Edifici antisismici: quando lo sono davvero?

Tempo di lettura: 35 minuti

L’Italia è uno dei paesi a maggior rischio sismico per la frequenza dei terremoti che hanno storicamente interessato il suo territorio e per l’intensità che alcuni di essi hanno raggiunto, determinando un impatto sociale ed economico rilevante. Le problematiche di sicurezza strutturale sono particolarmente sensibili in quelle regioni caratterizzate da elevati rischi/pericoli naturali, tra cui le zone con una alta pericolosità sismica, caratterizzate da forti accelerazioni sismiche.

Un edificio è antisismico quando non si limita a resistere al terremoto, ma è
progettato per deformarsi in modo controllato senza collassare, salvaguardando le persone anche
oltre il sisma di progetto. Non basta quindi il rispetto formale della normativa: contano
la regolarità della forma, la gerarchia delle resistenze, la continuità strutturale e la qualità
dell’esecuzione in cantiere. Un edificio può essere perfettamente a norma sulla carta e comportarsi
male sotto sisma se uno di questi aspetti viene trascurato.

Il rischio sismico

Il rischio sismico è determinato da una combinazione della pericolosità, della vulnerabilità e dell’esposizione ed è la misura dei danni che, in base al tipo di sismicità, di resistenza delle costruzioni e di antropizzazione (natura, qualità e quantità dei beni esposti), ci si può attendere in un dato intervallo di tempo.

Le azioni sismiche di progetto Le azioni sismiche di progetto si definiscono a partire dalla “pericolosità sismica” del sito di costruzione, che è descritta dalla probabilità che in un fissato lasso di tempo (“periodo di riferimento” – Vr – espresso in anni), in detto sito si verifichi un evento sismico di entità almeno pari ad un valore prefissato. La pericolosità sismica è definita in termini di: Accelerazione orizzontale massima attesa – ag. Un territorio avrà una pericolosità sismica tanto più elevata quanto più probabile sarà, a parità di intervallo di tempo considerato, il verificarsi di un terremoto di una certa magnitudo. Le conseguenze di un terremoto, tuttavia, non sono sempre gravi: molto dipende dalle caratteristiche di resistenza delle costruzioni alle azioni di una scossa sismica. La predisposizione di una costruzione ad essere danneggiata da una scossa sismica si definisce vulnerabilità.

Quanto più un edificio è vulnerabile (per tipologia, progettazione inadeguata, scadente qualità dei materiali e modalità di costruzione, scarsa manutenzione), tanto maggiori saranno le conseguenze che ci si deve aspettare in seguito alle oscillazioni cui la struttura sarà sottoposta.

Il concetto di “sostenibilità strutturale“

I terremoti che hanno colpito l’Italia hanno causato danni economici consistenti, che sono stati impiegati per il ripristino e la ricostruzione post-evento. A ciò si devono aggiungere le conseguenze non traducibili in valore economico sul patrimonio storico, artistico, monumentale.

La valutazione della sostenibilità degli edifici (sostenibilità edilizia) non può limitarsi alla considerazione dei criteri prestazionali nella sola sfera del risparmio energetico o del comfort abitativo o dell’impatto ambientale dei materiali, ma deve anche considerare la sostenibilità in termini di resistenza, o meglio di sicurezza strutturale estesa nelle varie fasi di vita di un edificio.

In altre parole, la valutazione della sostenibilità basata sul concetto di ciclo di vita nel settore delle costruzioni è caratterizzata da diverse fonti di incertezza, quali:

• La presenza e l’intensità dei fenomeni naturali ed antropici critici (caratteristica del sito);
• La resistenza delle infrastrutture e la durata della vita utile.

Per il significato intrinseco di sostenibilità basata sul concetto del Life Cycle Thinking, l’analisi, che è condotta su una durata temporale fissata (ciclo di vita), dovrebbe tener conto di possibili eventi che possono verificarsi nel corso di tale arco temporale e che potrebbero influire sul risultato finale complessivo dell’analisi stessa in funzione delle pericolosità del sito stesso. Stiamo parlando di eventi accidentali, quali possono essere uragani, tornado, incendi e inondazioni e terremoti.

