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Di Catello MASULLO, Andrea MASULLO & Laura FERRETTI

Tratto da "Il parere dell'ingegnere" - anno II n°38 del 24/09/2007

" Mercoledì 12 settembre 2007 si è tenuto un seminario di aggiornamento tecnico-scientifico su “Sistemi e tecnologie antisismiche”, presso l’Aula Magna del Consiglio Nazionale delle Ricerche, a Roma. (In Appendice si riportano enti patrocinatori, organizzatori e sponsor della iniziativa).

Il primo intervento è stata la relazione storica del Prof. Umberto SANNINO.  Che ci ha riportato indietro nel tempo,  sino alla preistoria , per trovare tracce di dispositivi anti-sismici nelle narrazioni e nei testi di scienza che ci sono stati tramandati. La data della nascita delle moderne tecnologie è il 1909. A seguito del tremendo terremoto di Messina e Reggio Calabria del 28 dicembre 1908, il fisico ed inventore inglese Johannes Avetician Calantarients, mise a punto e brevettò un dispositivo chiamato “Buiding Construction to resist the action of earthquakes”. Che consisteva in una separazione dell’edificio dalle sue fondazioni mediante appoggi cilindrici disposti su strati di talco misti a letti di sabbia. E’ stata la prima esemplificazione del concetto di separazione del corpo dell’edificio in elevazione dalle fondazioni, sul quale si baseranno tutte le ricerche e le applicazioni successive.

Il Prof. Alessandro MARTELLI ha disegnato un quadro lucido ed esaustivo dello stato dell’arte della ricerca e delle applicazioni dei sistemi antisismici. Esistono già circa 5.000 strutture al mondo protette mediante moderne tecnologie di isolamento e dissipazione dell’energia, o che utilizzano dispositivi in leghe a memoria di forma (Shape Memory Alloy Device o SMAD) o oleodinamici di vincolo provvisorio (Shock Transmitter Unit o STU). La crescente estensione della applicazione di tali sistemi è fortemente influenzata dalle normative dei vari paesi. A convincere sia il mondo scientifico , che, soprattutto, gli utilizzatori ed i decisori politici, è stata la resistenza a sismi di eccezionale violenza da parte delle prime strutture che li hanno adottati. Sono esemplari i casi del viadotto Somplago della autostrada Udine-Tarvisio , isolato sismicamente, che non subì danno di sorta dal terremoto del Friuli del 1976. E analogamente il ponte Northbridge di Los Angeles nel 1994 e quello di Hygo-Ken Nanbu di Kobe nel 1995. Il Giappone ha consolidato la sua leadership mondiale a seguito della normativa del 2001 e della liberalizzazione dell’uso dell’isolamento sismico dal 2001. E conta circa 3000 dei 5000 edifici isolati nel mondo. Per numero di applicazioni, segue ormai la Cina, con 610 edifici sismicamente isolati e 45 protetti con sistemi dissipativi. Appena meglio della Russia, che conta comunque la ragguardevole cifre di 600 edifici isolati. Quarti gli USA. L’Italia resta quinta, con 43 edifici isolati, 19 protetti da dissipatori o SMAD e 28 dotati di STU. E’ orgoglio nazionale il fatto che l’Italia è leader mondiale per numero ed importanza delle applicazioni  dei moderni sistemi antisismici nel settore della salvaguardia del patrimonio artistico, storico, architettonico e archeologico. Con esempi all’avanguardia, come nel caso della Basilica Superiore di San Francesco in Assisi, della Cattedrale di Santa Maria di Collemaggio a L’Aquila, il Duomo di Siena , ecc , e nel caso di singoli capolavori come i Bronzi di Riace, il Satiro Danzante di Mazara del Vallo, ecc. E siamo comunque degli antesignani nella protezione di ponti e viadotti, che contava giù oltre 150 applicazioni all’inizio degli anni ’90. E’ da registrare un uso crescente di tali dispositivi in tutto il mondo, soprattutto per gli edifici strategici e/o impianti a rischio di incidente rilevante, come centrali nucleari, serbatoi di gas liquido, ecc.

