Arredi antisismici salvavita

 Propongo la lettura di questo articolo relativo ad un progetto interessante frutto di UNICAM...

https://www.ingenio-web.it/articoli/design-di-sistemi-di-arredo-intelligenti-con-funzione-salva-vita-durante-eventi-sismici-il-progetto-s-a-f-e/

Edifici con isolamento alla base. Perché costruire in Italia alla maniera dei "giapponesi"?

Giappone paese sismico per eccellenza....
Quando si parla di edifici antisismici si pensa subito ai giapponesi ed agli edifici che quotidianamente realizzano con sistemi sofisticati e d'avanguardia.
In particolare, nell'immaginario comune, le case antisismiche di ultima generazione sono quelle sugli appoggi in gomma, ovvero, sui cosiddetti "isolatori elastomerici".
In realtà questa tecnologia è già abbastanza vecchiotta (alcune applicazioni furono fatte in Italia già negli anni ottanta) ma solo oggi sta iniziando ad essere utilizzata di frequente dai progettisti italiani.
Del sistema di "isolamento alla base" (così viene definito) si è detto molto sia a favore che contro; in questo articolo cercheremo di capire quali sono le potenzialità e le problematiche ad esso collegate.

Come funziona un edificio isolato alla base

I dispositivi antisismici definiti isolatori sono di diverso tipo ma si differenziano in due macro categorie:

• isolatori elastomerici
• isolatori a scorrimento

Isolatori elastomerici

Isolatori a scorrimento

i primi sono quelli in gomma, i secondi sono costituiti da due parti che scorrono tra loro con un determinato valore di attrito.
Il principio di funzionamento di ambedue si basa sul disaccoppiamento del moto del terreno da quello dell'edificio. In altre parole fanno in modo da rendere quasi completamente indipendenti la vibrazione del terreno e quella dell'edificio.
Nel video che segue si capisce molto bene come funzionano i dispositivi di isolamento.

Come ben si capisce dal video, nel caso di edificio isolato, il terreno di fondazione si muove senza riuscire a trascinare la struttura in elevazione in quanto gli "isolatori" sono così flessibili da non riuscire a trasmettere in tempo la forza di trascinamento orizzontale fornita dal suolo in movimento.
Al contrario, nel caso di "struttura a base fissa" il movimento del terreno viene istantaneamente trasferito alla costruzione.
Un edificio isolato è divisibile in tre parti:

La sottostruttura
E' la parte di edificio che si trova sotto la quota degli isolatori, ovvero tra il terreno ed il sistema di isolamento

Il sistema di isolamento
E' costituito dall'insieme dei dispositivi di isolamento

La sovrastruttura
E' la parte di edificio che si trova sopra gli isolatori

Di seguito un'immagine che spiega meglio quanto appena descritto.

Dall'immagine precedente si vede che l'edificio isolato ha uno spostamento che interessa quasi esclusivamente la sottostruttura per cui, ad esempio, lo spostamento relativo tra due solai successivi è ridottissimo, ed è proprio questo fatto che produce gli innumerevoli vantaggi descritti più avanti.
Una struttura a base fissa (cioè senza isolatori) avrà un comportamento deformativo che interessa tutti i piani della struttura ed avrà uno spostamento interpiano (cioè tra due solai successivi) piuttosto significativo come mostrato nell'immagine seguente.

Lo spostamento interpiano, anche detto "Drift di piano", è il responsabile dei danni alle tamponature ed agli elementi strutturali.

Danno alle tamponature causato dal drift di piano

Danno ai pilastri causato dal drift di piano

Vantaggi delle strutture isolate

Gli edifici con isolamento alla base beneficiano di innumerevoli vantaggi:

Drastica diminuzione delle forze sismiche percepite dall’edificio
Come riportato sopra, le azioni orizzontali a cui l'edificio o meglio la sovrastruttura viene sottoposta sono notevolmente ridotte fino a circa il 20% di quella per la struttura a base fissa

Minimizzazione dei danni subiti dalle strutture (spesso totalmente assenti)
La prima conseguenza della diminuzione delle forze sismiche percepite è quella della diminuzione drastiche dei drift di piano e quindi (per il motivo citato precedentemente) dei danni alle strutture.
Spesso (quasi sempre) i danni strutturali sono completamente assenti.

Minimizzazione dei danni negli elementi non strutturali ed agli impianti
La seconda conseguenza della diminuzione delle forze e del drift di piano è l'assenza dei danni agli elementi non strutturali (infissi, tramezzature interne, pavimentazioni, controsoffitti......) ed agli impianti (idraulico, elettrico, riscaldamento, ascensore....).

Minimizzazione dei danni al contenuto dell’edificio
Una importante conseguenza è anche quella della salvaguardia del contenuto interno dell'edificio come ad esempio: arredi, attrezzature, opere d'arte, ecc.....
Questo aspetto è molto importante, specialmente se si parla di opere strategiche, musei e aziende in cui ci sono attrezzature costosissime.
Durante il terremoto del 2009 de L'Aquila l'ospedale di Coppito subì lievi danni strutturali (quasi nulla in termini di numero di elementi interessati), nonostante ciò fu messo quasi completamente fuori servizio in quanto l'arredo e le attrezzature dei reparti (unitamente ad alcuni controsoffitti) furono sbalzati a terra danneggiandosi ovvero divenendo inutilizzabili.

Assenza di panico da parte dell’utenza
Beh, sicuramente, l'aspetto della gestione del panico dell'utenza, nel caso di strutture isolate, è estremamente semplificato, infatti l'utente non avverte o avverte in minima parte che ci sia un terremoto in atto per cui non si spaventa ed effettua l'evacuazione post-scossa in maniera più regolare ed ordinata.
Per gli edifici strategici con funzione di primo soccorso e protezione civile questo aspetto è essenziale.