Approccio normativo: gli Stati Limite

Le Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC 2018), attuale normativa di riferimento per le costruzioni al § 2.1, stabilisce che:

“Le opere e le componenti strutturali devono essere progettate, eseguite, collaudate e soggette a manutenzione in modo tale da consentirne la prevista utilizzazione, in forma economicamente sostenibile e con il livello di sicurezza previsto dalle presenti norme.

La sicurezza e le prestazioni di un’opera o di una parte di essa devono essere valutate in relazione agli stati limite che si possono verificare durante la vita nominale di progetto”.

Si definisce stato limite una condizione, superata la quale, l’opera non soddisfa più le esigenze elencate nelle presenti norme. La normativa prevede i seguenti Stati Limite:

Quali sono i livelli prestazionali della resistenza sismica?

Nella concezione ingegneristica di calcolo, l’approccio alla progettazione sismica delle strutture viene articolato su livelli prestazionali che deducono quello che sarà il comportamento atteso dalle strutture, come riportato anche dalle NTC ’18 (§ 3.2.1).

Nel grafico sottostante vengono esemplificati i danni che un edificio subisce, o meglio, le deformazioni a cui è assoggettabile in funzione delle azioni sismiche alla base previste nei rispettivi Stati Limite, includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali e gli impianti.

Le NTC 2018 impostano la verifica della sicurezza rispetto al raggiungimento degli Stati Limite confrontando le azioni agenti sulla struttura con la sua capacità resistente.

Precisiamo che tutti i sistemi costruttivi sono dimensionati per resistere alle azioni sismiche per ciò che è previsto dalla normativa corrente in virtù del tipo di costruzione (presenza o meno di affollamento, importanza strategica), ed in funzione della pericolosità sismica sulla quale dovranno sorgere (in ragione dell’accelerazione al sito ag).

“Ogni opera è quindi progettata in modo da fornire precise prestazioni atte a soddisfare determinate esigenze in funzione del tipo di evento sismico”

Le prestazioni sismiche di una costruzione, definiti “obiettivi prestazionali” possono essere sintetizzate nella correlazione fra i “livelli di prestazione sismica” (comportamenti attesi) ed i “livelli di intensità sismica” nei quali l’intensità dello scuotimento sismico è correlata al periodo di ritorno.

Come evidenziato in figura:

È sufficiente il rispetto normativo?

La progettazione degli edifici in ambito residenziale si limita alla progettazione della struttura agli SLV (Stati Limite di Vita) definendolo come livello prestazionale “obiettivo normativo” che prevede la salvaguardia delle vite umane dopo il verificarsi di un evento sismico definito raro.

Tale progettazione non assicura la salvaguardia degli immobili in tutta la sua integrità, i quali, pur soddisfando un requisito da normativa (di protezione delle persone) possono essere vulnerabili a sismi (di intensità e tempi di ritorno maggiore) permettendo di subire ingenti danni senza collassare, e che necessiteranno di importanti riparazioni per rendere la struttura nella peggior dei casi agibile (quindi il ripristino della struttura in termini di rigidezza) o nei casi più fortunati al ripristino della funzionalità e dell’estetica.

Negli ultimi eventi sismici, riferimento a L’Aquila, in cui i sismografi hanno registrato accelerazioni al suolo particolarmente violente paragonabili a periodi di ritorno superiori a 475 anni, si sono generate smisurate perdite di vite umane e ingenti danni agli edifici da non essere più riutilizzabili.

Di seguito alcuni esempi di danni in seguito a terremoti.

