SEMINARIO TECNICO L ISOLAMENTO SISMICO TRA PASSATO E PRESENTE

Transcript

1 SEMINARIO TECNICO «Tecnologie Meccaniche ed Antisismiche applicate in Edilizia e nelle Infrastrutture» L ISOLAMENTO SISMICO TRA PASSATO E PRESENTE Pistoia, Sala Nardi 14 aprile 2011 (Dott. Ing. Paolo Bellezza) 1

2 INDICE 1. Introduzione 2. L isolamento sismico nel passato 3. L isolamento sismico oggi 4. Conclusioni 5. Ringraziamenti 2

3 1. INTRODUZIONE Qualsiasi costruzione (edificio, ponte, viadotto, infrastruttura ecc. ecc.) oggi va progettata seguendo il Decreto Ministeriale Infrastrutture 14/01/2008, pubblicato su S.O. n. 30 alla G.U. 04/02/2008, n. 29, dal titolo: «Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni» e la relativa Circolare n. 617 C.S. LL. PP. dal titolo: «Nuova Circolare delle Norme Tecniche per le Costruzioni», pubblicate su S.O. n. 27 della G.U. 26/02/2009, n. 47. Erano anni che il mondo universitario, imprenditoriale, tecnico in generale ed in generale la società italiana attendevano queste Norme. Oggi sono una realtà. 3

4 4

5 5

6 Tali Tali Nuove Nuove Norme contengono i i seguenti capitoli: Premessa Oggetto Sicurezza e prestazioni attese Azioni sulle costruzioni Costruzioni civili e industriali Ponti Progettazione geotecnica 7. Progettazioni per azioni sismiche Costruzioni esistenti Collaudo statico 10. Redazione dei progetti strutturali esecutivi e delle relazioni di calcolo 11. Materiali e prodotti per uso strutturale 12. Riferimenti Tecnici Allegati alle Norme Tecniche per le Costruzioni 6

7 Il Seminario Tecnico di oggi focalizza la nostra attenzione sul capitolo 11 delle Norme che tratta i «Materiali ed i prodotti per l uso strutturale». Quest ultimi, come recita il paragrafo 11.1, devono essere: identificati univocamente a cura del produttore, secondo le procedure applicabili qualificati sotto la responsabilità del produttore, secondo le procedure applicabili accettati dal Direttore dei Lavori mediante acquisizione e verifica della documentazione di qualificazione, oltre che attraverso eventuali prove sperimentali di accettazione 7

8 Tali Tali materiali e prodotti vengono descritti nei nei seguenti paragrafi: 11.1 Generalità 11.2 Calcestruzzo 11.3 Acciaio 11.4 Materiali diversi dall acciaio utilizzati con funzione di armatura in strutture di calcestruzzo armato 11.5 Sistemi di precompressione a cavi post-tesi e tiranti di ancoraggio 11.6 Appoggi strutturali 11.7 Materiali e prodotti a base di legno 11.8 Componenti prefabbricati in c.a. e c.a.p Dispositivi antisismici Muratura portante. 8

9 In In particolare, il il nostro nostro zoom zoom è rivolto rivolto ai: ai: DISPOSITIVI ANTISISMICI: Elementi che contribuiscono a modificare la risposta sismica di una struttura ad esempio: Incrementando il periodo fondamentale della struttura Modificando la forma dei modi di vibrare fondamentali Incrementando la dissipazione di energia Limitando la forza trasmessa alla struttura Introducendo vincoli permanenti o temporanei che migliorano la risposta sismica In termini di sicurezza, i dispositivi antisismici sono elementi salvavita usati in tutto il mondo. 9

10 2. L ISOLAMENTO SISMICO NEL PASSATO Nell antica Grecia alcuni costruttori sembra che avessero interposto tra il terreno e le fondazioni dei templi alcuni strati di materiale atto a far traslare la costruzione rispetto al terreno in caso di terremoto. E, comunque, un elemento interessante che molte antiche costruzioni siano sopravvissute a diversi terremoti anche di non lieve entità. In altri termini, oltre anni fa qualcuno aveva intuito l importanza di inserire elementi che avessero la funzione di attutire l effetto prodotto dai terremoti o di fare in modo che gli edifici (soprattutto quelli importanti dal punto di vista sociale) risentissero meno dell azione negativa dei terremoti. 10

11 I nostri nonni avevano in mente la tragedia che colpì Messina nel La storia ci ricorda che alle ore 5,21 del 28/12/1908 si verificò un tremendo terremoto che provocò tra e vittime (non è stato mai possibile quantificare il numero esatto dei morti ). Di magnitudo 7,2, intensità Mercalli XI, colpì le città di Messina e Reggio Calabria ed è considerato uno degli eventi più catastrofici del XX secolo. A causa del sisma, si verificò un maremoto che causò il crollo del 90% degli edifici di Messina. Giovanni Pascoli, che era stato docente universitario a Messina, scrisse la famosa frase: Qui dove tutto è distrutto, rimane la poesia. 11

12 Un immagine di Messina alcuni giorni dopo il terremoto del 28/12/

13 Resti della chiesa del Rosario a Reggio Calabria 13

14 Nel 1909, a seguito di tale terremoto la Commissione per la ricostruzione di Messina propose due soluzioni tecniche di intervento di cui una prevedeva la separazione dell edificio dalla fondazione tramite l inserimento di uno strato di sabbia o di rulli. Ma, purtroppo, tale proposta non fu accettata. Nel 1911, lo studioso Domenico Lodà inventò il primo "isolatore sismico" della storia: un sistema di appoggio per edifici che impediva la trasmissione dei movimenti sismici e che anticipa le soluzioni moderne. Tale isolatore è davvero interessante e si può considerare, a degno titolo, l antenato degli attuali isolatori. Si vede bene che, anche allora, la genialità italiana era fiorente. 14

