PROGETTAZIONE ED ADEGUAMENTO DI STRUTTURE
ESISTENTI CON IL METODO DEGLI ISOLATORI SISMICI

PROGETTAZIONE ANTISISMICA

Sin dagli anni ’30 del ‘900, le nazioni più evolute, soggette a frequenti terremoti, si sono adoperate, con studi e regolamentazioni, per limitare i danni e le vittime dei sismi. In Giappone, già negli anni trenta, quando non esistevano i computer e nemmeno le calcolatrici, Kiyoshi Muto elaborò un sistema di calcolo per progettare edifici resistenti al sisma. Il suo metodo, come tutti quelli che seguirono, mirava a rendere le strutture degli edifici più resistenti, al fine di opporsi alle scosse sismiche. Anche oggi, specialmente in Italia, è questa, in generale, la linea adottata nella progettazione degli edifici antisismici. Purtroppo però, più una struttura è resistente, più è rigida, e la rigidezza è controproducente in quanto amplifica le accelerazioni indotte dal sisma. Strutture meno rigide, e più duttili smorzano le accelerazioni indotte, ma si danneggiano enormemente, creando distruzioni al loro interno, pareti, infissi, suppellettili, macchinari, e sono, alla fine del terremoto, difficilmente ripristinabili, anche in termini di costi.
Esiste un metodo però, molto utilizzato in Giappone, che elimina il “problema terremoto”, ribaltando completamente l’approccio alla progettazione antisismica. L’edificio, anziché resistere al terremoto, ne è semplicemente isolato. A ciò servono gli isolatori sismici, di cui si parlerà più avanti.

CATANIA E LA SICILIA ORIENTALE: LA STORIA
L’11 gennaio 1693 un terremoto devastante colpisce la Val Di Noto e tutta la Sicilia orientale. Nella sola Catania, che allora contava appena 20.000 abitanti, ne morirono 16.000, e cioè l’80%. Siracusa, Modica, Ragusa, furono quasi totalmente distrutte. Noto lo fu totalmente e venne abbandonata per essere ricostruita altrove.
Gli edifici, a Catania, crollarono praticamente tutti, tranne il castello Ursino, la chiesa di Sant’Euplio, sita nell’omonima via e abbattuta nell’ultima guerra da un bombardamento alleato, e qualche altro edificio. Si suppone che il sisma possa essere considerato, nella scala Richter, di magnitudo 7,5 e quindi il terremoto in assoluto più forte mai registrato nel territorio italiano.
Un terremoto simile, altrettanto devastante, che distrusse quasi completamente  Catania, Lentini e Modica era già avvenuto il 4 gennaio del 1169.

GLI STUDI – CONSIDERAZIONI SULLA DIVULGAZIONE

Purtroppo, con una regolarità di circa 400 anni, la Sicilia orientale è sede di siffatti terremoti.
Uno studio, sviluppato dall’istituto di fisica teorica di Trieste sostiene, che da qui a pochi anni un terremoto disastroso (magnitudo 7,5 Richter) colpirà il meridione d’Italia, con rischio particolare per la Sicilia orientale.
Alcuni studiosi chiedono di andar cauti con le previsioni di sismi devastanti perché, dicono, l’opinione pubblica non va allarmata!
A parere dello scrivente, niente di più sbagliato, l’opinione pubblica va allarmata, in quanto c’è, al giorno d’oggi, la possibilità di correre ai ripari!
Anche una struttura non sismica, si può adeguare, rendere cioè antisismica, con una spesa paragonabile a quella utilizzata per rifare gli intonaci e le coloriture della facciate, dotando gli immobili, anche quelli costruiti con muratura portante, di isolatori sismici, che assicurano una perfetta protezione dai terremoti.

