Nell’articolo precedente abbiamo parlato di alcune delle cause che hanno portato al crollo di svariati edifici a seguito del terremoto in Abruzzo. Sempre in attesa delle necessarie perizie, abbiamo individuato problemi come:

1. scarso impiego delle staffe nei pilastri e nei nodi, se non totale assenza in alcuni casi;
2. meccanismi di piano debole;
3. ribaltamenti fuori piano delle murature;
4. qualità non idonea dei materiali impiegati;
5. formazione di pilastri tozzi per erronea disposizione degli elementi secondari.

Della prima causa già abbiamo discusso in “Terremoto in Abruzzo: le staffe, queste sconosciute…“. Adesso, sempre cercando di essere chiari e sintetici, passiamo al cosiddetto meccanismo di piano debole (o piano soffice).

Un aspetto importante delle costruzioni è la regolarità. Essa può essere di 2 tipi:

1. regolarità in pianta;
2. regolarità in elevazione.

Vediamo il primo aspetto: un edificio irregolare in pianta avrà modi torsionali particolarmente rilevanti, producendo così pericolose torsioni di piano; in parole povere: l’impalcato ruota nel suo piano producendo un aggravio di sforzi nelle membrature perimetrali. A produrre queste azioni torcenti è l’eccentricità tra baricentro delle masse e centro delle rigidezze (in futuro ne parleremo in maniera più ampia con una piccola critica ai criteri dettati dalla normativa per valutare tale regolarità).

L’irregolarità in elevazione, causata da concentrazioni di rigidezze in determinati punti o piani, comporta il dover valutare deformate modali diverse dalla prima con la conseguente impossibilità di riferirsi all’analisi statica lineare (che andrebbe in realtà chiamata “analisi modale semplificata“).

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Ma bisogna fare attenzione, perché queste variazioni di rigidezza lungo l’elevazione possono portare a problemi seri e pericolosissimi per l’incolumità di chi risiede nell’edificio.

Cosa succede se un edificio è particolarmente debole in uno specifico piano? Succede che in campo anelastico si avrà una concentrazione della richiesta di spostamento proprio negli elementi di maggiore debolezza, ovvero i pilastri di tale piano, che quindi giungono rapidamente al collasso.

Cosa succede quando i pilastri di uno stesso piano giungono al collasso? Entriamo proprio nel caso di meccanismo di piano soffice.

Un classico esempio di questo tipo è il cosiddetto “piano pilotis“, tipico di edifici con forti tamponature e tramezzature ad ogni piano tranne che ad uno; una situazione non molto infrequente se pensiamo agli alberghi o strutture simili con soli pilastri al piano terra.

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Vediamo degli schemi per chiarire quanto detto; prendiamo un telaio e carichiamolo con azioni sismiche (statiche equivalenti):

La risposta di un edificio ben progettato è la seguente:

I tondini pieni rappresentano le cerniere plastiche.

La risposta di un edificio progettato male è la seguente:

Quali sono le differenze tra la figura (b) e la (c)? Se ne potrebbe parlare per ore, ma semplificando brutalmente possiamo dire che in (b) per arrivare al crollo devono verificarsi cerniere alle estremità delle travi per ogni piano, quindi 2 x 5 = 10 cerniere plastiche. In (c) si ha un piano debole con rottura dei pilastri. Al collasso si arriva dopo la formazione di sole 4 cerniere. Questo significa che l’edificio dissipa meno energia.

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Come si comporta la normativa nei confronti di questo aspetto? Andando a definire il cosiddetto criterio di “gerarchia delle resistenze“. Il progettista deve tendere alla più ottimale situazione ultima andando ad incrementare la resistenza degli elementi che non devono plasticizzarsi (pilastri), a discapito di quelli in cui la plasticizzazione è voluta (travi).

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Passiamo dagli schemi alla realtà guardando qualche foto di crolli realmente avvenuti:

L’immagine di sopra raffigura il perfetto esempio di meccanismo di piano soffice. La struttura ai piani superiori si è mantenuta in buono stato, se escludiamo la lesione orizzontale sulla destra e la tamponatura che stava venendo espulsa vicino alla porta sulla sinistra. Il piano terra, invece, non esiste più, si è praticamente sgretolato.

