Ingegneria sismica

L' ingegneria sismica è una branca dell'ingegneria civile che studia la risposta delle strutture ai sismi e le metodologie per progettare le strutture degli edifici con criteri antisismici, oppure per adeguare ad un grado di sicurezza maggiore le strutture già realizzate e non più conformi alle nuove normative antisismiche (più severe) elaborate successivamente alla costruzione.

Taipei 101, dotato con *tuned mass damper*, Taipei, Taiwan

In termini molto semplificati, si tratta di comprendere come le onde sismiche si propagano attraverso il terreno e come vengono trasmesse alla struttura.

La finalità ingegneristica è di realizzare una soluzione costruttiva economica, che possa proteggere la costruzione dalla più probabile tipologia di sollecitazioni sismiche che prevedibilmente agiranno sulla struttura consentendo, nella migliore delle ipotesi, che l'opera rimanga indenne o che subisca danneggiamenti lievi, facilmente ripristinabili in seguito ad una serie di riparazioni.

Nel caso di sollecitazioni sismiche di elevatissima intensità, l'obiettivo è consentire la fuga del più ampio numero di persone, sacrificando l'indennità strutturale. In questo caso un edificio di civile abitazione potrà anche deformarsi in maniera considerevole (alta duttilità strutturale), con fessurazioni ampie e diffuse; talvolta sarà soggetta a crolli parziali, ma dovrà evitare o almeno ritardare il collasso totale, in modo da consentire la fuga di chi vi abita.

Si accetta questo tipo di compromesso poiché, con le tecniche tradizionali, realizzare un edificio immune da qualunque azione sismica è teoricamente impossibile, oltre che economicamente insostenibile. Si tratta di dosare il livello di sicurezza appropriato, in funzione della destinazione d'uso e del grado di pericolo prevedibile mediante metodi probabilistici.

Negli ultimi decenni del XX secolo l'ingegneria sismica ha visto affermarsi sempre più rapidamente una nuova strategia contro i terremoti mediante le tecniche dell'isolamento sismico. Anziché realizzare una struttura che "resista" al terremoto (anche deteriorandosi gravemente nel caso di terremoti violenti), la nuova strategia consiste nell'isolare la struttura dagli effetti del sisma. Tale isolamento avviene mediante idonei apparecchi chiamati appunto isolatori sismici, generalmente realizzati in neoprene armato, che vengono frapposti tra le fondazioni e la soprastruttura e che risolvono "in radice" il problema sismico. Infatti mentre le frequenze proprie delle strutture in cemento armato tradizionali (dai 3 ai 10 piani fuori terra) vanno proprio a coincidere con la maggior parte delle frequenze dei terremoti (e quindi si verifica il fenomeno della risonanza in campo elastico amplificando forze e spostamenti orizzontali), mediante l'isolamento sismico la frequenza propria della struttura isolata diventa molto più bassa di quella dei terremoti attesi realizzando così la protezione sismica voluta abbattendo drasticamente le forze orizzontali di natura dinamica.

Dopo aver ipotizzato un modello teorico su cui basare la progettazione, nel caso in cui il pericolo dei terremoti sia reale e preoccupante, possono essere utilizzati vari metodi per minimizzare i danni, tra cui:

nuclei di irrigidimento come setti, vani ascensore, vani scale, che tendono ad assorbire le azioni orizzontali, a patto che siano opportunamente collegati al resto della struttura. Le masse strutturali vanno distribuite con particolare accortezza ed, in fase di progettazione, occorre provvedere ad attente verifiche.
robustezza dei nodi strutturali, cioè delle unioni fra travi e pilastri
isolatori sismici: sono dispositivi che consentono di annullare il trasferimento delle sollecitazioni dalle fondazioni alla sovrastruttura. Grazie ad essi, la fondazione rimane libera di muoversi e vibrare, mentre la sovrastruttura si appoggia verticalmente alla fondazione, ma scivola orizzontalmente su di essa, non prendendo parte alla temibile vibrazione in orizzontale.
smorzatori sismici: dispositivi realizzati con materiali di "sacrificio" che vengono posti in posizioni soggette ad elevate deformazioni, ad esempio nei giunti strutturali, attenuando i movimenti ed eventualmente arrivando a rottura, pur di preservare l'integrità strutturale. Essi possono essere successivamente sostituiti.

Voci correlate

Il crollo di un edificio su una fondazione debole, Terremoto del Cile del 2010.

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