Controllo attivo delle vibrazioni per il campanile di Grottaminarda con Active Mass Damper ISAAC

Il miglioramento sismico di strutture storiche in muratura ad alta vulnerabilità richiede oggi un approccio che vada oltre il consolidamento tradizionale. Il campanile della Chiesa di San Michele Arcangelo a Grottaminarda (AV) è un interessante caso applicativo che integra interventi strutturali localizzati e controllo attivo delle vibrazioni mediante Active Mass Damper.

Le criticità strutturali di una torre campanaria ad alta vulnerabilità

La torre campanaria della chiesa di San Michele Arcangelo a Grottaminarda, in provincia di Avellino, presenta caratteristiche che la rendono particolarmente esposta sia alle azioni sismiche sia alle sollecitazioni ambientali: muratura irregolare, elevata snellezza e marcata eterogeneità materica. In queste condizioni, il comportamento dinamico è dominato dalla prima forma modale, con conseguente concentrazione degli spostamenti in sommità e incremento delle sollecitazioni alla base.

A complicare il quadro, la presenza di un nucleo interno in calcestruzzo armato, inserito negli anni Novanta in seguito al sisma del 1980, che escludeva di fatto qualsiasi ipotesi di rimozione per le implicazioni sulla stabilità complessiva. L’obiettivo progettuale era il raggiungimento di un miglioramento sismico di almeno il 10% in un contesto strutturalmente stratificato e soggetto a vincoli conservativi.

“Nel progetto di messa in sicurezza della torre campanaria ci siamo trovati di fronte a una sfida non banale: ottenere un miglioramento sismico di almeno il 10% su una struttura già oggetto di interventi successivi al terremoto del 1980. La presenza di un nucleo interno in cemento armato, realizzato negli anni ’90, rendeva complessa qualsiasi ipotesi di rimozione, sia per le implicazioni strutturali sia per i rischi connessi alla stabilità complessiva”, spiegano gli ingegneri Michelarcangelo Loffa ed Emanuele Amura, progettisti dell’intervento.

La strategia integrata: consolidamento localizzato e Active Mass Damper

L’intervento è stato strutturato su due livelli complementari.

Il primo ha riguardato il miglioramento della continuità e dell’interazione tra gli elementi costruttivi esistenti: ancoraggio del nucleo interno in calcestruzzo armato, iniezioni profonde per migliorare l’interfaccia tra setto e muratura, ristilatura dei giunti e rinforzo dei solai. Si è scelto di non operare in modo sostitutivo sull’esistente, ma di valorizzarlo, trasformandolo in parte attiva della risposta sismica.

Il secondo livello ha introdotto il sistema Active Mass Damper ISAAC ElectroPro 20x, sviluppato da ISAAC, deep tech italiana fondata nel 2018 come spin-off del Politecnico di Milano, prima realtà in Europa ad aver brevettato una tecnologia attiva per edifici esistenti installabile senza interventi strutturali invasivi. Il dispositivo è stato posizionato nella cella campanaria, orientato sulla direzione modale dominante della struttura.

Il funzionamento si basa su sensori accelerometrici che acquisiscono in tempo reale le grandezze dinamiche della torre. Algoritmi di controllo in retroazione elaborano i dati e generano forze in controfase rispetto al moto, riducendo le oscillazioni e incrementando lo smorzamento equivalente del sistema. Il risultato è una riduzione diretta della risposta globale della struttura, efficace tanto in caso di evento sismico quanto per le sollecitazioni da vento.

I progettisti sottolineano anche un aspetto specifico della configurazione strutturale: “Il dispositivo interviene anche sulle vibrazioni indotte dal complesso della chiesa, che durante un sisma possono generare effetti di ‘frusta’ e amplificare le sollecitazioni nel punto di connessione tra le due strutture“.

Le analisi sviluppate in fase progettuale mediante modelli FEM indicano un miglioramento delle prestazioni complessive fino a circa il 40%, con una significativa riduzione della risposta dinamica.

Il controllo attivo come approccio sistemico al patrimonio storico

Il caso di Grottaminarda solleva una questione metodologica: intervenire sul costruito storico vincolato con tecnologie attive significa spostare l’obiettivo dal solo incremento della capacità resistente alla gestione del comportamento dinamico globale della struttura — un cambio di paradigma che diventa rilevante proprio nei contesti dove le tecniche tradizionali trovano i propri limiti.

“Quello che stiamo osservando è un’evoluzione del modo di intervenire sul costruito storico: non si tratta più soltanto di aumentare la capacità resistente, ma di governare la risposta dinamica della struttura. Le tecnologie attive consentono di lavorare in questa direzione, offrendo soluzioni compatibili con i vincoli conservativi e aprendo nuove possibilità progettuali anche in contesti complessi come quello dei beni vincolati”, afferma Alberto Bussini, CEO di ISAAC.

La tecnologia ISAAC, inquadrata nella norma ISO 3010:2017, è applicabile a una gamma ampia di edifici — residenziale, scuole, ospedali, torri per telecomunicazioni — e si distingue per la possibilità di installazione dall’esterno senza necessità di sgombero. I dispositivi sono posizionati in copertura e agiscono come contrappesi controllati elettronicamente, senza alterare le caratteristiche architettoniche dell’edificio. 

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