Danno strutturale: ribaltamento fuori piano dei tamponamenti

Danno strutturale: espulsione del paramento esterno

Danno strutturale: crollo dell’edificio sul piano terra a pilotis

Danneggiamento delle contropareti o dei divisori interni

Danneggiamento alle pavimentazioni

Danneggiamento alle merci o apparecchiature

Oltre all’impatto economico, c’è un impatto di tipo sociale: la preoccupazione delle persone ha generato una concezione collettiva di scarsa resistenza del costruito civile e ha dimostrato come la società attuale si attenda dalle costruzioni prestazioni molto elevate (con “livelli prestazionali” che garantiscono la piena operatività) anche a seguito di eventi sismici di estrema violenza anche in edifici di tipo residenziale e non solo strategico.

Il comportamento sismo-resistente

La sismo-resistenza è una evoluzione della concezione antisismica basata su un approccio più restrittivo di quello dettato dalla normativa (del rispetto dell’obiettivo base di salvaguardia delle vite umane), implementato dalla necessità di raggiungere una prestazione strutturale elevata orientata alla riduzione del danneggiamento dell’involucro dell’edificio e del suo contenuto tale che l’edificio possa continuare ad essere occupato e gestito durante un evento sismico, cercando così di minimizzare le potenziali perdite economiche ed aumentare la sicurezza delle persone.

Quale soluzione adottare?

Ad esempio, il sistema costruttivo Argisol e Termosolaio consente di ottenere prestazioni sismiche ben superiori ai requisiti prestazionali minimi prescritti dalla normativa, orientato al comportamento sismo-resistente. Il sistema permette di realizzare strutture in calcestruzzo altamente performanti in termini di sicurezza antisismica, di efficienza energetica e comfort abitativo interno, in grado di garantire un adeguato benessere acustico, attraverso una serie di materiali sostenibili per l’ambiente attraverso un cantiere semplice, veloce e sicuro.

Il risultato ottenibile è la soddisfazione, tra l’altro a costi contenuti, dei bisogni e delle richieste attese dalla società.

Con Argisol e Termosolaio si possono realizzare strutture a comportamento scatolare (interamente costituite da nuclei a setti in calcestruzzo armato) che garantiscono una ottimale resistenza nei confronti delle azioni orizzontali.

Possiamo affermare che il sistema costruttivo a pareti portanti, incaricate sia per sopportare i carichi verticali e al contempo le azioni sismiche, progettato considerando un comportamento non dissipativo, permette di mantenere l’intera costruzione in campo elastico lineare consentendo una agibilità immediata (SLO – Stato Limite di Operatività) post sisma.

→ Scopri di più sul nostro articolo “La sismoresistenza con Argisol: dettagli tecnici e normative” ←

Con il sistema costruttivo Argisol e Termosolaio si realizzano strutture sismo-resistenti che soddisfano contemporaneamente le seguenti prestazioni:

• A fronte di terremoti di più elevata intensità (rari), la costruzione resiste senza raggiungere eccessivi stati di deformabilità;
• A fronte di terremoti che hanno una significativa probabilità di verificarsi nella vita nominale di un edificio, la costruzione, comprese le apparecchiature rilevanti, non subisce danni gravi e interruzioni d’uso.

In questo modo si soddisfano le richieste di:

• Salvaguardia delle vite umane;
• Protezione delle strutture;
• Integrità dei componenti non strutturali (contropareti, divisori interni, apparecchiature, altro);
• Operatività delle attività durante il sisma.

Il sistema risulta particolarmente indicato per quel tipo di costruzioni che devono essere dotate di un livello di protezione sismica più elevato in funzione della loro importanza e del loro uso (come: scuole, ospedali, case di cura, caserme, altri edifici strategici).

→ Vuoi conoscere tutti i vantaggi del sistema Argisol e Termosolaio? Clicca qui! ←

Asilo “L’Angelo Custode” ad Umbertide (PG) Complesso scolastico a San Potito Sannitico (CE)

Scuola materna “I Girasoli” a Rovolon (PD) Liceo Scientifico “R. Nuzzi” ad Andria (BT)

Abbiamo considerato l’importanza, in fase di costruzione e di ristrutturazione di un edificio, di soddisfare le esigenze e le aspettative di sicurezza antisismica.