I “Nuovi Orizzonti per una Architettura Antisismica” sono stati oggetto del brillante intervento del Prof. Alberto PARDUCCI. Di norma, la morfologia di un edificio è definita da un architetto. Quando la morfologia è ormai stabilita, il risultato passa ad un ingegnere, il quale, se sa farlo, può solo metterci un “cerotto”. L’anomalia del processo è favorita dalla separazione dei percorsi formativi delle due categorie professionali. Nelle Università la Composizione Architettonica non propone una cultura sismica, ma sembra sentirsene estranea. La ricerca delle morfologie rimane pertanto un problema tutt'altro che risolto. Le scale sismiche su base logaritmica, portano a sottovalutare la differenza tra i vari sismi, perché all'aumento di ogni grado corrisponde uno spostamento dieci volte maggiore! L’isolamento alla base e la dissipazione dell’energia modificano le idee tradizionali che regolano l’impostazione del progetto anti-sismico e stimolano nuovi temi di conceptual design.

Il Presidente della Società Alga di Milano, l’Ing. Agostino MARIONI, ha introdotto la tecnologia e le prestazioni dei sistemi anti-sismici innovativi. Si è soffermato, in particolare sui dispositivi come previsti dalla normativa europea in corso di preparazione. Ha richiamato le funzioni dei sistemi di isolamento maggiormente utilizzati, quali isolatori di gomma ad alta dissipazione di energia, isolatori in gomma-piombo, pendoli scorrevoli, dispositivi isteretici e ammortizzatori viscosi. Gli sono nati negli USA negli anni ’80 e sono stati di recente rinnovati dalla Società Alga, grazie a materiali innovativi ad attrito controllato, a seguito di una ricerca effettuata con il Politecnico di Milano. 

L’Ing. Roberto MARNETTO ha illustrato i sistemi e le tecnologie anti-sismiche sviluppate dalla società T.I.S. . Si è soffermato sulle interazione tra energia sismica e struttura. Se l’energia entra nella struttura, questa è obbligata a dissiparla nel bilanciamento tra azione esterna e risposta strutturale. A seconda dell’ipotesi di utilizzo, i sistemi possono : a) evitare che l’energia entri nella struttura; b) controllare in ingresso l’energia entrante, mediante dispositivi a soglia, superata la quale il dispositivo si plasticizza; c) controllare diffusamente l’energia in entrata, mediante il coinvolgimento di quanti più elementi resistenti possibili, e/o il ricondizionamento delle gerarchie delle resistenze, e/o l’incremento della resistenza e della duttilità strutturale, e/o l’inserimento di elementi di sacrificio a forte dissipazione per piccoli spostamenti, e/o l’inserimento di dispositivi di richiamo elastico o elasto-viscosi.

Ulteriori sistemi innovativi di recente applicazione sono stati mostrati dall’Ing. Samuele INFANTI, della Società FIP. Oggetto di studio gli edifici che devono rimanere operativi anche dopo un violento terremoto, quali ospedali, centri di protezione civile, caserme, ecc., oppure gli edifici il cui contenuto ha un valore molto superiore a quello degli stessi edifici , quali musei, banche, centri di calcolo, ecc. Ai tradizionale sistemi di isolamento, sono stati a volte accoppiati apparecchi di appoggio multi-direzionali, detti anche isolatori a scorrimento, con superficie di scorrimento in acciaio inox-PTFE, a basso attrito. Più recentemente a tali sistemi di isolamento si sono aggiunti gli isolatori a pendolo, dispositivi dissipatori di energia, utilizzati anche per realizzare “controventi dissipativi” che sfruttano gli spostamenti di interpiano di una struttura intelaiata per dissipare energia. Tra i più moderni i dissipatori isteretici a instabilità impedita (Buckling-Restrained Axial Dampers o BRAD), che vengono azionati quando sottoposti a cicli alterni di trazione e compressione, e i dissipatori viscosi, costituiti da cilindro riempito di fluido siliconico ed un pistone libero di muoversi in entrambi i sensi. Fili in nickel-titanio in lega a memoria di forma sostituiscono i tradizionali tiranti di acciaio per gli edifici storici in muratura.

Il prof. Franco BRAGA, Presidente della Associazione nazionale italiana di Ingegneria Sismica, ha chiuso il programma delle relazioni generali con una magistrale trattazione della applicazione delle tecnologie antisismiche alla luce della normativa italiana, di quella europea e quella internazionale.

