martedì 22 agosto 2017

Ischia: può una magnitudo 4 fare così tanti danni?

Il terremoto di Casamicciola 2017 ha sorpreso un po' tutti per la magnitudo irrisoria rispetto al danno che ha causato.
Anche gli esperti, nelle prime interviste, sono rimasti interdetti, soprattutto nel paragone con altre situazioni recenti. Si pensi per esempio ai 4 terremoti del 18 gennaio 2017, tutti con grado superiore a 5 ed avvenuti in un contesto meteorologico che ha costretto le persone all'interno delle case: nessuna vittima diretta e nessun crollo catastrofico.
Che un grado 4 possa fare vittime e danni estesi è quindi singolare ed inspiegabile?
Singolare si, inspiegabile no. Vediamo perché.

Bisogna partire dal presupposto scientifico che la magnitudo non è una misura del potere distruttivo di un terremoto. Essendo una grandezza legata all'energia sprigionata dall'evento, vi è senza dubbio una correlazione col danno atteso, ma quest'ultimo è legato in modo certo a due parametri molto diversi dalla magnitudo, che sono la qualità edilizia e l'accelerazione sismica.

Sulla qualità edilizia è stato detto e scritto di tutto. Aggiungo solo che ai toni scandalistici andrebbe comunque associata una riflessione sul fatto che il patrimonio italiano storico è fragile per definizione, per cui non ci si può meravigliare più di tanto se un terremoto impatta sempre in modo disastroso.

L'accelerazione sismica dipende invece da una serie di fattori, principalmente legati alla geologia e alla topografia del terreno. E' questo un aspetto ben noto dell'ingegneria sismica, che quindi non dovrebbe stupire più di tanto, almeno alla luce delle conoscenze scientifiche attuali. In forti terremoti del recente passato si è assistito tra l'altro a scenari distruttivi molto diversi per uno stesso evento e a parità di distanza dall'epicentro: è ciò che in gergo scientifico viene chiamata "amplificazione sismica locale".

E' evidente quindi che i crolli di Ischia sono spiegabili dalla infausta concomitanza di questi due aspetti. In primo luogo una qualità edilizia scadente e priva di condizioni minime di sicurezza sismica.
In secondo luogo una fortissima amplificazione locale nelle zone maggiormente colpite dovuta alla particolare geologia e alla particolare conformazione topografica.

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lunedì 20 marzo 2017

Terremoto: è necessario ancorare gli armadi ai muri. Ma non troppo

Si dice che il presidio più semplice, economico e sempre consigliato per ridurre il rischio sismico all'interno degli edifici sia quello di ancorare grossi armadi e mobili al muro dove sono appoggiati, in modo da evitare che, ribaltandosi, investano le persone.

Intuitivamente non ci sarebbe nulla da eccepire, se non il fatto che tale accortezza si regge sull'ipotesi che il muro offra solidità in caso di sisma. Ipotesi che purtroppo si rivela infondata.
Ci capita di osservare edifici colpiti da forti terremoti in cui i muri, soprattutto se tramezzi sottili, offrono molta meno resistenza al ribaltamento degli armadi che gli stanno affiancati, come nell'esempio della foto in basso:



In questi casi quindi agganciare l'armadio al muro sperando che questi lo sostenga in caso di forte scuotimento non è una buona idea: "reggimi che ti reggo", secondo un famoso detto.

Un collegamento rigido inoltre, andrà a concentrare tutta l'energia proprio sul collegamento stesso, col rischio di rivelarsi sottodimensionato.

Ma quindi cosa è meglio fare?

Semplice: realizzare un collegamento dissipativo, evitando cioè di rendere solidale l'armadio col muro (come farebbe una comune staffa rigida ad L) ma nel contempo impedire il movimento del mobilio oltre il limite del ribaltamento.

Un collegamento dissipativo può essere banalmente realizzato con due occhielli stoppati rispettivamente al muro e all'armadio e con un giro di filo di ferro, come nella foto seguente:



Il filo deve essere lento e realizzato con una sola passata.
In questo modo l'armadio è libero di muoversi per piccoli spostamenti senza costituire una pericolosa massa sismica sul muro. Quando invece lo scuotimento è forte, l'energia sismica viene indirizzata tutta sul piccolo filo di ferro, per sua natura duttile, che tenderà ad allungarsi dissipando l'energia stessa e mitigando il pericolo di ribaltamento.

La soluzione è forse carente dal punto di vista estetico, ma economica e di gran lunga più efficace del classico ancoraggio con staffe ad L.


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lunedì 12 settembre 2016

Le follie normative

"Ove si proceda alla sostituzione di solai, questi devono essere del tipo in cemento armato...Possono usarsi solai in legno solo ove sia richiesto da particolari esigenze architettoniche".

Alla luce della sorte di Amatrice e compagnia sembrerebbe una macabra barzelletta. Eppure è un passo della normativa italiana (art. C.9.8.2 del DM 16-1-96) non risalente a chi sa quale epoca, ma in vigore fino al giugno del 2009 (e lo sarebbe tuttora senza il terremoto dell'Aquila).

In ogni caso questa folle prescrizione ha in larga parte contribuito ai disastri strutturali conseguenti agli ultimi terremoti (e purtroppo dei prossimi venturi).

 Siamo sempre più convinti che, in ambito strutturale, la legge va sempre presa con spirito critico e comunque riletta su basi scientifiche di letteratura ed esperienza. E non è ammissibile che la classe dirigente tecnica del recente passato non abbia mostrato un minimo di autocritica nel dire "scusate, qualcosa abbiamo sbagliato".