Usando tecnologie come Argisol e Termosolaio di Bioisotherm è possibile rispondere a pieno alla domanda di mercato mantenendo, allo stesso tempo, i costi ridotti.

Vuoi approfondire la capacità antisismica e la
semplicità di utilizzo del nostro sistema costruttivo?
Scopri la sismoresistenza con Argisol.
Se cerchi invece informazioni sulle abitazioni, vedi la pagina dedicata alle
case antisismiche.

Quali sono i sistemi costruttivi antisismici

Non esiste un solo sistema “antisismico”: esistono sistemi che, se progettati e realizzati
correttamente, hanno un buon comportamento sotto sisma. I principali usati oggi in Italia sono
cinque.

• Cemento armato gettato in opera — il più diffuso. Il comportamento
  dipende quasi interamente dalla corretta applicazione della gerarchia delle resistenze e dai
  dettagli di armatura nei nodi.
• Muratura armata — buona risposta per edifici bassi e regolari, con
  limiti di altezza e di forma più stringenti.
• Acciaio — elevata duttilità e leggerezza, quindi minori forze sismiche
  in gioco; richiede grande cura nei collegamenti e nella protezione al fuoco.
• Legno a pannelli portanti (X-Lam) — molto leggero e duttile nei
  collegamenti, con ottimo rapporto tra massa e resistenza.
• Casseri a perdere in EPS (sistemi ICF) — le pareti in calcestruzzo
  armato vengono gettate dentro casseforme isolanti che restano in opera. Il risultato è una
  struttura continua e monolitica su tutti i lati dell’edificio, con l’isolamento
  termico già integrato nello spessore della parete.

Quest’ultima è la logica del sistema Argisol:
pareti portanti in calcestruzzo armato continue, senza i nodi trave-pilastro che nei telai
tradizionali sono il punto più delicato, e con l’involucro isolante realizzato nello stesso
passaggio costruttivo. Sugli edifici esistenti la stessa logica si applica con il
cappotto sismico, che rinforza
strutturalmente e isola in un unico intervento.

Come si costruisce un edificio antisismico: i principi che contano davvero

Al di là del sistema scelto, il comportamento sotto sisma dipende da alcuni principi
progettuali che valgono per tutti.

Regolarità in pianta e in elevazione

Le forme compatte e simmetriche si comportano molto meglio di quelle articolate. Rientranze
marcate, ali sbilanciate, piani con rigidezze molto diverse tra loro generano torsioni e
concentrazioni di sforzo che il progetto deve poi compensare. Il caso peggiore è il
piano soffice: un piano terra molto più aperto e flessibile di quelli sovrastanti, che
concentra su di sé tutta la deformazione.

Gerarchia delle resistenze

È il principio secondo cui si decide dove la struttura deve danneggiarsi per prima:
si rendono le travi più deboli dei pilastri, così che il danno si concentri in punti scelti e
duttili invece che nelle colonne, il cui cedimento porterebbe al collasso. È la differenza tra un
edificio che si danneggia e uno che crolla.

Duttilità e continuità strutturale

Un edificio antisismico non è rigido: è capace di deformarsi molto prima di rompersi,
dissipando energia. Perché questo funzioni la struttura deve essere continua,
senza interruzioni o discontinuità tra fondazione, pareti e solai: ogni giunto mal risolto è un
punto in cui la catena si spezza.

Fondazioni e terreno

Le azioni sismiche arrivano all’edificio attraverso il terreno, che può amplificarle
sensibilmente. La caratterizzazione del suolo e una fondazione adeguata — possibilmente
unitaria, per evitare cedimenti differenziali tra parti diverse dell’edificio — sono parte
integrante del progetto antisismico, non un capitolo separato.

