Edifici scolastici in c.a.: la rivalsa del rinforzo sul terremoto

Tra i protagonisti della Missione in Turchia, vi è il professore Mauro Dolce, che prima, durante e dopo ce ne ha illustrato le modalità di svolgimento, unitamente alle forze scientifiche operative messe in campo, sia in sito che da remoto.

Una missione ambiziosa di cui il Dipartimento della Protezione Civile (DPC) si è fatto promotore, un’importante attività tecnico scientifica nelle aree colpite dai terremoti avvenuti in Turchia e Siria a partire dal 6 Febbraio 2023, con magnitudo massima 7.8.

Quindici anni di Protezione Civile fino al 2021 ed ora, Mauro Dolce, è il nuovo presidente del Consorzio Interuniversitario ReLUIS.

Abbiamo intervistato il professore Mauro Dolce, analizzando insieme le peculiarità della missione e gli obiettivi a breve termine raggiunti.

Il rilievo del danno post sisma sugli edifici in c.a. rinforzati

Il rilievo del danno post sisma sugli edifici in c.a. rinforzati ha rappresentato uno degli obiettivi in chiave di prevenzione sismica della missione in Turchia appena conclusa?

Si, il rilievo del danno dovuto al sisma negli edifici scolastici in c.a. è stato tra gli obiettivi principali, ma la peculiarità è stata proprio il confronto della risposta in termini di danneggiamento tra i numerosi fabbricati scolastici rinforzati, prevalentemente in tempi recenti (dopo il 2010), e quelli non rinforzati.

Occorre sottolineare, che già nei precedenti terremoti italiani, in particolare dopo quelli del Centro Italia del 2016, si era potuto constatare l’efficacia degli interventi di miglioramento o adeguamento sismico nel ridurre o quasi azzerare i danni prodotti da un terremoto violento, questo soprattutto sugli edifici in muratura di Norcia, mentre mancava un’esperienza di questo tipo su ampia scala per gli edifici in c.a..

Ovviamente il tema della cultura della prevenzione, sia essa strutturale ma anche non strutturale, è centrale per il dipartimento di protezione civile, perché fare prevenzione significa ridurre il numero e l’entità delle emergenze, e il terremoto in Turchia ha fornito un’occasione importante per approfondire tale tematica e, ancora una volta, avere conferma degli importanti ritorni della prevenzione in termini economici e sociali, ancor di più quando l’oggetto dell’intervento di prevenzione è l’edilizia scolastica.



È importante sottolineare, che fin da subito il Dipartimento della Protezione Civile ha stabilito un contatto con la protezione civile turca, AFAD, a prescindere da quella che sarebbe stata poi la missione scientifica, con la volontà di supportare le attività emergenziali, in particolare realizzando un grande ospedale da campo.

Successivamente, il DPC ha manifestato la volontà di attivare anche una missione di tipo scientifico in cui fossero coinvolti i suoi diversi centri di competenza sul rischio sismico, tra i quali Eucentre e ReLUIS, con una particolare attenzione ai temi della vulnerabilità e del rischio sismico.

La pianificazione della missione scientifica di maggio 2023

Il primo bivio è consistito nel quando fosse opportuno attivare questa missione di tipo scientifico: o nelle settimane immediatamente successive al sisma, direttamente con una missione operativa nelle aree devastate dal terremoto, con il rischio di interferire con le operazioni emergenziali in corso, o dopo qualche mese, concordando con gli enti turchi, in primis con AFAD, l’organizzazione di protezione civile turca (AFAD), una prima missione informativa, propedeutica alle attività scientifiche sul campo.

La scelta delle modalità di intervento in Turchia: il rilievo del danno post sisma

Si è propeso per la seconda soluzione: grazie al prodigarsi dell’ambasciata italiana in Turchia (con sede ad Ankara), dal 24 al 26 Aprile del 2023 si sono svolti gli incontri, nella capitale turca, con il Ministero della Cultura, con AFAD, con il corrispondente del CNR turco (TÜBİTAK) e con il Ministero delle Infrastrutture e Trasporti.

