Sisma Rieti

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 leggo e sento rendicontare da giornali e televisioni. Sento come un impulso a condividere le conoscenze acquisite nel corso universitario, nella ricerca e nella professione, e per questo vorrei esporre, a mero scopo informativo, alcune semplici considerazioni sull’evento sismico e sugli effetti provocati alle strutture, con l’obiettivo che tutti, anche i non addetti ai lavori, possano rendersi conto di facili strumentalizzazioni e talvolta di vere e proprie disinformazioni. 

Informazione è prevenzione. Per me l’esperienza fatta con il gruppo DPC-ReLUIS nelle campagne di agibilità sismica durante il terremoto in Emilia nel 2012 è stata straordinariamente formativa, e sono a disposizione per 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 più grande. Capita che i media indichino talora valori non collimanti: in effetti la magnitudo ha scale leggibili con modalità 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 quello sulla valutazione dell’epicentro del sisma (allo scopo si devono incrociare i dati di diverse stazioni di registrazione dei terremoti, sparse sul territorio italiano).

La normativa sismica italiana

Dalla norma sismica italiana del 1908 (il Regio Decreto n. 193 del 18/04/1909, emanato a seguito del terremoto di Messina del dicembre 1908), si arriva alla versione attualmente vigente ritenuta fra le più evolute al mondo. Malgrado questo, in Italia non sempre si è costruito secondo le prescrizioni delle normative. A ciò s’aggiunga la circostanza della vastità del patrimonio edilizio storico-artistico italiano: da una parte molte costruzioni nei centri storici sono realizzate con conci di pietra più e meno sbozzati che, data la loro irregolarità, sono molto vulnerabili, dall’altra per la stragrande parte di questi edifici non è stata ancora accertata l’idoneità delle strutture e la loro vulnerabilità, né tanto meno eseguito il consolidamento anti-sismico.

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Evoluzione della zonazione sismica italiana, con l’obiettivo di differenziare la pericolosità sismica sul territorio nazionale

Con amara rassegnazione, di cui gli Italiani dovrebbero finalmente liberarsi, si è appreso del crollo della scuola di Amatrice, come si vede nella foto seguente, sebbene, come si è saputo, sulla stessa fossero state di recente eseguite opere di miglioramento sismico. Lasciando da parte per ora il caso particolare, conviene tuttavia precisare come un miglioramento sismico sia un intervento di efficacia trascurabile; può certo migliorare la resistenza dell’edificio ma in genere non lo rende idoneo a sopportare un sisma come quello avvenuto. Quando viceversa si opera un adeguamento sismico, la struttura viene calcolata per sopportare il sisma previsto per quel sito dalla normativa italiana. Esemplificando, nella figura seguente si riporta 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 poi così semplice dedurre 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.

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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.

Ci si ripete continuamente che l’Italia è un Paese sismico. Questo dato di fatto inconfutabile 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. …)

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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

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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.

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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

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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.

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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.

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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

La parola d’ordine del “dov’era, com’era” già utilizzato con successo in Friuli dopo l’evento sismico del 1976 mostra certamente il migliore approccio alla ricostruzione, poiché mira a restituire l’eredità storica, preservandone l’identità, ai borghi antichi italiani senza snaturarli. Per la ricostruzione delle zone colpite dal sisma torna utile elencare alcune tecnologie, note e meno note.

Partendo dagli edifici in muratura, gli interventi di ricostruzione si possono eseguire 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 la posa in opera di cordoli in sommità alla parere muraria, con l’intento  di conferire un effetto scatolare capace di tenere 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 o 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, così da aumentare la resistenza del paramento murario e al contempo minimizzare l’impatto visivo dell’intervento;

– la rete e betoncino, consistente nell’applicazione di una rete elettrosaldata e successivamente di uno strato di calcestruzzo. Siffatta operazione è ritenuta assai efficace ma altera l’aspetto dell’edificio e pertanto si prevede di estenderla all’intera parete o all’intero piano, spesso ambo i lati esterno/interno.

Una valida 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.

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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, a parità di geometria e carichi una struttura lignea pesa molto meno di una in muratura;

ecosostenibilità e tradizione: il legno è un materiale ecosostenibile e può essere inserito in contesti urbanistici di valenza storica come i piccoli centri italiani.

 

Conclusioni

Ho voluto pubblicare questo piccolo contributo perché penso che l’informazione, non solo la cronaca ma anche quella tecnico-scientifica, sia un presidio per la sicurezza delle persone soprattutto nel corso di eventi tragici come il sisma di Rieti. Le conoscenze tecniche non devono restare esclusivo appannaggio degli addetti ai lavori, ma accessibili a tutti in rapporto alle singole sensibilità, in modo che ciascuno possa valutare cosa è successo, perché è successo, e cosa occorra per avviare davvero un processo di messa in sicurezza del più bel paese al mondo.

Giovanni Rinaldin

Email: giovanni@rinaldin.org

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PER APPROFONDIRE

ReLUIS su FB: https://www.facebook.com/Consorzio.Interuniversitario.Reluis/

INGEGNERIA SISMICA: https://www.facebook.com/groups/385062258306703/?fref=ts

http://www.ingenio-web.it/immagini/Articoli/PDF/Considerazioni_di_ingegneria_sismica_e_dinamica_delle_strutture__COSENZA_IERVOLINO_oPiD.pdf

http://www.ingenio-web.it/immagini/CKEditor/RIETI_REPORT_v2.pdf