Il Cerisi di Messina: il Centro di Eccellenza che monitora le grandi infrastrutture nel Mondo

Il Cerisi di Messina si occupa del monitoraggio delle grandi infrastrutture nel Mondo e si rivolge ai soggetti deputati alla salvaguardia e tutela di ambienti particolarmente soggetti a eventi sismici

Il nostro territorio, come puntualmente ci ricordano  le recenti catastrofi naturali, è altamente esposto ai fenomeni tellurici.  Il bacino del Mediterraneo è caratterizzato da una significativa pericolosità sismica. L’Italia, in particolare lungo la dorsale appenninica, la Sicilia Orientale, insieme all’area dei Balcani, della Grecia e della Turchia è una zona altamente interessata da terremoti di grande intensità e, in alcuni casi, di frequenza rilevante se comparata con la vita utile di tutte le opere di ingegneria. Secondo le stime della Protezione Civile, negli ultimi mille anni, circa 3000 terremoti nel nostro Paese hanno provocato danni più o meno gravi. Quasi 300 di questi (con una magnitudo superiore a 5.5) hanno avuto effetti distruttivi. Di tale contesto è, quindi, necessario tenere conto nelle attività di progettazione e nella realizzazione delle opere dell’ingegneria civile, delle infrastrutture stradali, ferroviarie e portuali, delle lifelines e, in generale, delle opere di rilevante interesse strategico. Infatti, le azioni sismiche cui una qualunque opera è soggetta durante un terremoto sono il risultato di un complesso fenomeno di risposta sismica del sito su cui un’infrastruttura sorge e di un altrettanto complesso fenomeno di interazione dinamica tra terreno e costruzione.

La prevenzione sismica, in un territorio come il nostro è quindi fondamentale, specie con riferimento all’adeguamento antisismico delle nostre abitazioni, dei nostri edifici e delle nostre infrastrutture. Nel nostro territorio la ricerca scientifica  sull’applicazione di tecnologie e sistemi antisismici di monitoraggio e prevenzione ha fatto passi da gigante e il nostro Paese vanta centri di ricerca unici al Mondo, uno fra tutti il Cerisi di Messina: il Centro di eccellenza Ricerca e Innovazione Strutture ed Infrastrutture di grandi dimensioni di Messina.

Il Responsabile scientifico del Cerisi, il Prof. Eugenio Guglielmino, ci ha guidato alla scoperta  di  questo mega cantiere, un vero e proprio microcosmo, collocato all’interno del polo universitario della città di Messina.

Il Centro Cerisi di Messina è una costellazione di laboratori, suddivisi in  diverse aree, in cui si realizzano la pianificazione e l’esecuzione di prove speciali nell’ambito dell’ingegneria strutturale e sismica.  Il laboratori del Cerisi collaborano con aziende presenti in America, in Nuova Zelanda, in Giappone, Svizzera, Germania, Turchia, quindi aree particolarmente soggette a rischio sismico. Il Centro si articola infatti in quattro aree, quali:

  • l’Area di Scienza e Tecnica delle costruzioni,
  • l’Area di Geotecnica,
  • l’Area di Ingegneria Naval-meccanica
  • l’Area di Scienze della Terra

La concentrazione e l’interazione di queste quattro mega aree in un unico grande cantiere, insieme ai dispositivi, veri e propri gioielli di ingegneria,  rendono il Centro un polo sperimentale un punto riferimento per tutti quegli attori economici e sociali che impegnati nel monitoraggio ex ante, in itinere ed ex post dell’ambiente e delle infrastrutture presenti, sottoposte a rischi scaturenti da sollecitazioni atmosferiche, meccaniche e sismiche.

Nell’area Geotecnica, di cui è responsabile il Prof. Ernesto Cascone si è in grado di simulare  sismi su opere  e  sistemi geotecnici  di  particolare complessità: realizzazione  di  grandi  rilevati  e  argini,  fronti  di  scavo  di  notevole altezza, opere  di  sostegno  di  rilevante  dimensione,  realizzazione  di  gallerie, fondazioni  di pile  da ponte e viadotti, dighe in terra e  in calcestruzzo armato.  Fiore all’occhiello di questo laboratorio è il “Simulatore sismico per applicazioni geotecniche”, la struttura più grande in Europa in termini di dimensioni. L’ attrezzatura consente lo studio delle interazioni terreno-struttura su modelli in scala di opere e sistemi geotecnici. Come spiega  l’Ingegnere Valeria Bandini Il simulatore per applicazione geotecniche permette di capire come l’onda sismica si propaga all’interno del terreno e il relativo effetto della propagazione sulla struttura che si intende studiare. La tavola vibrante monodirezionale viene messa in movimento da un attuatore idraulico in grado di riprodurre una reale sequenza sismica. Vincolato alla parte inferiore della tavola vibrante, un contenitore deformabile viene riempito di terreni granulari, attraverso l’impiego di una tramoggia“. Le notevoli dimensioni della macchina consentono un’ottima garanzia di rappresentatività e affidabilità del risultato sperimentale. Più grande è la tavola vibrante, maggiori sono infatti le dimensioni dei modelli in scala che è possibile riprodurre, anche quindi in scala 1:1. “La sezione geotecnica– continua l’Ingegnere- è veramente all’avanguardia in ambito nazionale e internazionale perché dispone di una serie  attrezzatture che cosente di eseguire un ampio ventaglio di prove che vanno dalle prove standard della geotecnica per la classificazione delle terre, alle prove più avanzate e  sofisticate per la caratterizzazione in campo sismico dei terreni”.