Immediata operatività a seguito di un evento sismico
Per quanto finora espresso è ovvio che un grande vantaggio delle strutture sismicamente isolate è quello dell'immediata utilizzazione dopo il terremoto, con un enorme guadagno in termini di efficienza.
Per gli edifici strategici con funzione di primo soccorso e protezione civile questo aspetto è essenziale.

Aspetti critici degli edifici isolati

Presenza di una forte discontinuità di spostamenti orizzontali tra ciò che si trova sopra e sotto la quota degli isolatori
Ebbene si, il problema tecnologico degli edifici isolati è che la sovrastruttura subisce spostamenti molto elevati dell'ordine dei 30-40cm a seconda della sismicità della zona. Questo aspetto è piuttosto delicato in quanto, ad esempio, gli impianti devono essere dotati di giunti in grado di assorbile tali spostamenti per non danneggiarsi durante la scossa. Si pensi alle scale, agli ascensori, a tutte le parti edilizie deputate al collegamento verticale degli ambienti e dei sistemi impiantistici. Tutto deve essere in grado di garantire lo spostamento atteso. Molto importante, infatti è il posizionamento della quota di isolamento (cioè quella a cui vengono disposti gli isolatori).

Potrebbero andare in crisi per terremoti con grosso contenuto energetico alle basse frequenze
Lo scopo dell'isolamento sismico è quello di modificare la frequenza di vibrazione dell'edificio portandolo verso la zona delle basse frequenze. Normalmente i terremoti hanno hanno grossi contenuti energetici alle medie e alte frequenze mentre hanno poca energia associata alle basse frequenze. Nonostante tutto è possibile, seppur alquanto improbabile, che arrivi un'azione sismica con un sufficiente contenuto energetico alle nell'intorno della frequenza dell'edificio isolato ovvero un terremoto, diciamo così, "lento".... beh in tal caso gli isolatori potrebbero andare in crisi per risonanza raggiungendo spostamenti superiori a quelli di progetto. E' una probabilità remota ma che potrebbe verificarsi.

Manutenzione periodica dei dispositivi di isolamento
Gli isolatori vanno manutenuti come tutti i componenti edilizi (serramenti, impianti, copertura, ascensore, caldaia, .....) la frequenza ed il costo di manutenzione dipendono dal tipo di isolatore utilizzato (elastomerico o a scorrimento). Di sicuro vanno controllati dopo una scossa di media intensità per accertarne l'eventuale danneggiamento e quindi predisporne la sostituzione immediata.

Sicurezza antincendio
Richiedono maggiore attenzione per quanto riguarda la sicurezza antincendio (soprattutto in vista del fatto che di frequente vengono posizionati all'interno dei garage).

Capire gli indici di vulnerabilità - 2° Parte

Indice o indici?

Nel post precedente abbiamo visto come è nato e cosa rappresenta l'Indice di rischio, ma non sappiamo ancora come viene determinato.

La domanda vera che dovremmo porci non è come si calcola l'indice ma come viene scelto tra quelli calcolati. Si, quando si effettua un'analisi di vulnerabilità sismica si calcolano più indici di rischio, e precisamente uno per ogni tipo di verifica che viene effettuata.

A secondo della struttura oggetto di analisi, la normativa tecnica chiede che vengano effettuate un certo numero di verifiche, per ognuna di loro viene quindi determinato un indice di rischio.

Vediamo nel dettaglio.

1. Edifici in cemento armato
1. Verifiche a taglio
2. Verifiche a flessione
3. Verifiche dei nodi trave-pilastro
4. Verifica geotecnica per le fondazioni
5. Verifica del contenimento del danno di elementi non strutturali (tramezzi e tamponature)
2. Edifici in acciaio
1. Verifiche a taglio
2. Verifiche a flessione
3. Verifiche di instabilità
4. Verifiche delle giunzioni tra gli elementi
5. Verifica geotecnica per le fondazioni
6. Verifica del contenimento del danno di elementi non strutturali (tramezzi e tamponature)
3. Edifici in legno
1. Verifiche a taglio
2. Verifiche a flessione
3. Verifiche di instabilità
4. Verifiche delle giunzioni tra gli elementi
5. Verifica geotecnica per le fondazioni
6. Verifica del contenimento del danno di elementi non strutturali (tramezzi e tamponature)
4. Edifici in muratura
1. Verifiche a pressoflessione fuori dal piano dei muri
2. Verifica al ribaltamento
3. Verifica geotecnica per le fondazioni
4. Verifica della capacità di spostamento d'insieme
5. Verifica del contenimento del danno

quindi per ogni tipo di edificio devo effettuare un certo numero di verifiche secondo norma (in media 5/6 tipi di verifiche differenti). Ad ogni verifica corrisponde un indice di rischio dato dal rapporto tra la PGAC e la PGAD e cioè il rapporto tra l'accelerazione a cui l'elemento verificato può resistere e l'accelerazione a cui la normativa chiede di resistere.
Va da se che se l'indice di rischio è inferiore all'unità, l'edificio non è adeguato, cioè, non rispetta le attuali richieste di legge.
Tra tutti gli indici calcolati, quello minore è l'indice di rischio IR dell'edificio in quanto rappresenta la prima criticità strutturale che si verifica (quella che si attiva per prima).

