Pensando all'Aquila: edilizia antisismica..Edifici
elastici
Articolo pubblicato su Il Sole-24 Ore del 7 Giugno 2002
LA GOMMA CONTRO LA FURIA DEI SISMI
L’energia si scarica su cuscinetti elastici o attraverso sistemi dissipativi e
l’effetto del terremoto sugli edifici é attenuato di cinque-dieci volte.
Il metodo più efficace e hi-tech per schivare i danni di un terremoto si basa su
un’intuizione di 2.500 anni fa. Nella Historia naturalis, Plinio il Vecchio
racconta che il tempio di Diana, a Efeso, era scampato alle più violente scosse
telluriche perché le sue fondamenta erano protette da "uno strato di frammenti
di carbone e da un altro di velli di lana".
Quando arrivavano le scosse, l’edificio sacro non ondeggiava paurosamente:
scivolava dolcemente sul terreno, e rimaneva indenne. In Cina, nella provincia
di Sanxi, nel 313 d.C., con tecniche analoghe, era stato costruito un monastero
che, insieme con un tempio eretto nell’anno 1056, ha sfidato terremoti
disastrosi, di cui uno di grado 8,2 della scala Richter. Inoltre il ponte
Zhauzhou, nella provincia cinese di Herbei, costruito nel 581 d.C. é ancora in
ottimo stato, pur avendo subito tre violenti terremoti. Anche in Italia un
ponte, molto meno antico, si é fatto onore: il Viadotto Somplago, in Friuli, il
solo a restare in piedi, dopo il tremendo sisma del 1976.
Questi ponti ed edifici hanno in comune il principio dell’isolamento sismico.
ISOLAMENTO SISMICO
La formula torna ora in auge, ed é ancora più valida grazie all’alta tecnologia.
L’ingegner Alessandro Martelli é stato tra i primi a sviluppare, in Italia,
questa ed altre tecniche alternative e a promuoverne l’applicazione. Oggi
coordina il Gruppo di lavoro isolamento termico
(Glis), in cui rappresenta
l’Enea. Si tratta di un approccio profondamente diverso dal tradizionale
concetto di protezione antisismica. "Per difendere gli edifici dal terremoto, la
progettazione convenzionale che cosa fa? Li rinforza e li rende particolarmente
robusti. Punta tutto sulla loro capacità di resistere alle scosse. Dà per
scontato che l’energia del terremoto debba entrare e scaricarsi, all’interno
delle costruzioni. Con l’isolamento sismico, invece – e più in generale con le
tecniche alternative – si interviene a monte: si cerca proprio di impedire che
l’energia del terremoto penetri nell’edificio o vi si scarichi in modo
"dirompente" spiega Martelli.
GRANDE ATTENUAZIONE
Con sistemi di questo genere é ora protetta la Basilica di San Francesco ad
Assisi, colpita dal terremoto del 1997. Risultato: con le nuove tecnologie,
l’effetto di un sisma viene fortemente attenuato; di cinque-dieci volte se si
ricorre all’isolamento sismico. Perciò non é neanche più necessario rendere
"extraresistenti" (e molto più costose) le costruzioni da proteggere. Rispetto a
un edificio normale, un palazzo munito di isolamento sismico costa al massimo
3-10% in più. Ma, in molti casi, costa il 3-10% in meno. E’ andata proprio così,
riferisce Martelli, per i cinque grandi palazzi del Centro regionale Telecom
Italia di Ancona e per una palazzina, danneggiata dal terremoto del 1997, e ora
in fase di restauro a Fabriano (nella stessa provincia).
CUSCINETTI DI GOMMA
La superiorità delle nuove tecnologie antisismiche appare evidente. Gli edifici
normali poggiano sulle loro fondazioni, cioè direttamente sul terreno. Un
edificio protetto dal terremoto con i sistemi di isolamento si sostiene invece
su "isolatori" o cuscinetti. Sono fatti di gomma –armata con piastre di acciaio-
o di altri materiali. Che cosa succede, quando la terra trema? "La costruzione
normale s’incurva all’indietro (proprio come fa chi sta in piedi sul ghiaccio e
riceve una spinta in avanti).All’arrivo delle scosse, la casa comincia a
oscillare. Il moto é molto rapido. E ai piani superiori, viene fortemente
amplificato. Tutto all’interno, é scagliato contro le pareti. In un palazzo
provvisto di isolamento sismico, invece, l’intera energia del terremoto e la
deformazione che provoca, vanno a scaricarsi sugli isolatori. L’edificio oscilla
ma molto lentamente".
