cento anni di ingegneria sismica

120 Pages·2015·9.75 MB·Italian

Energia, Ambiente
e Innovazione
Indice
RIVISTA BIMESTRALE DELL’ENEA
ANNO 61 - SETTEMBRE-OTTOBRE 2015
Introduzione
Registrazione
Tribunale Civile di Roma
Numero 148 del 19 aprile 2010 del Registro Stampa
2 Avezzano 1915-2015:
Direttore Responsabile cento anni di ingegneria sismica
Diana Savelli G. Di Pangrazio, P. Clemente
Comitato di Direzione
Gaetano Borrelli, Gian Piero Celata, Roberto Moneta,
Roberto Morabito, Aldo Pizzuto
Comitato tecnico-scientifi co
Osvaldo Aronica, Ilaria Bertini, Paolo Clemente, Research & development
Paolo Di Lazzaro, Andrea Fidanza,
Stefano Giammartini, Giorgio Graditi, Massimo Maff ucci,
Laura Maria Padovani, Emilio Santoro
5 Il terremoto del 13 gennaio 1915 63 Danneggiamento e recupero
Coordinamento editoriale
e la pericolosità sismica dell’area degli edifi ci storici:
Giuliano Ghisu
G. Scarascia Mugnozza, S. Hailemikael, l’esperienza dell’Aquila
Collaboratori G. Martini C. Modena, M. R. Valluzzi,
Daniela Bertuzzi, Paola Carrabba, Sergio Cappucci,
F. da Porto, M. Munari
Orietta Casali, Antonino Dattola, Barbara Di Giovanni,
14 Difendersi dai terremoti:
Giovanni Puglisi
un fi lo rosso nella storia 72 Nuove frontiere della sperimentazione
Traduzione e revisione lingua inglese
E. Guidoboni in Europa: il laboratorio CERISI
Carla Costigliola
dell’Università di Messina
Progetto grafi co
23 Earthquake tragedy and application G. Ricciardi
Paola Carabotta, Bruno Giovannetti, Cristina Lanari
of seismic isolation, energy dissipation
Edizione web and other seismic control systems 79 Comportamento sperimentale
Antonella Andreini, Serena Lucibello, Concetta Manto to protect structures in China e modellazione numerica di dispositivi
Sviluppo App Fu Lin Zhou di isolamento sismico:
Giordano Vicoli l’Incidente Probatorio per i dispositivi
Promozione 31 Behavior of response controlled del Progetto C.A.S.E. a L’Aquila
Paola Crocianelli and seismically isolated buildings A. De Stefano
Gli articoli rifl ettono le opinioni degli autori during severe earthquakes in Japan
e non necessariamente quelle dell’ENEA T. Saito 87 L’isolamento sismico degli impianti
a rischio di incidente rilevante
Per informazioni e contatti: [email protected] 38 Considerazioni progettuali associate M. Forni
alla risposta di isolatori sismici
Copertina e dissipatori di energia a scala reale 98 Isolare conviene: valutazioni
Al centro, foto storica del terremoto di Avezzano. G. Benzoni su un edifi cio di nuova costruzione
Sopralluogo del Re Vittorio Emanuele III, W. Bellotta, F. Amatilli
13 gennaio 1915.
46 Progettare in zona sismica nel terzo
Fonte: sito web del Dipartimento della Protezione Civile, millennio: le moderne tecnologie 108 Applicazione dell’isolamento sismico
Presidenza del Consiglio dei Ministri A. Martelli per il miglioramento sismico
degli edifi ci danneggiati dal terremoto
Impaginazione 55 Dal terremoto di Avezzano (1915) aquilano
Varigrafi ca Alto Lazio a quello dell’Aquila (2009): D. Corsetti
Via Cassia, km 36,300 (zona industriale) - 01036 Nepi (VT)
evoluzione dei criteri di progettazione
Stampa P. Clemente, G. Bongiovanni,
Laboratorio Tecnografi co - Centro Ricerche ENEA Frascati
G. Buff arini, F. Saitta
Numero chiuso nel mese di novembre 2015
Disponibile sul sito www.enea.it
e su App Store per i dispositivi mobili Apple
N. 5/2015
introduzione
Giovanni Di Pangrazio, Sindaco di Avezzano
Paolo Clemente, Dirigente di Ricerca ENEA
Avezzano 1915-2015:
cento anni di ingegneria sismica
Sono trascorsi 100 anni dal tragico evento disastrosi mai registrati in Italia, seguì la
che distrusse totalmente la città di Avez- grande guerra, che rese ancor più difficol-
zano. Rimase in piedi soltanto una casa, tose le operazioni di ricostruzione. E nean-
costruita nel 1910 dall’ing. Cesare Palazzi, che la seconda guerra mondiale risparmiò
mentre delle altre rimasero soltanto cu- Avezzano, come dimostra la decorazione
muli di macerie. I soccorsi partirono con con medaglia d’argento al merito civile,
molte ore di ritardo sia a causa dell’im- a seguito dei danneggiamenti causati dai
praticabilità di molte strade sia per l’im- bombardamenti alleati del 1944.