Rappresentatività dell'indice di vulnerabilità

Ultimamente, sono comparsi nei siti di molti comuni del centro Italia pubblicazioni riportanti l'elenco delle scuole e/o degli edifici pubblici più importanti con il rispettivo indice di vulnerabilità. A seguito di queste vi sono state innumerevoli discussioni, allarmismi, polemiche sull'effettiva sicurezza degli edifici alla luce dei valori di rischio pubblicati.
Innanzitutto va precisato che l'indice di rischio finale (quello dell'intero edificio) da solo non è molto rappresentativo; per dare un'informazione corretta si dovrebbero pubblicare tutti gli indici calcolati per quell'edificio, in modo che si possa avere un quadro abbastanza completo dello stato di sicurezza dell'immobile. Aggiungerei che andrebbe allegato anche un disegno in cui sono riportati tutti gli elementi strutturali che non superano la verifica.
Per capire bene facciamo un esempio:
Prendiamo tre edifici in muratura che abbiano la stessa destinazione d'uso e dimensioni simili. Effettuiamo l'analisi di vulnerabilità per ambedue ed otteniamo a valle i valori di tutti gli indici.
Supponiamo di chiamarli Edificio A, Edificio B ed Edificio C e che i valori determinati siano quelli seguenti:

	Edificio A	Edificio B	Edificio C
Pressoflessione fuori piano	0.60	0.66	0.66
Ribaltamento	0.92	0.68	0.68
Fondazioni	1.18	0.72	0.72
Capacità di spostamento	0.82	0.67	0.67
Danneggiamento	1.05	0.86	0.86

I numeri in rosso sono gli indici di rischio dei tre edifici, per cui sarei portato a dire che gli edifici più sicuri sono l'Edificio B e l'Edifico C e a seguire l'Edificio A.
Andiamo a confrontare i risultati di due edifici alla volta.

Edificio A vs Edificio B

Se guardiamo l'indice di rischio dei due edifici diremmo che l'Edificio A è meno sicuro dell'Edificio B in quanto, per il primo abbiamo IRA = 0.60 mentre per il secondo abbiamo IRB = 0.66.
Andiamo ora a rappresentare graficamente i valori di tutti gli indici calcolati per i due fabbricati e mettiamoli a confronto.

Come possiamo notare, l'Edificio A ha solo il primo meccanismo con IR =  0.60, gli altri sono vicini o addirittura superiori all'unità. L'Edificio B in vece pur avendo un IR = 0.66 (maggiore di 0.60) ha tutti gli altri indici più bassi di quelli dell'Edificio A e soprattutto non ne ha nemmeno uno superiore al valore 1.00.
E' chiaro che l'Edificio A è "probabilmente" più sicuro dell'Edificio B in quanto la maggior parte dei meccanismi hanno indici piuttosto elevati al contrario dell'Edificio B che ha la maggior parte dei suoi IR tra 0.66 e 0.70.
In generale potremmo dire che per l'Edificio A una volta attivato il collasso del primo elemento bisogna attendere un po' prima di attivare gli altri collassi; per l'Edificio B, al contrario, il primo elemento collasserà un attimo dopo quello dell'Edificio A ma immediatamente dopo il primo si attiveranno quasi tutti gli altri.
Questo discorso ovviamente è corretto se il collasso del primo elemento non pregiudica l'equilibrio dell'intero edificio.

Edificio B vs Edificio C

Prendiamo ora a riferimento gli altri due, il B ed il C. Supponiamo che i due edifici abbiano lo stesso numero di elementi strutturali (stesso numero di muri). Se andiamo a vedere i valori dei singoli indici, i due fabbricati risultano sicuri allo stesso modo, hanno lo stesso livello di sicurezza.
In realtà, però, i valori degli IR da soli non sono sufficienti a dire come stanno le cose, è necessario sapere la distribuzione degli elementi che non rispettano la normativa.
Supponiamo che gli elementi non verificati per ogni tipo di meccanismo di collasso siano così distribuiti all'interno dei singoli edifici.

	Edificio B		Edificio C
Pressoflessione fuori piano	0,66	15	0,66	8
Ribaltamento	0,68	9	0,68	6
Fondazioni	0,72	7	0,72	5
Capacità di spostamento	0,67	10	0,67	11
Danneggiamento	0,86	9	0,86	6

Nella tabella precedente sono riportati i valori IR ed affianco il numero di elementi che sono fuori verifica (non rispettano la norma tecnica).

Graficamente.....

E' facile vedere come pur avendo gli stessi IR i due edifici hanno un numero differente di elementi che non rispettano la verifica, per cui, l'Edificio C è più sicuro dell'Edificio B in quanto ha molti meno elementi fuori verifica.

Interventi di miglioramento sismico

Il progetto di miglioramento sismico è un insieme di interventi che servono per aumentare il valore dell'Indice di Rischio del fabbricato.
Per poter dimostrare che dopo aver effettuato un certo numero di interventi di rinforzo ci sia stato miglioramento sismico, è necessario effettuare due calcoli in cui vengono determinati gli IR dell'edificio senza interventi di rinforzo e dell'edificio con gli interventi di rinforzo, ovvero, prima e dopo gli interventi di rinforzo.
Se l'edificio con gli interventi ha IR maggiore di quello senza interventi, allora si può dire di aver effettuato un miglioramento sismico altrimenti no.
L'attuale revisione delle N.T.C. 2008 impongono che ci sia un aumento dell'IR di almeno il 10% dell'adeguamento (cioè se si parte da IR = 0.63 si deve arrivare almeno a un IR = 0.73).
Andiamo ad esaminare un caso ipotetico di progetto di miglioramento sismico rappresentando in un grafico i valori degli IR di un edificio per i vari meccanismi prima e dopo gli interventi di rinforzo.

Come è possibile vedere gli interventi progettati hanno conseguito l'aumento degli IR di tutti i meccanismi tranne il primo.
Di fatto non vi è stato miglioramento sismico in quanto l'IR finale (che è il minore tra tutti quelli calcolati) non ha subito variazioni.
In definitiva, è inutile migliorare (rendere meno vulnerabili) alcuni meccanismi se poi non si va ad innalzare quello più critico (il minore).
Per spiegare meglio la cosa potremmo fare questo esempio:

vado al pronto soccorso perché mi sono tagliato, il medico mi somministra delle vitamine.... le vitamine di sicuro non mi fanno male, anzi, probabilmente mi fanno bene, ma non vanno a risolvere il vero problema che è la mia ferita da taglio.

