19 Marzo 2024
L’Italia, data la sua conformazione geologica complessa e una ricca storia di eventi sismici, si trova di fronte a una sfida cruciale: proteggere il suo patrimonio edilizio ed i propri abitanti dai rischi e dalle conseguenze dei terremoti. Eventi passati, come quelli in Irpinia nel 1980, all’Aquila nel 2009 e nel Centro Italia nel 2016, hanno provocato migliaia di vittime, causato danni ingenti alle infrastrutture e comportato enormi costi economici. Stime conservative valutano i danni economici diretti degli ultimi decenni in decine di miliardi di euro, senza considerare l’impatto sul turismo, l’economia locale e la perdita di patrimonio culturale. Circa il 40% degli edifici in Italia si trova in aree a rischio sismico elevato, esponendo milioni di persone al pericolo di futuri sismi. La ricerca e lo sviluppo in questo ambito sono quindi fondamentali per ridurre il rischio sismico, migliorando sicurezza e resilienza delle costruzioni per proteggere vite umane e preservare il patrimonio culturale ed edilizio per le future generazioni.
I materiali avanzati:
- Malte avanzate: Le recenti innovazioni nel campo delle malte includono l’uso di additivi polimerici e fibre per migliorarne significativamente le proprietà meccaniche. Queste malte offrono maggiore elasticità e resistenza alla compressione, oltre a una capacità superiore di assorbire e dissipare l’energia sismica, riducendo così il rischio di cedimento delle murature sotto l’azione di forze sismiche e aumentando la sicurezza degli edifici.
- Compositi fibrorinforzati (FRC): L’impiego di matrici cementizie rinforzate con fibre di carbonio, vetro, basalto o aramide porta alla creazione di compositi fibrorinforzati. Questi materiali si distinguono per l’eccezionale resistenza alla trazione e duttilità, contribuendo alla riduzione del peso delle strutture e al miglioramento della loro prestazione sismica.
- Polimeri rinforzati con fibre di carbonio (CFRP): I CFRP sono impiegati nel rinforzo di elementi strutturali esistenti, attraverso l’avvolgimento di colonne o l’applicazione su superfici murarie. Offrono un notevole aumento di resistenza e duttilità senza aggiungere peso significativo, risultando particolarmente efficaci nel migliorare la performance sismica delle strutture.
- Materiali a cambiamento di fase (PCM): I PCM migliorano la resistenza termica delle murature e, indirettamente, contribuiscono a ottimizzare il comportamento strutturale in condizioni di eventi estremi, come incendi o rapide variazioni termiche. Sebbene il loro impatto diretto sulla resistenza sismica sia limitato, il loro ruolo nel mantenere l’integrità strutturale in condizioni ambientali avverse è cruciale.
L’adozione di queste innovazioni nei materiali e nelle tecniche costruttive non solo aumenta la resilienza delle nuove costruzioni ma offre anche soluzioni per il rinforzo e l’adeguamento sismico degli edifici esistenti, rendendo cruciale l’approccio innovativo nella scelta dei materiali e nella progettazione strutturale per anticipare e mitigare i danni causati da eventi sismici.
Tecniche di Rinforzo e Adeguamento sismico
Le tecniche di rinforzo e adeguamento sismico rappresentano una soluzione fondamentale per aumentare la sicurezza di strutture esistenti, spesso costruite senza adeguati criteri antisismici. Tra queste tecniche, l’inserimento di reti e tessuti fibrorinforzati, il sistema di isolamento alla base, le murature armate e le tecniche di precompressione emergono come strategie efficaci per migliorare la resistenza sismica degli edifici.
- Inserimento di Reti e Tessuti Fibrorinforzati: L’applicazione di reti e tessuti fibrorinforzati sulle superfici murarie è una tecnica di rinforzo diffusa per aumentare la resistenza sismica delle strutture esistenti. Questi materiali, applicati insieme a strati di malta o resina, creano una sorta di “armatura” esterna che migliora la coesione dell’edificio, distribuendo in modo più uniforme le forze sismiche e riducendo la probabilità di crolli o gravi danneggiamenti. Questo metodo è particolarmente vantaggioso per edifici storici o di valore culturale, poiché può essere implementato con un impatto visivo minimo.
- Sistemi di Isolamento alla Base (Base Isolation): Il sistema di isolamento alla base è una delle tecniche più efficaci per proteggere le strutture dagli effetti dei terremoti. Consiste nell’inserimento di dispositivi isolanti, come cuscinetti elastomerici o sistemi a pendolo, tra la fondazione dell’edificio e la sua sovrastruttura. Questi dispositivi permettono alla struttura di muoversi in modo più indipendente rispetto ai movimenti del suolo, riducendo significativamente le forze sismiche trasmesse all’edificio. Tale tecnologia è particolarmente indicata per nuove costruzioni o ristrutturazioni importanti, dove è possibile intervenire sulla struttura di fondazione.
- Murature Armate: L’integrazione di elementi in acciaio o altri materiali rinforzati all’interno delle murature tradizionali è un altro metodo per accrescere la resistenza sismica. Questa tecnica aumenta la resistenza meccanica delle pareti e migliora la loro capacità di resistere alle sollecitazioni orizzontali tipiche dei terremoti. Può essere applicata sia in fase di costruzione che come intervento di rinforzo su edifici esistenti, rappresentando una soluzione versatile per migliorare la sicurezza sismica.
