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Cosa succede ad un edificio durante un sisma?

Durante un evento sismico una struttura è sottoposta a carichi orizzontali dovuti all’inerzia delle masse che vengono movimentate dall’accelerazione del terreno.

Cosa succede ad un edificio durante un sisma? Quali sono le patologie e gli effetti che gli edifici possono subire durante un terremoto?

Durante un evento sismico una struttura è sottoposta a carichi orizzontali dovuti all’inerzia delle masse che vengono movimentate dall’accelerazione del terreno. In assenza di un’adeguata progettazione antisismica che tenga in considerazione di questi effetti dinamici secondo le più recenti normative e tecniche di progettazione, un edificio può andare in contro a una serie di meccanismi che ne compromettono la stabilità. Questo, oltre a costituire una fonte di pericolo per l’incolumità degli occupanti della struttura, può causare ingenti perdite economiche nel caso di danneggiamento di impianti, elementi strutturali e non strutturali e, nel peggiore dei casi, provocare il collasso globale dell’edificio. In letteratura si sono individuate alcune patologie tipiche e ricorrenti per gli edifici in calcestruzzo armato.

Di seguito si riportano i più comuni.

Formazione di piano soffice
Come suggerisce il nome, questo meccanismo si presenta quando un piano della struttura presenta una rigidezza significativamente minore rispetto agli altri. È una situazione molto ricorrente nelle costruzioni in C.A. esistenti e spesso non è dovuta a difetti nel telaio strutturale, ma ad elementi architettonici. Si pensi per esempio a tutti quegli edifici che presentano un piano terra occupato da attività commerciali con ampie vetrine mentre ai piani più alti sono presenti ambienti ad uso prettamente residenziale con un numero maggiore di tamponature. In questo caso le deformazioni si concentreranno proprio in corrispondenza del piano debole dove i pilastri verranno di conseguenza sollecitati maggiormente.

Meccanismo di piano soffice in un edificio residenziale. Terremoto dell’Aquila del 6 aprile 2009

Fragilità di nodi e pilastri
Le più recenti normative prevedono una progettazione secondo il noto principio di “gerarchia delle resistenze” che consiste nell’adottare una serie di accorgimenti in fase progettuale/esecutiva con l’obiettivo di sfruttare al meglio le capacità anelastiche degli elementi strutturali per evitare i meccanismi di rottura fragile. La gran parte delle strutture esistenti non è stata progettata secondo questi principi e durante un evento sismico le eccessive deformazioni tra un piano e l’altro possono causare una rottura fragile dei nodi o dei pilastri.

Danneggiamento del nodo trave-colonna (sinistra) e rottura a taglio del pilastro (destra) in due edifici scolastici. Terremoto dell’Aquila del 6 aprile 2009.


Presenza di eccentricità strutturale
Un altro tipico problema degli edifici in C.A. è quello dell’eccentricità in pianta che si verifica quando sono presenti elementi di controvento come setti in CA o vani scala in posizione decentrata (anche in questo caso la scelta è spesso dovuta a esigenze architettoniche). L’edificio presenterà dei modi di vibrare torsionali che possono causare dei drift d’interpiano importanti negli elementi più lontani dal centro di rigidezza favorendo la rottura dei nodi strutturali o degli elementi verticali.

Fragilità degli elementi non strutturali
Le deformazioni indotte dal sisma possono provocare anche la rottura e il collasso di elementi non strutturali come infissi e tamponature. A differenza del telaio strutturale che, se progettato correttamente, ha un comportamento duttile nei confronti delle deformazioni, questi elementi sono molto fragili. Il loro danneggiamento può avvenire anche per sismi di minore intensità provocando importanti perdite economiche e mettendo a rischio l’incolumità delle persone all’interno della struttura.

Crollo delle tamponature in un edificio residenziale. Terremoto di Amatrice del 24 agosto 2016

Gran parte dei problemi causati da un sisma su un edificio esistente sono quindi legati a spostamenti eccessivi e a una progettazione che non tiene conto in maniera adeguata degli effetti dinamici. L’utilizzo di un AMD permette di ridurre sensibilmente gli spostamenti subiti dalla struttura e di dissipare una parte di energia in ingresso che altrimenti sarebbe dissipata per deformazione e danneggiamento degli elementi strutturali e non strutturali.

di Fabio Menardo

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