Trasportando l'esempio precedente nell'ambito del miglioramento sismico potremmo dire che: è inutile inserire le catene metalliche (utili per combattere il ribaltamento delle facciate) se i pannelli murari non hanno la minima resistenza alla flessione fuori piano o bassissima capacità di spostamento.......
                        a buon intenditor........😂😂

Capire gli indici di vulnerabilità - 1° Parte

Mappatura del rischio in Italia

A partire dal 2003, anno in cui è stata pubblicata l'O.P.C.M. 3274 tutti gli edifici (ma anche le opere infrastrutturali) di tipo strategico o rilevante avrebbero dovuto essere sottoposti a verifica sismica al fine di produrre un numero che fosse rappresentativo dello stato di sicurezza dell'edificio.
In sostanza per questa tipologia di edifici si chiedeva di calcolare l'Indice di Rischio. Tale parametro sarebbe servito poi alla protezione civile ed alle amministrazioni locali per avere una mappatura dello stato della sicurezza sismica del patrimonio edilizio italiano.
Ma quali sono gli edifici di cui parla l'O.P.C.M. 3274?
Sono quelli identificati nell'elenco A (edifici di importanza strategica) e B (edifici di importanza rilevante) dell'Allegato 1 - D.G.R. 438/2005 (in recepimento di una norma nazionale).
In soldoni, gli edifici strategici sono: comuni, prefetture, ospedali, sedi di protezione civile, caserme, ecc.., quelli rilevanti sono: scuole, asili, cinema, teatri, stadi, musei, ecc..
Quindi, a partire dal 2003 le amministrazioni locali hanno dovuto incaricare dei tecnici abilitati (ingegneri e/o architetti) per il calcolo dell'indice di rischio.

Definizione dell'indice di rischio

L'Indice di rischio o Indice di vulnerabilità sismica rappresenta il rapporto tra l'accelerazione massima sopportabile dalla struttura portante e l'accelerazione a cui che la norma chiede di resistere.
Facciamo un esempio per capire meglio.
Prendiamo un pilastro isolato che sostiene un cubo di calcestruzzo; nel momento in cui questo sistema viene investito da un movimento della fondazione su cui è poggiato il pilastro, la massa del cubo subirà un'accelerazione dovuta alla forza di inerzia. Questa accelerazione cercherà di far muovere il cubo e quindi il pilastro sentirà una forza applicata in testa che cercherà di infletterlo.
Ipotizzando di aumentare sempre di più il movimento del terreno si avrà che l'accelerazione via via crescerà fino a quando infletterà a tal punto il pilastro da superarne la resistenza e quindi quest'ultimo si romperà (collasserà) ed il cubo di calcestruzzo cadrà a terra.
E' possibile, quindi, risalire al valore dell'accelerazione che ha prodotto il collasso, ad es. PGAC = 0.27g (PGAC = accelerazione di collasso).
La norma per quel tipo di struttura chiederà di resistere ad una certa accelerazione per vari motivi, supponiamo PGAD = 0.25g (PGAD = accelerazione domandata, richiesta da norma).
Il rapporto Ir = PGAC / PGAD = 0.27/0.25 = 1.08 è l'Indice di rischio della struttura presa ad esempio.
L'indice di rischio può ricadere in due range di valori; può essere maggiore di 1.00 o minore di 1.00.
Se Ir è maggiore o tuttalpiù uguale 1.00, la struttura si dice che è adeguata alle richieste di norma, nel caso contrario no.
Nell'esempio precedente la struttura aveva Ir = 1.08 (maggiore di 1.00) per cui risultava adeguata; infatti il pilastro si rompe ad un'accelerazione maggiore di quella richiesta dalla normativa.

Significato dell'Indice di Rischio

Quello che pochi sanno in merito all'Ir è che, mentre il valore di PGAC è fisso in quanto rappresenta la resistenza della struttura, ovvero, dipende dal materiale e dalla geometria degli elementi portanti, la PGAD dipende dal livello di sicurezza che la norma richiede per lo specifico edificio.
Facciamo un esempio per capire meglio.
Prendiamo due strutture gemelle che sorgono nello stesso posto l'una affianco all'altra. Le resistenze delle due strutture sono ovviamente le stesse perché trattasi di opere identiche.
Supponiamo invece che la loro destinazione d'uso sia differente, cioè, la prima è una scuola e la seconda è un ospedale. La prima è un'opera di importanza Rilevante, la seconda è di importanza Strategica. La normativa sismica chiede due livelli di sicurezza differenti per le due categorie, ovvero la seconda deve essere più sicura della prima. A tale scopo i valori di PGAD dei due edifici saranno differenti e quindi differenti saranno anche i rispettivi Ir.
In conclusione l'Indice di rischio, esattamente, non ci dice la percentuale di azione sismica possibile rispetto al terremoto atteso in quel sito, piuttosto è la percentuale di sicurezza in cui versa l'edificio rispetto a ciò che chiede la norma tecnica.
Potremmo dire che l'Ir è la percentuale di adeguamento della struttura alle richieste della normativa, cioè quanto sono lontano, o di quanto supero, le richieste di sicurezza per quel tipo di edificio.

