L’ingegneria sismica può vincere. Intervista a Massimo Mariani

Massimo Mariani nominato nel Comitato Scientifico dell'ECPFE

Domanda

Caro Massimo, di recente sei stato nominato nel Comitato scientifico dell’ECPFE (European Centre on Prevention and Forecasting of Earthquakes - Centro europeo per la prevenzione e la previsione dei terremoti), rinnovato per la prima volta dal 2011.
Ci conosciamo da anni e abbiamo collaborato su molte iniziative, incontrando i migliori riferimenti in ambito antisismico delle istituzioni, dell’accademia e della professione in oltre 30 incontri sul territorio nazionale. Arrivare a un riconoscimento internazionale di questo livello è un ulteriore passaggio e deve essere una bella soddisfazione. Raccontaci qualcosa di più.

Risposta

Questo riconoscimento è attribuito non solo a me ma anche alla ricerca italiana e alla sua tradizione in questo settore dell’ingegneria sismica applicata; mi si dice che sia anche il riconoscimento alla ricerca scientifica e professionale che svolgo da sempre, nella mia professione e nello studio costante sui fenomeni sismici e sulle tecniche di consolidamento strutturale post sismico.

Ho partecipato all’emergenza e alla ricostruzione dei terremoti che vanno dal 1979 Valnerina, (nel 1976-Friuli ero studente), a quello ultimo dell’Italia Centrale nel 2016. Da queste esperienze è scaturita in me la consapevolezza che la decodificazione del sisma non deve essere affrontata solo in maniera deterministica, fisico-matematica e modellativa, ma che deve essere supportata dallo studio di sistemi di lettura basati su osservazioni scrupolose degli edifici offesi dal terremoto, anche collassati, e dalle tracce che i sismi lasciano sulle strutture.

Altra considerazione che è emersa dal riconoscimento internazionale è derivata dall’aver messo in evidenza e motivato insieme all’ing. Francesco Pugi, alcuni aspetti della sismica che nel mondo scientifico finora sono stati ignorati o poco presi in considerazione, che sono relativi alle cause della disgregazione muraria, della memoria del danno subìto dalle strutture nei sismi precedenti, dal risalto dato alla necessità di dare giusto valore al contributo negativo della componente sismica verticale, finora praticamente ignorata, trattando il sisma come un fenomeno oscillatorio esclusivamente orizzontale.

Ultimo studio evidenziato è stato sulle conseguenze del Jerk, derivata prima dell’accelerazione sismica e derivata terza dello spostamento, in particolare sulle strutture in muratura di cui mi occupo prevalentemente.
Purtroppo continua a perpetuarsi la distinzione tra Ricerca Scientifica e Ricerca Applicata. La nostra ingegneria è scienza e empirismo all’unisono, nessuno dei due subalterno all’altro.

Questo per dire che l’analisi dei terremoti non può condurre esclusivamente ad una valutazione fisico-matematica dei sistemi, ma deve assolutamente basarsi su aspetti intuitivi e di decodificazione dell’accaduto.
Qualsiasi simulazione fisico-matematica deve basarsi sulla realtà espressa dai dissesti, attraverso le sue testimonianze derivate dal quadro fessurativo, dalle situazioni geologiche e geotecniche del sito e da quanto altro evidenzi le cause del danno.

Chi è ECPFE
L'ECPFE è un organismo del Consiglio d’Europa che opera nell'ambito dell'accordo EUR-OPA sui Grandi Rischi (EUR-OPA Major Hazards Agreement). Il Centro è ospitato e gestito presso la sede dell'Organizzazione greca per la pianificazione e la protezione dei terremoti (EPPO - Earthquake Planning And Protection Organization) che fornisce personale al centro e sostiene la maggior parte delle sue attività. In base a questo accordo, il comitato di amministrazione e il comitato scientifico sono nominati dal governo greco, sulla base delle proposte avanzate dal Consiglio d'Europa.
L'obiettivo principale di ECPFE è la promozione della mitigazione dei terremoti. Per l'attuazione dell'obiettivo, il Centro promuove attività transeuropee con altre CE con temi di interesse simili, quali la tutela del patrimonio culturale, la riduzione della vulnerabilità sismica delle strutture e la gestione delle emergenze, l’istruzione e la formazione tramite di e-learning, l’informazione pubblica, la prevenzione e previsione dei terremoti, che rientrano tra le principali attività del centro. Il ruolo del Comitato Scientifico è quello di sostenere le politiche del Centro nei confronti della prevenzione e della protezione sismica.

L'importanza della storia dell’edificio e delle scosse che ha subito nel tempo

Domanda

Perché Massimo non basta la parte di modellazione ? Perché è necessario in questa materia così complessa “sporcarsi ancora le mani” e non limitarsi agli aspetti teorici ?

Risposta

Purtroppo attualmente la valutazione del danno risente molto ancora di una schematizzazione strutturale legata a principi derivati dalla costruzione di edifici nuovi che non tengono conto della storia dell’edificio nel tempo, così da trattare edifici con un significativo trascorso dinamico come edifici nuovi.

Il più delle volte con la nostra edilizia spontanea si ha a che fare con elementi strutturali orizzontali e verticali che hanno perso le proprie caratteristiche inerziali a causa della vetustà, delle trasformazioni subite nel tempo e a causa proprio del danno accumulato nei sismi precedenti.

