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Vulnerabilità degli edifici esistenti

Le elevate perdite economiche e sociali dovute all'interruzione di attività e servizi, al danneggiamento di beni o alla perdita di vite umane hanno promosso negli ultimi anni una crescita dell'impegno, da parte sia degli enti di ricerca scientifica sia degli organi competenti in materia di gestione delle emergenze per lo studio del rischio sismico, di strategie per mitigare le conseguenze legate ai terremoti.

In generale il rischio sismico gravante su una certa area di territorio è il risultato di tre fattori combinati tra loro:

• pericolosità sismica probabilità che in un certo luogo ed in un preciso intervallo di tempo possa avvenire un terremoto di caratteristiche ben definite;
• vulnerabilità predisposizione delle strutture a subire un danneggiamento più o meno elevato a seguito di un evento sismico, delle attività a subire danni o interruzioni e delle persone a correre rischi di essere ferite più o meno gravemente;
• esposizione dislocazione sul territorio di beni di valore, di aree densamente popolate e di attività produttive che possono essere influenzate da un evento sismico.

La pericolosità sismica del territorio è una componente non modificabile del rischio sismico, così come la modifica dell'esposizione è una operazione di difficile attuazione poichè comporterebbe un traferimento di attività, persone e beni di difficilissima od impossibile attuazione se non in rarissimi casi. Per cui la possibilità di mitigare il rischio sismico trova il suo strumento più diretto e di immediato impatto nella riduzione della vulnerabilità: soprattutto se gli interventi per diminuire la vulnerabilità riguardano edifici esistenti che rivestono un'importanza strategica nelle fasi successive al terremoto (ospedali, scuole, centri di raccolta ed uffici di gestione delle emergenze).

L'approccio sistematico alla riduzione della vulnerabilità sismica si fonda necessariamente su una prima analisi delle tipologie costruttive e delle soluzioni strutturali presenti su una precisa area di territorio individuando un quadro preciso dell'esistente mettendo in evidenza, soprattutto, criticità, elementi vulnerabili e carenze strutturali sia a livello generale sia a livello locale.

A tal proposito nella presente sezione è presentata una analisi tipologica condotta dalla Commissione Sismica in collaborazione con il Servizio Sismico della Regione Toscana su alcuni edifici in cemento armato adibiti ad uso scolastico e ad uso palestra, fig. 1 e fig. 2.

Fig. 1

Fig. 2

Tali edifici sono attualmente classificati in base alla nuova Normativa Tecnica sulle Costruzioni (NTC, 2005) come strutture strategiche e di importanza primaria, in ragione dell'alta esposizione che le caratterizza e del ruolo di strutture utili nella fase di emergenza successiva al terremoto. Le vulnerabilità tipiche degli edifici esistenti possono essere causate da vari fattori quali ad esempio fattori morfologici, fattori di dettaglio e fattori meccanici, fig. 3.

Fig. 3

I fattori morfologici sono legati ad una concezione della struttura senza rispettare criteri di simmetria o regolarità geometrica in pianta od in elevazione. I fattori di vulnerabilità morfologici rilevabili nella pianta degli edifici sono legati essenzialmente alla presenza di rientranze, fig. 4 e fig. 5, oppure ad uno sviluppo planimetrico troppo allungato dell'edificio, fig. 6 e fig. 7.

Fig. 4	Fig. 5	Fig. 6
	Fig. 7

I fattori di vulnerabilità rilevabili nello sviluppo altimetrico degli edifici sono connessi, spesso, ad una errata distribuzione delle masse e delle rigidezze, fig. 8 e fig. 9. Tali irregolarit e dissimmetrie, riscontrate sia negli edifici scolastici sia negli edifci adibiti ad uso palestra, non soddisfano i requisiti imposti dalle attuali normative vigenti (NTC, 2005; OPCM 3274, 2003) anche a causa di successive modifiche del progetto originario a causa di cambiamenti di destinazione d'uso .

Fig. 8

Fig. 9

Ulteriori elementi di vulnerabilità sono introdotti nelle strutture in cemento armato da fattori di dettaglio quali una errata disposizione delle armature, fig. 10 e fig. 11, percentuali minime e massime armature al di fuori delle limitazioni ammesse dalle norme, fig. 12 e fig. 13, e dimensioni minime delle sezioni dei pilastri non conformi ai minimi imposti dalle normative, fig. 14 e fig. 15. Tali elementi di vulnerabilità definiscono all'interno dell'organismo strutturale punti deboli il cui comportamento durante il terremoto potrebbe non garantire nè la resistenza nè la duttilità necessaria al superamento dellevento sismico creando quindi fenomeni di collasso parziale o globale della struttura. In particolare, pilastri di ridotte dimensioni oppure quantitativi di armatura troppo bassi disposta sia nelle travi sia nei pilastri definiscono elementi strutturali la cui robustezza, così come richiesta dalle normative (NTC, 2005), non è certamente assicurata fornendo così strutture prestazionalmente scadenti.

Fig.10	Fig.11	Fig.12
Fig.13	Fig.14	Fig.15

Infine, la scadente qualità dei materiali impiegati oppure una non corretta manutenzione e cura della struttura possono condurre ad avere edifici in cui le resistenze meccaniche delle sezioni strutturali sono decisamente inferiori rispetto a quelle che, in relazioni ad ogni tipologia strutturale, un terremoto richiede. Questo crea un fattore di vulnerabiliàt locale di tipo meccanico, poichè legato alla risposta degli elementi strutturali quando soggetti ad azioni sismiche. A tal proposito, nell'esame dei casi di studi per l'esecuzione dell'analisi tipologica si sono raccolti i dati relativi alle prove di compressione sui calcestruzzi, eseguiti dal Servizio Sismico della Regione Toscana nell'ambito del programma VSCA (Vulnerabilità Sismica edifici in Cemento Armato), per valutare la qualità dei conglomerati cementizi di alcuni edifici adibiti ad uso solastico o adibiti a palestre. Le resistenze a compressione dei calcestruzzi provati sono state suddivise secondo gli anni di costruzione degli edifici esaminati (anni 60, anni 70, anni 80) ed all'interno di ogni suddivisione i vari campioni sono stati classificati in base alle classi di resistenza definite dalla Normativa Tecnica per le Costruzioni (NTC, 2005), figg. 16, 17 e 18. Dall'esame si nota una carenza delle proprietà meccaniche dei calcestruzzi eseguiti negli anni 60 mentre la qualità riscontrata negli edifici più recenti appare decisamente migliore.

Fig.16

Fig.17

Fig.18