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domenica 28 agosto 2016

I luoghi sicuri in caso di terremoto (all'interno)

Proseguo il post precedente con la disamina di un argomento molto sensibile: dove è meglio soggiornare in caso di sciame sismico all'interno degli edifici. L'argomento è delicatissimo, con una premessa fondamentale: anche l'edificio più sicuro dal punto di vista sismico può essere fonte di pericolo per l'incolumità. Per questo è meglio trattare l'argomento su basi scientifiche dettagliate.
Tecnicamente, il rischio è la moltiplicazione di tre distinti fattori: PERICOLOSITÀ, VULNERABILITÀ ED ESPOSIZIONE.
Occorre quindi, per abbassare il rischio, ridurre uno o più di questi fattori.
Valutiamoli separatamente.
La PERICOLOSITÀ è un fattore legato sostanzialmente al sito in cui ci troviamo. È noto  infatti che la distribuzione geografica dei terremoti non è casuale ma è legata alla presenza di faglie, alle loro caratteristiche, al tipo di terreno e alla topografia. Questi elementi, valutati congiuntamente, identificano quanto è pericoloso il luogo. Non basta quindi la lettura della carta sismica per avere informazioni esaustive.
In ogni caso la pericolosità non è modificabile per cui nulla si può fare per mitigarla.

La VULNERABILITÀ consiste nella predisposizione della persona ad essere offesa o ferita. Va da se che stiamo parlando di interni, il primo elemento a cui riferirsi è la consistenza edilizia, sia in termini di qualità generale sia in termini di rispondenza a particolari requisiti di antisismicità. Se si abita o si lavora in una zona ad altissimo rischio sismico non è ammissibile, per nessuna ragione, non conoscere anche in modo sommario il grado di capacità sismica della struttura. Purtroppo questo aspetto è stato da troppo tempo ignorato generando una pericolosissima sottovalutazione del problema. Ciò è dovuto a due fattori: in primis, una verifica tecnica esaustiva è costosa; in secundis, incide l'aspetto psicologico per cui "meglio non sapere come stanno le cose". In verità un bravo ingegnere è in grado di valutare anche in modo speditivo lo stato strutturale di una casa, con forte approssimazione (meglio di niente) ma costi contenuti. La questione psicologica deve necessariamente essere scardinata perché si tratta della salvaguardia della vita. Anche la legislazione è drammaticamente carente, al limite del grottesco: oggi è obbligatorio certificare il consumo energetico mentre nulla è prescritto sul grado di sicurezza strutturale.
Per concludere, conoscere le condizioni della propria casa o del proprio ufficio vuol dire valutarne la vulnerabilità e conseguentemente agire: è forse il caso di pensare a qualche intervento di miglioramento strutturale? Forse per problemi economici non si riuscirà a raggiungere un grado di sicurezza elevato ma comunque ogni piccolo intervento abbassa la vulnerabilità ed è quindi auspicabile.
Dalla semplice verifica possono anche emergere indicazioni importanti sulla presenza di porzioni edilizie particolarmente a rischio, come possono essere le volte sottili nel caso di murature storiche.
Non bisogna però trascurare altri aspetti legati alla vulnerabilità che riguardano invece la persona anziché l'edificio: un malato è più vulnerabile di una sana, così come un neonato lo è più di un adulto.
Su questo c'è poco da fare, ma qualche accortezza è utile. Cosa rende una persona meno vulnerabile? Per esempio avere a portata di mano coperte per il freddo, una torcia, le proprie medicine se si è malati, pannolini per i figli piccoli.

L'ESPOSIZIONE infine dipende essenzialmente dalla propria posizione fisica rispetto a ciò che può nuocere. È questo l'aspetto dove si può intervenire maggiormente. Banalmente, uscire all'esterno ed allontanarsi dall'edificio significa annullare l'esposizione e conseguentemente il rischio: si legga il post precedente al riguardo. Se però il terremoto ci sorprende dentro casa ci sono comunque molti accorgimenti utili per ridurre l'esposizione.
In primo luogo occorre fare attenzione agli oggetti che, in caso di scuotimento, possano investirci. Per esempio, in zona sismica occorre comunque assicurare armadi e mobilio pesante (con le dovute accortezze, vedi il post dedicato), evitare di appendere quadri pesanti sulla testata del letto, non appoggiare suppellettili che cadendo possano costituire un pericolo.
Infine, l'aspetto più delicato è quello delle manomissioni edilizie: provvedere a ristrutturazioni non rigorose coinvolgendo la struttura portante (apertura di porte e finestre, creazione di nicchie, bucature di solaio per scale interne ecc.) è un'operazione esecrabile perchè espone la vita umana ad essere offesa in caso di scuotimento severo.

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sabato 27 agosto 2016

I luoghi sicuri in caso di terremoto (all'esterno)

Scrivo questo post perché sollecitato da decine e decine di telefonate che chiedono un parere sui luoghi sicuri dove sostare in caso di forte sciame sismico in atto.

Parliamo di aree esterne scoperte.
La prima leggenda da sfatare è quella delle crepe nel suolo: fortunatamente le faglie italiane non sono in grado di generare sconvolgimenti del terreno così imponenti da creare fratture pericolose o inghiottitoi. Le aree in campagna sono quindi sostanzialmente sicure. Se anche dovessero aprirsi crepe nel terreno, queste saranno insignificanti rispetto al rischio per le persone.

Vediamo quindi da dove possono arrivare i pericoli.
In linea generale occorre il buon senso: tutto ciò che cadendo o oscillando possa imbattersi su di noi è una fonte di sinistro. Attenzione quindi in primo luogo agli edifici circostanti e alla loro probabile area di crollo: un buon criterio è quello di non sostare ad una distanza inferiore al doppio dell'altezza dell'edificio.
In ogni caso un edificio che crolla può proiettare schegge e residui anche per centinaia di metri, prestare molta attenzione quindi.

In secondo luogo, tutto ciò che è passibile di crollo è un pericolo: elettrodotti, lampioni, torri telefoniche, vegetazioni di alto fusto.

In terza battuta, il pericolo può venire dai sottoservizi. Bisogna evitare le aree in cui giacciono nel sottosuolo le linee di urbanizzazione. Sono pericolose le linee che sottendono un rischio, ovvero quelle del gas che rompendosi possono generare incendi o deflagrazioni. Ugualmente pericolose sono le linee idriche: durante il sisma 2009 a L'Aquila si sono aperte voragini create dall'effetto erosivo di acquedotti con perdite oppure dal cedimento di cavedi fognari di grandi dimensioni.