Domanda

Nel corso dei nostri tanti eventi sul territorio uno degli aspetti che abbiamo trattato, e che mi sono parsi più innovativi, è che anche le scosse di grado minore, spesso ignorate dalla nostra ingegneria, abbiano un ruolo nella fase distruttiva degli edifici (e delle infrastrutture). E’ così ? Esiste un problema di “fatica” anche nelle costruzioni ?

Risposta

Il Terremoto è l’espressione palese del Caos; è imprevedibilità reale che segue poco la decodificazione della Meccanica Classica Newtoniana.

Le nostre strutture murarie, ma vale anche per quasi tutti i tipi di strutture, subiscono fenomeni di tipo caotico-dissipativo e comunque sempre deformazioni-plastiche, cosicché ogni scuotimento causa effetti irreversibili, quasi totalmente estranei all’ambito dell’elasticità.

Per questi motivi si generano gli effetti della fatica e dell’isteresi, che sono manifestazioni del sisma legate non esclusivamente all’àmbito ondulatorio orizzontale che attualmente viene considerato, ma anche e talvolta, soprattutto, alla negatività della sua componente verticale.

A parte le difficoltà iniziali di portare questi temi all’evidenza della comunità scientifica, Francesco Pugi ed io, assieme al Gruppo di Ricerca in Studio, abbiamo affrontato gli aspetti negativi della componente verticale del sisma in maniera sistematica così da conseguire risultati che hanno avuto riscontro sul campo professionale e che sono stati divulgati in pubblicazioni nazionali e internazionali.

Pertanto ogni Progettista ricercherà l’entità delle sollecitazioni dovute alla componente sismica verticale riguardanti il proprio caso specifico, assumendola quale elemento di progettazione avente medesima dignità di tutti gli altri parametri in gioco. In questo modo si potranno evitare sottovalutazioni delle sollecitazioni prodotte dal sisma e si potranno identificare soluzioni progettuali di rinforzo tali da poterne tenere conto.

L’altro fattore che sarà argomento sicuro delle future ricerche per la decodificazione degli effetti causati dal sisma, sono le “sollecitazioni impulsive” che vengono a generarsi ad ogni variazione di accelerazione sismica. Queste sollecitazioni impulsive Jerk sugli edifici, come già detto, ben conosciute nella Ingegneria Meccanica, sono corrispondenti al contenuto in alta frequenza del moto sismico.

In pratica Pugi ed io abbiamo indagato il susseguirsi continuo delle variazioni dell’accelerazione per intensità e per direzione nel corso dell’evento sismico. Tutto ciò produce impulsi, martellamenti e scuotimenti che sono causa delle crisi locali delle connessioni, dei vincoli nelle murature e dei fenomeni disgregativi, con accumulo del danno, attraverso una progressiva riduzione della duttilità.

Altro risultato significativo che dissolve alcuni concetti comuni non provati e comunque divulgati, è quello relativo allo studio condotto sull’importanza della “componente verticale del sisma vicino e lontano dalla sorgente”. Nella ricerca sono state analizzate registrazioni sismiche significative disponibili dal 1976 ad oggi, che hanno evidenziato che la componente verticale è sempre presente e non forte solamente nelle vicinanze dell’epicentro del sisma, ma mantiene una sua dignità anche a distanza equiparabile alle altre componenti, anche a distanza.

Una riflessione sul terremoto Umbria e Marche del 1997

Domanda

Da pochi giorni sono passati 25 anni dal terremoto che colpì Assisi e il territorio di confine tra Umbria e Marche. Quali sono stati i riscontri che possiamo trarre delle analisi e delle tecniche di consolidamento applicate dopo quel fatidico 1997 ?

Risposta

Dal terremoto del 1997 le tecniche di consolidamento e le conoscenze sulla sismica sono di molto evolute; faccio riferimento solamente all’ultimo terremoto del 2016 e ai danni subiti dalla città di Norcia. Ricordiamo che Norcia, nell’ultimo Sisma del 2016 ha sopportato nove terremoti di grande intensità, di cui l’ultimo da 6,5 MW, con la sorgente proprio nelle sue vicinanze.

È stato un terremoto fortissimo anticipato da quello del 26 ottobre di grande intensità anch’esso. Norcia comunque è salva, ha resistito a tutti questi terremoti perché iniziò un processo evolutivo sulla tecnica delle costruzioni antisismiche dal 1860 con Luigi Poletti, nostro collega di allora, che nella ricostruzione post sismica, iniziata quell’anno, aveva posto le basi per una moderna visione degli interventi necessari per la ricostruzione della città ormai distrutta.

Da allora ricordiamo, su Norcia, il terremoto della Valnerina del 1979, quello dell’Umbria Marche del 1997, dell’Aquila del 2009 e dell’Italia Centrale del 2016. Bene, successivamente ad ogni terremoto sono state eseguite opere di salvaguardia soprattutto dell’edilizia civile (quella religiosa è stata sempre strutturalmente trascurata a causa di criteri legati a concetti della conservazione, ma questo argomento è da trattare in altra sede). Norcia, sottoposta a questo grande terremoto del 30 ottobre del 2016 è stata danneggiata non gravemente a differenza di Amatrice, Pescara del Tronto, … ecc... Per tutto ciò da quella data, anche in TV, ho detto che “l’ingegneria ha vinto!” (comprendendo nell’ “ingegneria “ tutta la grande famiglia di Tecnici che ha operato). Ricordiamo che delle 299 vittime dell’ultimo terremoto in Italia Centrale non ce n’è stata neanche una di Norcia.