La scelta di scrivere sul recente terremoto che ha scosso Taiwan non è casuale. È opportuno inserire nella lista dei geni italiani attraverso i secoli il contributo italiano anche nel campo dell’ingegneria moderna. Trovo interessante descrivere l’origine dei terremoti, di cui ho parlato già in un precedente articolo, e le straordinarie scoperte che hanno contribuito a mantenere intatte le nuove torri e le strutture elevate sottoposte ai venti degli uragani e alle scosse telluriche.
Il 3 Aprile scorso un terremoto di magnitudine 7,4 ha causato il collasso totale di un edificio e parziale di altri 15 che rimangono tuttora inclinati; altri 67 hanno subito gravi danni nelle grandi città dell’isola. A Taipei, la capitale di Taiwan, la torre Taipei 101, alta 508 m., ha oscillato ma è rimasta intatta. Si potrebbe pensare ad un miracolo ma la struttura ha resistito grazie all’aiuto di un meccanismo così ingegnoso che lascia a bocca aperta: il Mass Damper.
Sappiamo che la crosta terrestre galleggia sul magma fuso all’interno della terra. Il movimento lento ma inarrestabile di questo magma (come il movimento della massa d’acqua in una pentola quando l’acqua bolle), trascina la crosta che resiste fino a quando la forza trascinante diventa superiore a quella di coesione. L’energia accumulata è tanto più grande quanto più spessa e più compatta è la crosta. Il cedimento può provocare una spaccatura o un collasso quando la massa (placca tettonica) si immerge sotto un’altra massa. Nel primo caso si ha la cosiddetta “deriva dei continenti”, nel secondo la formazione delle montagne. Taiwan è situata sopra l’”Anello di fuoco” del Pacifico ed è quindi soggetta a numerosi terremoti; la placca tettonica su cui risiede, infatti, è sede del 90% dei terremoti mondiali.
Nel 1901, Herman Frahm inventò il Mass Damper, un ammortizzatore che assorbe e minimizza i movimenti ondulatori convertendo l’energia cinetica in calore che viene poi dissipato. Il meccanismo è stato poi perfezionato e adesso è usato in tutte le strutture moderne per resistere al movimento causato dal vento o dai terremoti.
Qui sopra vediamo lo schema della torre di Taipei; in giallo la massa del “pendolo”, che pesa 660 tonnellate, sorretto da otto ammortizzatori idraulici. Si trova tra l’ottantasettesimo e il novantaduesimo piano. Quando la torre si sposta a causa del vento o di un terremoto, l’enorme palla d’acciaio oscilla in senso contrario, bilanciando così il movimento della struttura. Questo tipo di protezione si chiama Tuned Mass Damper (TMD). Di recente il sistema è stato migliorato dalla compagnia ISAAC Antisismica, nata dal Politecnico di Milano, che ha brevettato la tecnologia “Active Mass Damper” (AMD),
Nella Taipei 101 è stata usata la TMD che trasferisce l’energia ondulatoria sugli elementi strutturali su cui è ancorata attraverso una connessione di ammortizzatori a molla. Questo permette di “catturare” l’energia sulla sua stessa frequenza di risonanza.
L’AMD del Politecnico di Milano è la più avanzata protezione delle strutture elevate: grattacieli, sostegni di cavi elettrici, antenne e radar. Consiste in una massa oscillante che si muove in tutte le direzioni spinta da un meccanismo meccanico. Il vantaggio risiede nel fatto che non ha bisogno di essere adattata alla struttura da proteggere e può seguire i cambiamenti della dinamica che la stessa subisce con l’invecchiamento, mentre la TMD perde efficacia col passare del tempo. La forza prodotta dalla AMD non dipende dalla massa, come nel caso della TMD, ma solo dal meccanismo che la fa muovere ed è controllata da un algoritmo generato da un computer.
Un’eccellenza tutta italiana!