Il terremoto in Emilia Romagna del maggio 2012 è stato di magnitudo Richter 5,9, quello in Abruzzo  nel 2009 di magnitudo 5,8,  quello atteso in Sicilia Orientale di magnitudo 7,5.
Perché, con una magnitudo Richter di 7,5 e cioè soltanto con 1,6 e 1,7 punti in più rispetto all’Emilia e all’Abruzzo, il terremoto atteso sarà straordinariamente devastante?
La scala di magnitudo Richter è una scala logaritmica, per cui tra 5,8 punti (Abruzzo) e 7,5 punti (Sicilia orientale) la differenza è enorme. L’energia immessa sul territorio dal terremoto dell'Abruzzo  equivale a 501 tonnellate equivalenti di tritolo, mentre quella che sarà immessa nella Sicilia orientale sarà probabilmente di 177.828 tonnellate di tritolo, e cioè di circa 355 volte più disastroso.  Un aumento nella scala di 1,7 punti equivale quindi ad una potenza distruttiva superiore di ben 355 volte.
Non una potenza distruttiva doppia o tripla, ma  ben 355 volte in più.
 Se il terremoto di maggior potenza mai avvenuto storicamente in Italia è stato quello della Sicilia orientale del 1693 il cui ripetersi è da noi paventato, quello di maggior potenza avvenuto nella storia dell’uomo nel mondo, si è verificato a Sendai (Giappone), con il successivo maremoto, nel 2011. Il momento Richter è stato di 8,9 e cioè di 22.387.211 tonnellate equivalenti di tritolo e cioè 44.668 volte più forte rispetto a quello dell’Abruzzo. Pensate cosa sarebbe avvenuto in Abruzzo o in Romagna se il terremoto fosse stato 44.668 volte più forte.
Ma, a parte le distruzioni e le morti avvenute, essenzialmente per il maremoto  (tsunami) successivo, le case, in Giappone, non sono crollate.
Come è possibile? La risposta è semplice: perché dal terremoto di Kobe del 1995, i giapponesi hanno ritenuto di costruire soltanto con il metodo degli isolatori sismici.

                                                                terremoto in Abruzzo

SITUAZIONE DELL’EDILIZIA ANTISIMICA A CATANIA

La città di Catania e il suo hinterland, non si sa per quali oscuri motivi, è stata classificata zona sismica soltanto nel 1981. E’ chiaro quindi, che tutti gli immobili costruiti prima di questa data, e principalmente quelli della tumultuosa speculazione edilizia  degli anni ’60 e ’70 sono a fortissimo rischio. Palazzi di dieci, dodici piani costruiti senza tener conto della possibilità nemmeno di una leggerissimo movimento orizzontale. 

Poi, il 23 settembre del 1981, il capolavoro! Catania e tutta la Sicilia orientale veniva dichiarata sismica con grado di sismicità S=9 e cioè sismica di seconda categoria, mentre Messina e tutto il messinese rimaneva sismica con grado S=12 e cioè sismica di prima categoria.

Perché tale assurda disparità, quando il sisma del 1693 con 7,5 magnitudo Richter era stato il più forte mai avvenuto nella nostra nazione, superiore a quello di Messina di 7,2 magnitudo Richter? Forse perché erano passati già più di trecento anni? (Per la nostra Terra lo spazio breve di un attimo), o forse perché si sarebbero avuti dubbi sull’insediamento degli stabilimenti petrolchimici di Augusta, Priolo e Melilli?

Poi, nel  2010, viene reso esecutivo il nuovo regolamento sismico del 2008. E ancora, pur essendo cambiata completamente la filosofia del costruire antisismico, con interessantissime ed utili innovazioni, la normativa consiglia, (impone per i lavori pubblici), alla Sicilia Orientale edifici meno resistenti al sisma di quelli da edificare nella zona del Messinese e della bassa Calabria. Basta esaminare le accelerazioni al suolo imposte: quelle della Sicilia Orientale sono tutte inferiori a quelle del Messinese!

Qual’é il risultato per i poveri Catanesi? Che anche le strutture antisismiche costruite secondo i dettami dei regolamenti antisismici non sono in grado di soddisfare la richiesta di sicurezza e cioè, anche i moderni  edifici antisimici della Sicilia orientale colpiti da un forte terremoto, potrebbero crollare!

