A sentire la cronaca del terremoto che ha devastato i Comuni di Amatrice Accumoli, Arquata e Pescara del Tronto e i territori vicini, da ingegnere strutturista mi sento chiamato in causa, a maggior ragione per quanto che leggo/sento riportare da giornali e televisioni. Nel tentativo di condivisione delle conoscenze acquisite nel mio percorso universitario e nel tempo dedicato alla professione, voglio riportare alcune semplici osservazioni sull’evento sismico e sui suoi effetti sulle strutture, a futura memoria ed a scopo didattico, al fine di evitare errori simili e le conseguenti situazioni pericolose.
Informazione è prevenzione. L’esperienza con il gruppo DPC-ReLUIS nelle campagne di agibilità sismica durante il terremoto in Emilia nel 2012 è stata incredibilmente formativa per me, e spero di poter portare il mio contributo anche questa volta.
Il sisma
Il sisma che ha colpito Amatrice, Accumoli e dintorni il 24 agosto scorso è stato caratterizzato da una magnitudo-momento di 6.0. La magnitudo è un’unità di misura dell’energia sprigionata da un sisma, e quindi anche del suo potenziale distruttivo. La scala della magnitudo è logaritmica, pertanto ad ogni “grado” corrisponde un salto energetico di 32 volte. Non deve stupire se i mezzi di informazione indicano valori non omogenei: la magnitudo ha scale leggermente diverse (es. lo stesso evento sismico delle 3:36 del 24 agosto ha magnitudo 6.2 secondo un’altra scala comunemente utilizzata); inoltre il calcolo della magnitudo non è immediato, come non lo è la valutazione dell’epicentro del sisma (banalizzando, si devono incrociare i dati di diverse stazioni di registrazione dei terremoti, sparse sul territorio italiano).
La normativa sismica italiana
La norma sismica italiana esiste dal 1908 (il Regio Decreto n. 193 del 18/04/1909, emanato a seguito del terremoto di Messina del dicembre 1908), e la versione attuale è una delle più evolute al mondo. Malgrado questo, non sempre si è costruito con le indicazioni previste dalle normative. Da una parte, il patrimonio edilizio storico-artistico italiano è molto vasto, molte costruzioni esistenti nei centri storici sono realizzate con conci di pietra più e meno sbozzati che data la loro irregolarità sono molto vulnerabili, dall’altra per molti edifici il consolidamento anti-sismico non è stato ancora eseguito, né è stata ancora valutata la loro vulnerabilità.
Evoluzione della zonazione sismica italiana, al fine di differenziare la pericolosità sismica sul territorio nazionale
Molte le polemiche sulla scuola di Amatrice crollata, come si vede nella foto seguente, sebbene sia stata soggetta ad un intervento di miglioramento sismico. Lasciando da parte per ora questo caso in particolare, è doveroso precisare che un miglioramento sismico è un intervento che migliora la resistenza dell’edificio ma in genere non lo rende in grado di sopportare un sisma come quello avvenuto. Quando invece viene eseguito un adeguamento sismico, la struttura viene calcolata per sopportare il sisma previsto per quel sito dalla normativa italiana. In figura seguente, viene riportato un grafico che confronta l’accelerazione attesa al sito (curve in nero) con l’accelerazione registrata per Amatrice (curva rossa in direzione EW, blu in direzione NS). Non è possibile concludere a prima vista se la previsione di normativa, elaborata dall’INGV, “copra” o meno l’accelerazione registrata il 24 agosto, poiché le curve in nero sono frutto di una elaborazione probabilistica.
(a) 
(b)
Crollo della scuola di Amatrice (a) e spettro in accelerazione del sisma del 24 agosto, stazione di Amatrice, confrontato con gli spettri di normativa italiana, che forniscono una stima dell’accelerazione al suolo prevista (a), tratto da E. Cosenza, I. Iervolino. Alcune considerazioni preliminari di ingegneria sismica sul terremoto di Rieti (URL: http://www.ingenio-web.it/Articolo/4356/Alcune_considerazioni_preliminari_di_ingegneria_sismica_sul_terremoto_di_Rieti.html)
La progettazione strutturale antisismica si basa quindi sull’accelerazione massima prevista al suolo, e non sul valore di magnitudo attesa, che non è possibile stimare in quanto propria di ogni terremoto e imprevedibile. Accelerazione massima e magnitudo sono quindi concetti diversi, separati e non proporzionali l’uno con l’altro.
Spesso si sente dire che l’Italia è un Paese sismico. Ciò è dovuto alla presenza di faglie sismogenetiche nel territorio nazionale. La mappa di pericolosità sismica è elaborata dall’INGV in funzione di queste faglie e anche sulla base di eventi pregressi (es. Messina 1908, Tolmezzo 1976, ecc. …)
(b) 
Mappa di pericolosità sismica italiana (a) da http://zonesismiche.mi.ingv.it/mappa_ps_apr04/italia.html e mappa delle faglie italiane (b) da http://www.isprambiente.gov.it/it/progetti/suolo-e-territorio-1/ithaca-catalogo-delle-faglie-capaci .