In ultimo, ma non in ordine di importanza, va valutato il rischio geotecnico. Non si può chiaramente sostare nella parte bassa di un pendio o di un fronte di scavo (come quelli a ridosso di molte strade di montagna), perché potrebbero generarsi frane o caduta di massi. Ugualmente non è sicuro sostare su un terrapieno perché il crollo del sostegno (muro o scarpata) potrebbe ridurre la capacità del terreno.

In conclusione, una volta valutati e risolti tutti gli aspetti illustrati, si può certamente affermare che l'esterno è il luogo sicuro per eccellenza in caso di sisma.

Seguirà a breve un post sullo stesso argomento trattato in riferimento all'interno degli edifici.

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venerdì 26 agosto 2016

Ci sarà un'altra scossa?

È una domanda che gira ossessivamente nella mente del terremotato, sia esso colpito in modo diretto, sia esso coinvolto solo psicologicamente perché residente in prossimità delle zone disastrate.
In generale le domande che si ripropongono in modo ossessivo sono quelle che non hanno risposta; o quelle per le quali la risposta esiste ma non è certa.
Nella fattispecie siamo in quest'ultimo caso: la risposta è incerta. E lo diventa ancor di più se viene coniugata dal soggetto di turno, dallo scienziato al politico, dal giornalista al sedicente esperto.
Conviene fissare qualche punto fermo, partendo da base scientifiche ma senza tralasciare un linguaggio semplice.

Anzitutto, il terremoto catastrofico è per sua natura un processo costituito da più eventi singoli. Probabilisticamente tali eventi sono distribuiti in tre fasi: uno sciame anticipatorio, una scossa forte (mainshock) e uno sciame degradante (le cosiddette scosse di assestamento).
Si badi bene, ciò che è probabile non è comunque certo, come dimostra il sisma 2016 dove non c'è stato uno sciame anticipatorio significativo.

In ogni caso questa è una prima conclusione statistica: scosse di assestamento continueranno per  molti mesi, con magnitudo però sempre decrescente sino a rientrare nella normalità. Il problema quindi è solo psicologico, basta abituarsi alle scosse (per esperienza personale per nulla semplice).

Esiste però un altro aspetto del problema, ben più pericoloso e spesso sottovalutato. Parlo della cosiddetta "migrazione dell'epicentro", concetto espresso in varie pubblicazioni della Protezione Civile ma inspiegabilmente mai approfondito.

Bisogna considerare che l'origine del terremoto non è localizzabile in un punto (l'epicentro è solo una convenzione) ma si genera lungo una striscia, consistente in un tratto di faglia che si attiva scorrendo. Il tratto attivatosi con la mainshock è anche quello che causa le scosse di assestamento, meno forti e decrescenti perché ormai una consistente energia si è liberata nell'evento principale.
Il problema tuttavia risiede nella possibilità che si attivino altri tratti della stessa faglia (o in faglie attigue) ancora carichi di energia, producendo quindi altre mainshock con epicentri leggermente spostati ma di grado pari o superiore. Paradossalmente quindi le zone più a rischio in questa circostanza sono quelle geograficamente vicine al luogo del disastro e localizzate sulla stessa linea di faglia.

Un caso storico è quello relativo al grande sisma del 1703.
Il 14 gennaio una scossa catastrofica (stimata in magnitudo 6,8) distrusse una zona localizzata intorno ad Accumuli, Amatrice e Norcia, causando molte vittime. Poche settimane dopo, il 2 febbraio, si verificò una migrazione della mainshock, che provocò un altro terremoto, ugualmente catastrofico e con magnitudo equiparabile. In questa seconda scossa l'epicentro fu localizzato nella zona di Montereale (molto più a sud ma sulla stessa linea di faglia).
In conclusione, esiste un'altissima probabilità di scosse di assestamento nella stessa zona della mainshock di grado decrescente. Esiste però un altro scenario, molto meno probabile ma possibile, per cui si possa verificare un terremoto di eguale o superiore intensità del primo ma spostato geograficamente lungo la linea della stessa faglia.
Ovviamente è bene sottolineare che le situazioni storiche non sono facilmente replicabili e che quindi è assolutamente improbabile che la sequenza del 1703 si ripeta in modo similare, anche in considerazione del fatto che 7 anni fa c'è comunque stato un rilascio energetico importante sulla stessa macrofaglia nel sisma 2009 rendendo la situazione attuale differente.

In ogni caso deve valere l'estrema prudenza unita al buon senso.
Di sicuro non vale la pena la frequentazione degli immobili senza averne valutato lo stato, soprattutto se già danneggiati o senza caratteristiche di antisismicità.

Al proposito, mi piace citare una frase contenuta nei nostri fascicoli dei fabbricati che consegniamo a fine lavori: "conoscere il terremoto non vuol dire sfidarlo: anche se la casa è la più sicura, durante uno sciame o dopo un evento forte non fa scandalo scegliere di dormire in auto".

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Nuove norme sismiche

Nuove norme tecniche

Nella lettera aperta che scrissi nei giorni dopo il sisma dell'Aquila 2009, mi soffermai sulle norme sismiche italiane.
È facile notare un particolare raccapricciante: l'estensione di aggiornamenti alle regole del costruire avviene sempre dopo una strage da terremoto.

Un amico del Cnr mi disse che la cosa è tutto sommato logica: un aggiornamento deve contenere elementi di novità, quindi quale migliore occasione di un evento sismico importante per imparare il funzionamento degli edifici e trascriverlo in nuove regole. Peccato che la situazione non è questa.

Vero è che nuove norme contengono elementi di insegnamento dettati da precedenti disastri, ma con un tempismo colpevolmente inefficace.

Pensiamo ad esempio al sisma di San Giuliano di Puglia. In risposta alle esigenze tecniche determinatesi osservando il crollo della scuola, venne scritto un ottimo testo (la famosa Opcm 3274 del 2003) che svecchiava di molto la norma allora esistente.
Bene, la 3274 nei fatti non è mai entrata in vigore e in Italia si continuò a costruire con vecchi concetti. Nel frattempo vennero scritte altre norme, sempre più esaustive (le Ntc2005 e le Ntc2008) ma anch'esse rimaste inevase per anni.

