terremoto in alaska (usa-1964)
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terremoto in alaska (usa-1964)
Viale Kennedy 4 90014 Casteldaccia (PA) www.ingegneriasolazzo.it TERREMOTO IN ALASKA (USA-1964) Il terremoto in Alaska vicino al golfo Prince William avvenuto il 27 marzo del 1964 scosse il territorio nei limiti della linea isosismica del 7° grado su una superficie circa di 100.000 km2. La sua magnitudo era di 8-8,7 con l’ipocentro posto ad una profondità di 33 chilometri. La durata delle scosse, con l’accelerazione alla superficie di ≥ 0,02g, fu di circa 3 minuti. Giudicando dalla magnitudo, dalla profondità del fuoco e dalle conseguenze l’intensità era ≥ 9° grado nelle zone vicine all’epicentro. Furono registrate delle frane in montagna, nei confini del litorale e sulle isole vicine. L’effetto distruttivo del terremoto era aggravato dagli tsunami. I danni materiali ammontarono a 312 milioni di dollari. Vi furono 125 vittime. Il numero delle vittime ridotto e i danni materiali relativamente bassi si spiegano con l’influenza positiva delle norme di resistenza sismica prese in considerazione durante la costruzione degli edifici. La città di Anchorage, il più grande dei centri abitati colpiti dal terremoto, distava 130 km dall’epicentro. Essa subì molte distruzioni. Secondo i dati di V. Kloud, le accelerazioni orizzontali del suolo ad Anchorage furono di 0,16g. Le distruzioni erano aggravate dalla grande durata del terremoto e dal numero elevato di forti aftershocks. Nelle prime 40 ore si verificarono 55 aftershocks con magnitudo di 4 e uno con magnitudo di 6,7. Gli epicentri degli aftershocks si trovavano lungo il litorale del golfo e dell’isola Kodiak per una lunghezza di 600 km, il che dimostra la grande portata della spaccatura dell’ipocentro. Durante il terremoto avvenne il sollevamento delle isole e del fondo del golfo approssimativamente lungo la linea di Ingegneria Solazzo S.r.l. – Viale Kennedy 4 - 90014 Casteldaccia (PA) – Tel/Fax: 091.941857 – e-mail: [email protected] 1 dislocazione degli epicentri. Il litorale della penisola Kenay e dell’isola Kodiak sprofondò. La superficie di sollevamento totale oppure di depressione era di 250.000 km2. In alcune zone il fondo dell’oceano salì di 15 m, mentre la superficie della sprofondò di 1,8 m; sono stati registrati anche spostamenti orizzontali. Infatti, la distanza tra l’isola Montague e l’isola Latouche diminuì di 5-7 m, mentre il litorale del golfo si spostò a Sud. Tutto ciò portò ad un mutamento di posizione delle isole, del litorale e delle attrezzature portuali. Parte di esse finirono sott’acqua, altre si sollevarono. Alcune frane ebbero luogo ad Anchorage. Il fronte di distacco lungo la frana più grande del litorale di Turnagain mostra una stratificazione inclinata dei terreni che favorirono la frana (fig.II.14. b,I). Ingegneria Solazzo S.r.l. – Viale Kennedy 4 - 90014 Casteldaccia (PA) – Tel/Fax: 091.941857 – e-mail: [email protected] 2 C’era uno strato di sabbia e pietrisco, e sopra, uno strato di argilla di media densità con strati intermedi di melma e sabbia. Lo strato superiore di circa 5 m era composto di pietrisco congelato di 2-2,5 m che durante le oscillazioni si spostava su quello inferiore umidificato, sprofondando verso il mare. La figura II.14 b, II mostra come si presentava la zona soggetta alla frana. In questa zona c’erano soltanto case in legno ad un solo piano abitate pochissimo che, trovandosi su crepacci, furono fortemente sinistrate (fig. II.14 b, III); le case al di fuori delle zone dei crepacci furono poco danneggiate. Giudicando dai danni agli edifici di Anchorage, si può supporre che le oscillazioni del suolo abbiano avuto periodi relativamente più grandi, cioè non inferiori a 0,5 s. Ciò è dovuto a due ragioni: 1) la grande lontananza dall’epicentro (circa 130 km), 2) il fatto che in una serie di zone il suolo ha avuto periodi di oscillazioni proprie di oltre 0,4 s. I periodi di oscillazione del suolo sono stati cause dei maggiori danni subiti dagli edifici alti rispetto a quelli a pochi piani disposti vicino ad essi. Due edifici di 13 piani, con la stessa costruzione e orientamento, distavano 1,6 km l’uno dall’altro. I loro muri esterni, le pareti delle scale e i pozzi dell’ascensore erano monolitici in cemento armato e calcolati per sopportare le