Insomma, la protezione antisismica tradizionale é del tutto superata? I fautori
delle nuove tecnologie dicono che con i sistemi convenzionali si può costruire
una casa sicura, ma entro certi limiti. I metodi convenzionali garantiscono che
l’edificio "resista" cioè non subisca gravi danni per un sisma di media
intensità, e non crolli se il sisma è di intensità elevata. Sono le condizioni
minime poste dalla legge. Ma l’esperienza insegna, dice Alessandro Martelli, che
"resistere" non significa affatto "rimanere indenne". L’approccio tradizionale
non garantisce invulnerabilità: non si contano i casi di edifici robusti, che
sotto la spinta di un terremoto, non crollano ma riportano danni irreparabili.
PROTEGGERE GLI EDIFICI STORICI
Durante un sisma, anche l’edificio dotato di isolamento si sposta (sia pure
molto lentamente) ma resta praticamente rigido perché a deformarsi sono gli
isolatori. Lo spostamento può raggiungere i dieci-venti centimetri (in Usa e in
Giappone, anche i 60-70 centimetri). Perciò il metodo dell’isolamento può essere
applicato soltanto se, fra il palazzo da salvaguardare e gli edifici adiacenti,
esiste lo spazio necessario perché le costruzioni non sbattano fra loro quando
arriva il terremoto. Questa intercapedine (o "giunto") può mancare fra gli
edifici storici, che spesso sono affiancati. Ma proprio i palazzi medievali e
rinascimentali sono una ricchezza del Bel Paese. Come proteggerli? "quando il
giunto esiste, o è realizzabile, la soluzione c’è (e si può procedere con
l’isolamento). E’ la sottofondazione – dice Alessandro Martelli -. Poiché,
giustamente, nessuna soprintendenza ai Beni artistici e storici accetterà mai
che vengano segate le fondazioni, cioè che sia intaccata la struttura originaria
di un edificio come questi, si adotta un’altra tecnica. Si inserisce, sotto le
fondazioni, una struttura molto rigida, per esempio, una piattaforma, e su
questa vengono collocati gli isolatori sismici. La struttura deve essere rigida
perché il terremoto possa trasmettersi in modo identico a ogni isolatore". Sono
ancora splendide teorie? No, risponde Martelli. E lo sta dimostrando con la
chiesa di San Giovanni Battista, ad Apagni, in provincia di Perugia. Dopo il
terremoto in Valnerina, del 1979, era stata ben restaurata con i sistemi
tradizionali, ma il terremoto umbro-marchigiano del 1997 l’ha di nuovo
danneggiata gravemente. Questo è il primo edificio storico, al mondo, che verrà
isolato con una sottofondazione.
SALVARE GLI ANTICHI BORGHI
Il sistema alternativo si presta molto bene anche quando bisogna ricostruire un
antico borgo, situato in una zona sismica e crollato per un terremoto. Invece di
ricostruirlo altrove in cemento armato, é possibile rifarlo esattamente dove e
come era, ma difendendolo con gli isolatori (altrimenti, al prossimo sisma,
crollerebbe nuovamente). Uno studio di fattibilità è in corso per il suggestivo
borgo di Mevale di Visso, in provincia di Macerata.
NON PER TUTTI
La tecnica dell’isolamento è particolarmente adatta per proteggere gli edifici
di nuova costruzione. Ma non per tutti indistintamente. "Sarebbe controindicato
isolare un grattacielo, già molto flessibile per proprio conto – osserva
Martelli -. L’energia sismica che entra nel grattacielo ha un periodo di
oscillazione vicino a quello della struttura che vibra, e allora tende ad andare
in risonanza, cioè a esaltarsi pericolosamente". L’isolamento non è consigliato
neppure quando il suolo è troppo molle (i terremoti di Città del Messico e della
Romania insegnano).
SISTEMI DISSIPATIVI
E poi non è l’unica tecnologia antisismica alternativa. Le formule innovative
sono un pacchetto. La filosofia che le unisce mira a impedire che l’energia del
sisma entri nella struttura dell’edificio, oppure a neutralizzarla almeno in
parte. Per ottenere quest’ultimo risultato, esistono vari sistemi. Sono definiti
"dissipativi": l’energia del terremoto irrompe nell’edificio ma, invece di
scaricarsi sulle strutture distruggendole, viene attratta e "dissipata" in una
serie di speciali apparecchi, simili agli ammortizzatori delle auto. Esempio: un
fluido siliconico, molto viscoso, è costretto dal moto sismico a passare
attraverso fori strettissimi. "Si tratta di sistemi oleodinamici
pistone-cilindro .L’energia del terremoto va a scaricarsi in questi apparecchi,
dove si trasforma in calore. E perciò non fa danno" riferisce il coordinatore
del Glis. La tecnica è molto usata anche per i ponti (un campo nel quale ha
assicurato un primato mondiale all’Italia).