Ci volle il sisma dell'Aquila (e i suoi morti) a smuovere le acque: nel giugno del 2009 entrarono in vigore le nuove norme, scritte però nel decennio precedente. La coincidenza con il post dramma è stata evidentissima.

Successivamente, il legislatore ha continuato a produrre nuove bozze rinnovate delle norme, succedutesi in varie versioni e varie revisioni durate, incomprensibilmente, anni e anni; sino ad arrivare ad oggi, ovvero ad 8 anni dall'ultimo aggiornamento datato 2008.

Oggi è il 26 agosto 2016 e sono passati solo pochi giorni dalla tragedia di Amatrice ed Accumuli. Scommettiamo che entro pochi mesi entreranno in vigore, con tempismo perfetto rispetto alla catastrofe, le nuove Ntc restate al palo per anni?

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mercoledì 19 marzo 2014

Frp (come fibre di carbonio) per interventi sismici: i due lati della medaglia.

Partiamo da un presupposto: la tecnologia Frp è una manna dal cielo per il rinforzo, il miglioramento e l'adeguamento sismico perché congloba una serie di peculiarità uniche rispetto ad altri sistemi.
La più importante di queste è che, in condizioni ordinarie, non apporta rigidezza alla struttura. Questo aspetto, a seconda delle circostanze, è un vantaggio enorme oppure una forte limitazione tecnica che se non opportunamente tenuta in conto può diventare estremamente pericolosa.
Vediamo perché.

Nella progettazione di un intervento su una struttura esistente, il bravo progettista deve occuparsi essenzialmente di tre aspetti, in un preciso ordine dettato dal budget economico a disposizione: l'eliminazione di carenze locali, l'innalzamento dello stato limite ultimo (cioè della salvaguardia della vita), l'innalzamento dello stato limite di danno (cioè far sì che l'edificio si danneggi il meno possibile durante un evento sismico).

Gli Frp si rivelano generalmente utilissimi e sicuri nel caso di interventi locali. Non introducendo rigidezza il progettista non deve preoccuparsi del resto dell'edificio ma può concentrarsi alla singola carenza da sanare, con l'unica accortezza di controllare che non si peggiori la gerarchia delle resistenze.

Nel caso del miglioramento rispetto allo stato limite ultimo la questione si complica un pochino, con la tecnologia Frp che comincia a mostrare i propri limiti.
Non introducendo rigidezza, demandare tutta la progettazione al solo uso di Frp significherebbe intervenire su una larghissima parte di elementi strutturali (spesso la maggior parte di travi e pilastri) col risultato di un edificio completamente "incerottato". Questa soluzione, pur se tecnicamente efficace si rivela spesso antieconomica (e in ogni caso molto poco "elegante" dal punto di vista tecnico) rispetto ad altre soluzioni.

Nell'ultimo caso, ossia il miglioramento dello stato limite di danno, gli Frp sono praticamente inservibili. In quasi tutti i casi infatti, il danno da sisma è legato ad una deficienza di rigidezza (escludiamo chiaramente il rarissimo caso di edifici esistenti con elementi isolanti o dissipativi). Non potendo gli Frp coadiuvare in modo sostanziale il progettista nell'introduzione di rigidezza è molto meglio ricorrere a tecnologie di gran lunga più efficaci allo scopo (per esempio le controventature con setti armati).

Qualcuno potrebbe obiettare che basterebbe adottare presidi anche su elementi non portanti come tamponature e tramezzi (per esempio reti antiribaltamento), ma ha senso continuare a spendere soldi per aggiungere cerotti all'edificio?

domenica 3 marzo 2013

Questa colonna mi da fastidio, e se la tagliassi?


Dopo aver visionato approfonditamente almeno un migliaio di edifici nel post sisma aquilano (sia in veste di verificatore Protezione Civile che di professionista), mi sono tutto sommato assuefatto alle bizzarrie delle ristrutturazioni (ma anche delle costruzioni) fai da te.
Non si prova cioè più scandalo nel riscontrare assenza di fondazioni, pilastri in falso, sopraelevazioni di muratura su cemento armato, solai appoggiati su foratelle eccetera eccetara.
Una volta però, venne da me un tale sig. Giuseppe che, nonostante i miei sforzi, mi scandalizzò davvero, professionalmente parlando chiaramente.
Il suo intento era più o meno questo: "ho una cantina al piano terra di una costruzione di 3 piani in cemento armato, costruita nel 2010 ad Avezzano. Vorrei trasformarla in garage ma, causa un pilastro, non ho spazio sufficiente per l'entrata. Se tagliassi il pilastro, rischio che la casa mi cada addosso?".

Dopo pochi secondi di esitazione (durante i quali dubitai fortemente della sua intelligenza), gli chiesi quanti anni avesse. Mi rispose che andava per i settanta.
"Bene", continuai, "il pilastro lo tagli pure, a lei non succederà nulla, avvisi però figli e nipoti che farebbero meglio a rinunciare all'eredità della casa" e lo congedai.

Il resto della mattinata lo passai a verificare, scientificamente, le mie affermazioni.
Il risultato non mi sorprese, avevo detto il giusto. Vediamo perché.

L'edificio è residenziale, la struttura portante è un telaio in cemento armato, siamo in zona ad alta sismicità (Avezzano porta una pga al suolo per salvaguardia della vita pari a 0,24g), siamo nel campo delle nuove Ntc08: queste informazioni sono sufficienti ad affermare che le combinazioni di carico più gravose sono quelle con carichi orizzontali.
L'edificio presenta quindi una sovra resistenza rispetto ai semplici carichi verticali, che entrerà in gioco solo in caso di terremoto.
Se tale sovra resistenza è in grado di "coprire" il deficit causato dal l'eliminazione di una colonna, vuol dire che l'edificio manomesso non subirà particolari dissesti. Se investito da un sisma però, gli effetti potranno essere disastrosi.