Il seminario specialistico è stato concluso da una tavola rotonda di particolare interesse e molto vivace (verrebbe da dire “vibrante”, visto il tema…).

L’Arch. Laura MORO del Ministero dei Beni Culturali ha trattato il tema della prevenzione del rischio sismico per il Patrimonio Culturale. Sono state di recente pubblicate delle Linee Guida , realizzate dal Ministero in collaborazione con la Protezione Civile ed il Ministero delle Infrastrutture. Si tratta di un lavoro comune tra tre enti che per anni hanno proceduto ciascuno per la propria strada senza alcun coordinamento. Il Ministero delle Infrastrutture chiede però che le Linee Guida vengano momentaneamente sospese , in attesa della revisione della normativa in corso di redazione.  Nel Codice dei Beni Culturali del 2004 è previsto il miglioramento strutturale come obbligo di legge. L’Ordinanza 32/74 stabiliva che nel quinquennio successivo, in scadenza nel 2008, venissero effettuate le verifiche sismiche per tutti gli edifici di pregio e sensibili. I meriti delle Linee Guida sono da individuare, essenzialmente in : a)  far uscire i beni Culturali dalla deroga che aveva sempre mantenuto separato il mondo del restauro da quello del consolidamento; b) quantificare il miglioramento; c) promuovere il confronto scientifico inter-disciplinare , mettendo in comune le esperienze professionali dei restauratori e degli strutturisti; d) promuovere il confronto tra istituzioni , quali il ministero dei beni Culturali, Le Università, ecc. Le Linee Guida sono teoriche e mai integralmente attuate nella pratica. Si sta attuando un sistema informatico, accessibile via internet, che permetterà ai professionisti incaricati delle verifiche sismiche di avere tutte le informazioni disponibili. Negli ultimi 25 anni sono stati impiegati 70 miliardi di euro per la ricostruzione, ma quasi nulla per la prevenzione, come , ad es. , l’isolamento sismico dei maggiori capolavori. Quando si parla di Patrimonio esistente non si può mettere al centro un metodo di calcolo o una tecnologia o un prodotto. Occorre mettere al centro la fabbrica architettonica. La ricostruzione si fa con i fondi straordinari. La prevenzione si deve fare con i fondi ordinari. La ricerca deve trovare sbocco operativo : abbiamo finanziato troppe ricerche che poi sono rimaste nel cassetto!

MARNETTO ha denunciato l’inerzia culturale ad accettare le nuove metodologie e la pigrizia culturale, che si concretizzano nella non obbligatorietà dello studio della ingegneria sismica nelle scuole di ingegneria.

TONIOLO ha sottolineato la necessità di far arrivare la corretta informazione, non solo ai tecnici, ma fino agli utenti finali, che sono anche il committente di una semplice abitazione.

BRAGA  ha fatto appello ai produttori di dispositivi antisismici affinché indirizzino gli utenti verso le tecnologie più appropriate al singolo caso, aiutandoli a orizzontarsi in una offerta molto vasta. Ed ha sottolineato il fatto che isolare un edificio significa conseguire un notevole risparmio nella esecuzione delle fondazioni. La norma è finalizzata ad una progettazione volta a ridurre la accelerazione al suolo, pensa ad un isolamento alla base e non ad isolamenti parziali, ad es. parti di edificio. Alla fine dell’anno ci sarà la promulgazione della legge, ma ci sarà sicuramente un congruo transitorio che lascerà il calcolo a rottura in tutta la sua potenza e pericolosità!

PARDUCCI ha denunciato il fatto che l’ingegneria militante ha il retaggio della teoria della elasticità, che ha dato grandissimi risultati nell’ultimo secolo. Non ci si riesce a liberare dal metodo delle tensioni ammissibili.  Finché vivrà il vecchio decreto del ’96 , non ci sarà confronto tra struttura isolata e non isolata : quella non isolata sui costi vincerà sempre! Quando è nata l’ingegneria sismica, ai primi del ‘900, si pensò di risolvere i problemi con le vecchie teorie, aumentando le azioni statiche orizzontali, come quella del vento. Ma non vennero prese in considerazione le azioni dinamiche. C’è bisogno di un cambiamento di approccio alla sicurezza. Ed è una cosa molto faticosa, dato che lo stesso Prof. Parducci , come ha confessato, ci ha messo 40 anni!"