Sfidare i terremoti: grattacieli a prova di sisma

di Lorenza Mariggiò

I grattacieli. Stagliati verso il cielo, imponenti, altissimi, eppure resistenti alle sollecitazioni di venti e sismi. Come è possibile che edifici così alti possano resistere a terremoti di forte entità?

Burj Khalifa e il tappeto di cemento

Burj Khalifa, o Torre del Califfo, è il grattacielo più alto del mondo: 829,9 m di altezza. La pianta dell’edificio è ispirata alle forme di un fiore di Hymenocallis, molto diffuso a Dubai, dove si eleva con i suoi 162 piani. Nonostante il basso rischio sismico della zona, è stato progettato e costruito in modo da resistere a magnitudo di 5,5 della scala Richter. È supportato, infatti, da un grande tappeto di cemento armato sostenuto da pali di fondazione trivellati, anch’essi in cemento armato.

Tapei 101 e la sfera d’acciaio

Il Tapei 101 è il sesto edificio più alto al mondo con i suoi 508 m di altezza. Il suo nome indica la zona di costruzione, Tapei, e i piani, 101. Ha una forma a “bambù”, cioè composto da 8 moduli a forma tronco-piramidale che, innalzandosi uno sopra l’altro, ricordano il fusto della pianta di bambù. Otto colonne di acciaio, due per ogni angolo, sono riempite di un cemento speciale ad alta resistenza e sono collegate per mezzo di un sistema di travature a una struttura di 16 piloni che dona ulteriore resistenza all'edificio. La vera particolarità dell’edificio è una sfera d’acciaio (un tuned mass damper di 5,5 m di diametro) situata tra l’87° e il 92° piano che, oscillando, controbilancia le azioni provocate dalle raffiche di vento e dai terremoti. La sfera, grazie a dei pistoni idraulici, si muove nella direzione opposta all’inclinazione assunta dall’edificio sotto le diverse sollecitazioni. Può compensare scosse di magnitudo 6,8 della scala Richter.

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Tuned mass damper e suo funzionamento

Petronas Twin Towers e la profondità

Le Petronas Towers sono due torri gemelle alte 452 m e realizzate in Malesia. Di 88 piani ciascuna, sono collegate da un ponte, lo “Skybridge”, tra il 41° e il 42° piano, che permette il passaggio da una torre all’altra senza scendere al piano terra. La pianta di ogni torre è caratterizzata da un disegno geometrico tipico della simbologia islamica: due quadrati ruotati e sovrapposti in modo da formare una stella inscritta in un cerchio. Il record dell’edificio consiste nella profondità delle sue fondamenta che arrivano a 120 m sotto il livello del suolo. Sono costituite da ben 104 pilastri, spessi 4,5 m, in cemento armato e cemento speciale ad alta resistenza.

Disegno geometrico della pianta delle Petronas Towers

Yokohama Landmark Tower e i rulli

Lo Yokohama Landmark Tower è il secondo edificio più alto del Giappone con 295,8 m di altezza e 70 piani. La struttura richiama le pagode giapponesi, non solo nell’aspetto ma anche nelle tecniche tradizionali di costruzione. Infatti, è costruito con materiali flessibili che assorbono le vibrazioni. Il maggior strumento di contrasto del terremoto risiede nelle fondamenta: la struttura poggia su dei particolari rulli che, in caso di scosse, permettono al suolo di muoversi senza però scuotere l’edificio.

Transamerica Pyramid e l’elasticità

La Transamerica Pyramid è una costruzione di 48 piani, caratteristica di San Francisco. È alta 260 m e ha la forma di una piramide a base quadrata, slanciata verso l’alto in modo da permettere agli edifici circostanti di ricevere la luce. È dotata di una struttura metallica formata da un telaio perimetrale e da uno interno, rinforzati da strutture diagonali. La forma allungata assicura all’edificio una grande deformabilità elastica che gli permette di oscillare senza rompersi. Questa caratteristica gli ha permesso di resistere anche a terremoti di magnitudo 7,1 della scala Richter.

Torre Mayor e gli ammortizzatori

La Torre Mayor si trova in Città del Messico ed è l’edificio più alto dell’America Latina con 230 m di altezza, per un totale di 59 piani. A causa della forte sismicità della zona, è stato dotato di 98 ammortizzatori sismici che lo rendono uno degli edifici più sicuri al mondo. Gli ammortizzatori riprendono una tecnologia utilizzata in passato dagli USA per proteggere i siti di lancio missilistico dall’impatto di attacchi nucleari. La struttura poggia su 251 pilastri inseriti nel terreno a una profondità di 60 m. Resiste a terremoti di magnitudo 8,5.

Fonti:
-Wikipedia Italia;
-Green Building magazine, anno VII, numero1, gennaio 2017-03-11
Immagini tratte da:
-Burj Khalifa: http://7606-presscdn-0-74.pagely.netdna-cdn.com/wp-content/uploads/2015/09/Burj-Khalifa-Tower-Dubai-Photos-Images-Pictures-Videos-11-800x600.jpg
-Tapei 101: http://www.guidanotturna.it/wp-content/uploads/2016/05/orig-taipei-101-from-elephant-mountain-1919hours.jpg
-Sfera d’acciaio: https://lh5.ggpht.com/-HK2h2tqlOZ8/U-NG1lhTCuI/AAAAAAAA0-E/t-gnme0pqvs/taipei-101-damper-3%25255B6%25255D.jpg?imgmax=800
-Funzionamento sfera d’acciaio: Di Anarchemitis da Wikipedia in inglese, Pubblico dominio, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5574665
-Petronas Tower: http://world-visits.com/wp-content/uploads/2013/11/Petronas-Towers-2.jpg
-Pianta Petronas Tower: http://2.bp.blogspot.com/-MbMOD6aHgvU/TvosRB-fR0I/AAAAAAAAAZM/Mc3MZ7AdqkM/s1600/petronas3.jpg
-Yokohama Landmark Tower: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9f/Yokohama_Landmark_Tower_in_the_evening_twilight.jpg
-Transamerica Pyramid: http://cdn.desktopwallpapers4.me/wallpapers/world/2560x1440/5/49034-transamerica-pyramid-in-san-francisco-2560x1440-world-wallpaper.jpg
-Torre Mayor: https://c1.staticflickr.com/3/2569/4021524688_b4ba23732c_b.jpg