Il Tempo di ritorno 

Le accelerazioni che vengono calcolate durante un'Analisi di vulnerabilità sono valori statistici ovvero ogni accelerazione è legata statisticamente ad un periodo di attesa, Tempo di Ritorno all'interno del quale c'è una certa probabilità che non se ne verifichi una più elevata.
Ad esempio, dire che gli edifici di normale abitazione vengono progettati con un sisma che ha una probabilità di supermanto del 10% in 500 anni vuol dire che questi edifici vengono progettati con forze prodotte da terremoti che si verificano una volta ogni 500 anni e che in questo periodo, solo il 10% potrebbe superare l'intensità di questo sisma di progetto.
Nel senso che in 500 anni c'è la probabilità che solo il 10% degli eventi sismici possono essere di intensità maggiore di quella prevista.
Alla luce di quanto appena riportato si capisce che il tempo di ritorno Tr collegato alle PGAC delle due strutture gemelle  (vedi sopra) è esattamente lo stesso al contrario delle PGAD.

Zone sismiche in abruzzo: quello che gli altri non dicono....

Contraddizioni politico-scientifiche su carta

Come tutti ormai sappiamo, l'Italia è suddivisa in zone sismiche, in particolare in quattro zone:

• Zona 1
• Zona 2
• Zona 3
• Zona 4

ci sono poi delle sottozone che alcune regioni hanno individuato per meglio descrivere la pericolosità sismica locale (ad esempio la regione Lazio ha individuato zone tipo 2A, 2B, ecc.) ma sono comunque quattro in tutto.

La zonazione sismica definita dall'ultima normativa, OPCM 3274/2003, è stata fatta (così come le precedenti) su base comunale, cioè, vista la mappa di pericolosità sismica determinata dall'INGV, si è discretizzato il territorio utilizzando i confini comunali. Per l'Abruzzo, ad esempio, risulta quanto riportato nell'immagine che segue:

Nella mappa si vede che in Abruzzo i capoluoghi di provincia sono tutti in Zona 2 (color marroncino) tranne Pescara che è in Zona 3 (colore giallo). Comuni minori come Amatrice, Montereale e Sulmona sono i Zona 1 (color arancio).
Ad ogni zona corrisponde, nell'OPCM 3274/2003, un valore di accelerazione sismica tali valori sono i seguenti:

• Zona 1 - ag/g = 0.35
• Zona 2 - ag/g = 0.25
• Zona 3 - ag/g = 0.15
• Zona 4 - ag/g = 0.04

Per la Zona 4 la verifica sismica è obbligatoria solo per le strutture strategiche.

Le accelerazioni sono quelle che verranno percepite dalle parti dell'edificio per cui, a causa della forza d'inerzia, queste parti sentiranno una forza (quella sismica) applicata su di essi. Infatti un corpo soggetto ad un'accelerazione sentirà come reazione inerziale una forza pari a F = m*a dove "m" è la massa (chiamata impropriamente peso dell'elemento) e "a" l'accelerazione a cui essa è sottoposta.

Ecco perché gli edifici ricadenti in zona sismica 1 sentono forze sismiche più elevate, perché le accelerazioni a cui "statisticamente" potranno essere sottoposti, sono più elevate che in altre zone.

A seguito di quanto sopra riportato, se si va a vedere la cartina della zonazione sismica (vd. sopra) balza immediatamente all'occhio che città come Teramo e L'Aquila hanno la stessa probabilità di beccare un'accelerazione pari a 0.25g. Ovvero, gli edifici del comune dell'Aquila e del comune di Teramo saranno progettati con le stesse forze sismiche.

Questa cosa è un errore che le precedenti normative si portavano dietro da anni (compresa l'OPCM3274/2003) a causa di non si sa quale motivazione (probabilmente politico-economica).

La cosa strana è che l'OPCM ignora spudoratamente la carta di pericolosità dell'INGV sulla base della quale è stata fatta la nuova zonazione del territorio italiano. O meglio, la ignora in alcuni "posti" (uno di questi è parte del territorio della provincia de L'Aquila).

Nella carta precedente, la zona arancione, che ha un andamento piuttosto contnuo, scompare magicamente in alcune zone (L'Aquila appunto) come se li le faglie sismiche deviassero verso Roma o si riducessero in numero occupando meno spazio, rendendo quindi meno sismico il territorio aquilano.

Dopo il terremoto del 2009 L'Aquila ha subito numerosi danni e vittime, ed una delle cose che fu criticata al sistema della zonazione sismica fu appunto questa incongruenza.

L'allora presidente del consiglio Silvio Berlusconi, con un decreto rese immediatamente cogenti le nuove N.T.C. 2008 - DM 14/01/2008 che da ormai diverso tempo ne veniva rimandata la cogenza.

Uno degli allegati delle NTC era la discretizzazione dell'accelerazione attesa in base alle coordinate del sito su cui sorge l'edificio (quindi non più in base al comune di appartenenza) utilizzando la mappa di pericolosità sismica dell'INGV. Dopo diversi danni e vittime L'Aquila accettò questo modo di calcolare l'azione sismica senza ricorrere nuovamente a quello che in precedenza forse era stato ottenuto con"giochini politici" poco lungimiranti.

Di seguito la mappa dell'INGV.

La mappa mostra con diverse colorazioni l'entità dell'accelerazione attesa in ogni punto del territorio abruzzese. Quella viola è la zona dove si verificano i terremoti più forti.

Come si capisce facilmente la fascia viola non ha assolutamente rientranze o riduzioni di larghezza in corrispondenza del territorio aquilano. Come mai?......

La mappa di cui sopra è la versione aggiornata al 2005, ma nel 2003 era pressappoco la stessa identica.

A dimostrazione di quanto detto andiamo a vedere cosa prevedono oggi le NTC 2008 in termini di accelerazione sismica per alcuni dei comuni che sono stati interessati dal sisma del 2009 e del 2016: Amatrice, L'Aquila, Norcia, Montereale (vicino la diga di Campotosto) Sulmona e Teramo.