I metodi alternativi sposano l’hi-tech d’avanguardia. E allora ecco i
dissipatori elastoplastici: acciai che si lasciano deformare fortemente dal
terremoto perchè non si rompa l’edificio. Oppure i dissipatori elettro-induttivi:
creando un campo magnetico variabile, attirano l’energia del terremoto su se
stessi e la estinguono. E infine il sistema di materiali superelastici che
protegge la Basilica di San Francesco, ad Assisi: leghe, per esempio di
nichel-titanio, a memoria di forma. La loro struttura molecolare cambia sotto le
onde del terremoto ma per tornare, subito dopo, com’era prima. Queste leghe,
usate dall’industria aeronautica e in odontotecnica, vengono ora applicate con
ottimi risultati in funzione antisismica.
LA DIMOSTRAZIONE
Le tecniche di isolamento e dissipative si sono imposte in virtù di riuscite
prove dal vero. Cioè sulla base dell’esperienza dei terremoti, soprattutto
americani e giapponesi. A Northridge (Los Angeles) subito dopo il tremendo
terremoto del 17 gennaio 1994, desta sorpresa il fatto che di due ospedali,
vicinissimi tra loro, uno esca in brutte condizioni e l’altro assolutamente
integro. L’Olive hospital, protetto con i sistemi antisismici tradizionali,
rimane in piedi ma è completamente inutilizzabile. Il nuovo Usc hospital di Los
Angeles, dotato di un sistema di isolamento, non riporta invece alcun danno; è
scoppiata soltanto una lampada ma perché un paziente impaurito ci ha battuto
contro. Qui la tecnologia alternativa ha dimostrato di poter ridurre anche di
dieci volte l’amplificazione del moto sismico, dice Martelli.
PRONTI AL "BIG-ONE"
C’è da aggiungere che le tecniche di isolamento sono progettate per mitigare e
rendere inoffensivi i terremoti più micidiali, molto più devastanti di quelli
contro i quali sono stati finora sperimentati gli isolatori sismici. E’ contro
il sisma tipo "big one" che le tecniche di isolamento danno il meglio. Anche il
ministero delle Telecomunicazioni della prefettura di Sanda City, nei pressi di
Kobe, in Giappone, fornisce una chiara prova dell’efficacia dell’isolamento
sismico. Il grandissimo edificio non riporta il minimo danno durante il
terremoto del 1995.
In Giappone, la tecnica antisismica alternativa va a gonfie vele. "La normativa
è agile e le applicazioni si moltiplicano: ormai sono più di mille. I sistemi di
isolamento avanzano a tappeto soprattutto in Cina, grazie al boom economico. Qui
la novità è che le nuove tecniche antisismiche dilagano nell’edilizia abitativa"
rileva Alessandro Martelli. In Cina, uno dei primi edifici protetti con moderni
isolatori di gomma è, nel 1994, una palazzina con appartamenti a Shantou. E,
appena completata, supera la prova resistendo indenne a un duro terremoto.
L’esempio del Giappone e della Cina darà un notevole impulso alle tecniche di
isolamento sismico. L’opinione di Martelli è che la nuova filosofia "sfonderà"
anche in Italia, quando verrà applicata all’edilizia popolare. E non soltanto ai
palazzi storici e agli edifici importanti.
LE PRIME APPLICAZIONI
L’isolamento sismico dell’era moderna era stato inaugurato in Francia, negli
anni 70, per mettere al riparo le centrali nucleari (ma è indicato anche per gli
impianti chimici). Poi gli Usa avevano attrezzato i grandi edifici pubblici, a
partire dall’inizio degli anni 80, fino a isolare, fra gli altri, la City Hall
di San Francisco e i centri di gestione dell’emergenza di Los Angeles e San
Bernardino, in California. In Italia, tra le prime applicazioni, si segnalano
quelle al Centro dei Vigili del Fuoco di Napoli (1981-1985), al Centro Telecom
di Ancona (1989-1992) e poi all’Università della Basilicata (1995). Una tappa di
notevole significato è il Centro gestione dell’emergenza di Foligno, formato da
una decina di edifici, che è in fase di progetto avanzato, fa sapere Martelli.
Con i piccoli
isolatori di gomma sono protetti anche i Bronzi di Riace a Reggio
Calabria e, con un nuovissimo sistema tridirezionale, la nave romana di
Ercolano, perché potrebbe essere danneggiata anche da scosse telluriche di tipo
sussultorio. Così è saldato il debito con i geniali costruttori e artisti
dell’antichità.