sollecitazioni sismiche. Monolitici erano anche i sotterranei, gli zoccoli, le colonne interne e i solai; questi ultimi non avevano travi trasversali (fig. IV.1). Ingegneria Solazzo S.r.l. – Viale Kennedy 4 - 90014 Casteldaccia (PA) – Tel/Fax: 091.941857 – e-mail: [email protected] 3 Ambedue gli edifici presentavano danni uguali: tutte le piattabande sulle aperture dei muri esterni andarono distrutte. Numerose incrinature si formarono nelle pareti della scale, mentre in seguito alla pressione nei pilastri delle pareti, il cemento armato si era frantumato facendo sporgere le armature, oppure presentavano rotture dovute alla trazione con lo spostamento, il che era avvenuto nel corso del cambiamento di direzione delle oscillazioni dell’edificio, come una mensola interrata (fig. IV.2). Ingegneria Solazzo S.r.l. – Viale Kennedy 4 - 90014 Casteldaccia (PA) – Tel/Fax: 091.941857 – e-mail: [email protected] 4 I solai e i basamenti non presentavano danni. In base ai dati di misurazione sono state costruite curve della ripetitività dei periodi delle oscillazioni del suolo; vicino ad uno degli edifici dominanti sono stati 0,4 s, vicino ad un altro edificio 0,38 s. Con l’aiuto di una macchina vibratrice sono stati eseguiti anche i collaudi degli edifici danneggiati. Le caratteristiche degli edifici non danneggiati sono state valutate con il calcolo. Il confronto dei dati ottenuti (tab. IV.1) indica una grande diminuzione della rigidità degli edifici dovuta ai danneggiamenti. Ingegneria Solazzo S.r.l. – Viale Kennedy 4 - 90014 Casteldaccia (PA) – Tel/Fax: 091.941857 – e-mail: [email protected] 5 Nell’opera [IV.29] è indicato che questi edifici erano stati calcolati per una sollecitazione sismica più bassa rispetto alle norme in vigore negli USA per la zona data. Questo si ripercosse sul grado di danneggiamento degli edifici, ma la causa determinante è stata l’imprecisione del loro schema costruttivo, cioè la loro resistenza sismica era garantita esclusivamente dai due muri esterni, con aperture fortemente indebolite. Le pareti delle scale avevano una rigidità notevolmente inferiore rispetto alla rigidità dei muri esterni e fino alla distruzione di quest’ultimi non poterono assorbire la quota piuttosto notevole delle sollecitazioni. Dopo la distruzione degli architravi la rigidità dei muri risultò fortemente indebolita e cominciarono a svolgere funzione di sostegno le pareti delle scale che possedendo però una capacità portante ridotta, non poterono assorbire la sollecitazione sismica e subirono gravi danni. Un certo indebolimento delle costruzioni dei due edifici poteva essere stato provocato dal terremoto debole del 1954 (ottobre) che aveva avuto magnitudo 6,75 ed epicentro che distava 80 km dalla città. Steinbrugge ha indicato che ambedue gli edifici avevano avuto danneggiamenti moderati. In città rimasero fortemente danneggiati tutti gli edifici a 9 e più piani aventi sia costruzioni in cemento armato, che in acciaio. Quest’ultimi avevano spesso diaframmi in cemento armato e anime di irrigidimento. Ingegneria Solazzo S.r.l. – Viale Kennedy 4 - 90014 Casteldaccia (PA) – Tel/Fax: 091.941857 – e-mail: [email protected] 6 L’albergo “Westvard” di 13 paini (fig. IV, 3 a) era situato non lontano dalla frana, e nel suolo sottostante passavano dei crepacci. Nei telai di metallo dell’edificio si ebbero danneggiamenti insignificanti tra i muri in cemento armato, però danni seri si verificarono nelle pareti e nelle anime rigide che avevano assorbito il grosso del carico. In una serie di zone di queste pareti andarono distrutte le piattabande sopra le porte; si ruppero le pareti intermedie provocando il rigonfiamento dell’armatura rigida. Ciò avvenne nelle zone estreme dell’area compressa delle pareti durante la flessione del proprio piano. Ingegneria Solazzo S.r.l. – Viale Kennedy 4 - 90014 Casteldaccia (PA) – Tel/Fax: 091.941857 – e-mail: [email protected] 7 Nella parte sottostante l’edificio dell’albergo a cinque piani (fig. IV.4) vi era uno scantinato. Nel 1964 la costruzione dell’edificio non era stata portata a termine, ma le strutture principali erano già state montate. L’edificio veniva eretto sollevando i piani attorno a due torri monolitiche. Tra le due torri c’era un cortile interno. Dopo aver sollevato le lastre presollecitate del solaio di 20 cm, la loro posizione