Un gol, un coro, migliaia di persone che si alzano e saltano seguendo lo stesso ritmo. Per chi vive lo stadio sono manifestazioni di partecipazione collettiva. Per il progettista strutturale rappresentano un’azione dinamica, variabile nel tempo e potenzialmente sincronizzata, che può influenzare il comportamento della struttura. È da questa osservazione che nasce la collaborazione tra ISAAC e il Dipartimento di Strutture per l’Ingegneria e l’Architettura dell’Università degli Studi di Napoli Federico II, avviata con l’obiettivo di studiare e validare un sistema di smorzamento attivo dedicato alla riduzione delle vibrazioni indotte dalla folla negli impianti sportivi. La collaborazione si inserisce in un percorso più ampio di ricerca e sviluppo attraverso il quale ISAAC sta esplorando nuovi scenari di applicazione del controllo attivo delle strutture, estendendo progressivamente le competenze maturate nell’ambito della protezione sismica e del controllo delle oscillazioni.
Quando la folla diventa un’azione dinamica
Negli impianti sportivi il pubblico non costituisce soltanto un carico statico. Salti, movimenti ritmici, corse e azioni coordinate possono generare sollecitazioni dinamiche la cui intensità e distribuzione dipendono da diversi fattori: il numero di persone coinvolte, il grado di sincronizzazione, la frequenza del movimento, la durata dell’azione e le caratteristiche dinamiche della struttura. La risposta non dipende quindi esclusivamente dall’entità del carico, ma anche dalla relazione tra le frequenze dell’eccitazione e i modi propri della struttura.
Un problema complesso da modellare
La rappresentazione delle azioni indotte dalla folla è uno degli aspetti più delicati dell’analisi. Il comportamento del pubblico non è perfettamente deterministico: può cambiare in funzione del tipo di evento, della distribuzione degli spettatori e del loro livello di coordinamento. Anche la risposta della struttura può risultare complessa, soprattutto quando l’eccitazione attiva più componenti del moto o coinvolge modi caratterizzati da spostamenti che coinvolgono tutte le direzioni.
La progettazione deve quindi tenere conto di diversi elementi:
- frequenza e armoniche del movimento;
- livello di sincronizzazione della folla;
- durata e ripetitività dell’eccitazione;
- distribuzione spaziale degli spettatori;
- frequenze proprie e forme modali della struttura;
- smorzamento;
- possibili interazioni tra folla e struttura.
In questo contesto, la modellazione numerica costituisce un passaggio essenziale, ma deve essere accompagnata dalla sperimentazione.
La domanda di ricerca: come adattare il controllo attivo agli stadi?
Gli Active Mass Damper sono sistemi capaci di generare forze controllate sulla struttura attraverso il movimento di una massa. Sensori installati in punti significativi rilevano la risposta dinamica. I dati acquisiti vengono elaborati da un algoritmo di controllo che determina il movimento della massa e la forza da applicare per modificare il comportamento della struttura. Il principio generale è noto, ma ogni applicazione richiede uno sviluppo specifico. La domanda al centro della collaborazione tra ISAAC e Federico II non è semplicemente se un Active Mass Damper possa agire su una struttura sportiva, ma come debba essere progettato, regolato e validato per confrontarsi con le specifiche azioni dinamiche generate dalla folla.
L’obiettivo della ricerca è costruire una base scientifica e sperimentale che consenta di comprendere:
- quali componenti della risposta possano essere controllate;
- quali parametri siano determinanti nel dimensionamento del sistema;
- come vari l’efficacia al cambiare dello scenario di eccitazione;
- quali prestazioni possano essere misurate attraverso prove comparative;
- quali siano i possibili ambiti e limiti di applicazione.
Dalla modellazione alla sperimentazione
Il programma di ricerca è articolato in più fasi. La prima riguarda l’analisi del problema e la definizione degli obiettivi prestazionali attenuando il livello di vibrazioni volte a garantire il comfort e la sicurezza delle persone durante gli eventi quali concerti e stadi. Segue la progettazione del sistema AMD dedicato, sviluppato tenendo conto delle configurazioni di carico da riprodurre su un settore dello stadio identificato come sede di test, usato per la sperimentazione in campo. L’azione dinamica verrà generata mediante una vibrodina operante in direzione verticale, mentre il sistema di smorzamento attivo agirà in direzione orizzontale. La realizzazione di prove ripetibili consentirà di analizzare la risposta in condizioni definite, modificando progressivamente i parametri dell’eccitazione e verificando il contributo del sistema.
Un nuovo passaggio nel percorso di sviluppo di ISAAC
La collaborazione con Federico II rappresenta per ISAAC un’estensione coerente del proprio percorso di ricerca. L’azienda nasce nel 2018 dall’evoluzione di un progetto sviluppato al Politecnico di Milano e ha costruito la propria esperienza sull’impiego di sistemi attivi per il controllo del comportamento dinamico degli edifici esistenti. Il progetto sugli impianti sportivi non consiste però nella semplice trasposizione di una tecnologia esistente. Le vibrazioni indotte dalla folla pongono domande differenti e richiedono una progettazione dedicata, nuove strategie di controllo e specifiche modalità di validazione. «Gli impianti sportivi sono luoghi vivi, attraversati da sollecitazioni intense e variabili. Portare innovazione in questo ambito significa lavorare contemporaneamente su sicurezza, comfort degli spettatori e continuità di utilizzo delle strutture», sottolinea Alberto Bussini, CEO e founder di ISAAC.
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Il valore della collaborazione tra università e impresa
Il progetto unisce competenze scientifiche e industriali complementari. «La collaborazione con ISAAC consente di approfondire un tema di grande interesse per l’ingegneria strutturale contemporanea: il controllo dinamico delle strutture soggette a vibrazioni indotte dalla folla», afferma Andrea Prota, Professore Ordinario di Tecnica delle Costruzioni presso l’Università Federico II. La collaborazione assume particolare rilevanza anche nel contesto del progressivo rinnovamento degli impianti sportivi italiani. La prospettiva di UEFA EURO 2032 rappresenta un acceleratore dell’attenzione verso sicurezza, accessibilità, comfort e qualità delle infrastrutture, ma il tema va oltre il singolo evento.
Una ricerca che parte dalle domande
La collaborazione tra ISAAC e Federico II parte da una domanda concreta: come controllare la risposta di strutture sottoposte ad azioni dinamiche generate dal movimento coordinato delle persone? Per ISAAC, il progetto rappresenta un ulteriore passo in un percorso di sviluppo che parte dalla protezione sismica e prosegue nell’esplorazione delle diverse forme attraverso cui il comportamento dinamico di una struttura può essere osservato, interpretato e controllato. Un percorso nel quale la tecnologia non viene considerata un risultato definitivo, ma uno strumento che continua a evolvere insieme alle domande della ricerca e alle esigenze del patrimonio costruito.