preparazione dello Stato ad affrontare un Sono trascorsi 100 anni nei quali la città
disastro simile. I dati furono terrificanti: è stata ricostruita ed è cresciuta notevol-
11.700 vittime su un totale di 13.000 abi- mente. Oggi Avezzano conta oltre 40.000
tanti nella piccola cittadina; complessi- abitanti, seconda soltanto a L’Aquila
vamente, nella vasta area interessata dal nell’omonima provincia, e rappresenta il
sisma, i morti furono circa 30.000. centro di riferimento per l’intera Marsica.
Il sisma del 1915 accadde in un periodo di Sono trascorsi 100 anni ma nulla è stato di-
sviluppo socio-economico dell’area fucen- menticato, grazie anche alle testimonian-
se che seguì la colossale opera di bonifica ze orali e scritte, tramandate di generazio-
del Fucino. All’evento sismico, uno dei più ne in generazione fino ai nostri giorni.
L’unico edifi cio di Avezzano che ha resistito al terremoto del 1915
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Sono trascorsi 100 anni ma quali sono stati di sicurezza non perseguibile con tecni- o
i progressi della scienza e della tecnica a che tradizionali, senza incidere significa- r
t
favore della sicurezza dei cittadini? Disa- tivamente sui costi. n
i
stri come quello de 1915 possono ancora Il problema delle strutture esistenti, inve-
verificarsi? Che cosa si fa per prevenire ce, è ben più delicato. È, infatti, ben noto
i terremoti e mitigarne gli effetti? In que- che gran parte degli edifici esistenti in
sto secolo altri terremoti sono accaduti in Italia non è in grado di sopportare l’azione
varie parti d’Italia alcuni con effetti disa- sismica che attualmente la normativa pre-
strosi, anche se non paragonabili a quel- scrive per gli edifici di nuova costruzione
li della Marsica. In questo volume, con i nei rispettivi siti. Gran parte del patrimo-
contributi presentati al convegno tenutosi nio edilizio ha un’età superiore ai 50 anni,
nel Castello Orsini di Avezzano nei giorni valore tipico della vita utile di un edificio
29 e 30 maggio 2015, viene esposto lo sta- e, inoltre, i periodi di maggiore attività
to dell’arte sul tema con riferimento agli in campo edilizio hanno seguito eventi
aspetti tecnico-scientifici. Sono affrontate eccezionali, quali le guerre mondiale e
le problematiche inerenti alla pericolosi- gli eventi sismici stessi. Di conseguenza
tà sismica, all’indagine storica, all’analisi molte costruzioni sono state edificate in
dei danni dovuti ai recenti terremoti e, fretta e senza adeguati controlli, facilitan-
soprattutto, alle moderne tecnologie anti- do l’uso di sistemi e materiali scadenti.
sismiche, per quel che riguarda la proget- Infine, interventi impropri, architettonici
tazione di nuove costruzioni e l’adegua- e/o strutturali, hanno spesso accelerato
mento di quelle esistenti. gli effetti legati alla vetustà ed al degra-
Ma gli sforzi della scienza e della tecnica do, acuiti da una manutenzione carente, se
sono vani in assenza della consapevolez- non del tutto assente.
za del rischio da parte della popolazione È necessaria un’efficace politica di pre-
e di un impegno serio e duraturo da par- venzione a fronte degli eventi naturali
te delle istituzioni. Geofisici e ingegneri che si basi su un’oculata programmazio-
possono descrivere le caratteristiche dei ne della spesa e degli interventi che, con
terremoti e i loro effetti sulle costruzioni, riferimento alle opere strategiche o di
rispettivamente, e quindi le caratteristi- particolare rilevanza (quali prefetture, ca-
che che le costruzioni devono avere per serme, ospedali, scuole, ecc.), stabilisca
salvaguardare soprattutto, ma non solo, le delle priorità sulla base di un’accurata co-
vite in esse presenti. A valle di questi stu- noscenza delle pericolosità e dello stato
di e delle relative conclusioni, però, è la di salute delle costruzioni. Una menzione
politica che sceglie il grado di sicurezza particolare meritano gli edifici scolastici,
che una comunità può permettersi, tenu- per i quali l’attenzione è tornata a galla a
to conto dei costi. Al riguardo è bene di- seguito del terremoto di San Giuliano di
stinguere tra nuove costruzioni e strutture Puglia del 2002 ed è ulteriormente cre-
esistenti. sciuta dopo quelli dell’Aquila del 2009 e
Per le prime va detto che oggi l’ingegne- dell’Emilia del 2012.
