Isolamento sismico della nuova scuola F. Iovine di San Giuliano di

Paolo Clemente1 ([email protected])
Isolamento sismico della nuova scuola F. Iovine di San Giuliano di Puglia
Il 31 ottobre 2002, alle 11:32, una scossa di terremoto colpisce il Molise; l’evento, di magnitudo 5.4
(secondo le stime dell’INGV) non provoca danni gravi, eccetto che a San Giuliano di Puglia dove,
oltre a rendere irrecuperabile circa il 70% degli edifici, provoca il crollo dell’edificio scolastico
pluricomprensivo Francesco Iovine. Molti, tra alunni e personale della scuola, riescono a mettersi al
sicuro, tante vite sono salvate dai vigili del fuoco, impegnati nell’opera di recupero per oltre 24 ore,
ma sotto le macerie trovano la morte una maestra e 27 bambini, dei 56 che al momento erano
nell’edificio (gli altri, fortunatamente, erano nel cortile esterno per una festa). L’episodio riporta a
galla, sull’intero territorio nazionale, il problema della sicurezza delle scuole e degli edifici pubblici
in genere e sulla conseguente spinta emotiva, viene emanata la nuova normativa sismica (OPCM
3274/2003), che rende possibile, agevole e vantaggioso l’uso delle più moderne tecnologie
antisismiche, in particolare dell’isolamento sismico e della dissipazione d’energia.
Il Dipartimento della Protezione Civile ha voluto che la nuova scuola di San Giuliano di Puglia
fosse realizzata con un sistema di isolamento sismico alla base. Tale soluzione era già stata
individuata dall’ENEA, in sede di predisposizione del Piano della Ricostruzione di San Giuliano di
Puglia, come quella da preferire per gli edifici di nuova realizzazione. Al progetto ha lavorato un
gruppo di esperti, coordinato dallo scrivente e composto anche dal prof. Mauro Dolce
dell’Università della Basilicata, dall’ing. Giacomo Buffarini dell’ENEA e dal prof. Alberto
Parducci dell’Università di Perugia.
Caratterizzazione dell’input sismico
Prima del 31 ottobre 2002 il territorio comunale di San Giuliano di Puglia (come del resto la
maggioranza dei comuni dell’area), non era classificato tra le zone sismiche, benché segnalato come
“ad elevato rischio sismico” nell’Ordinanza 2788 del 12 giugno 1998 del Ministro dell’Interno,
allora delegato per il coordinamento della protezione civile. Con la classificazione sismica
dell’OPCM 3274/2003, San Giuliano è stato inserito in zona sismica 2. Più recentemente, la mappa
di pericolosità sismica dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) del 2004
attribuisce al territorio comunale di San Giuliano di Puglia un valore di ag con probabilità di
superamento del 10% in 50 anni pari a 0.21 g, valore accettato anche dal Comitato TecnicoScientifico (Decreto del Commissario delegato n. 19 del 12 giugno 2003) istituito dalla Regione
Molise per redigere le “Direttive tecniche per la progettazione e realizzazione degli interventi sugli
edifici pubblici e scolastici”. Per quanto riguarda l’amplificazione sismica locale, (Microzonazione
sismica di San Giuliano di Puglia – Rapporto della Commissione tecnico–scientifica – Decr. N.
1094 del 3.4.03), l’area interessata dalla costruzione della scuola è stata classificata come terreno
Tipo B, con fattore di amplificazione sismica S = 1.4. Infine, come richiesto per gli edifici
scolastici, è stato adottato un livello di protezione sismica maggiore, attraverso un coefficiente di
importanza γI = 1.2.
La struttura della nuova scuola di San Giuliano di Puglia
Il complesso di strutture denominato scuola, è in realtà costituito da due corpi, denominati
rispettivamente “scuola” e “centro universitario” (Fig. 1). Ciascuno dei due corpi presenta evidenti
irregolarità, sia in pianta sia in altezza, che hanno reso difficile la realizzazione di un’adeguata
struttura antisismica: luci notevoli, corpi con forti asimmetrie, presenza dei cosiddetti “piani
soffici”, tamponature arretrate rispetto alle maglie dei telai, carichi notevoli in copertura, ecc.
Inizialmente i progettisti avevano cercato di ovviare a queste caratteristiche dell’architettonico con
1
ENEA – Centro Ricerche Casaccia
tecniche tradizionali, dividendo ciascuno dei due edifici in tre corpi, tra i quali erano stati previsti
giunti sismici, che avrebbero dovuto consentire spostamenti non inferiori ai 15 cm, con conseguenti
perdite di spazi, duplicazioni di pilastri e travi a cavallo dei giunti e necessità di manutenzione dei
giunti stessi in futuro. Alle strutture era stata giustamente conferita una certa rigidezza, prevedendo
pilastri a sezione rettangolare molto allungata, ovvero delle vere e proprie pareti.
La soluzione adottata, invece, consiste nella costruzione di un unico impalcato di base, su tre lati,
poggiante sulla struttura di fondazione, anch’essa unica, per mezzo del sistema d’isolamento
sismico; dall’impalcato di base spiccano i due corpi, la scuola e l’università (Fig. 2). Le strutture in
elevazione hanno comunque un’adeguata rigidezza, che garantisce il dovuto “disaccoppiamento” tra
il moto del suolo e quello della struttura. Tale soluzione sfrutta bene la simmetria dell’opera nel suo
complesso, eliminando molti dei problemi incontrati dai progettisti nella definizione della struttura
tradizionale e rispettando ampiamente l’idea architettonica originaria.