veniva fissata sulle colonne in acciaio (fig. IV.4.c); non vi erano travi. Questo edificio crollò. I testimoni raccontano che nei primi 2-3 minuti si assisteva ad una “danza folle” dell’edificio, dopo che esso si era afflosciato, coprendosi di una nuvola di polvere. L’edificio si trovava non lontano dalla frana e durante le oscillazioni era sottoposto a cedimenti non uniformi. Il crepaccio nel terreno vicino all’edificio aveva avuto uno spostamento verticale di circa 0,6 m. Pur tuttavia, la causa decisiva del crollo fu Ingegneria Solazzo S.r.l. – Viale Kennedy 4 - 90014 Casteldaccia (PA) – Tel/Fax: 091.941857 – e-mail: [email protected] 8 l’insufficiente resistenza dell’edificio rispetto alle forze orizzontali. Questo fu confermato dal fatto che gli edifici vicini, a 1-2 piani, sopportarono il terremoto abbastanza bene. L’intera sollecitazione orizzontale dell’albergo crollato veniva assorbita esclusivamente dalle due torri interne (non vi erano muri esterni e pareti divisorie) che grazie alla loro diversa rigidezza venivano sollecitate in modo non uniforme provocando il sovraccarico di una delle due. Andò completamente distrutto l’edificio a 4 piani del supermarket che aveva colonne monolitiche con una sezione 51 x 51 cm e le lastre del solaio senza travi dello spessore di 25,5 cm. Ingegneria Solazzo S.r.l. – Viale Kennedy 4 - 90014 Casteldaccia (PA) – Tel/Fax: 091.941857 – e-mail: [email protected] 9 I muri esterni sopra il pianterreno si trovavano nei tre lati dell’edificio, invece sul quarto lato tra gli assi 2-6 c’era una vetrata (fig. IV.5). La parete di fronte alla vetrata era in cemento armato monolitico, le altre due erano fatte parzialmente in cemento armato, in blocchi cavi e in lastre sospese. A giudicare dal carattere delle deformazioni, la cause dei danneggiamenti dell’edificio fu dovuta alla torsione nel piano aggravata da una cattiva disposizione delle pareti. Il progetto non prevedeva l’assorbimento dei momenti torcenti. L’edificio a 5 piani dell’albergo “Knik” non subì quasi danni, anche se si trovava vicino alla frana e gli spostamenti orizzontali del suolo nella zona raggiunsero i 3 m. L’edificio aveva su tutto il perimetro muri antisismici in cemento armato monolitici. Per il terremoto in questione i muri hanno reagito favorevolmente assicurando un periodo del tono principale delle oscillazioni proprie dell’edificio. In città c’erano parecchi edifici a un sol piano con muri in pietra cava di calcestruzzo che spesso avevano solai e coperture in legno. I muri degli edifici avevano un’armatura orizzontale, anche se i progetti prevedevano quella verticale, mai installata. In questo caso gli edifici subirono i danni maggiori. La danneggiabilità dei muri in pietra di calcestruzzo dipendeva in grande misura dalla qualità della muratura. Bisogna anche rilevare che la resistenza sismica delle costruzioni monolitiche è determinata in grande misura dalla qualità di esecuzione dei giunti di betonaggio. Gravi danneggiamenti si registrarono negli edifici con elementi prefabbricati, dovuti ai vincoli scadenti, però essi di solito non andarono distrutti. Crollò la maggior parte dell’edificio da un piano, in elementi prefabbricati a T presollecitati, con il solaio su colonne prefabbricate. I muri dell’edificio erano in pannelli prefabbricati. I vincoli tra gli elementi erano eseguiti mediante saldatura delle sporgenze delle armature. Il terremoto provocò gravi danni alle vie di comunicazione. Danni particolarmente gravi furono causati da frane e valanghe, gli tsunami danneggiarono zone portuali. Ingegneria Solazzo S.r.l. – Viale Kennedy 4 - 90014 Casteldaccia (PA) – Tel/Fax: 091.941857 – e-mail: [email protected] 10 Questi ultimi avevano distrutto 2 bacini di carenaggio del valore di 4 milioni di dollari. Soltanto sul tratto della strada Anchorage-Sevard furono danneggiati o distrutti 17 ponti (fig. IV.6). Bibliografia IV.29 – The Prince William Sound, Alaska Earthquake of 1964 and Aftershocks, Us Government Printing Office, Washington, 1967; IV.30 - Steinbrugge K. U. Structural Engineering Aspects of the Alaska Earthquake of March 17, 1964 III WCE, New Zealand, 1965 Casteldaccia (PA), lì 30.11.2016 Ing. Francesco Solazzo Ingegneria Solazzo S.r.l. – Viale Kennedy 4 - 90014 Casteldaccia (PA) – Tel/Fax: 091.941857 – e-mail: [email protected] 11