Gli elementi non strutturali

È l’aspetto più sottovalutato. Tamponature, tramezzi, controsoffitti, facciate e impianti non
portano carichi, ma nei terremoti recenti sono responsabili di gran parte dei feriti e quasi sempre
della quota maggiore dei danni economici. Un edificio che resta in piedi ma diventa inagibile ha
comunque fallito buona parte del suo obiettivo.

La qualità dell’esecuzione

Un progetto eccellente realizzato male non produce un edificio sicuro. Copriferro rispettato,
staffature nei nodi, getti senza riprese improvvisate, continuità delle armature: sono dettagli di
cantiere che decidono il comportamento reale della struttura molto più di quanto si creda. I
sistemi costruttivi che riducono il numero di operazioni delicate in cantiere hanno, da questo punto
di vista, un vantaggio pratico.

Zone sismiche e normativa di riferimento

Il territorio italiano è classificato in quattro zone sismiche, dalla 1 (la
più pericolosa) alla 4 (la meno esposta). La classificazione non stabilisce però da sola come
progettare: le NTC 2018 (Norme Tecniche per le Costruzioni, DM 17 gennaio 2018)
definiscono l’azione sismica di progetto a partire dalla pericolosità del sito specifico,
dalla categoria di sottosuolo, dalla vita nominale dell’opera e dalla
classe d’uso, cioè dalle conseguenze che un suo danneggiamento avrebbe.

Ne consegue un punto spesso frainteso: due edifici nello stesso comune possono avere richieste
antisismiche diverse, se hanno destinazione d’uso o vita nominale diverse. Una scuola o un ospedale
sono progettati per prestazioni più alte di un capannone, a parità di zona sismica.

Sul patrimonio esistente il riferimento è invece la classificazione del rischio sismico
introdotta ai fini del Sismabonus, che misura
il miglioramento ottenuto con l’intervento in termini di classi di rischio.

Domande frequenti sugli edifici antisismici

Quando un edificio si può definire antisismico?

Quando è progettato per deformarsi in modo controllato durante il sisma senza collassare,
proteggendo le persone anche oltre il terremoto di progetto. Il rispetto formale della normativa è
il punto di partenza, non la garanzia: contano anche regolarità della forma, gerarchia delle
resistenze, continuità strutturale e qualità dell’esecuzione.

Che differenza c’è tra antisismico e sismoresistente?

Nell’uso comune sono sinonimi. In termini tecnici “sismoresistente” è più preciso: nessun
edificio è immune ai terremoti, si progetta perché resista a un’azione sismica definita
mantenendo prestazioni stabilite. Nessuna costruzione può essere dichiarata indistruttibile.

Qual è il sistema costruttivo più antisismico?

Non ne esiste uno in assoluto: cemento armato, acciaio, legno, muratura armata e casseri a
perdere in EPS possono tutti dare ottimi risultati se progettati e realizzati bene. Contano di più
la regolarità dell’edificio, la continuità della struttura e la cura del cantiere che la scelta
del materiale in sé.

Un edificio antisismico può crollare?

Sotto un evento superiore a quello di progetto il danno è possibile, ma la progettazione
antisismica punta proprio a evitare il collasso improvviso: la struttura si deforma e si danneggia
in punti scelti, lasciando il tempo di mettersi in salvo. La differenza tra un edificio antisismico
e uno che non lo è non è l’assenza di danno, è il modo in cui il danno si manifesta.

Quanto costa in più costruire antisismico?

Su una nuova costruzione l’incidenza è contenuta, perché il progetto antisismico è integrato
fin dall’inizio e non si aggiunge a lavoro finito. Adeguare un edificio esistente costa invece
molto di più, perché impone di intervenire su una struttura già realizzata: è la ragione per cui
prevenire in fase di progetto conviene sempre.

Come si verifica se una casa esistente è antisismica?

Serve una valutazione della sicurezza sismica condotta da un tecnico: analisi documentale,
rilievo geometrico e strutturale, indagini sui materiali e verifica rispetto alle norme vigenti. Il
risultato attribuisce all’edificio una classe di rischio sismico e indica quali interventi
migliorerebbero le prestazioni.