- Tecniche di Precompressione: le tecniche di precompressione, che impiegano tiranti o strisce tensionate per “comprimere” preventivamente le strutture murarie, sono un ulteriore strumento per aumentare la resistenza degli edifici ai terremoti. Questa precompressione migliora la stabilità delle murature, rendendole meno suscettibili ai danni causati dalle oscillazioni sismiche. Sebbene richieda un’attenta valutazione delle condizioni strutturali esistenti, la precompressione può essere un efficace metodo di rinforzo, specialmente in combinazione con altre tecniche.
La ricerca e lo sviluppo continui in questo settore sono essenziali per avanzare nella conoscenza e nell’applicazione di soluzioni sempre più efficaci. La collaborazione tra università, centri di ricerca, industria delle costruzioni e istituzioni governative è la chiave per accelerare l’innovazione e implementare pratiche costruttive che rendano le nostre città più sicure e resilienti di fronte alla minaccia dei terremoti.
Le tecniche di rinforzo e adeguamento sismico rappresentano componenti essenziali nella strategia di mitigazione del rischio sismico, offrendo la possibilità di preservare non solo la struttura fisica degli edifici ma anche la sicurezza e il benessere di coloro che vi abitano o li utilizzano. La selezione della tecnica di rinforzo più appropriata è un processo complesso che deve tenere conto della specificità di ogni edificio, come il tipo di costruzione, l’età, lo stato di conservazione, la localizzazione geografica e, naturalmente, gli obiettivi di sicurezza e funzionalità posti dal progetto di rinforzo.
Alcuni esempi Significativi di Rinforzo e Adeguamento Sismico
Il Rinforzo della Basilica di San Francesco ad Assisi
Dopo il terremoto che colpì l’Umbria nel 1997, la Basilica di San Francesco ad Assisi ha subito importanti lavori di rinforzo strutturale. I restauratori hanno applicato moderne tecniche di consolidamento, inclusi l’inserimento di tiranti in acciaio per collegare le pareti e il rinforzo delle volte con reti fibrorinforzate e iniezioni di malte speciali. Questo approccio integrato ha permesso di preservare l’integrità storica e artistica della basilica, migliorando al contempo la sua resistenza a futuri sismi.
L’Isolamento Sismico del Teatro del Giglio a Lucca
Un altro esempio emblematico di adeguamento sismico è rappresentato dal Teatro del Giglio in Lucca, che ha implementato il sistema di isolamento alla base per aumentare la sua resilienza ai terremoti. Questa tecnica innovativa ha comportato l’inserimento di isolatori sismici sotto le fondazioni, permettendo alla struttura di oscillare in modo controllato durante un eventuale sisma e riducendo significativamente il trasferimento delle forze sismiche all’edificio. Questo intervento garantisce una maggiore sicurezza per gli spettatori ed allo stesso tempo ha preservato l’importante patrimonio culturale rappresentato dal teatro.
Rinforzo e Adeguamento di Edifici Residenziali e Commerciali
Non solo gli edifici di valore storico o culturale, ma anche costruzioni residenziali e commerciali moderne possono beneficiare di tecniche di rinforzo. Ad esempio, l’utilizzo di CFRP per rinforzare colonne e travi in calcestruzzo è una pratica sempre più diffusa che garantisce una maggiore duttilità e resistenza degli elementi strutturali. Analogamente, le murature armate e le tecniche di precompressione sono state adottate in numerosi progetti di ristrutturazione, migliorando sensibilmente la performance sismica di edifici esistenti.
L’importanza di integrare e combinare le risorse disponibili
Un approccio integrato al rinforzo e adeguamento sismico, che combina diverse strategie in base alle esigenze specifiche di ogni edificio, rappresenta la chiave per ottimizzare la resistenza alle scosse telluriche. La capacità di adattare e integrare tecniche diverse, dalla precompressione all’isolamento alla base, dal rinforzo con reti fibrorinforzate all’uso di materiali innovativi come i CFRP, permette di rispondere in modo flessibile e efficace alle diverse sfide poste dalla protezione sismica.
Il successo di questi interventi, come dimostrato dagli esempi citati, evidenzia l’importanza di investire in ricerca e sviluppo, nella formazione di professionisti specializzati e nella ristrutturazione del patrimonio esistente. Solo attraverso un impegno collettivo e un approccio basato sulla conoscenza e l’innovazione si può garantire che gli edifici non solo resistano ai terremoti, ma rimangano luoghi sicuri e funzionali per le comunità che li abitano.
Riferimenti bibliografici
- Arcidiacono, V., Cimellaro, G.P., Piermarini, E., & Ochsendorf, J. (2016). The Dynamic Behavior of the Basilica of San Francesco in Assisi Using Simplified Analytical Models. International Journal of Architectural Heritage
- Borri, A., Castori, G., Corradi, M., & Sisti, R. (2020). Tecniche innovative di rinforzo di murature storiche: Sperimentazioni in situ con un intonaco armato di nuova generazione. Università degli Studi di Perugia.
- Garmendia, L., San-José, J.T., García, D., & Larrinaga, P. (2011). Rehabilitation of masonry arches with compatible advanced composite material. Construction and Building Materials, 25(12), 4374–85.
- Gattesco, N., & Dudine, A. (2010). Il rinforzo di murature esistenti con intonaco e rete in GFRP. Structural, 164, Anno XVIII, 16-27. ISSN 1593-3970. Ed. De Lettera, Milano.
Sitografia
- ReLUIS – Rete dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica: https://www.reluis.it/
- ENEA – Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile: https://www.enea.it/it
- Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR): https://www.cnr.it/it
- Ministero delle Infrastrutture e della Mobilità Sostenibili: http://www.mit.gov.it/
Autore Alberto Forte
