Costruiamo scuole che crollano!
Antonio Salmeri
Tratto dal Seminario tenuto presso Università del Sannio nel corso della XII Settimana della Cultura Scientificacon introduzione del prof. Lucio ArmandoSimonelli,presidente del Corso di Laurea in IngegneriaCivile
Questo è l’Agriturismo dove mi trovavo la notte del 24 agosto 2016 rimasto illeso a parte bellissimi suppellettili interni in frantumi
Cronistoria delle abitazioni dell’uomo
L’uomo ha cominciato ad abitare nelle caverne, poi nelle capanne, poi le abita-zioni furono realizzate con il legno, con le pietre. Si crearono le volte e gli edifici in pietra furono rinforzati con elementi di acciaio e si realizzarono costruzioni
sempre più ardite con pareti in muratura e coperture di legno. Si eseguono co-struzioni con strutture in cemento armato e successivamente si incominciarono a costruire edifici abitativi sempre più alti.
E’ evidente che le prime abitazioni:grotte, capanne, casette in legno, erano a prova di sisma, man mano fidandoci della propria “intelligenza” e anteponendo il risparmio alla nostra incolumità sono diventate sempre più vulnerabili.
Ma il passaggio cruciale avvenne verso gli anni ’50 quando si passò dal costruire abitazioni per proprio uso, con coefficienti di sicurezza ovviamente maggiori, a costruzioni da vendere riducendo quindi il più possibile i coefficienti di sicurez-za prescritti dalle norme edilizie e gli appaltatori lucrarono inoltre molto spesso incoscientemente sulla qualità dei materiali.
Per millenni i materiali usati nelle costruzioni furono quindi il legno, le pietre naturali e artificiali, mentre i metalli trovarono applicazione solo come materiali secondari. Verso la fine del 1700 si cercò di utilizzare la ghisa nelle costruzioni
di ponti, cinquant’anni dopo, la laminazione di lunghe barre di ferro permise l’esecuzione di strutture ottenute dall’unione di lamiere e profilati metallici. Nel 1849 fu costruito da Stephenson un ponte ferroviario con travate in ferro di 142 metri di luce, nel 1885 in Scozia un ponte con campate da 550 metri.
Nel 1885 fu costruita a Chicago la prima casa a scheletro metallico e nel 1892 Hennebique brevettò il “sistema Hennebique”, che raccoglieva le idee fonda-mentali del cemento armato. In questo sistema la trave era armata con ferri tondi filanti sulla faccia inferiore; alcuni di essi, in prossimità degli appoggi era-no rialzati per assorbire i momenti negativi dovuti all’incastro.
Il primo ad avere introdotto il cemento armato nell'edilizia è considerato Wil-liam Wilkinson. L'architetto franco-svizzero Le Corbusier (1887-1965) fu tra i primi a comprendere le potenzialità innovative del cemento armato nell'ambito dell'architettura contemporanea.
In Italia il cemento armato iniziò a diffondersi a cavallo fra il XIX e il XX secolo. Una legislazione specifica per regolarne l'utilizzo fu emanata solo a partire dal novembre 1939 (R.D.L. n. 2229 del 16.11.1939).
Con l’introduzione dell’uso del cemento armato le strutture da isostatiche si potettero trasformare in iperstatiche con evidente riduzione del materiale ne-cessario ma con difficoltà maggiori di calcolo e di realizzazione soprattutto nei nodi di giunzione. Per edifici più imponenti i calcoli diventarono sempre più complessi e fu necessario ricorrere all’uso del Calcolatore per la risoluzione di sistemi di equazioni con centinaia di incognite al fine di determinare le solleci-tazioni nelle singole aste.
Elenco dei principali terremoti in Italia e delle norme di costruzione
Si elencano i principali terremoti verificatisi in Italia indicando la data, la locali-tà, la potenza ed il numero di vittime. Si farà inoltre una succinta cronistoria dei Decreti e Leggi sulle costruzioni ed in particolare sulla sismica emessi in Italia dal 1900 in poi.
Con i primi anni del 1900 si abbandona la tradizione ottocentesca secondo la quale la sicurezza delle costruzioni era garantita dal rispetto di regole tecniche senza nessun riscontro di verifiche numeriche.