La delegazione italiana è stata guidata, oltre che dal sottoscritto, in quanto già Direttore dell’ufficio Rischio Sismico e Vulcanico del DPC e consulente scientifico del Capo Dipartimento, dal dott. Stefano Ancilli, dell’ufficio relazioni internazionali del DPC, ed era composta dalla dott.ssa Marìca Mercalli, in rappresentanza del Ministero della Cultura – MIC, e, per la rete scientifica, dai rappresentanti dei centri di competenza del DPC maggiormente coinvolti sul rischio sismico, ing. Fabio Germagnoli (EUCENTRE), Prof. Andrea Prota (ReLUIS), dott. Paolo Marco De Martini (INGV), dott. Paolo Comelli (OGS), dott. Valerio Comerci (ISPRA), Prof. Sandro Conticelli (CNR-IGAG), seguiti e accompagnati dal Consigliere d’Ambasciata dott. Francesco Maria de Stefani Spadafora e da un’interprete messo a disposizione dall’Ambasciata Italiana in Turchia, Dott.ssa Toprak Duygu (Figura 2).

Le caratteristiche della missione

Questa prima missione è stata molto fruttuosa, sia per l'acquisizione di informazioni sul terremoto e sull’organizzazione delle attività emergenziali, sia per l’organizzazione di successive missioni scientifiche sul campo, nonché per prendere contatti con i principali centri di ricerca turchi e università di Ankara, al fine di prefigurare progetti di ricerca nel lungo periodo per inquadrare le problematiche scientifiche correlate al terremoto verificatosi e ai danni subiti durante il sisma dalle infrastrutture e dalle reti di comunicazione terrestri e marine.

In particolare, nell’incontro presso AFAD sono anche state discusse le tematiche di natura scientifica riguardanti le principali azioni effettuate nell’immediatezza dell’emergenza e delle attività di monitoraggio scientifico effettuate nel dopo terremoto per quanto riguarda le fenomenologie geologiche e sismiche.

In questa discussione è emerso che la zona colpita dal sisma era stata già oggetto di otto missioni scientifiche da parte di gruppi di ricerca internazionali ai quali, su loro richiesta, AFAD aveva concesso autorizzazione a svolgere le attività scientifiche sul terreno, nell’ambito dell’iniziativa di “Clearing House” istituita dallo stesso AFAD per condividere gli esiti delle missioni di ricognizione straniere.

Con decisione immediata, il DPC italiano e i suoi centri di competenza hanno avanzato la richiesta di svolgere una missione tecnico/scientifica sul campo, della durata di 5 giorni, da concludere entro il 15 maggio (scadenza posta da AFAD) finalizzata allo studio degli effetti del sisma, sia sull’ambiente naturale (INGV, ISPRA, OGS), sia sulle costruzioni (ReLUIS ed Eucentre).

Concentrandosi su quest’ultima, oggetto dell’attenzione da parte di INGENIO, nei giorni successivi al ritorno in Italia, ReLUIS ed EUCENTRE hanno svolto una intensa attività organizzativa, coinvolgendo 24 ricercatori e ricercatrici pronti a partire entro una ventina di giorni, e stabilendo intensi contatti con le università di Ankara METU e TEDU, per svolgere la missione congiuntamente con i ricercatori di tali università.

Con Ingenio abbiamo seguito giorno per giorno l’attività della missione di ingegneria sismica riproponendo le attività e le risultanze preliminari dei sopralluoghi.

LEGGI I REPORT GIORNALIERI

La sinergia culturale e scientifica: Italia - Turchia

L’aspetto interessante è stato che abbiamo potuto usufruire di un appoggio della comunità scientifica turca, che ha partecipato con 11 ricercatori delle università METU e TEDU; questo ha consentito di essere molto più efficienti ed efficaci nei 4-5 giorni disponibili di sopralluoghi, in quanto vi è stata una facilitazione nel percorrere un territorio straniero piuttosto vasto, distrutto dal terremoto e con scarsissima diffusione della lingua inglese.

Il merito, dunque, va ai 35 ricercatori turchi ed italiani per essere riusciti a pianificare e svolgere i sopralluoghi mirati presso le 200 scuole spalmate sul territorio assegnato, secondo un disegno preordinato ben preciso.

Gli interventi di rinforzo sugli edifici scolastici in c.a.: qual è stata la risposta?