Facciamo una simulazione. Viene modellato un telaio tipo a quattro livelli, con il software Edilus della Acca, più che sufficiente per lo scopo.
Gli elementi e le armature vengono progettate in zona sismica con pga al suolo di 0,24g, con analisi statica equivalente e con ogni prescrizione delle Ntc08.

A questo punto eliminiamo un pilastro perimetrale e riverifichiamo la struttura con gli stessi criteri di partenza.
Come lecito aspettarsi, molti elementi vanno fuori verifica, in particolare le travate afferenti il pilastro eliminato.
Prima conclusione: sotto il terremoto di progetto, l'edificio manomesso collassa.

Non ci fermiamo però a questo primo risultato e rifacciamo una verifica eliminando le sollecitazioni sismiche e caricando la struttura con le sole forze di gravità.
Il risultato è sorprendente, ma non più di tanto: tutti gli elementi sono verificati, anche in esercizio.
Seconda conclusione: in condizioni ordinarie (non sottoposto a terremoto), l'edificio manomesso continua a stare in piedi, senza subire dissesti.

Questo secondo risultato deve far riflettere su quanto possa essere pericolosa una alterazione della struttura portante in zona sismica. Fin quando non accadrà un terremoto severo non si avrà percezione alcuna della situazione perché per i soli carichi verticali l'edificio mantiene la sua funzione. Nel caso di sisma invece (scenario che probabilisticamente avverrà solo dopo molto tempo) le conseguenze potranno essere catastrofiche.

Caro sig. Giuseppe, spero che abbia capito il motivo per cui  quel giorno non volli proseguire il discorso. Il mio scandalo non aveva nulla di personale, non permettendomi di dubitare sulla sua buona fede.  Deve però adesso convenire che la sua idea somiglia molto ad una silenziosa bomba ad orologeria piazzata ai piedi suoi e dei suoi cari.

Leggi altri post sull'argomento terremoto
www.studiodesimone.net/sismica.html

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mercoledì 9 gennaio 2013

Miglioramenti sismici, è sufficiente la salvaguardia della vita?


Nel 2010 partecipai ad un corso di ingegneria strutturale sul tema del miglioramento sismico degli edifici esistenti.
La platea dei docenti fu davvero di altissimo profilo, comprendendo importanti professori universitari italiani da tempo impegnati sull'argomento.
In effetti, lo spessore qualitativo delle nozioni trattate ne fece un riferimento importante per le applicazioni professionali concrete, avendo anche modo di interloquire direttamente alla fine ogni sessione.

Un aspetto però mi lasciò molto perplesso. L'attenzione era concentrata esclusivamente sull'aspetto della salvaguardia della vita umana, mentre non fu mai toccato l'argomento del danno.
In effetti, non c'è dubbio alcuno che il primo obiettivo prestazionale da raggiungere quando si migliora un edificio esistente sia quello della incolumità delle persone. Non lontano però, per importanza, si dovrebbe collocare, a mio parere, la salvaguardia degli edifici dai danni.
Questo perché le tragedie italiane insegnano che sono i danni la principale causa del disastro sociale che segue un terremoto devastante. Se gli edifici, pur non collassando, sono gravemente inagibili, si generano una serie di effetti negativi molto gravi.
Ci sono i cittadini sfollati, con conseguenti costi e disagi sociali. Le attività commerciali devono chiudere o delocalizzare, con risvolti sinistri sull'economia. Gli ospedali e i servizi sociali non possono dare assistenza. E così via.

Alla fine del corso fu organizzato un breve dibattito dove mi permisi di porre la questione direttamente a colui che considero, per aver studiato su molte sue pubblicazioni, un luminare del campo, il professor Gaetano Manfredi dell'università Federico II.
Dimostrando un'onesta intellettuale fuori dal comune (non è scontato che un accademico passi oltre la diplomazia istituzionale in un confronto pubblico), Manfredi mi diede ampiamente ragione, sottolineando tuttavia le problematiche economiche dei costi realizzativi.

Inspiegabilmente, le nuove ntc08 non accennano esaustivamente al problema, incentrando tutti gli interventi di miglioramento ed adeguamento del capitolo 8 al rispetto dello stato limite di salvaguardia della vita.

Il problema però esiste e può portare a strani paradossi, soprattuto in tema di ripristino degli edifici danneggiati da un terremoto.
Accenno al più significativo.

Si immagini un edificio in cemento armato che, investito da un sisma molto severo, riporti forti danni a tamponature e tramezzi tali da renderlo inagibile.
Tecnicamente, si può concludere che l'edificio ha violato lo stato limite di danno (si è appunto danneggiato) ma ha garantito lo stato limite di salvaguardia della vita (non è crollato).
Si decide quindi di impostare un progetto di adeguamento sismico che contempli (come prescrivono le ntc08) il raggiungimento della salvaguardia della vita, scartando invece qualsiasi controllo sullo stato limite di danno (le ntc08 non lo prescrivono).
Tali approcci sono frequenti, per esempio tutti quelli che prevedono il solo utilizzo degli frp (fasciature con fibre di carbonio) per innalzare resistenza e duttilità  di travi, pilastri e nodi. La rigidezza globale però rimane sostanzialmente inalterata rispetto all'edificio originario, per cui gli spostamenti sotto sisma restano anch'essi invariati.

Ipotizziamo ora che torni nuovamente un terremoto, della stessa intensità di quello iniziale. Domanda: come si comporterà l'edificio?
Risposta: esattamente come si è comportato la prima volta, cioè danneggiandosi gravemente, ma senza crollare.
Questo perché nell'ipotetico progetto, ci si è occupati dello stato limite di salvaguardia della vita (che però era stato rispettato) senza intervenire sullo stato limite di danno (che invece era stato violato).

Bene. L'esempio mostra come, talvolta, conformarsi alla legge può non essere sufficiente per raggiungere l'eccellenza progettuale. Come comportarsi allora quando si progetta un miglioramento sismico?
Un primo passo avanti è la chiarezza con il committente: se il budget è limitato e davvero non consente di occuparsi del miglioramento dell'edificio nei confronti del danno da sisma, lo si deve spiegare bene.
In secondo luogo, è opportuno valutare soluzioni (e ne esistono diverse) che, contemporaneamente al miglioramento dello stato limite di salvaguardia della vita, siano efficaci nella protezione dai danni.