L'azione sismica è descritta da una curva che si chiama spettro di risposta che descrive l'accelerazione a cui un edificio sarà sottoposto a secondo della frequenza con cui naturalmente vibra quando viene investito da una forzante sismica.

Lo spetto parte da un valore di accelerazione che si chiama PGA (Peak Ground Acceleration) poi sale verso un valore massimo e poi scende.

Questo tipo di grafico ci dice che strutture più flessibili (valori di periodo di vibrazione T elevati) sono soggette ad accelerazioni (quindi a forze) sismiche più basse rispetto a strutture più rigide quando vengono investite dallo stesso terremoto.

Ma torniamo al discorso della sismicità. Basta incrociare quanto riportato negli spettri con quanto graficizzato nelle due mappe precedenti.

Di seguito gli spettri (orizzontale per forze sismiche orizzontali e verticale per quelle verticali).

AMATRICE - ag/g = 0.263727

NORCIA - ag/g = 0.259613

L'AQUILA - ag/g = 0.265707

SULMONA - ag/g = 0.259613

MONTEREALE - ag/g = 0.265283

TERAMO - ag/g = 0.186212

Riepilogando:

AMATRICE         ag/g = 0.263727

NORCIA               ag/g = 0.259613

L'AQUILA           ag/g = 0.265707

SULMONA          ag/g = 0.259613

MONTEREALE  ag/g = 0.265283

TERAMO             ag/g = 0.186212

come si vede chiaramente tutte le accelerazioni sono pari a circa 0.26g tranne che per Teramo per la quale si ha 0.19g, ovvero, un'accelerazione pari a circa il 73% delle altre.

Se andiamo a fare il rapporto tra le accelerazioni che l?OPCM3274/2003 metteva in conto per la zona 1 e la zona 2 si ha: 0.25/0.35 = 0.71 ovvero in Zona 2 si progetta con il 71% dell'accelerazione che si utilizza per le Zone 1.

In definitiva L'Aquila è Zona 1 anche se ad oggi la carta delle zone sismiche nega questa evidenza.

Ma qualcuno potrebbe dire:"Vabbé, che importanza ha, tanto ormai le forze sismiche si calcolano correttamente dato che si determinano con le coordinate geografiche del sito, per cui poco importa!"

Non è proprio così perché quando escono delle leggi che danno contributi per il miglioramento sismico o escono dei bandi per realizzare ad esempio scuole sismicamente più sicure, è facile che siano riservati solo ad alcune "zone sismiche" per cui L'Aquila e tutti i comuni che hanno una classificazione, a mio avviso, "sbagliata" potrebbero precludersi un'occasione per migliorare la sicurezza delle proprie strutture ovvero per abbassare la vulnerabilità sismica del proprio territorio.

Ad ognuno le proprie considerazioni....

Quanto è affidabile, l'affermazione: "La tua casa è antisismica" da parte di un ingegnere?

Definizione di antisismicità.

Sembrerà bizzarro, ma dare ad un edificio l'aggettivo "resistente" nei confronti delle azioni sismiche può essere interpretato male nel pensiero comune.
Si può definire un edificio antisismico in diversi modi:

• dal punto di vista reale
• dal punto di vista normativo
• dal punto di vista ingegneristico

Antisismicità reale

E' la definizione più semplice:

Un edificio è antisismico se resiste (non crolla) ai terremoti che incontra durante la sua vita utile (periodo di utilizzo). 

Questa definizione è quella che intrinsecamente ha ognuno di noi nella propria mente. Direi che è una definizione "ovvia".

Antisismicità in senso normativo

Per la legge:

Un edificio è antisismico se rispetta i criteri prestazionali della normativa tecnica vigente in materia di costruzioni in zona sismica.(*)

Già questa definizione è sensibilmente differente dalla precedente in quanto non ci si chiede se l'edificio resisterà ai terremoti, ma se questo è conforme a delle regole tecniche (seppur scaturenti da concetti scientifici) riportate in una norma (una legge).
In sostanza, avere il bollino dell'edificio antisismico non ci tutela in maniera certa ed assoluta dal crollo del collasso strutturale durante un evento sismico.
Si può dire che in questo caso vengono tutelati l'impresa costruttrice e i tecnici che hanno progettato, diretto e collaudato la nostra abitazione.
E' una definizione, quella in senso giuridico, necessaria per tutelare chi dietro scrupolosa attività professionale ha assunto una responsabilità "a vita" sulla sicurezza delle persone che abiteranno lo stabile.
Le normative per gli edifici in zona sismica discendono dalla definizione ingegneristica dello status di edificio antisismico.
Come in tutti i paesi del mondo, con il passare degli anni, la scienza si evolve e le leggi, di conseguenza, cambiano per cui l'edificio che ieri era a norma oggi probabilmente non lo è più. Attenzione ho volutamente scritto non a norma in luogo di non antisismico perché le due cose non sono direttamente collegate.
L'entrata in vigore di una nuova legge implica che da quel momento in poi non è più ammesso costruire come in precedenza (con le regole di prima). D'altro canto, però, se la nuova norma nasce da una rivalutazione dei carichi sismici a seguito nuovi studi da parte della comunità scientifica, allora potrebbe verificarsi che quello che prima veniva considerato antisismico oggi non viene più ritenuto tale.
Un edificio degli anni '60 o '70 non è sicuramente rispondente alle richieste prestazionali delle odierne normative, e con una certa probabilità potrebbe non essere in grado di resistere al terremoto severo descritto dalle leggi di oggi. Ciò nonostante non è escluso che riesca a rimanere in piedi durante un sisma distruttivo.
La norma ovviamente non può obbligare i proprietari di vecchi immobili ad adeguare sismicamente le proprie abitazioni perché sarebbe impensabile, soprattutto in un periodo di crisi economica come quella che sta investendo l'Europa e non solo.
L'unica cosa che può essere fatta è promulgare leggi che attuino una politica di miglioramento della sicurezza sismica a partire dagli edifici più importanti (quelli rilevanti e quelli strategici).
In effetti nel 2003, a seguito del terremoto di San Giuliano di Puglia (guarda la coincidenza) fu promulgata un'ordinanza l'O.P.C.M. 3274/2003, in cui si diceva che tutti gli edifici rilevanti (scuole, stadi, strutture pubbliche con grande affollamento) e quelli strategici (caserme, stabilimenti della protezione civile, edifici comunali, prefetture, comandi di polizia, e strutture per la gestione delle emergenze) dovevano essere censiti in termini di vulnerabilità sismica e poi assoggettati ad interventi di miglioramento sismico.