Nel 1906 viene emanato il “Regio Decreto portante norme per le costruzioni e
riparazioni degli edifici privati e pubblici e di uso pubblico nella regione cala-brese e nei comuni della provincia di Messina” a seguito dei danneggiamenti
dovuti al terremoto (6,8 Richter) dell’8 settembre 1905 che provocò oltre 550 morti.
Nel 1906 fu emanato un Regio Decreto da applicarsi alle costruzioni che impo-neva fra l’altro un’altezza massima degli edifici in due piani ed una larghezza minima delle strade di dieci metri. Se gli edifici erano più alti la strada doveva essere più larga proprio per agevolare i soccorsi in caso di crolli.
Nel 1907 viene emanata la prima norma sulla sicurezza delle costruzioni che in-troduceva verifiche basate su calcoli statici basati sulle caratteristiche dei mate-riali individuate con prove sperimentali e nel febbraio 1908 viene emesso il primo decreto riguardante le costruzioni metalliche.
Ma il 28 dicembre del 1908 il più luttuoso terremoto avvenuto in Italia a me-moria d’uomo distrusse due intere città: Messina e Reggio Calabria.
Messina – 28 dicembre 1908
Dopo l’emissione di nuovi decreti vengono emessi i seguenti Documenti: - RDL 22 novembre 1937, n. 2105 “Norme tecniche d’Edilizia con speciali
prescrizio-ni per le località colpite dai terremoti” con allegato “Elenco dei comuprescrizio-ni e fra-zioni di comune nei quali è obbligatoria l’osservanza delle speciali norme tec-niche d’edilizia per le località sismiche di 1° e 2° categoria.
Due anni dopo viene emesso il “R. D. 16 novembre 1939, n. 2229” che costi-tuisce una svolta nell’esecuzione della progettazione, esso stabilisce che ogni opera la cui stabilità interessa l’incolumità delle persone deve essere costruita in base ad un progetto esecutivo firmato da un ingegnere o da un architetto i-scritto all’Albo professionale.
Con l’utilizzo del cemento armato per le costruzioni civili, ovvero per le costru-zioni costituite da telai a nodi spostabili, diventa necessario utilizzare metodi di calcolo laboriosi per la determinazione delle sollecitazioni nelle aste e nelle giunzioni in funzione delle lunghezze delle aste e delle loro rigidezze. Si
A cavallo degli anni 50 e 60 emergono nuove concezioni progettuali: l’ingegne-re inizia a impiegal’ingegne-re l’elaboratol’ingegne-re elettronico per progettal’ingegne-re opel’ingegne-re di maggiol’ingegne-re importanza come grattacieli e ponti di grande luce.
I metodi di calcolo con successive iterazioni si trasforma, con l’ausilio del Com-puter, nella risoluzione di sistemi con molte equazioni in altrettante incognite. In questo periodo vengono ampliate le norme riguardanti il cemento armato e vedono la luce nel 1963 i primi documenti ufficiali riguardanti le strutture in acciaio (CNR-UNI 10011).
Viene emanata la legge n. 1684 del 25 novembre 1962 riguardante in particola-re le pparticola-rescrizioni per le zone sismiche con allegato l’aggiornamento dell’elenco delle località sismiche di 1° e 2° categoria, poi esteso a quelle classificate di 3° categoria, che modifica sostanzialmente la precedente.
Si riporta la mappa sismica del 1984 e si mette a confronto con quella, note-volmente ampliata, emanata nel 2003.
La progettazione delle costruzioni ubicate in zone definite sismiche deve essere fatta tenendo conto dei carichi derivanti dall’accelerazione del terreno.
L’azione sismica viene valutata in funzione di:
- Massa strutturale
- Coefficiente d’intensità sismica C = 0,1 o 0,07 o 0,04. - Coefficiente di risposta
- Coefficiente di fondazione - Coefficiente di struttura - Coefficiente di distribuzione
In un secondo momento viene aggiunto un Coefficiente d’importanza I = 1,4 o
1,2 o 1,0 per gli edifici di importanza strategica come Ospedali, Caserme dei Vi-gili del fuoco e Prefetture.
Tale legge estende l’applicazione della stessa a ponti, viadotti, torri ed alle co-struzioni speciali con prevalente sviluppo verticale. Essa fissa inoltre i criteri per l’elaborazione dei calcoli delle strutture e l’iter procedurale per la loro appro-vazione: la licenza edilizia e l’autorizzazione del Genio Civile.