Per esempio, un miglioramento sismico con elementi irrigidenti (setti in cemento armato o controventi in acciaio), innalza di molto la capacità sismica nei confronti del danno da terremoto perché abbassa gli spostamenti globali durante una scossa.
Si può valutare anche, fondi permettendo, l'impiego di tecnologie passive, come l'isolamento alla base, anch'esso passivante rispetto al danno.

Nei casi estremi (vedi l'esempio delle fibre di carbonio), nulla vieta di studiare interventi migliorativi sugli elementi secondari, per esempio di anti ribaltamento delle tamponature.

La morale del post è tutta in una filosofia che cerchiamo sempre di portare avanti presso lo Studio: il dettato normativo è condizione necessaria nella progettazione, tuttavia lo spirito critico verso di essa porta a risultati migliori e più efficaci nella pratica professionale.

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giovedì 8 novembre 2012

Esperto (fai da te) sul terremoto

Una virtù degli italiani è senza dubbio la curiosità scientifica. Un italiano medio infatti, tende spesso ad informarsi in modo più o meno approfondito su argomenti tecnici quando questi lo riguardano da vicino. Succede per esempio nel campo della medicina: tutti sanno come riconoscere e come curare un'influenza, proprio perché quando la si è presa, ci si è anche informati accuratamente, acquisendo conoscenze del campo medico.

Anche nel campo dell'ingegneria strutturale, ho riscontrato un certo interessamento alla materia nel momento in cui si viene toccati personalmente, per esempio quando si vive più o meno da vicino un forte terremoto.
Molti si improvvisano esperti, giungendo anche a dare convinti pareri a se e al prossimo su come avvengono i terremoti e sui metodi migliori di costruire case antisismiche.
Tali asserzioni, fin quando restano chiacchiere tra amici sono pressoché innocue. Messe in pratica invece possono diventate pericolose, al pari di una malattia seria curata senza medico.

Navigando in internet, mi sono imbattuto in un forum in cui un utente chiedeva un parere riguardante il comportamento degli edifici durante un terremoto.
Il link è il seguente: http://www.nikonclub.it/forum/lofiversion/index.php/t273792.html

Nelle risposte che vengono date (da altri utenti, alcuni dei quali si firmano ingegneri) sono contenute una serie di conclusioni errate e fuorvianti che, se lette dal curioso o dallo studente della circostanza, possono contribuire a maturare falsi convincimenti.

Per questo motivo riporto alcune correzioni agli argomenti più significativi, senza nessun intento polemico verso chi le ha scritte, ma soltanto in un'ottica di correttezza scientifica.

"Gli effetti di un sisma sono assimilabili a forze che aumentano con l'aumentare dell'altezza del fabbricato".
Falso, aumentando l'altezza di un fabbricato, normalmente si abbassa la frequenza di vibrazione, per cui le accelerazioni sismiche indotte all'edificio sono più basse. Estremizzando, un grattacielo di 50 piani è, in proporzione, meno sensibile al sisma rispetto ad un edificio di 5 piani.

"La moderna tecnica delle costruzioni, è rivolta a realizzare fabbricati flessibili".
Falso, la moderna tecnica delle costruzioni tende a premiare la duttilità. La flessibilità è invece, in condizioni ordinarie, un difetto perché se l'edificio è flessibile (cioè ha grandi spostamenti durante il sisma) si danneggiano fortemente tamponature e tramezzi.

"... il cemento armato ... per natura è fragile, cioè si rompe deformandosi poco".
Falso, il cemento armato (ben progettato, s'intende) è fortemente duttile, cioè si rompe deformandosi tanto.

"nei fabbricati alti o molto alti interviene anche il fenomeno della risonanza".
Falso. La coincidenza tra frequenze del sisma e frequenza propria di un edificio non avviene quasi mai per strutture superiori ai 10 piani. Significa che più si sale in altezza più è improbabile che vi sia risonanza.

"La normativa in vigore dal 2008 considera l'italia tutta sismica, ma divisa in zone da 1 a 4 come pericolosità".
Falso. Le zone da 1 a 4 non sono più legate alla pericolosità. La pericolosità, espressa in termini di accelerazioni sismiche attese, è legata al sito specifico. Le zone 1-4 seguono tra l'altro i confini comunali, che sono una mera convenzione umana e non possono rappresentare la pericolosità specifica del sito. Per esempio: molte aree del Comune dell'Aquila (zona 2) hanno mediamente un'accelerazione di progetto più alta di molte aree del Comune di Cagnano Amiterno (zona 1).

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domenica 21 ottobre 2012

Architetture sgargianti

In una piacevole conversazione con un amico architetto, mediamente famoso in Inghilterra, dove esercita la professione, si discuteva dell'estetica degli edifici di nuova costruzione.

Mi fece un paragone spettacolare (non gli ho chiesto per rispetto se era farina del suo sacco o se citava qualcun altro):
"Quando partecipi ad una festa, il tuo occhio sarà certamente colpito dalle persone che indossano i vestiti più sgargianti. Se però c'è qualcuno che si ferma a parlare con te e ti racconta cose interessanti, è di lui che avrai il ricordo più piacevole".

Questo aneddoto può essere facilmente trasportato nell'architettura.
Quando si visita un luogo, si è attratti dalle costruzioni più particolari e vistose, ma non necessariamente queste saranno ricordate come le migliori. Diversamente, se la forma e le caratteristiche di un edificio riescono a comunicare un messaggio, saranno questi ultimi ad imprimersi nella mente per lungo tempo, lasciando piacevoli sensazioni.

In architettura dunque, c'è molta differenza tra ciò che colpisce sul momento e ciò che comunica qualcosa di importante.



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giovedì 4 ottobre 2012

Terremoto, la sabbia attutisce (?!)