(*) le principali norme in materia di edilizia in zona sismica sono:
- d.m. (MIT) 14 gennaio 2008
- legge 2 febbraio 1974, n. 64

Antisismicità in senso ingegneristico

Per un ingegnere dire che una struttura è resistente ai terremoti vuol dire tante cose.
Quando questi progetta un edificio è conscio del fatto che non può prevedere con certezza quali saranno i carichi a cui la struttura sarà sottoposta durante la sua vita utile, ma sa che statisticamente, con una certa probabilità ritenuta idonea allo scopo, i carichi non supereranno un certo valore. Idem per le azioni sismiche; le forze orizzontali che vengono utilizzate per progettare gli edifici sono frutto di una elaborazione statistica, come lo è pure per tutti gli altri carichi (neve, vento, escursioni termiche, urti, esplosioni, affollamenti, veicoli in transito, ecc).
Questi carichi di natura statistica vengono utilizzati per determinare gli stati di sollecitazione degli elementi strutturali attraverso dei modelli matematici che tentano di spiegare fenomeni di comportamento molto complessi (si pensi al comportamento di una muratura in pietrame disordinato cioè a ciotoli di fiume). Anche i modelli matematici quindi hanno un certo errore residuo, errore che va diminuendo man mano che la ricerca va avanti.
Un'altra cosa che l'ingegnere non sa quando progetta un edificio sono la reale resistenza e comportamento dei materiali, che seppur prodotti con procedure standard ed in regime di controllo della qualità hanno caratteristiche che sono ricomprensibili intorno ad un valore caratteristico con una certa tolleranza fissata per legge.
Si può quindi dire che un ingegnere progetta un edificio utilizzando carichi che probabilmente non saranno più intensi di un certo valore, per ottenere uno stato di sollecitazione della struttura attraverso modelli matematici più o meno aderenti alla realtà, da confrontare con delle resistenze che dovrebbero essere con buona probabilità inferiori a quelle che poi si avranno nella realtà.
Tutto ciò potrebbe sembrare un modo diverso di dare i numeri al lotto ma non è esattamente così; progettare in questo modo (per così dire precario) è possibile se si lavora con un rischio accettabile.
Ma qual'è il rischio accettabile?
Tutte le moderne normative che hanno come tema la sicurezza delle persone ritengono accettabile il rischio di perdita di vite umane se è pari o inferiore a al rischio che ha una persona di morire a seguito di un evento accidentale (incidente automobilistico, malattia, assassinio, caduta di un aereo, ecc..).
Quindi se, durante la fase di progettazione, la somma di tutte le probabilità a nostro sfavore è inferiore a quella della morte accidentale possiamo ritenere che l'edificio è sicuro.
Qualcuno potrebbe dire: "perché non innalziamo la sicurezza?", semplice, perché è economicamente non conveniente in quanto non abbassa la probabilità di morte (rimane comunque la probabilità di incappare in un evento accidentale di natura diversa da quella sismica).
Quindi, ingegneristicamente parlando, potremmo dire che:

Un edificio è antisismico se, con molta probabilità, sarà in grado di resistere al terremoto di progetto che è statisticamente atteso nella zona in cui esso verrà costruito.

.......ma non finisce qui.

Per un ingegnere l'edificio antisismico è intelligente in quanto è in grado di comportarsi in modi differenti a secondo del tipo di terremoto che lo investe.
Quello che abbiamo descritto fin'ora è la sicurezza relativa alla salvaguardia della vita (quello che le norme attuali chiamano Stato Limite di salvaguardia della Vita - SLV) ma non c'è solo questo aspetto da tenere in conto quando si progetta un edificio.
Le strutture antisismiche devono essere in grado di non danneggiare le componenti non strutturali (tamponature, tramezzature interne, impianti, controsoffitti, ecc...) nel momento in cui vengono investite da un sisma di media intensità. Questo perché se l'edificio non crolla ma si danneggia gravemente produce un danno economico forte all'utenza (e di conseguenza all'economia nazionale), ma soprattutto, con particolare riferimento alle strutture strategiche (ospedali, caserme, prefetture, sedi protezione civile, ecc...) producono uno stato di inagibilità che determinati edifici non possono permettersi durante una fase di gestione dell'emergenza (vd. ospedale de L'Aquila che dopo il sisma del 2009 rimase in piedi ma totalmente inagibile).
Quindi, ingegneristicamente parlando, potremmo anche dire che:

Un edificio è antisismico se per un terremoto di media intensità si danneggia in modo tale da non produrre pericolo per le persone all'interno, conservando, al tempo stesso, una sostanziale integrità della struttura (può essere utilizzato immediatamente o in pochissimo tempo).

Quanto appena detto, all'interno delle moderne normative riguardanti le costruzioni antisismiche, è noto come Stato Limite di Danno - SLD.