Il complesso di queste prescrizioni costituisce la base di partenza del sistema normativo italiano che riconosce che le verifiche di sicurezza possano essere svolte con il metodo delle tensioni ammissibili.
Questo metodo si è dimostrato soddisfacente nei risultati nel corso degli anni, ovviamente quando applicato correttamente.
Il 6 maggio 1976 il Friuli viene sconvolto da un fortissimo terremoto che si re-plica nel settembre dello stesso anno e provoca circa 1000 morti e la distruzio-ne totale di oltre 18 000 abitazioni.
Le costruzioni in acciaio, molto numerose anche per la presenza di molti nuclei industriali, rimasero tutte in piedi. Si riporta qui di seguito un brano dell’ inda-gine compiuta su tutte le strutture in acciaio della zona.
Nel 1980 si verifica l’evento sismico più luttuoso, con oltre tremila morti, dopo quello di Avezzano del 1914. Ci fu grande sconcerto quando si scoprì che il maggior numero di morti si ebbe in palazzi costruiti da pochissimo tempo, ov-vero quando erano già da tempo in vigore le norme sulle costruzione antisismi-che. L’indagine accertò che i progetti erano stati svolti con l’utilizzo di pro-grammi di calcolo che “garantivano la progettazione antisismica”.
Fu in seguito a tale episodio che fu emanata nel 1984 una disposizione:
CNR 10024 “Analisi di strutture mediante elaboratore, Impostazione e
reda-zione delle relazioni di calcolo”.
Il punto più significativo di tale disposizione era quello che prescriveva, con-giuntamente al tabulato del Calcolatore, una relazione giustificativa dei risultati ottenuti con calcolo manuale sufficientemente approssimato.
Il 7 maggio 1985 il Consiglio dei Ministri della CEE approva la risoluzione che stabiliva di intraprendere la stesura di una normativa comunitaria valida per tutti i paesi membri: gli EUROCODICI. Tale opera viene sviluppata con la consu-lenza degli specialisti europei ed oggi è nella fase conclusiva.
Nonostante i principi ispiratori degli Eurocodici, che hanno preso il posto delle normative nazionali, il Ministero dei Lavori Pubblici emana nel 1996 una serie di decreti ancorati alle vecchie metodologie.
Il 31 ottobre 2002 si verifica un nuovo evento sismico in Molise, tristemente doloroso in quanto nel crollo di una scuola elementare, da poco ristrutturata, a San Giuliano di Puglia, un paesino di circa 1500 abitanti, muoiono ventisette bambini (fra cui uno dei figli del progettista della ristrutturazione della scuola) e due maestre. Anche in questo caso la successiva indagine tecnica appurò che il collasso della struttura avvenne a causa di grossolani errori di progettazione nella ristrutturazione. Tale grave episodio dette lo spunto di conferire alla Pro-tezione Civile (Guido Bertolaso) l’incarico di nominare una commissione di e-sperti per la redazione di una nuova normativa sismica al fine di evitare per il futuro luttuosi eventi come quello di San Giuliano.
Viene pertanto emessa il 20 marzo 2003 l’Ordinanza n. 3274, e poi l’Ordinanza n. 3316, e quindi ancora il Decreto 21 ottobre 2003, seguito dall’Ordinanza n. 3431, e poi le Ordinanze n. 3452, n. 3467 e n. 3519.
Con questa sequenza di Ordinanze tutti i comuni italiani vengono classificati si-smici, su basi scientifiche, e suddivisi in quattro zone; per le costruzioni in zona sismica 4 di bassa intensità, si lascia alle Regioni la facoltà di decidere se la pro-gettazione deve essere antisismica o no.
Inoltre viene eliminata la possibilità di progettare con il metodo delle tensioni ammissibili e diventa obbligatoria l’analisi agli stati limite.
Il D.M. 14 settembre 2005 pubblicato nella Gazzetta Ufficiale del 23 settembre 2005 costituisce un’enorme delusione in quanto contiene numerosissimi errori
concettuali e materiali (ne sono stati contati oltre 300!) e fra l’altro si riscontra essere in aperto contrasto con gli Eurocodici.