Come detto, i sopralluoghi sono stati organizzati per rilevare circa 200 edifici scolastici in c.a. con la particolarità di esaminare la risposta di fabbricati rinforzati (ante periodo Covid, dal 2010 in poi) e non, con caratteristiche abbastanza simili e ripetitive, così da dare anche un’importante valenza statistica all’indagine scientifica.

La tecnica di adeguamento sismico era abbastanza standardizzata ed allineata ad una normativa risalente al 2007, fino al più recente aggiornamento del 2018.

Gli interventi consistevano principalmente nell’inserimento di setti in c.a., in sostituzione di alcune tamponature o tramezzature, coerentemente con le norme sismiche dell’epoca.

Gli interventi, laddove applicati, si sono rilevati molto efficaci, basti pensare che un terremoto di magnitudo 7.8 come quello che c’è stato il 6 febbraio 2023, è un terremoto molto più “energetico” rispetto ai terremoti distruttivi verificatisi in Italia. Tenuto conto che per il terremoto di Norcia era stata stimata una magnitudo di 6.5, una magnitudo di 7.8 significa aumentare di una quarantina di volte l’energia rilasciata nella rottura della faglia. Ogni punto di magnitudo, infatti, corrisponde a moltiplicare la quantità di energia per un fattore 31,5.

Il terremoto di magnitudo di 7.8 ha interessato un territorio molto vasto con scosse in zona epicentrale decisamente più violente e più lunghe rispetto a quelle verificatesi in Italia (la durata della scossa è funzione della magnitudo).

La risposta strutturale ottenuta con gli interventi di adeguamento è stata efficace, con un livello di danno minimo e ciò rappresenta un prezioso punto di approfondimento e di ricerca. Una buona percentuale delle scuole, 35 – 37% del campione interessato, è stata interessata da un’accelerazione superiore a 0.5 g, valore che difficilmente è stato raggiunto in Italia.

Ricordando il terremoto che coinvolse Norcia, ed in particolare una scuola in c.a. che era stata rafforzata con l’inserimento di controventi dissipativi seguendo le NTC08, questa fu soggetta a un’accelerazione a terra pari a circa 0.6g. La risposta, in termini strutturali fu efficiente, con danni che interessavano solo tamponature e tramezzature. Anche in questo caso, l’intervento di rafforzamento, peraltro effettuato con una soluzione tecnologica avanzata, si era dimostrato efficace e la struttura aveva risposto bene a una scossa molto violenta.

CONSULTA IL REPORT FINALE DELLA MISSIONE

Sisma Turchia: il report finale della prima missione italiana di ricognizione dei danni su edifici in c.a.
Sintesi dell’attività sul campo del team di 24 ricercatori di Reluis ed Eucentre che ha previsto ispezioni speditive su edifici in c.a. realizzati tra gli anni ’50-’70, interessati da interventi di adeguamento sismico prima del 6 febbraio 2023, ma anche su edifici che rispondono alle ultime normative tecniche turche.

Dopo la missione in Turchia, quali sono i possibili sviluppi in ambito di ricerca?

Rinforzi semplici, quali quelli adottati per le scuole turche, ed efficaci anche con accelerazioni così elevata costituiscono un prezioso insegnamento che può essere declinato in diversi quesiti ed ambiti:

1. Come la nostra norma avrebbe affrontato il tema della progettazione di interventi di questo tipo?
2. Oppure quali altri tipi di intervento avrebbero risposto in modo altrettanto efficace a una scossa così violenta?
3. Quali sono i requisiti progettuali previsti dalle nostre norme tecniche per interventi dello stesso tipo? Più gravosi o meno gravosi di quelli alla base della progettazione degli interventi in Turchia?
4. Lo studio del singolo intervento ed i relativi dettagli costruttivi: il collegamento delle pareti con la maglia strutturale esistente, il rafforzamento delle fondazioni in corrispondenza delle nuove pareti in c.a.
5. Una possibile revisione delle indicazioni normative per questo tipo di interventi nelle NTC18.

Edificio scolastico: quali sono le caratteristiche che deve possedere?

