La centrifuga di ricerca più potente d'Europa
Nel 中国足球彩票 H?nggerberg è in costruzione la centrifuga per la ricerca geotecnica più potente d'Europa. Essa consentirà di simulare strutture geotecniche come fondazioni, dighe e gallerie, nonché gli effetti di rischi naturali come terremoti, frane, inondazioni e tsunami. La centrifuga è stata utilizzata mercoledì con precisione millimetrica.
Anche l'inaugurazione, lo scorso agosto, è stata uno spettacolo: ci è voluta poco meno di un'ora, in estate, per sollevare con una gru un cilindro di cemento di 245 tonnellate e posizionarlo da un'altezza di 25 metri sottoterra nel cortile interno dell'edificio HIF.
Mercoledì scorso è stato installato il vero e proprio pezzo forte del nuovo impianto di ricerca dell'ETH: la centrifuga, del peso di circa 20 tonnellate, è stata calata nel cilindro di cemento da una gru pneumatica. Il trucco consisteva nel posizionare la centrifuga al centro del cilindro di cemento con precisione millimetrica e nel garantire l'allineamento verticale del suo asse.
Questo ha richiesto un lavoro di precisione. Il cilindro stesso poggia su molle d'acciaio appositamente progettate. Queste assorbono le vibrazioni della centrifuga e impediscono alle vibrazioni di diffondersi nel sottosuolo del campus. Il risultato non è solo la più grande centrifuga geotecnica d'Europa, ma anche la prima al mondo ad essere isolata dalle vibrazioni.
Modellazione per migliorare la resilienza ai rischi naturali
La nuova centrifuga farà parte di un centro di ricerca per la modellazione delle centrifughe presso il Dipartimento di ingegneria civile, ambientale e geomatica dell'ETH. Consentirà ai ricercatori di simulare terremoti, movimenti del terreno (ad esempio frane) e rischi legati all'acqua (ad esempio inondazioni, tsunami) per le strutture geotecniche. Queste simulazioni vengono utilizzate per ottimizzare la progettazione di nuove strutture e l'ammodernamento di quelle esistenti (ad esempio ponti, edifici e dighe) e per ridurre i rischi potenziali dei pericoli naturali per le strutture e le infrastrutture. Allo stesso tempo, si riduce al minimo l'uso di risorse naturali e l'impronta di carbonio associata.
La centrifuga in sé è semplice nel design: consiste essenzialmente in un braccio rotante lungo nove metri con due altalene ad esso collegate, su cui sono installati i modelli di struttura del suolo. Ruotando, la centrifuga può essere accelerata fino a 250 volte l'accelerazione dovuta alla gravità (g). Tecnicamente si parla di "250 g".
La capacità della centrifuga è di 500 g tonnellate. Ciò significa che la centrifuga può sponsorizzare fino a due tonnellate in un campo gravitazionale aumentato di 250 g. Due tonnellate moltiplicate per 250 g equivalgono a 500 g tonnellate. In una fase successiva, il sistema sarà integrato con un simulatore di terremoti in grado di simulare movimenti sismici reali.
L'aumento del campo gravitazionale è essenziale per ottenere una modellazione realistica del suolo in un ambiente di laboratorio in scala ridotta. Poiché il comportamento del terreno dipende in larga misura dal rispettivo livello di sollecitazione, i modelli che si limitano a ridurre la scala geometrica della situazione reale (profondità dello strato di terreno, dimensioni della struttura) non possono fornire risultati realistici. Aumentando il campo gravitazionale, la centrifuga assicura che le sollecitazioni possano essere scalate e misurate correttamente.
La centrifuga consente ai ricercatori di simulare realisticamente il comportamento di strutture di grandi dimensioni e i movimenti del terreno. A tal fine, posizionano i modelli dei rispettivi terreni, compresi gli strati del suolo e la struttura, sulle altalene e li accelerano fino all'accelerazione centrifuga desiderata. Ad esempio, 30 centimetri di terreno nella centrifuga accelerata a 100 g corrispondono a una profondità di 30 metri nella realtà. Il simulatore di terremoti ha un carico utile fino a 700 chilogrammi.
Da Bochum a Zurigo
La centrifuga in sé non è del tutto nuova. Proviene da Bochum, dove non era più in uso. I cuscinetti, i motori, l'impianto idraulico e l'elettronica sono stati rinnovati e modernizzati per la ricerca dell'ETH. Il lavoro per assemblare completamente la centrifuga e collegarla ai supporti necessari è ancora in corso. Si prevede che sarà pronta per l'uso verso la fine di quest'anno, anche se inizialmente solo a capacità ridotta. Si prevede che sarà pienamente operativa a partire dalla fine dell'estate 2022, quando l'alimentazione elettrica sarà stata completamente installata e la seconda fase dei lavori di costruzione dell'edificio di insegnamento e ricerca HIF sarà stata completata.
La centrifuga viene installata nell'ambito dei lavori di ristrutturazione e ampliamento dell'HIF, costruito nel 1976 e sede del Dipartimento di ingegneria civile, ambientale e geomatica (D-BAUG). La prima fase sarà completata entro la fine di giugno 2021 e prevede la costruzione di una nuova ala di ampliamento con laboratori aggiuntivi. Questa parte dell'edificio riunirà per la prima volta tutte le nove cattedre di ingegneria ambientale. Saranno inoltre installate nuove zone di incontro per promuovere il dialogo scientifico. L'intera ristrutturazione dell'HIF sarà completata con la terza fase nel 2023.