ria civile può fornire le soluzioni tecniche Sul tema della sicurezza dell’edilizia
per progettare e costruire edifici, ponti e pubblica, l’amministrazione comunale
infrastrutture in grado di resistere anche di Avezzano sta ponendo una particola-
ai terremoti più violenti, grazie anche allo re attenzione ai fini di una corretta pre-
sviluppo di moderne tecnologie antisi- venzione. Sulla base di quanto stabilito
smiche, che possono garantire un grado dall’OPCM 3274/2003, art. 2 comma 3, ha
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provveduto alle verifiche di vulnerabili- 24 giugno 2009, di conversione del de-
tà sismica di tutto il patrimonio scolasti- creto legge n. 39 del 28 aprile 2009 per la
co, che hanno fornito, purtroppo, risultati ricostruzione in Abruzzo, prevede che si-
non sempre positivi. Pertanto, si è decisa ano finanziati interventi per la prevenzio-
la chiusura di tre plessi scolastici, men- ne del rischio sismico su tutto il territorio
tre per il complesso storico delle scuo- nazionale, grazie ad un fondo istituito dal
le medie Fermi e Corradini, che ospita Ministero dell’Economia. Tuttavia la spe-
complessivamente circa 700 studenti, si è sa rappresenta una minima percentuale,
deciso di eseguire una studio più appro- di poco inferiore all’1%, del fabbisogno
fondito che è stato affidato all’ENEA con per l’adeguamento sismico di tutte le
la collaborazione del GLIS. costruzioni, pubbliche e private, e delle
Per fronteggiare la situazione è necessa- opere infrastrutturali strategiche, e i fon-
rio ridisegnare l’intero fabbisogno scola- di vengono erogati con notevole ritardo.
stico del Comune di Avezzano, utilizzan- Per la realizzazione dei nuovi edifici sco-
do in maniera razionale i finanziamenti lastici verrà adottato il sistema dell’ap-
disponibili, tenendo conto dei risultati palto integrato, sulla base di progetti pre-
delle verifiche di vulnerabilità sismica e liminari redatti dal Comune di Avezzano.
concentrando la popolazione scolastica in Nell’attribuzione dei punteggi si darà
edifici più sicuri anche attraverso l’uso di grande importanza agli aspetti riguar-
immobili di proprietà privata. danti il miglioramento della resistenza
Sono in itinere dieci progetti, di cui tre sismica, rispetto ai minimi di legge, e il
già appaltati e gli altri da appaltare en- risparmio energetico.
tro la fine del 2015, per un totale di circa In definitiva, costruire in legalità offre
21 milioni di euro. Per altre sette scuole maggiori garanzie di sicurezza degli edi-
sono state avanzate richieste di finan- fici a fronte di eventi sismici: questo deve
ziamento in attesa degli esiti dei relativi essere il contributo delle istituzioni per
bandi. L’articolo 11 della legge n. 77 del una corretta prevenzione sismica.
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&
Research
development
Il terremoto del 13 gennaio 1915
e la pericolosità sismica dell’area
Il terremoto della Marsica del 13 gennaio 1915, di magnitudo 7, devastò l’area del Fucino causando circa 30000
vittime e distruggendo diversi centri abitati, tra cui la città di Avezzano. In questo lavoro sono descritti le principali
caratteristiche dell’evento sismico e gli effetti sull’ambiente e, sulla base dell’attuale classificazione sismica
e degli studi di microzonazione sismica in corso, il livello di pericolosità sismica dell’area fucense, determinato
dalla combinazione della pericolosità di base e degli effetti di sito
DOI 10.12910/EAI2015-075
n G. Scarascia Mugnozza, S. Hailemikael, G. Martini
Introduzione
“Non mi resi subito conto di ciò che era avvenuto; ritenni Il terremoto del 13 gennaio 1915
dapprima che si trattasse del crollo improvviso dello stesso
stabilimento dove ero occupato: catastrofe forse avvenuta Caratteristiche generali dell’evento
per lo scoppio di qualche macchina. Non potevo immagina- Il 13 gennaio 1915 alle ore 06:52:43 (GMT) un catastrofi-
re quale orribile immane catastrofe si fosse abbattuta sulla co terremoto colpì l’area della Marsica e parte del Lazio
ridente Avezzano, così tranquilla e piena di vita. La gamba meridionale con intensità che raggiunsero l’XI grado
sinistra mi doleva abbastanza, ma ciò non mi impedì di tra- della scala Mercalli-Cancani-Siegerg (MCS), secondo
scinarmi fino all’aperto. Ma appena fuori, le mie orecchie quanto riportato nel Catalogo INGV-CPTI11 (Rovida et
furono straziate da mille lamenti. Guardai Avezzano e cre- al., 2011). La scossa fu avvertita (Figura 1a) nella mag-
detti ancora di essere vittima di un orrendo sogno: il castel- gior parte del territorio italiano, dalla Pianura Padana
lo, gli stabilimenti dagli alti fumaioli, la Chiesa dell’artisti- alla Basilicata. In Castenetto e Galadini (1999), si calco-
co ed agile campanile, tutto era scomparso. Avezzano era la per questo evento una magnitudo Ms = 7.0 (st. dev.