La progettazione un nuovo edificio scolastico prevede il conseguimento di prestazioni prestabilite, opportunamente calibrate sulla classe d’uso, che per le scuole è la III, cui corrisponde un coefficiente amplificativo della vita di riferimento (CU = 1.5), e quindi dell’azione sismica, rispetto al caso di edifici ordinari per uso abitativo.

Il rispetto dei criteri di progettazione e delle prescrizioni contenute nelle NTC18 garantiscono un buon comportamento sismico, come peraltro i recenti terremoti hanno dimostrato.

Se poi la scuola è pensata anche per svolgere attività strategiche emergenziali, il livello di protezione sismica è ulteriormente incrementato passando alla classe IV.

Anche in Turchia, molte scuole non danneggiate sono state impiegate come centri di protezione civile, nelle prime settimane dell’emergenza.

Oggi, molto spesso i nuovi edifici scolastici vengono progettati disponendo l’isolamento sismico alla base, così da ottenere prestazioni ancora migliori, soprattutto nell’evitare il danno anche alle parti non strutturali e agli impianti, così da mantenere la completa e immediata operatività anche dopo scosse violente.

Diversa è la condizione di un fabbricato scolastico esistente, ancor più se progettato in assenza di normativa sismica, in quanto la zona in cui è collocata non era classificata sismica.

Ciò, purtroppo, riguarda il 70-80% del patrimonio edilizio.

In Italia, infatti, fino al 1980 c'era solamente il 25% del territorio classificato sismico, dopo il terremoto dell'Irpinia si è arrivati al 45%, e dopo San Giuliano di Puglia (2002) siamo arrivati al 100%, di cui il 70% in zona 1 – 2 – 3. Il problema è quindi che tutto quello che è stato costruito prima del 1983 – 1984 è stato realizzato senza tenere conto di norme sismiche, o utilizzando norme sismiche ormai obsolete.

Ciò implica, oggi, un deficit di sicurezza sismica che deve essere colmato il più rapidamente possibile attraverso o la costruzione di nuove scuole, laddove si ravvisi la necessità di farne di nuove, anche perché quelle esistenti sono superate in termini di organizzazione degli spazi. Oppure eseguire interventi di adeguamento sismico. Certo è, che a fronte di circa 40.000 scuole, solo circa 2000 – 2500 sono state interessate da interventi negli ultimi venti anni: si tratta di un deficit molto alto, che è da colmare il più velocemente possibile.

Qual è l’immagine che identifica la tua missione in Turchia?

Ho vissuto 15 anni nel dipartimento di protezione civile, ricevevo e continuo a ricevere quotidianamente le comunicazioni di terremoti avvenuti in Italia o nel mondo.

Pertanto, la comunicazione di un terremoto di magnitudo 7.8, come quello verificatosi in Turchia, mi ha fatto subito:

• pensare a quello che si sarebbe potuto verificare in Italia con un terremoto di tale magnitudo (storicamente il massimo in Italia è stata un 7.3);
• confrontare le magnitudo e gli effetti che vi potevano essere e quelli che vi furono con il terremoto di Ismit in Turchia nel 1999, pensando anche al vasto territorio e al grande numero di persone (poi risultato pari a 13-14 milioni) che un terremoto di magnitudo 7.8 poteva interessare.

L’immagine del terremoto di Ismit del 1999 (magnitudo 7.4) che mi veniva in mente corrispondeva a edifici piegati su se stessi, per effetto del cosiddetto “piano soffice”, o inclinati moltissimo quasi reclinati a terra a causa dei fenomeni di liquefazione dei terreni di fondazione.

Pertanto, la lettura di una magnitudo 7.8 mi ha fatto pensare ad un quadro catastrofico similare: effettivamente è ciò che si è verificato. Questa situazione, i nostri ricercatori forse l’hanno vista solo parzialmente, essendo giunti lì circa tre mesi dopo, in quanto le autorità turche sono stati molto efficienti nel demolire rapidamente i grandi edifici crollati e nel rimuovere rapidamente le macerie.

A fronte di una catastrofe del genere, riscontrare edifici rinforzati che hanno risposto efficacemente a questo terremoto, è un aspetto estremamente piacevole e in generale positivo, su cui indagare e sviluppare i progetti di ricerca affinché la prevenzione possa in futuro prevalere sulle catastrofi.