Diversa e altrettanto affascinante è l’area Naval-meccanica, diretta dal Prof. Vincenzo Crupi in cui invece è possibile simulare su componenti in scala 1:1 le azioni dinamiche che raggiungono anche i mille kilo newton. Anche in questo laboratorio si riesce a fare prove su strutture davvero grandi e sulla stessa struttura possono essere applicati sino a 5 attuatori che lavorano in contemporanea.

La presenza sul territorio di un laboratorio di tali dimensioni è senza dubbio rilevante:si pensi all’area marittima attraversata da diverse imbarcazioni. Questo laboratorio è in grado di fare delle prove su strutture navali reali, poter intervenire nella progettazione e utilizzare materiali o strutture nuove per alleggerire i pesi. È dunque possibile ottenere informazioni reali sulla capacità delle strutture di rispondere ai carichi che agiscono durante l’esercizio.

L’area di Scienze delle Terre, diretta dal Prof. Giovanni Randazzo, si occupa  di monitorare il territorio, facendo quindi indagini a pieno campo grazie all’utilizzo di droni e mezzi subacquei, che riescono  a fornire indicazioni su come si modificano i litorali e come si può intervenire per la protezione delle coste. Il laboratorio, mediante l’uso di Aeromobili a Pilotaggio Remoto (APR-droni), sia multicotteri (mini elicotteri dotati di quattro serie di motori contrapposti) sia ad ala fissa (piccolo aliante), attrezzati con fotocamere digitali HD e di LIDAR (laser scanner) realizza cartografia di dettaglio finalizzata alla pianificazione del territorio e alla gestione dei movimenti evolutivi del sistema terrestre (frane, erosione etc.). Gli APR inoltre possono supportare diverse tipologie di sensori come fotocamere multispettrali e termocamere, finalizzati all’individuazione di diversi parametri ambientali, utili nella protezione idraulica del territorio.
Il laboratorio inoltre utilizza un Autonomous Underwater Vehicle (AUV), una sorta di piccolo siluro a navigazione indipendente, capace di spingersi fino a 300 m di profondità, che monta un multibeam che permette di effettuare rilevi di dettaglio del fondo marino e di acquiferi continentali.

Suggestiva per le dimensioni e per i suoi macchinari è l’area strutturale di Scienza e Tecnica delle Costruzioni, dove primeggiano i due fiori all’occhiello del Cerisi: la “Macchina per prove su dispositivi antisismici” e la “Macchina per prove a fatica su cavi e stralli”. Il Prof. Giuseppe Ricciardi, Responsabile dell’area, spiega ai nostri microfoni il funzionamento di questi colossi: “La macchina per prove su dispositivi antisismici è stata concepita per dare servizio sia ai produttori di questi dispositivi, nonchè a chi pensa di utilizzare questi dispositivi per la realizzazione di strutture antisismiche. Si tratta di una macchina  unica nel suo genere, perchè è in grado di raggiungere performance di altissimo livello. La macchina- continua il professore– è in grado di simulare dei significativi livelli di spostamento, dunque adatti ai fine delle verifiche dei dispositivi di grandissime dimensioni”. ”L’idea di realizzare questa macchina di prova- spiega il Professore– nasce dalla consapevolezza dell’alto rischio sismico della zona e con l’intenzione di dare incentivi precisi affinché tutte le amministrazioni e chi è interessato alle nuove costruzioni si orientino verso l’impiego di questi dispositivi. Perchè solo utilizzando questi dispositivi è possibile avere grande sicurezza del costruito”.

Questo gioiello, è già stato utilizzato per realizzare prove su dispositivi provenienti dal Giappone, così come la Macchina per prove a fatica su cavi e stralli, concepita nell’ottica di un’ipotetica costruzione del Ponte sullo Stretto di Messina. “A differenza della macchina per prove su dispositivi antisismici– spiega il Prof Ricciardiquesta macchina consente di effettuare delle prove a fatica sui sistemi di sospensione, cioè su cavi e stralli che sono attualmente utilizzati sui ponti di grandi dimensioni”.