I danni alle strutture – cosa è successo e perché
Ribaltamento della facciata della chiesa: trattasi di un meccanismo molto comune e prevedibile tramite un’analisi cinematica della struttura. La parete, composta da conci di pietrame squadrati, non ha retto l’accelerazione sismica in direzione parallela alla navata. La caduta del timpano in sommità della facciata ha provocato il collasso di parte della copertura.
Edificio a telaio in calcestruzzo armato, che ha subito l’esplosione dei tamponamenti al piano terra. Il meccanismo di collasso evidenziato in questa foto è dovuto a quello che si chiama “piano soffice”, e cioè il fatto che il piano terra abbia una rigidezza e resistenza inferiore ai piani superiori. Va sottolineato però come il telaio in c.a. non abbia presentato danni visibili, mentre i tamponamenti in muratura crollati hanno costituito il vero pericolo per gli inquilini durante l’evento sismico. Foto: ANSA/ CRISTIANO CHIODI
Chiesa di Sant’Agostino prima (a) e dopo (b): l’enorme massa della parte superiore della facciata e la debole condizione di vincolo della stessa al resto della struttura hanno determinato il crollo.
Hotel Roma di Amatrice, prima e dopo: nella foto si vede il collasso delle colonne in c.a. a sostegno del primo piano. La costruzione ha perso un piano intero, a causa probabilmente della scarsa resistenza delle colonne in c.a. rispetto alle travi (effetto non consentito dalla norma tecnica italiana, che suggerisce proprio il contrario) e dalla mancanza di adeguata staffatura in testa alle colonne.
Le “crepe” (fessurazioni) negli edifici devono essere interpretate a seconda di quali materiali sono utilizzati per l’edificio: se l’edificio in muratura come quello nella foto presenta fessurazioni a forma di X allora l’edificio è certamente inagibile e la struttura portante è seriamente compromessa. Diversamente, le fessurazioni a X in tamponamenti di edifici a telaio in c.a. sono sintomo del solo collasso del tamponamento.
La ricostruzione
L’esempio del “dov’era, com’era” già utilizzato con successo in Friuli dopo l’evento sismico del 1976 si dimostra forse il migliore approccio, poiché restituisce l’eredità storica ai borghi antichi italiani senza snaturarli e preservandone l’identità. Trovo utile elencare alcune tecnologie, note e non, per la ricostruzione delle zone colpite dal sisma.
Prendendo prima in considerazione gli edifici in muratura, gli interventi di ricostruzione possono essere eseguiti valutando attentamente la resistenza a taglio delle murature in pietrame, secondo le indicazioni degli Allegati alle Norme Tecniche per le Costruzioni. Una valutazione sufficientemente positiva della resistenza permette quindi l’installazione di cordoli di sommità della parere muraria, per creare un effetto scatolare che tiene insieme tutte le pareti, evitando che ciascuna “lavori” per conto suo.
Le tecniche di consolidamento per gli edifici in muratura che hanno resistito al sisma e che hanno subito danni lievi sono oramai molto diffuse e implementabili con facilità. Fra queste:
– il tirantaggio dei paramenti murari realizzato con cavi/barre d’acciaio, per minimizzare l’impatto visivo dell’intervento e aumentare la resistenza del paramento murario;
– la rete e betoncino, consistente nell’applicazione di una rete elettrosaldata e successivamente di uno strato di calcestruzzo. Questo intervento altera l’aspetto dell’edificio e per essere efficace deve essere esteso all’intera parete o all’intero piano, spesso ambo i lati esterno/interno.
Altra alternativa per la ricostruzione sono le strutture in legno: recenti ricerche italiane hanno evidenziato come le strutture in legno lamellare incrociato possano resistere anche al sisma di Kobe (Giappone, 1995) senza subire crolli e senza danni irreparabili.
Edifici a 3 e 7 piani testati dal CNR-IVALSA a Tsukuba (Giappone)
Altri grandi vantaggi delle strutture in legno sono:
– la resistenza al fuoco: durante un incendio, una struttura a telaio in legno resiste più a lungo di una in acciaio. A circa 300°C l’acciaio dimezza rigidezza e resistenza, mentre un telaio in legno viene “brucia più lentamente”, conservando la resistenza di travi e colonne per la loro sezione non carbonizzata.
– leggerezza: il legno ha un rapporto peso/resistenza molto conveniente, e una struttura in legno pesa molto meno di una in muratura a parità di geometria e carichi.
– ecosostenibilità e tradizione: il legno è un materiale ecosostenibile e che riesce a inserirsi in contesti urbanistici di valenza storica come i piccoli centri italiani.
Conclusioni
Ho voluto pubblicare questo mio piccolo contributo informativo perché penso che l’informazione e la trasmissione del sapere siano di fondamentale importanza in eventi tragici come il sisma di Rieti. Le conoscenze tecniche non devono essere esclusiva degli addetti ai lavori, ma di tutti, in modo che ciascuno possa valutare cosa è successo, il da farsi e i pro e contro delle diverse soluzioni tecniche.
Giovanni Rinaldin
Email: giovanni@rinaldin.org
PER APPROFONDIRE
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INGEGNERIA SISMICA: https://www.facebook.com/groups/385062258306703/?fref=ts
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