scomparsa ed al suo posto non si scorgevano che pochi 0.6 su informazioni da 22 stazioni sismometriche) e mb
muri” (Il Mattino di Napoli, 14 gennaio 1915). Con queste = 6.8 (st. dev. 0.2 su 2 stazioni). Più recentemente, Ro-
drammatiche parole, un testimone oculare descrive i mo- vida et al. (2011) stimano una magnitudo Mw = 7.0 ±
menti immediatamente seguenti la scossa di terremoto 0.09 (macrosismica) e Mw = 7.04 ± 0.37 (da regressio-
che colpì Avezzano il 13 gennaio 1915. Fu questo uno dei ne di dati strumentali). La scossa principale, che non fu
più distruttivi eventi sismici della storia italiana, con circa preceduta da foreshocks, diede inizio ad un prolungato
30.000 vittime e 20 centri abitati che subirono la quasi to- sciame sismico che si protrasse per circa 4 anni (Cava-
tale distruzione degli edifici. I successivi studi sulla distri-
buzione dei danni evidenziarono che la cattiva qualità dei
materiali di costruzione e le carenze strutturali, insieme
a caratteristiche geologico-tecniche tali da innescare fe-
Contact person: Gabriele Scarascia Mugnozza
nomeni di amplificazione sismica nei siti più danneggiati, [email protected]
furono le principali cause di distruzione.
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Research & development
(a) (b)
FIGURA 1 Carte delle isosisme del terremoto del Fucino del 13.1.1915: (a) generale; (b) dettaglio per l’area epicentrale
Fonte: a) Martinelli, 1915; b) Oddone, 1915
sino, 1935). Come evidenziato in Castenetto e Galadini colpita dal terremoto nei giorni immediatamente suc-
(1999), le repliche non superarono valori di magnitudo cessivi alla scossa principale, Oddone (1915) verificò
Ms = 4.7, in linea con il comportamento delle strutture che la maggior parte dei danni agli edifici era imputa-
sismogenetiche dell’area appenninica. bile sia alla localizzazione dei centri abitati, posti in siti
con caratteristiche geologico-tecniche tali da indurre
Gli effetti sui centri abitati fenomeni di amplificazione locale del moto sismico,
Il terremoto di Avezzano del 1915 ebbe effetti distrut- sia all’alta vulnerabilità degli edifici. Infatti, Oddone
tivi in tutta la Marsica. È stato infatti calcolato (Ca- notò che la maggior parte degli abitati danneggiati
stenetto e Galadini, 1999) che 21 località subirono la erano posizionati su alluvioni recenti o al contatto tra
distruzione quasi totale degli edifici, con intensità ma- depositi soffici e rocce carbonatiche o, infine, su co-
crosismiche maggiori o uguali al X grado MCS. Par- noidi o falde di detrito. Per le tipologie edilizie, veniva
ticolarmente pesante fu anche il numero totale delle rimarcata la cattiva qualità dei materiali di costruzione
vittime pari a circa 30.000 unità, che sono state così e gravi difetti di realizzazione quali fondazioni insuf-
suddivise per provincia: ficienti, gravi difetti strutturali nelle travature e nelle
• L’Aquila 29.105; compagini murarie, presenza di sbalzi, volte pesanti e
• Frosinone 527; tetti fortemente spingenti.
• Rieti 391;
• Pescara 15; Gli effetti sull’ambiente
• Roma 7. Gli effetti del terremoto sull’ambiente furono numerosi
Basandosi su rilevazioni e analisi eseguite nell’area ed estesi su un’area molto vasta.