Per correggere gli errori del suddetto Decreto, viene nominata una nuova Com-missione per l’elaborazione di un nuovo Decreto che vedrà la luce il 14 gennaio 2008. Fra proroghe, rinvii e deroghe l’Italia resta priva di norme di costruzione per ben due mesi ed in altro lasso di tempo, in ottemperanza al Decreto “mille-proroghe”, sono in vigore contemporaneamente le norme del 1996, del 2005 e del 2008.
Conclusioni
Quali conclusioni possiamo trarre da questa cronistoria? 1) L’utilizzo del PC ha portato vantaggi per la sicurezza? 2) I programmi di calcolo strutturali sono corretti? 3) Essi possono essere utilizzati da chiunque?
4) Cosa dire delle attuali norme per il calcolo strutturale? 5) Esiste un controllo dei progetti?
6) Esiste un controllo nel corso della realizzazione? 7) Esistono altri criteri per la progettazione sismica? Proviamo a dare una risposta ai singoli punti.
1) L’utilizzo del PC ha portato vantaggi per la sicurezza?
Oggi l’utilizzo del PC, data la complessità dei calcoli strutturali dovuta alle nuo-ve normatinuo-ve, è dinuo-ventato indispensabile e senza di esso è impossibile eseguire anche progettazioni molto semplici. Purtroppo il problema sta nel tecnico che lo utilizza. E’ diventata purtroppo biasimevole consuetudine utilizzare i pro-grammi di calcolo senza conoscere a fondo la materia e senza avere approfon-dito quali sono i limiti del programma di calcolo che viene utilizzato, per cui in molti casi le progettazioni risultano non corrette ed il controllo delle stesse di-venta impossibile.
2) I programmi di calcolo strutturali sono corretti?
I programmi sono corretti entro i limiti dichiarati nell’introduzione del Manuale d’uso che purtroppo pochi leggono. Ogni programma contiene un certo nume-ro di limitazioni alle quali il Pnume-rogettista (con la P maiuscola) deve ovviare con le sue necessarie conoscenze.
3) Essi possono essere utilizzati da chiunque?
A questa domanda abbiamo già risposto al punto precedente. Purtroppo è or-mai dato per scontato che è sufficiente avere un programma per sentirsi capa-ce di affrontare la progettazione più complessa. Purtroppo questo è oggi il principale problema delle progettazioni strutturali.
4) Cosa dire delle attuali norme per il calcolo strutturale?
Per quanto detto ai punti precedenti, ai fini della sicurezza, erano preferibili, almeno per le costruzioni modeste come costruzioni per abitazioni, scuole, o-spedali, caserme, ecc., le normative alle tensioni ammissibili in quanto più semplici e che, se applicate correttamente, non avevano mai dato problemi e le relazioni potevano essere eseguite manualmente e quindi facilmente control-labili.
5) Esiste un controllo dei progetti?
Sino a qualche anno fa tutte le relazioni venivano controllate dal Genio Civile. Attualmente vengono estratte “a sorte” quelle che devono essere controllate, ma per quanto detto il controllo dei tabulati diventa molto problematico e la maggior parte non vengono controllate.
6) Esiste un controllo nel corso della realizzazione?
E’ compito del Direttore dei Lavori il controllo del progetto, della qualità dei materiali, dell’esecuzione dei lavori. Questa attività comporta una presenza co-stante nei cantieri. Ma “casualmente” ogni volta che c’è un crollo si scopre che i materiali utilizzati non erano quelli indicati nel progetto e necessari per la stabi-lità.
7) Esistono altri criteri per la progettazione sismica?
Una corretta progettazione strutturale dovrebbe garantire la sicurezza della co-struzione. Esistono altri accorgimenti quali i sistemi di isolamento e dissipazio-ne da disporre alla base dei pilastri. Ma in questo caso è dissipazio-necessaria una costan-te manucostan-tenzione. Sappiamo molto bene che le manucostan-tenzioni vengono prescrit-te ma quasi sempre ignoraprescrit-te.
In definitiva fra i materiali da utilizzare per le costruzioni è da preferire per le strutture portanti l’acciaio per le motivazioni qui di seguito elencate.
Inoltre le strutture in acciaio vengono preassiemate in officine che al loro inter-no haninter-no operai specializzati che periodicamente devointer-no sostenere esami di
qualifica. La qualcosa non avviene nelle imprese edili che hanno un ristretto numero di gente qualificata e all’occorrenza assumono personale raramente qualificato.
