L’ingegneria contro i terremoti: il segreto del Taipei 101

Durante il terremoto di magnitudo 7,4 che ha colpito Taiwan nel 2024, il grattacielo Taipei 101 ha mostrato al mondo il valore della sua tecnologia antisismica grazie al Tuned Mass Damper (TMD). Questo dispositivo ha ridotto significativamente le oscillazioni della struttura, proteggendo una delle torri più alte al mondo. In italiano, questa tecnologia viene chiamata smorzatore a massa accordata o assorbitore armonico. La sfera d’acciaio da 660 tonnellate posta tra l’87° e il 92° piano è stata fondamentale per contrastare le forze sismiche che hanno scosso Taipei, dimostrando la sua efficacia nell’attenuare i rischi. [1]

I TMD sono stati introdotti per la prima volta nella metà del XX secolo, inizialmente in contesti industriali per ridurre le vibrazioni nei macchinari. La loro applicazione negli edifici ha guadagnato popolarità negli anni ‘70, con progetti pionieristici come il John Hancock Tower di Boston [2]. Da allora, sono stati utilizzati in numerosi grattacieli e ponti per migliorare la sicurezza strutturale e il comfort, soprattutto in aree sismiche o soggette a forti venti

Il TMD è una tecnologia basata su leggi fisiche fondamentali. Quando un terremoto o forti venti scuotono un edificio, si generano oscillazioni che possono danneggiare la struttura o provocare disagi. Il TMD interviene per contrastare questi movimenti, grazie alla sua progettazione calibrata sulla frequenza naturale dell’edificio.

La massa del TMD, sospesa tramite molle e ammortizzatori, si muove liberamente all’interno dell’edificio. Questo movimento avviene in direzione opposta a quello della struttura per due ragioni principali:

• Forza inerziale opposta: Quando il grattacielo oscilla in una direzione, la massa del TMD, inizialmente resistente al movimento a causa della sua inerzia, si mette in moto nella direzione opposta. Questo genera una forza contraria che riduce l’intensità del movimento globale.
• Calibrazione della frequenza: La progettazione del sistema è ottimizzata per rispondere alla stessa frequenza delle vibrazioni dell’edificio, massimizzando l’effetto smorzante.

Una parte cruciale del processo è il controllo dell’oscillazione residua al termine del terremoto. I freni idraulici e gli smorzatori dissipano l’energia accumulata, trasformandola in calore per stabilizzare il sistema e prevenire movimenti prolungati o dannosi. Questa tecnologia non solo migliora la stabilità strutturale, ma garantisce anche il comfort e la sicurezza degli occupanti, riducendo il disagio causato da vibrazioni e oscillazioni prolungate.

Guardando al futuro, si prospettano sviluppi come l’introduzione di sistemi adattivi, in grado di rispondere dinamicamente a una varietà di condizioni, e l’uso di materiali più leggeri e resistenti per ampliarne l’applicabilità. La resilienza dimostrata dal Taipei 101 è un esempio concreto di come la tecnologia possa trasformare le infrastrutture urbane, rendendole capaci di affrontare le sfide di un mondo in costante cambiamento.

Bibliografia

[1] Taipei 101, il grattacielo dei record salvato da una maxisfera al 92esimo piano. «Il sistema? Realizzato in Italia»- Corriere.it

[2] J.J. Connor (2002), Introduction to Structural Motion Control, Prentice Hall, Upper Saddle River;