Come ho osservato in molte occasioni, dopo un forte terremoto, esce allo scoperto un drappello di sedicenti esperti di notevole spessore. Costoro sono personaggi veramente meritevoli poiché, senza nessuna esperienza, senza nessun titolo, senza addirittura nessuna cultura scientifica, si prodigano in acuti consigli e asserzioni che si rivelano molto seguiti tra le persone.
Fino a creare assurde (e pericolose) leggende. Come quella, molto diffusa, che i terreni sabbiosi sono l'ideale per costruire in quanto attutiscono gli effetti del terremoto.

Vero è che lo studio del comportamento dei terreni e la loro interazione con gli edifici durante una scossa è uno dei temi più dibattuti della moderna ingegneria sismica, tuttavia si può senza dubbio affermare che, in linea generale, un terreno sabbioso è una fonte certa di maggior pericolo rispetto ad uno roccioso.

Sono essenzialmente tre le ragioni, che, come al solito, cercherò di illustrare in modo semplice.

1. La capacità portante (che misura quanto un terreno è in grado di sopportare il peso dell'edificio) è statisticamente più bassa per un terreno sabbioso rispetto ad uno roccioso, per cui l'edificio, anche senza sisma, "parte svantaggiato";

2. La sabbia è molto sensibile alla presenza di acqua in caso di scuotimento sismico, potendo innescare un drammatico fenomeno chiamato liquefazione. In pratica, una forte scossa potrebbe abbassare così tanto la capacità portante iniziale fino ad annullarla completamente, facendo venire meno ogni sostegno all'edificio.

3. Su terreni sabbiosi può ingenerarsi un altro pericoloso fenomeno, ovvero quello chiamato amplificazione sismica locale.
Si tratta di una particolare situazione (ma tutt'altro che rara) per cui le onde sismiche, anziché attenuarsi con la distanza rispetto all'epicentro, si amplificano, scaricando maggiore potere distruttivo sugli edifici che investono. Questo avviene, in particolare, in una tipica configurazione in cui c'è uno strato superficiale di terreno incoerente (quale la sabbia), e uno strato più profondo di terreno roccioso.

Ci siamo addentrati in argomenti molto complessi, per cui è opportuno ricordare che gli stessi sono stati trattati senza nessun rigore scientifico, ma solo con finalità divulgative. Un aspetto va però puntualizzato. Il termine "sabbia" è stato utilizzato nell'accezione più generica possibile per non disorientare il lettore. In geotecnica però, così come in ogni disciplina scientifica, la generalizzazione è scorretta per definizione: ogni casistica va studiata e analizzata singolarmente da esperti qualificati.
Quelli improvvisati è meglio ignorarli a prescindere, per il bene loro e di tutti.

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mercoledì 12 settembre 2012

Quanto devo pagare per un progetto sbagliato?

Per l'ennesima volta mi capita di ascoltare la storia del sig. Tizio che, dopo aver affidato la redazione di un progetto ad un professionista ed avere atteso mesi e mesi, perde la pazienza perché il progetto in questione non vede la luce perché, a causa di problemi tecnici e normativi, non arriva l'approvazione degli organi preposti.

Il sig. Tizio vorrebbe quindi cambiare professionista, glielo comunica e, per tutta risposta si vede recapitare una consistente richiesta economica per il servizio prestato. Il fatto che tale servizio sia del tutto inutile (senza che sia approvato il sig. Tizio non se ne fa molto del progetto redatto) sembrerebbe non contare.
La questione non è affatto banale perché investe ben due aspetti della professione, quello deontologico e quello legislativo.

Per quel che riguarda la sfera deontologica, è indubbio che una richiesta di pagamento di un servizio non efficace non è il massimo della professionalità. Così come non sono accettabili, sempre deontologicamente, silenzi sullo stato approvativo di un progetto qualora lo stesso sia investito da problematiche tecniche o legislative.

Per ciò che attiene la sfera legale, esistono molteplici pronunciamenti giurisprudenziali, sia di merito che di legittimità. Tra le varie sentenze, ne cito una particolarmente significativa, che tra l'altro è alla base di molti giudizi successivi: Cassazione n. 15781 del 28 luglio 2005.

Nel dispositivo è chiaramente affermato che l'attività progettuale è riconducibile ad una "obbligazione di risultato" nei confronti del cliente. In parole semplici, quando si commissiona un progetto ad un professionista, l'oggetto della commissione è l'approvazione finale, indipendentemente da quanto prodotto.

Seguendo questa interpretazione si può dare quindi una risposta alla domanda che fa da titolo al post.
Per un progetto sbagliato, che non ha raggiunto l'approvazione per problemi tecnici o normativi, per legge nulla è dovuto al professionista.

È ovvio che la generalizzazione (o peggio la strumentalizzazione) di tali conclusioni è assolutamente da evitare, poiché quando si entra in questioni legali ogni vicenda è una storia a se, con peculiarità che possono condizionare o addirittura ribaltare il principio di base.

Alla luce di queste considerazioni, torno al sig. Tizio, che dopo aver illustrato la sua storia, conclude sempre con due richieste. Per prima cosa vuole un consiglio su come comportarsi circa la richiesta economica del suo professionista. In secondo luogo mi chiede la disponibilità a sostituirlo. Come rispondere?
Io ho sempre risposto con una raccomandazione ed un rimprovero. La raccomandazione è quella di mediare il congedo dell'incarico in essere, magari con il parere di un legale: lo Studio De Simone non ha mai accettato, e mai accetterà incarichi su cui pendono rivendicazioni di colleghi.
Il rimprovero è invece quello di non aver regolamentato il rapporto con un documento scritto e chiaro, contenente ogni dettaglio circa le modalità di esonero in corso d'opera.



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martedì 7 agosto 2012

Scala Mercalli obsoleta. Qualcuno ne è (falsamente) convinto

Sfogliando per caso un libro di testo di scienze, attualmente utilizzato in molte scuole superiori, mi sono imbattuto in una inquietante descrizione dei metodi di misurazione del terremoto.