15 Isolatore sismico, brevetto di D. Lodà, Reggio Calabria 1911 (Archivio Centrale dello Stato) 15

16 Ricordiamo, a puro titolo di esempio, alcuni edifici nei quali sono stati introdotti gli isolatori sismici in ordine cronologico: 1) 1921: a Tokio (Giappone), presso l Imperial Hotel; 2) 1969: a Skopje (Jugoslavia), presso la scuola Pestalozzi; 3) 1972: ad Atene (Grecia), presso un edificio per uffici; 4) 1973: in Nuova Zelanda, presso il Motu Bridge; 5) : sull autostrada Udine Carnia (Italia) presso il viadotto Somplago, è stato isolato il primo ponte in Europa; 6) : a Wellington (Nuova Zelanda), presso il William Clayton Building; 7) : a Kroeberg (Sud Africa), presso le centrali nucleari EDF; 8) 1981: a Napoli (Italia), presso il Comando dei Vigili del Fuoco, esempio di primo edificio isolato in Italia. 16

17 3. L ISOLAMENTO SISMICO OGGI Sappiamo che l ingegneria sismica di tipo tradizionale è basata sul concetto di: locale duttilità globale che trae la propria ragion d essere dalla gerarchia delle resistenze (capacity design). La duttilità evita che la struttura crolli, anche se danneggiata in modo grave, a causa di un terremoto di forte intensità. In concomitanza con quest ultimo, si devono formare tante cerniere plastiche prima che si verifichi il collasso della struttura. In altri termini, la struttura deve dissipare la maggior quantità possibile di energia con le proprie forze, attraverso il danneggiamento sia degli elementi strutturali che di quelli non strutturali. 17

18 E evidente che sia per edifici pubblici o privati sia per i ponti ed i viadotti il pericolo è notevole. Da qui, possiamo dire che l ingegneria sismica tradizionale ha limiti non indifferenti. Già da qualche anno, è stato introdotto in tutto il mondo l approccio energetico alla progettazione sismica, come ci spiegherà in dettaglio l ing. Francesco Tomaselli. Tale approccio, oggi ritenuto fondamentale, prevede questa relazione: Domanda=E i (energia in ingresso) Il lavoro compiuto dalla forza d inerzia agente sulla struttura a causa dello spostamento del suo punto di applicazione Offerta=(E E +E k +E d ) costituita dall energia di deformazione elastica, dall energia cinetica e dall energia dissipata 18

19 L energia E d viene dissipata tramite meccanismi distinti quali l isteretico ed il viscoso. Ecco che la protezione sismica si realizza riducendo la domanda e/o aumentando l offerta. Si tratta, allora, di realizzare un ottimale isolamento sismico che consiste nella sconnessione della struttura portante dalle fondazioni in modo che l azione sismica trasmessa dal terreno, a seguito del terremoto, non raggiunga mai le opere in elevazione a pieno regime. Nel caso dei ponti e viadotti, che così tanto ci interessano come Enti Locali, si parla della sconnessione dell impalcato dalle spalle o dalle pile. L isolamento sismico consiste principalmente nel disaccoppiare il moto della struttura da quello del terreno allo scopo di ridurre drasticamente gli effetti distruttivi e tragici del terremoto. 19

20 Tale disaccoppiamento si ottiene inserendo gli isolatori, cioè dispositivi interposti tra l impalcato e le spalle o le pile in modo da ridurre (e di molto) le accellerazioni trasmesse alla sovrastruttura che si presenta come un corpo rigido posto al di sopra degli isolatori. Tanto per renderci conto di come dal 1981 l ingegneria sismica in Italia abbia adottato l approccio energetico e di come si sia progredito a passi da gigante, si vedano le due tabelle allegate. Esse si riferiscono: A) TABELLA 1 edifici sismicamente isolati completati in Italia al 2008 B) TABELLA 2 edifici sismicamente isolati in costruzione o in fase di progetto in Italia (dal 2008 in poi, l aggiornamento è riferito al 2009) 20

21 21

22 22

23 4. CONCLUSIONI Abbiamo richiamato alcuni flash sull isolamento sismico nel passato e sulle realizzazioni oggi presenti in tutto il mondo. Tanto è stato costruito, ma tanto deve essere ancora fatto. Soprattutto, da parte dei tecnici strutturisti occorre un attenzione nuova alla sismica ed alle implicazioni che derivano dalla scelta virtuosa di isolatori sismici che, pur avendo costi assai contenuti in proporzione alla spesa totale della struttura, sono molto importanti ai fini della salvaguardia della vita umana. Che è, prima di ogni altra cosa, dono ineguagliabile che noi uomini non possiamo sprecare. 23

24 5. RINGRAZIAMENTI Desideriamo ringraziare i colleghi della Provincia i quali hanno collaborato all organizzazione del Seminario Tecnico: arch. Maurizio Zappalà,, per la parte logistica, per i contatti con l Ordine l degli Ingegneri di Pistoia e con FIP Industriale di Padova, per la composizione del depliant; Massimo Brancolini,, quale originale designer del manifesto; Meri Mucci,, dell Area Tecnica, per la redazione del powerpoint. Un ringraziamento sincero anche al Consigliere dell Ordine degli Ingegneri, Francesco Venturi, segretario della Commisione Strutture, il quale è stato attivo nelle pubbliche relazioni fra gli Enti coinvolti nel Seminario ed ha creduto nell iniziativa. 24

25 Infine, last but non least, un particolare ringraziamento a FIP Industriale di Padova, nella persona dell ing. Francesco Tomaselli, il quale ha svolto la funzione di deus ex machina del Seminario Tecnico. Grazie per la cortese attenzione 25