Sono stati previsti 12 Sliding Devices (Isolatore tipo 0) e 61 High Damping Rubber Bearings
(HDRB), questi ultimi di due tipi caratterizzati da diverse rigidezze (Isolatori tipo 1 e tipo 2).
Inizialmente gli HDRB (Isolatori tipo 1 e tipo 2) erano stati disposti in corrispondenza dei pilastri
(tenendo conto essenzialmente del carico verticale agente sull’isolatore sia in condizioni statiche
che sismiche), mentre i dispositivi a scorrimento (Isolatori di tipo 0) erano stati posizionati in
corrispondenza degli appoggi del solaio di base, non aventi pilastri sovrastanti. Successivamente, la
distribuzione degli isolatori è stata modificata al fine di ottimizzare il comportamento dinamico del
sistema: la disposizione finale è riportata nella Fig. 2. Tutti i dispositivi sono stati forniti
gratuitamente dall’ACEDIS.
Fig. 1 – La nuova scuola Francesco Iovine di San Giuliano di Puglia
Conclusioni
L’edificio scolastico di San Giuliano, in caso di sisma della stessa intensità o anche superiore di
quello del 2002, oscillerà molto lentamente, pressoché come un corpo rigido, con spostamento
massimo inferiore ai 25 cm, mentre le accelerazioni ai vari piani saranno drasticamente ridotte
rispetto a quelle che si avrebbero nell’edificio a base fissa. Di conseguenza, non si avranno danni
alla struttura né al contenuto e all’interno non si avvertirà quella sensazione di scuotimento violento
e rapido che induce il panico nei ragazzi e negli adulti all’interno degli edifici. Questi risultati non
sono ottenibili con le tecniche tradizionali, aventi come obiettivo l’incremento di resistenza delle
strutture. Quanto ai costi, è poi da notare che, in generale, l’isolamento sismico è pure
economicamente conveniente, non solo perché consente un notevole risparmio nelle strutture in
elevazione al momento della costruzione (risparmio che, molto spesso, bilancia i costi aggiuntivi
conseguenti all’applicazione del sistema d’isolamento), ma anche e soprattutto in un’ottica di lungo
termine: infatti, siccome una struttura isolata, in occasione di eventi sismici anche dell’intensità
massima prevista al sito, risponde in campo elastico (quindi, senza riportare danni alle strutture né
alle parti non strutturali), essa non necessita di lavori di riparazione. Nel caso della scuola di San
Giuliano di Puglia, occorre sottolineare che l’isolamento sismico:
-
ha permesso di eliminare i numerosi giunti previsti nel progetto originario, consentendo un
risparmio aggiuntivo a quello determinato dalla riduzione delle forze sismiche;
- ha comportato soltanto la necessità di spazi in fondazione più alti, al fine di consentire
l’ispezione dei dispositivi; era già prevista, invece, la realizzazione di un solaio (in luogo del
semplice vespaio) al piano terra;
- ha consentito una rapida soluzione ai diversi problemi strutturali posti dalle caratteristiche
architettoniche del complesso.
La scuola di San Giuliano di Puglia deve quindi rappresentare un esempio pilota di edificio
pubblico a prova di terremoto e l’intera cittadina dovrebbe essere ricostruita ricorrendo alle
moderne tecnologie antisismiche. Sarebbe la scelta migliore per diffondere la convinzione che dal
terremoto ci si può difendere.
Fig. 2 – Impalcato di base e disposizione degli isolatori. Questi sono stati forniti gratuitamente
dall’ACEDIS
Ringraziamenti
È doveroso ricordare che alla costruzione della nuova scuola F. Iovine contribuiscono:
− il Dipartimento di Protezione Civile,
− l’Ufficio del Soggetto Attuatore per la ricostruzione di San Giuliano di Puglia,
− la Fondazione Renato Armellini (ha regalato il progetto architettonico preliminare),
− l’ENEA (consulenza tecnico-scientifica per la progettazione e l’installazione del sistema di
isolamento sismico),
− l’associazione dei Costruttori Italiani Dispositivi di Vincolo Strutturale ACEDIS (ALGA spa,
FIP Industriale spa, TIS spa – che ha fornito gratuitamente i dispositivi di isolamento sismico),
− l’Università della Basilicata –Dip. di Strutture, Geotecnica, Geologia applicata all’Ingegneria
(che ha effettuato gratuitamente le prove di accettazione sui dispositivi)
− la Di Biase Costruzioni di Campobasso (impresa esecutrice dei lavori),
− A. Paolino (progetto esecutivo), G. Gallina (progetto delle strutture),
− P. Clemente, G. Buffarini, M. Dolce e A. Parducci (consulenti per l’isolamento sismico),
− C. Quartaroli (direttore dei lavori),
− A. Martelli e C. Pasquale (collaudatori in corso d’opera).
Fig. 3 – Prove di accettazione di isolatori
elastomerici (Unibas)
Fig. 4 – Isolatori elastomerici installati
Fig. 5 – Installazione di un dispositivo a
scorrimento
Fig. 6 – Vista generale delle fondazioni e del
sistema di isolamento sismico al termine
dell’installazione
Fig. 7 – Isolatore elastomerico dopo il getto
parziale delle travi dell’impalcato di base
Fig. 8 – Travi dell’impalcato di base prima
della posa in opera del solaio di base