innovativo di adeguare i vecchi edifici per aumentarne l’efficienza energetica e, allo stesso tempo, monitorare la loro salute strutturale», spiega Bournas, coordinatore del progetto. Oltre a far risparmiare energia e a controllare come questi vecchi edifici resistono alla prova del tempo, l’innovazione di STRETCH potrebbe salvare vite umane. «Stiamo considerando edifici storici, con o senza valore patrimoniale, che sono stati costruiti prima dell’entrata in vigore delle norme antisismiche, così da essere estremamente vulnerabili al rischio sismico», spiega la ricercatrice principale del progetto Michela Rossi, il cui lavoro è stato sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie (MSCA). «Questi costituiscono la maggior parte dei centri storici in regioni a rischio di terremoto, come la dorsale appenninica che attraversa l’Italia da nord a sud. Tali edifici sono particolarmente vulnerabili ai rischi sismici a causa della scarsa qualità dei materiali e della debolezza dei dettagli strutturali», aggiunge.
Rinforzo tessile leggero per l’adeguamento
La soluzione ibrida proposta per l’adeguamento combina rinforzi tessili leggeri ad alta resistenza, realizzati in carbonio, vetro, basalto o fibre naturali, come il lino. Per favorire l’efficienza energetica, è possibile abbinare all’armatura un ulteriore materiale isolante o un sistema di riscaldamento. «L’armatura viene incollata all’involucro dell’edificio utilizzando cementi a base di calce o geopolimeri o altri leganti inorganici», osserva Bournas. Sensori a fibra ottica sono cuciti al tessuto con una resina epossidica per valutare la deformazione. Questi sono potenzialmente in grado di rilevare non solo la deformazione ma anche la temperatura, la pressione e altri parametri fisici. «I dati in tempo reale e le informazioni fornite dai sensori in fibra ottica distribuiti potrebbero potenzialmente trasformare il modo in cui monitoriamo e gestiamo le infrastrutture. La loro elevata sensibilità li rende adatti a essere integrati in sistemi complessi di internet delle cose per rilevare i primi segnali di deterioramento strutturale», aggiunge Rossi.
La meccanica di avvolgere un tessuto pieno di sensori intorno agli edifici
I tessuti pieni di sensori vengono applicati all’esterno degli edifici in combinazione con matrici inorganiche, come il rivestimento di malta, che aderiscono al substrato murario e proteggono il tessuto e i sensori. L’aspetto finale del sistema assomiglia all’intonaco tradizionale, così da preservare il carattere dell’edificio, aspetto fondamentale per gli edifici storici. Rossi spiega che durante un terremoto, gli edifici costruiti in pietra o in mattoni subiscono un carico sia in piano (forza applicata in una direzione parallela alla parete) sia fuori piano (forza applicata lateralmente, o perpendicolare alla parete). Il team ha testato i muri in pietra per determinare l’efficacia dei sistemi di adeguamento in entrambe le condizioni di carico. «I muri oggetto dell’adeguamento hanno mostrato un aumento significativo della capacità di carico massimo e di spostamento rispetto a quelli non rinforzati. Il comportamento energetico dei muri oggetto dell’adeguamento è stato valutato numericamente eseguendo un’analisi del trasferimento di calore che ne ha dimostrato un notevole incremento delle prestazioni termiche», osserva Rossi.
Un concetto di adeguamento collaudato e pronto per l’impiego
I risultati del progetto saranno disponibili attraverso pubblicazioni scientifiche e tecniche ad accesso libero, tra cui riviste e atti di conferenze. I gruppi target interessati dovrebbero essere molti: il pubblico, la società scientifica in senso lato, l’industria delle costruzioni, i politici, le piattaforme tecnologiche europee come BUILD UP e non solo. «Riteniamo che i nostri risultati possano essere utilizzati per sostenere l’iniziativa “Ondata di ristrutturazioni” nell’ambito del Green Deal europeo. Il progetto contribuisce anche alla conservazione e alla ristrutturazione degli edifici del nostro patrimonio culturale, allineandosi ai principi promossi dall’iniziativa “Nuovo Bauhaus europeo” », afferma Bournas.
Parole chiave
STRETCH, edifici storici, terremoti, adeguamento, efficienza energetica