Il  chiama adeguamento sismico un complesso di opere che rendano antisismico un edificio che antisismico non è. Un tale intervento, realizzato con metodi tradizionali, e cioè cercando di rendere l’edificio atto a resistere alle azioni sismiche è estremamente costoso e dalla dubbia riuscita. Gli interventi mirati all’incremento della resistenza aumentano infatti anche la rigidezza, che a sua volta amplifica le accelerazioni indotte dal sisma.
Le membrature di tutto l’edificio, travi e pilastri, per un immobile con struttura in cemento armato, andrebbero rinforzate, aumentandone le dimensioni, talvolta raddoppiandole, cosa non agevole e il più delle volte impossibile.
Un altro metodo è quello di non intervenire sulle travi e i pilastri esistenti, ma di inserire negli spazi tra pilastri e travi, telai resistenti in acciaio. Tale intervento, realizzato in più casi dallo scrivente, è più facilmente realizzabile, ma non è scevro da inconvenienti. Per la sua realizzazione è necessario eliminare gran parte delle pareti esterne di tutto l’edificio, inserire i telai in acciaio, e poi ricostruire le pareti che erano state eliminate.
L’intervento, nei due casi prospettati, è fortemente invasivo,  estremamente costoso e richiede tempi estremamente lunghi.  L'edificio deve quindi essere sgombrato per lunghissimo tempo, condizione, questa,  inaccettabile per edifici residenziali.

abbattimento pareti esterne ed inserimento telai in acciaio
edifici comunali - Mascalucia (CT)

Ancor più difficile si presenta l'adeguamento sismico degli edifici in muratura. La muratura portante non si presta infatti ad interventi semplici e sicuri. L'adozione di pannelli sandwich in calcestruzzo, al fine di rendere più rigide le murature, utilizzato negli '70 ed '80, si è dimostrato errato, in quanto rendeva troppo rigide alcune pareti, inducendo, sotto la spinta sismica, a forti sollecitazioni di torsione, mal sopportate dalle strutture in muratura. Negli anni più recenti la tecnica ingegneristica ha ripiegato negli interventi con tiranti, cordoli in muratura, telai irrigidenti in acciaio. Interventi questi, che lasciano dubbi sulla loro validità. La  normativa, consapevole della difficoltà di adeguare compiutamente queste strutture, ammette il "miglioramento sismico" , cioè interventi non risolutivi,  anche se anch'essi di altissimo costo.

L'isolamento sismico  cambia in direzione diametralmente opposta l'approccio e, anzichè contrastare gli effetti del terremoto, ne limita drasticamente le accelerazioni, e quindi anche le forze sismiche, grazie ad una sostanziale "sconnessione" della struttura in elevazione dalla fondazione. In tal modo gli adeguamenti di strutture, sia in cemento armato che in muratura sono, oltre che sicuri nel loro funzionamento, anche economicamente accettabili.
In pratica, a livello fondazione, o sulla sommità dei pilastri della prima elevazione (continato o primo piano) si inseriscono elementi che potrebbero considerarsi molle o carrelli, in modo da permettere il movimento del terreno al di sotto dell'edificio che, in caso di terremoto, rimarrebbe pressocchè immobile. L'intervento  si limita soltanto alla parte inferiore dello stabile, fondazione o cantinato, lasciando inalterato l'intero immobile. 
Non è necessario aggiungere altro per illustrare la convenienza dell'uso degli isolatori simici.

 
esempi di immobili storici in muratura isolati sismicamente:   
    Municipio di San Francisco - California                       Municipio di Salt Lake City - Utah

GLI ISOLATORI SISMICI

Gli isolatori sismici sono dispositivi che, posti sotto ogni pilastro, o comunque sotto ogni elemento portante verticale, isolano le strutture sovrastanti dalle vibrazioni indotte dal terremoto. Tali dipositivi  vengono disposti più in basso possibile, a livello fondazione o a livello cantinato, più raramente a piano terra.
In commercio ne esistono di diversi tipi: elastomerici con o senza nucleo dissipativo, a scorrimento in acciaio e teflon, a superficie piana o curva, con o senza dissipatori.
Sarà cura del progettista delle strutture scegliere la tipologia o le tipologie più adatte.

                  isolatore a scorrimento                                             isolatore elastomerico

                                                   posizionamento isolatori sismici

   home page