Alla fine di tutto quanto esposto possiamo dire che:

Ingegneristicamente parlando, un edificio si definisce antisismico se ha ottime probabilità di tutelare la vita delle persone quando viene investito dal peggiore terremoto che statisticamente si attende nella zona in cui è stato realizzato ed allo stesso tempo riesce a danneggiarsi, senza procurare pericolo alle persone, quando viene investito dal sisma di media intensità (statisticamente atteso per quel sito) garantendo una agibilità quasi immediata dei locali interni.

Per concludere, è errato pensare che un edificio antisismico resiste a tutti i terremoti del mondo, così come è altrettanto errato pensare che in un determinato posto possa verificarsi qualsiasi tipo di terremoto.
Ogni zona ha una sismicità specifica........... ma questa è un'altra storia.


To be continued.......

Capire gli esisti di agibilità

A seguito delle scosse registrate negli ultimi mesi le pubbliche amministrazioni, i comandi VV.FF. ed il Dipartimento di Protezione Civile hanno effettuato innumerevoli sopralluoghi al fine di definire il grado di agibilità degli edifici.

La scheda AeDES

Quando un tecnico, o un gruppo di tecnici, visitano un immobile colpito da un evento sismico svolgono tutta una serie di operazioni che possiamo elencare come segue:

1. identificazione dell'edificio (nome, indirizzo, dati catastali, tipologia d'uso, ecc...)
2. descrizione dell'edificio (estensione planimetrica, altezza, forma, volumetria, numero di piani, data di costruzione, ecc.)
3. descrizione della tipologia strutturale (muratura, acciaio, c.a., legno, ecc.)
4. descrizione delle caratteristiche strutturali (presenza di solai rigidi, solai deformabili, volte, coperture spingenti, ecc.)
5. rilievo del danno visibile e sua estensione in percentuale rispetto all'intero edificio (danno alle strutture verticali, danno ai solai, danno alle tramezzature, danno agli impianti, ecc.)
6. assegnazione dell'esito di agibilità (A, B, C, D, E, F) sulla base di quanto descritto e rilevato ai punti precedenti
7. eventuale prescrizione di interventi da effettuare per il ripristino dell'agibilità o per la messa in sicurezza dello stabile (in caso di edificio pericolante)

tutte queste operazioni vengono descritte/annotate in una scheda identificata come "Scheda AeDES".

Questa scheda viene fornita a tutti i tecnici rilevatori in modo da avere un insieme di dati omogenei e quindi confrontabili (tutti i tecnici riportano le informazioni allo stesso modo valutando ciò che vedono sulla base dei medesimi principi).

Gli esiti di agibilità

Gli esiti vengono dati sulla base di alcune considerazioni che sono ben descritte nel manuale di compilazione della scheda AeDES, infatti in esso si definiscono i principi ispiratori che il tecnico rilevatore deve tenere in conto per poter formulare il giudizio sullo stato in cui versa l'immobile:

La valutazione di agibilità in emergenza post-sismica è una valutazione temporanea e speditiva – vale a dire formulata sulla base di un giudizio esperto e condotta in tempi limitati, in base alla semplice analisi visiva ed alla raccolta di informazioni facilmente accessibili – volta a stabilire se, in presenza di una crisi sismica in atto, gli edifici colpiti dal terremoto possano essere utilizzati restando ragionevolmente protetta la vita umana.

Quindi l'esito positivo di agibilità cioè quello di tipo A non sottintende che l'edificio è antisismico ma ci dice che l'edificio è ragionevolmente sicuro per la vita umana all'interno della crisi sismica che si sta attraversando in quel momento. E' un giudizio molto delicato da esprimere, ed il tecnico rilevatore fa un assunzione di responsabilità importante anche se non piena in quanto si tratta sempre di un parere espresso tramite rilievo visivo e sulla base della propria esperienza professionale, e quindi non suffragato da calcoli e misurazioni dirette.

Gi esiti possibili sono in tutto 6 come è possibile vedere dall'immagine seguente.

nella tabella manca l'esito A che è ovviamente assegnato agli edifici "Agibili".

Esito A

L'edificio è agibile, non è detto che sia anche antisismico, ma sulla base del rilievo effettuato si può ragionevolmente pensare che la vita degli utenti è sicura pur in presenza della crisi simica in atto.

Esito B

In questo caso effettuando alcuni lavori, per così dire, "di tipo leggero" si può rapidamente eliminare la condizione di inagibilità (es. riparazione fessure tramezzi, sistemazione di tegole di copertura, riparazione di elementi non strutturali non sicuri o in pericolo di distacco, ecc.).

Esito C

Una parte dell'edificio non potrà essere utilizzato durante la crisi sismica in quanto necessita di lavori importanti che necessitano di un progetto approfondito e basato su dei calcoli specifici.

Esito D

Il tecnico rilevatore è costretto a rendere inagibile l'edificio perchè non ha auto la possibilità di valutare in maniera completa o con sufficiente approfondimento le criticità dell'edificio e quindi si riserva di effettuare ulteriori sopralluoghi (ad esempio non è riuscito ad accedere ad alcune parti dello stabile).

Esito E

L'edificio è inagibile. sarà necessario effettuare un progetto di interventi di rinforzo (oppure effettuare un intervento di sostituzione edilizia - demolire e ricostruire daccapo) basato su calcoli ad opera di un tecnico abilitato per legge.

Esito F

L'immobile è inagibile, non perché ha delle problematiche di tipo strutturale, ma perché nelle immediate vicinanze c'è qualcosa (edifici, massi pericolanti, frane che stanno per attivarsi) che può arrivare sull'edificio danneggiandolo seriamente con conseguente rischio per la vita degli utenti.

Eliminando il pericolo esterno è possibile ripristinare (se l'edificio non è nelle condizioni degli esiti precedenti) ripristinare l'agibilità.