Rischio sismico elevato in Italia: come fare prevenzione

L’Italia è uno dei Paesi a maggiore rischio sismico del Mediterraneo, sia per la frequenza dei terremoti, sia per l’intensità che alcuni di essi hanno raggiunto. La sismicità della Penisola italiana dipende dalla particolare posizione geografica, situata proprio alla convergenza tra la zolla africana e quella eurasiatica ed ivi sottoposta a forti spinte di compressione.

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Rischio sismico: in Italia una lunga storia di terremoti

Negli ultimi duemila anni in Italia si sono verificati oltre 30mila terremoti d’intensità media o forte, ossia superiore al quarto/quinto grado della Scala Mercalli e oltre 500 eventi sismici di intensità molto forte (uguale o superiore all’ottavo grado). La sismicità più elevata si concentra nel Centro-Sud – lungo la dorsale appenninica oltre che in Calabria e Sicilia – ed in alcune aree settentrionali, tra le quali il Friuli, parte del Veneto e la Liguria occidentale.

Danni incalcolabili causati dai terremoti in Italia

I terremoti avvenuti negli ultimi quaranta anni hanno causato danni stimati in olre  160 miliardi di euro, (40 dei quali nei soli ultimi dieci anni) comprensivi dei costi di ripristino e di ricostruzione post-evento. A ciò si devono aggiungere le gravi conseguenze – difficilmente quantificabili economicamente – sulle persone e sul patrimonio storico, culturale, turistico…

Una nota dolente è data dal fatto che, in Italia, il rapporto tra i danni prodotti dai terremoti e l’energia rilasciata nel corso degli eventi sismici è molto più alto rispetto a quello che si verifica, ad esempio, in California o in Giappone, Paesi anch’essi contraddistinti da elevato rischio sismico.

Ciò è dovuto soprattutto all’intensa densità abitativa, ma anche ad una congenita fragilità e vetustà del nostro patrimonio edilizio, da ricercare sia nel passato (gli edifici storici sono per forza di cose più vulnerabili alle sollecitazioni sismiche) sia nel presente, complice una certa incuria nell’applicare e far rispettare le norme di prevenzione sismica.

Il rischio sismico

Per definire e valutare il cosiddetto rischio sismico di un territorio, occorre analizzare tre distinte proprietà ad esso inerenti: sismicità della zona, vulnerabilità delle strutture, esposizione all’evento sismico.

Sismicità

La sismicità è associata alla combinazione fra la frequenza (numero di eventi sismici in un intervallo di tempo) e la magnitudo (energia rilasciata ad ogni sisma) con cui si manifestano i terremoti ed è una caratteristica fisica del territorio. Registrando entrambi i parametri relativi ai terremoti che sono avvenuti in un determinato territorio ed attribuendo un valore di probabilità al verificarsi di un evento sismico di una data magnitudo, in un fissato intervallo di tempo, si può definire la pericolosità sismica inerente alla zona presa in esame.

Un territorio avrà una pericolosità sismica tanto più elevata quanto più probabile sarà, a parità di intervallo di tempo considerato, il verificarsi di un terremoto di una certa magnitudo.

Vulnerabilità

Le conseguenze di un terremoto non sono mai prevedibili a priori, anche perché dipendono fortemente dalle caratteristiche di resistenza delle costruzioni sottoposte alle azioni di una scossa sismica.

Si definisce vulnerabilità la predisposizione di una costruzione ad essere danneggiata da una scossa sismica: quanto più un edificio è vulnerabile, tanto maggiori saranno le conseguenze che ci si deve aspettare in seguito alle oscillazioni cui la sua struttura sarà sottoposta. Sulla vulnerabilità l’intervento umano è decisivo, potendo mutare la tipologia di manufatto, le caratteristiche di progettazione, la scelta e la qualità dei materiali e delle modalità di costruzione, la manutenzione, il recupero, il consolidamento…

Esposizione

È definita esposizione la maggiore o minore presenza di abitanti e beni a rischio sismico e, dunque, la conseguente possibilità di subire un danno in seguito al verificarsi di un sisma. Anche in questo caso, l’uomo può fare molto per ridurre (o aumentare…) il rischio sismico, ad esempio decentrando le attività, attuando piani regolatori ad hoc, intervenendo sulla pianificazione urbanistica.