Se il crollo è avvenuto quasi verticale (e sembra essere questo il caso) è possibile che i pilastri siano esplosi per carico di punta, con svergolamento delle armature longitudinali (probabilmente perché mancava l’effetto cerchiante delle staffe), altrimenti è avvenuta proprio la rotazione plastica rappresentata nello schema (c).

Nel primo caso, ovvero spanciamento delle colonne e crollo verticale, ai pilastri è successo qualcosa del genere:

Nel caso di rotazione plastica, con cerniere ai piedi ed in sommità, è successo qualcosa del genere:

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Vediamo altre immagini raffiguranti piani deboli:

In questo caso, a parte qualche lesione diagonale alle estremità, la struttura è quasi integra. Il piano terra non c’è più.

E ancora:

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Veniamo alla domanda che ormai sarà sicuramente sorta in tutti i lettori: a seguito del terremoto in Abruzzo si sono avuti meccanismi di piano soffice?

La risposta arriva dal solito archivio fotografico realizzato dal ReLUIS (Rete dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica) e pubblicato nel “RAPPORTO DEI DANNI SUBITI DAGLI EDIFICI A SEGUITO DELL’EVENTO SISMICO DEL 6 APRILE 2009 ORE 1.32 (UTC) – AQUILANO“.

Ecco gli scatti realizzati da Gerardo Mario Verderame, Iunio Iervolino e Paolo Ricci:

I lettori più attenti avranno riconosciuto questo edificio (si veda “Terremoto in Abruzzo: le staffe, queste sconosciute…“), in particolare il pilastro d’estremità più vicino al punto di presa della foto, caratterizzato da mancanza di staffe nel nodo.

Vediamo un ingrandimento:

Altre immagini:

L’immagine di sopra presenta le stesse caratteristiche di quelle viste in precedenza, ovvero c’è una notevole differenza tra i danni subiti da un piano rispetto alla restante parte della struttura. Nel caso specifico, il piano terra è scomparso, e la parte in elevazione si è praticamente poggiata sul suolo. Da notare anche il distacco della tamponatura dalla struttura portante.

Dalle foto riportate si intuisce anche la gravità di tale meccanismo di collasso: l’edificio dissipa poco (si pensi alle poche cerniere plastiche che innescano il meccanismo), quindi si ha crollo con minore energia e quindi tale crollo avviene prima. E in caso di terremoto il tempo è fondamentale per la salvaguardia delle vite.

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La conclusione che ne traiamo è la stessa dell’articolo precedente: non possiamo – né vogliamo – puntare il dito contro nessuno, almeno fino a quando non ci saranno esiti certi dalle perizie, ma qualcosina, però, poteva essere fatta meglio. Non stiamo parlando di complesse analisi dinamiche con non linearità geometriche e meccaniche, ma bensì di concezione della struttura (trave debole in pilastro forte) e rispetto di regole elementari (come la presenza di staffe con passo adeguato). E pare che anche la qualità dei materiali impiegati fosse scadente. Ma siamo sicuri che la colpa sia del progettista? Se il progettista era un ingegnere qualificato allora crediamo di no. Piuttosto, viene da chiedersi se in cantiere tutto sia stato eseguito come previsto dall’ingegnere. Ma, ripetiamo, non possiamo e non vogliamo attribuire colpe.

C’è anche da dire, che bisogna verificare l’anno in cui sono stati costruiti questi edifici, per valutare se erano già vigenti alcuni criteri antisismici o meno. Certo, un pilastro senza staffe rimane sempre un pilastro senza staffe e più che le norme basterebbe conoscere un po’ di Tecnica delle Costruzioni…

E con questo chiudiamo, nella speranza che l’articolo sia stato chiaro anche per i non addetti. Nel prossimo articolo esamineremo altri errori messi in evidenza dal sisma.

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Francesco Salvatore Onorio

ofs@hotmail.it

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P.S. vogliamo ringraziare nuovamente il ReLUIS per l’interessantissimo lavoro svolto in questi giorni ed invitiamo a visitarne il sito.