Sicurezza Antisismica: Atto Secondo

Vorrei iniziare questa seconda parte del capitolo Sicurezza Antisismica, iniziata qualche giorno fa su queste pagine, con un concetto che ho espresso per la prima volta in un articolo in cui manifestavo il mio pensiero tecnico sul terremoto de L’Aquila del 6 aprile 2009: Capacità Sismica.

Per Capacità Sismica intendo la capacità che possiede un determinato fabbricato, o struttura in genere, a dissipare l’energia cinetica innescata dall’azione sismica. In quell’articolo manifestavo l’idea di etichettare ogni fabbricato che venisse sottoposto ad interventi di manutenzione, ordinaria o straordinaria, a compravendita o a locazione con un coefficiente di Capacità Sismica.

Così come siamo diventati tutti esperti nel campo energetico a definire un appartamento di classe A, piuttosto che B o C potremmo anche acquisire esperienza di linguaggio nel catalogare la casa in cui abitiamo insieme con i nostri figli in:

– A (Alta Capacità Sismica),

– B (Media Capacità Sismica),

– C (Bassa Capacità Sismica),

– D (Scarsa Capacità Sismica),

– E (Nessuna Capacità Sismica).

Il problema che nascerebbe spontaneo è: chi dovrebbe, anzi, chi potrebbe occuparsi di definire un parametro di antisismica così importante tale da determinare il valore intrinseco di una struttura?

Per i certificati energetici siamo arrivati al punto che tutti, o quasi, sono in grado di stamparne uno. Inutile sostenere l’assoluta importanza di un Rilevatore di Rischio come l’indice di Capacità Sismica.

Chi dovrebbe garantire la qualità della definizione della Capacità Sismica di un fabbricato è, senza alcun dubbio, lo Stato. Le norme che consentono di determinare Indicatori di Rischio in termini di accelerazione di picco al suolo o in termini di periodo di ritorno sono già in vigore e possono essere considerate assolutamente valide (capitolo 8 delle NTC 2008).

Tutto il patrimonio edilizio dell’Italia dovrebbe essere sottoposto a controllo antisismico al fine di determinare sotto quale sollecitazione sismica esso possa collassare. Il problema fondamentale dei fabbricati italiani è da ricercare nella vetustà dei materiali costituenti. Particolare attenzione dovrà farsi per le strutture in muratura: le prime, sembrerebbe, a cadere dopo un terremoto di media intensità.

Il concetto guida posto alla base di una corretta concezione strutturale di un edificio in muratura è legato alla cosiddetta scatolarità: gli elementi resistenti, costituiti da sistemi verticali di pareti disposti generalmente secondo due direzioni mutuamente ortogonali e da un sistema di elementi orizzontali (per lo più solai piani), devono essere efficacemente connessi, in modo da dar luogo ad un comportamento statico di natura scatolare, atto a resistere a sollecitazioni provenienti da qualsiasi direzione.

Tale concezione strutturale fornisce al fabbricato un’ottima resistenza d’insieme, comprovata dal buon comportamento che hanno gli edifici in muratura, anche in zona sismica, se correttamente costruiti.

Altra peculiarità richiesta ad una corretta progettazione è la simmetria planimetrica dell’organismo: essa, se correlata alla esistenza di azioni orizzontali derivanti da un sisma, conduce alla eliminazione di ogni moto torsionale, ottimizzando la risposta del fabbricato.

Un’analoga osservazione può essere prodotta per la distribuzione altimetrica degli elementi resistenti. Questi devono garantire l’uniformità della capacità reattiva dell’edificio ai vari piani: l’interruzione di una parete ad un livello inferiore è tale da indurre sollecitazioni aggiuntive sui rimanenti elementi resistenti.

Per sottolineare l’importanza dei requisiti di scatolarità e regolarità spaziale, è opportuno ricordare alcuni concetti legati alla risposta di un edificio in relazione alla natura delle sollecitazioni indotte da un sisma.

Queste sono conseguenza di un fenomeno dinamico molto complesso, correlato sia al moto del terreno durante un terremoto che alle caratteristiche di risposta dell’organismo colpito dal sisma. L’entità delle sollecitazioni, infatti, a parità di intensità, e cioè a parità di accelerazione misurata al suolo, varia in funzione delle caratteristiche proprie dell’edificio (rigidezza, smorzamento, livelli di soglia nella risposta degli elementi…), caratteristiche che spesso cambiano anche durante l’evento sismico stesso; esse hanno la capacità di amplificare l’input in funzione sia del periodo proprio dell’edificio, che delle sue capacità di smorzamento.

In generale, e semplificando, si può affermare che un periodo proprio e uno smorzamento bassi portano a forti amplificazioni nelle accelerazioni trasmesse dal terreno. Gli edifici in muratura, solitamente tozzi e ad elevata rigidezza traslazionale, esibiscono valori del periodo proprio così bassi da esaltare l’input sismico.

Il periodo proprio di una struttura muraria non eccede, anche nel caso di edifici multipiano, il valore 0,4 s e pertanto si pone in corrispondenza dei massimi livelli di amplificazione generati dal moto del terreno; cosicché le accelerazioni, e in definitiva le forze di inerzia che sollecitano la struttura, raggiungono livelli ragguardevoli. Questo fenomeno è però attenuato in quanto, con il progredire dell’evento sismico, la struttura inevitabilmente subisce dei fenomeni lesivi che, aumentando la deformabilità del complesso, portano il suddetto periodo proprio verso valori via via più elevati. Contemporaneamente, la nascita del quadro fessurativo contribuisce ad elevare i già alti livelli di smorzamento propri del complesso murario, riducendo ulteriormente le sollecitazioni.

In buona sostanza è come se l’edificio in muratura, malgrado la presunta limitata duttilità posseduta dai singoli componenti, durante l’evento sismico si adatti alle sollecitazioni trasmesse, accompagnando il moto del terreno e limitando i suoi effetti catastrofici. Tali capacità di adattamento, che poggiano sui due concetti di scatolarità e di regolarità spaziale, contribuiscono a far sì che un edificio correttamente progettato e costruito resista in maniera altamente affidabile alle sollecitazioni sismiche.

Nel prossimo articolo vedremo un caso concreto di determinazione della Capacità Sismica di un fabbricato tratto dalla libera professione della società Calcolostrutture.com s.r.l.