Un caso eclatante – in negativo – è l’intensa urbanizzazione delle pendici del Vesuvio, avvenuta nel XX secolo, che espone gli abitanti ad un rischio (vulcanico anziché sismico, ma il concetto è il medesimo) elevatissimo in caso di eruzione.

Rischio sismico

Il rischio sismico, infine, è determinato dalla combinazione di pericolosità, vulnerabilità ed esposizione e denota la misura dei danni attesi entro un prefissato intervallo di tempo.

L’Italia, per le sue peculiarità, si attesta su un livello di rischio sismico medio/alto (più spostato verso l’alto), dovuto al mix di una sismicità medio/alta, una vulnerabilità molto elevata ed un’esposizione altissima, in considerazione dell’alta densità abitativa e della presenza di un patrimonio storico, artistico e monumentale unico al mondo.

La prevenzione sismica

Per quanto appena illustrato, non si può prescindere, in ambito edilizio, dall’applicazione di precise norme di prevenzione sismica. Negli ultimi anni ha avuto corso, anche alla luce di eventi sismici molto gravi, un’evoluzione legislativa che ha portato, in particolare, all’emanazione di importanti provvedimenti come le “Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale, con riferimento alle Norme tecniche per le Costruzioni”.

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Nuove costruzioni

Ciascun nuovo fabbricato, palazzo, opera di ingegneria civile, deve essere progettato nel pieno rispetto di tutte le norme di sicurezza, ove si intende anche la sicurezza sismica, nella cui analisi rientrano ben precise attività da svolgere in fase progettuale:

1. individuazione della pericolosità sismica di base, con riferimento a valori tabellari emanati dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), aggiornati ad ogni nuova classificazione sismica del territorio;

2. individuazione degli stati limite al verificarsi del sisma previsto:

  • Stato Limite di Operatività (SLO): dopo la scossa sismica la costruzione nel suo complesso, includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali, le apparecchiature rilevanti alla sua funzione, non deve subire danni ed interruzioni d’uso significativi. Generalmente si progettano con questo criterio gli edifici “strategici”, che devono rimanere operativi proprio all’occorrenza di un sisma, come ospedali, prefetture, caserme dei Vigili del Fuoco, centrali nucleari…;
  • Stato Limite di Danno (SLD): in seguito al terremoto la costruzione nel suo complesso, includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali, le apparecchiature rilevanti alla sua funzione, subisce danni tali da non mettere a rischio gli utenti e da non compromettere significativamente la capacità di resistenza e di rigidezza nei confronti delle azioni verticali ed orizzontali, mantenendosi immediatamente utilizzabile pur nell’interruzione d’uso di parte delle apparecchiature. Con questo criterio, verosimilmente, dovrebbero essere progettati gli edifici pubblici ed altre strutture ed infrastrutture usualmente molto frequentate;
  • Stato Limite di salvaguardia della Vita (SLV): dopo il terremoto la costruzione subisce rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici e significativi danni dei componenti strutturali cui si associa una perdita significativa di rigidezza nei confronti delle azioni orizzontali. La costruzione conserva invece una parte della resistenza e rigidezza per azioni verticali e un margine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni sismiche orizzontali; si auspica che ogni nuovo palazzo o simile edificio ad uso abitativo civile rispetti questo franco di sicurezza;
  • Stato Limite di prevenzione del Collasso (SLC): la costruzione riporta gravi rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici e danni molto gravi dei componenti strutturali. La costruzione conserva ancora un margine di sicurezza per azioni verticali ed un esiguo margine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni orizzontali. E’ il minimo fattore di sicurezza sismica che deve sempre e comunque essere garantito;