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(a) (b)
t
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FIGURA 2 Ubicazione degli effetti del terremoto del 1915 sull’ambiente fisico nell’area del Fucino v
Fonte: a) Castenetto e Galadini, 1999; b) Fortunato et al., 2012 e
d

&

A questo proposito, il “Catalogo italiano degli effetti de- (Figura 3c-d; DISS Working Group, 2010) lunga circa 28 h
c
formativi del suolo indotti dai forti terremoti” (CEDIT- km e larga circa 16 km posta lungo il versante montuo- r
a
Fortunato et al., 2012) ha censito 41 fenomeni franosi, 12 so che borda ad Est il bacino fucense ed in grado di ge-
e
liquefazioni, 38 rotture superficiali del terreno, 12 modi- nerare forti terremoti (M 6.5-7.0) con periodo di ritorno s
e
ficazioni della superficie topografica. nell’ordine del migliaio di anni (1400-2600 anni).
R
In particolare, Oddone (1915) segnalò la formazione di L’individuazione delle sorgenti sismogenetiche e la
una spaccatura del terreno che bordava perimetralmen- loro parametrizzazione in termini geometrici e cinema-
te la piana del Fucino per una lunghezza di circa 70 km, tici è un fondamentale elemento per la stima della peri-
con una larghezza di 30-100 cm e con uno spostamento colosità sismica del territorio.
verticale relativo dei due lati della spaccatura di circa Per sorgente sismogenetica si intende una struttura
30-90 cm, dalla quale furono osservate fuoriuscite di geologica, ovvero una faglia, in grado di generare ter-
acqua e gas infiammabili. remoti. Una modellazione tridimensionale di queste
Lo stesso Autore registrò la formazione di vulcanelli di sorgenti (Boncio et al., 2004) è ottenuta integrando dati
fango (es. Pescina, Sora e Concerviano), e numerosi fe- geologici superficiali, sismologici e geologico-geofisi-
nomeni di instabilità dei versanti quali l’innesco di fra- ci profondi. Le singole sorgenti sono parametrizzate in
ne o il distacco di massi. termini di caratteristiche geometriche (Figura 3a), di
Per quello che riguarda gli effetti di tipo idrogeologico, in cinematismo, di spessore dello strato sismogenetico,
molte località furono segnalate l’intorbidimento, la variazio- di continuità spaziale delle strutture e di livelli massimi
ne della portata o la temporanea scomparsa di sorgenti e va- della pericolosità sismica associati alle singole sorgen-
riazioni dei livelli di pozzi o di bacini idrici (Cavasino, 1935). ti, quest’ultima rappresentata dalla magnitudo del mas-
simo terremoto atteso.
Ai fini del calcolo della pericolosità sismica, oltre alla
Pericolosità sismica dell’area modellazione tridimensionale precedentemente de-
scritta, risulta di fondamentale importanza la stima della
Le sorgenti sismogenetiche ricorrenza dei terremoti di una determinata classe di ma-
Il catastrofico terremoto della Marsica del 1915 si è ge- gnitudo che la sorgente è in grado di generare. Tali infor-
nerato lungo la Faglia del Fucino, una struttura tettonica mazioni sono state elaborate e organizzate nel Database
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(a) (c)
(b) (d)
FIGURA 3 (a) Blocco-diagramma esemplifi cativo di sorgente sismogenetica e parametri geometrici della sorgente “Fucino”; (b)
Rappresentazione schematica delle Sorgenti Simogenetiche Individuali; (c) sorgenti sismogenetiche dell’Italia centrale,
(d) parametri per la sorgente ITIS002 “Fucino Basin”
Fonte: a) Boncio et al., 2004 modifi cato); b) Basili et al., 2008 modifi cato; c) e d) DISS Working Group, 2010
of Individual Seismogenic Sources (DISS Working Group, le dimensioni dei piani di rottura, della quantità di
2010; Basili et al., 2008) realizzato dall’Istituto Nazionale spostamento per evento sismico e della magnitudo
di Geofisica e Vulcanologia (INGV) e in cui le sorgenti attesa;
sismogenetiche sono classificate in tre categorie: ii) Sorgenti Composite, dedotte sulla base di dati ge-
i) Sorgenti Individuali, definite sulla base di dati ge- ologici e geofisici, per le quali le dimensioni delle
ologici e geofisici sono caratterizzate mediante pa- possibili aree di rottura sono scarsamente definite o
rametri geometrici, cinematici e sismologici, per sconosciute; tali sorgenti non sono quindi considera-
le quali si presume una ricorrenza periodica del- te capaci di generate terremoti di specifica magni-
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