Veniva infatti asserito che la potenza di un sisma si può misurare con due sistemi: scala Richter e scala Mercalli. Seguiva una descrizione approssimativa e contraddittoria, che si concludeva con una curiosa asserzione circa l'obsolescenza della scala Mercalli, ritenuta ormai superata e di scarsa utilità.

Ora, volendo tralasciare l'irriverenza verso Giuseppe Mercalli, illustre connazionale sacerdote e geologo, volendo tralasciare anche l'assoluta mancanza di almeno un cenno alle scale di misurazione attualmente utilizzate (né la scala Mercalli, nè la scala Richter ma piuttosto la scala EMS-98 e la Magnitudo Momento), è difficile accettare tale giudizio, non solo fuorviante, ma decisamente sbagliato.

Vediamo perché.
In molti sanno che la scala Mercalli non segue la misurazione di una grandezza fisica (come avviene per la Richter che valuta l'energia liberata), bensì gli effetti distruttivi del sisma su natura, persone e oggetti.

Tale impostazione, che Mercalli formulò nel 1902 riprendendo una felice intuizione di un altro italiano, Michele Stefano de Rossi, è stata più volte aggiornata e revisionata, mantenendo però intatta la sostanza.

L'ultima revisione ha portato alla definizione della cosiddetta Scala Macrosismica Europea (abbreviata in EMS-98) che si basa sulla suddivisione dei terremoti in 12 gradi a seconda di quanti e quali danni sono osservabili, ricalcando quindi l'originaria formulazione della scala di Giuseppe Mercalli.
Tale scala è oggi ampiamente utilizzata in Europa e in molte nazioni del mondo per classificare sia i terremoti occorsi, sia i terremoti storici.

Evidentemente quindi, la valutazione dell'effetto del terremoto non è affatto obsoleta o inutile. Essa permette di fotografare in modo obiettivo l'impatto di un sisma sulla collettività, sulle urbanizzazioni e sull'ambiente, sia in termini assoluti, sia in termini comparativi tra scosse di diverse località ed epoche.

Tra l'altro, in molti paesi, tra cui l'Italia, si fa riferimento alla scala EMS-98, alias Mercalli, per impostare le iniziative emergenziali a seguito dei terremoti, laddove il parametro della magnitudo Richter risulterebbe decisamente inutile.

Concludo: nessuno si aspetta che un libro di scuola sia esaustivo di argomenti complessi; è un diritto di tutti gli studenti però di avere una formazione di base corretta ed aggiornata.

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domenica 4 marzo 2012

Terremoto: meglio edifici alti o edifici bassi?

Premetto che il contenuto di questo post non è rivolto a chi mastica di ingegneria strutturale visto l'approccio semplicistico utilizzato e l'analisi di un tema elementare per la scienza delle costruzioni.
Esiste una diffusa convinzione per cui un edificio alto è più pericoloso, in caso di un terremoto violento, rispetto ad un edificio basso. Le motivazioni alla base di questo comune sentimento sono essenzialmente due.

La prima discende da una semplice valutazione pratica: la distanza dall'uscita di un edificio basso è minore, per cui è facilitata la fuga.
La seconda, è essenzialmente legata alla banale assimilazione dell'edificio ad un castello di carte per cui più si sale in altezza più è probabile che un'azione esterna possa far crollate tutto.

Bene, dal punto di vista scientifico (teorico e pratico), la situazione è completamente opposta. Cerchiamo quindi di sfatare entrambe le convinzioni usando gli argomenti scientifici, cercando però di usare parole semplici e comprensibili a tutti.

La questione della "distanza" rispetto alla via di fuga è essenzialmente un inganno psicologico (a volte molto pericoloso). La scienza delle costruzioni insegna che il crollo di un edificio sotto un sisma violento può avvenire in due modi: duttile o fragile. La modalità fragile comporta un collasso repentino (non più di una ventina di secondi per un palazzo di cinque piani), normalmente dal basso verso l'alto. Il crollo duttile invece, comporta un collasso ritardato, preceduto da un danneggiamento grave e diffuso. È opportuno ricordare, al proposito, che le normative sismiche più evolute spingono con forza a progettare edifici che non abbiano comportamento fragile, ritenuto, va da se, il principale pericolo per la salvaguardia della vita.

In entrambi i casi quindi, l'avere a disposizione una corsa breve per l'uscita non cambia sostanzialmente il rischio per l'incolumità. Nel primo caso perché il tempo è comunque troppo ridotto per tentare una fuga. Nel secondo caso perché, anche se si avesse il tempo necessario per raggiungere l'uscita, ci si esporrebbe al rischio di essere travolti dagli elementi dell'edificio che va danneggiandosi (ecco perchè nei manuali di comportamento durante una scossa viene raccomandato di ripararsi sotto il tavolo).

Per spiegare invece l'argomento dell'altezza, c'è bisogno di invocare la dinamica delle strutture. La struttura portante di un edificio non è infatti assimilabile ad un castello di carte, ma ad un insieme complesso di elementi connessi tra loro che, se sottoposti ad un disturbo (quale è il sisma) si comportano deformandosi in  modo diverso a seconda di un parametro chiamato "frequenza propria di vibrazione".

L'accelerazione sismica che investirà l'edificio è strettamente dipendente da tale frequenza: più è bassa, meno forte sarà l'accelerazione sismica che investirà l'edificio. Orbene, a parità di condizioni, un edificio che si sviluppa in altezza possiede una frequenza propria molto bassa.
La conseguenza è che gli effetti di un sisma saranno molto più accentuati su una struttura bassa. Estremizzando quindi, in barba alla comune convinzione, un grattacielo è molto poco sensibile agli effetti di un terremoto. Per gli strutturisti dei grattacieli infatti, il terremoto è ritenuto un problema secondario rispetto ad altre sollecitazioni (in primis quelle causate dal vento), anche nelle zone sismiche più estreme quali Giappone e California.

Termino il post ricordando che le considerazioni fatte, per quanto scientificamente rigorose, non sono ovviamente esaustive di un problema complesso quale la progettazione sismica, e si rivolgono esclusivamente in chiave informativa, ai non addetti ai lavori.

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