3. caratterizzazione geotecnica del terreno rientrante nel volume significativo delle fondazioni; questo aspetto è fondamentale in quanto, al diminuire della densità del terreno, si amplifica proporzionalmente l’effetto dell’azione sismica. Proprio per le diverse caratteristiche del sottosuolo, in seguito all’ultimo terremoto in Abruzzo, alcuni paesi sono stati interamente rasi al suolo, come Onna, poggiante su depositi alluvionali, mentre altri, a neanche un chilometro di distanza, come Monticchio, non hanno riportato seri danni in quanto direttamente fondati su un rigido substrato roccioso;

4. rilievo della superficie topografica del terreno di costruzione;

5. stima della combinazione di altre azioni concomitanti;

6. valutazione degli effetti dovuti alla variabilità spaziale del moto.

Costruzioni preesistenti

Per quel che riguarda le costruzioni preesistenti, devono comunque essere sottoposte ad opportune verifiche di stabilità sismica, con particolare attenzione agli aspetti che riguardano la duttilità. Si dovranno, cioè, assumere le informazioni necessarie a valutare se i dettagli costruttivi, i materiali utilizzati e i meccanismi resistenti siano in grado di continuare a sostenere cicli di sollecitazioni o deformazioni anche dopo il superamento delle soglie di plasticizzazione o di frattura.

Negli edifici in muratura soggetti ad azioni sismiche si possono manifestare meccanismi locali e meccanismi d’insieme. I meccanismi locali interessano singoli pannelli murari o più ampie porzioni della costruzione, e sono favoriti dall’assenza o scarsa efficacia dei collegamenti tra pareti e orizzontamenti e negli incroci murari.

I meccanismi globali sono invece quelli che interessano l’intera costruzione e impegnano i pannelli murari prevalentemente nel loro piano.

La sicurezza sismica della costruzione deve essere valutata nei confronti di entrambi i tipi di meccanismo. Nei meccanismi locali è bene considerare la resistenza a compressione, la tessitura muraria, la qualità della connessione tra le pareti murarie e la presenza di catene e tiranti. L’analisi sismica globale deve considerare, per quanto possibile, il sistema strutturale reale della costruzione, con particolare attenzione alla rigidezza e resistenza dei solai, e all’efficacia dei collegamenti degli elementi strutturali.

Nell’analisi di un edificio facente parte di un aggregato edilizio occorre tenere conto delle possibili interazioni derivanti dalla contiguità strutturale con gli edifici adiacenti.

Nelle costruzioni esistenti in cemento armato o in acciaio soggette ad azioni sismiche, viene attivata la capacità di elementi e meccanismi resistenti, che possono essere duttili o fragili.

La plasticizzazione di un elemento o l’attivazione di un meccanismo duttile in genere non comportano il collasso della struttura. I meccanismi fragili, invece, possono localizzarsi in qualsiasi punto della struttura e determinare il collasso dell’intera struttura.

L’analisi sismica globale inerente a questo tipo di edifici deve utilizzare, ove possibile, metodi che consentano di valutare in maniera appropriata sia la resistenza che la duttilità disponibile.

Interventi di prevenzione sismica su costruzioni preesistenti

Secondo i risultati della fase di valutazione, si opera la scelta del tipo, della tecnica, dell’entità e dell’urgenza dell’intervento di consolidamento atto a ridurre il rischio sismico, fra cui:

  • riparazione di eventuali danni presenti;
  • riduzione delle carenze dovute ad errori grossolani;
  • miglioramento della capacità deformativa (duttilità) di singoli elementi;
  • riduzione delle condizioni che determinano situazioni di forte irregolarità degli edifici, in termini di massa, resistenza e/o rigidezza, anche legate alla presenza di elementi non strutturali;
  • riduzione delle masse, anche mediante demolizione parziale o variazione di destinazione d’uso,
  • riduzione dell’impegno degli elementi strutturali originari mediante l’introduzione di sistemi d’isolamento o di dissipazione di energia;
  • riduzione dell’eccessiva deformabilità degli orizzontamenti;
  • miglioramento dei collegamenti degli elementi non strutturali;
  • miglioramento del sistema di fondazione, ove necessario.
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