Fondazione Promozione Acciaio dedica un numero di Aa_Architetture in acciaio al tema “Costruzioni sicure in zona sismica” e propone una serie di approfondimenti a cura del Prof. Andrea Dall’Asta (Università di Camerino - Commissione Sismica per le Costruzioni in acciaio di Fondazione Promozione Acciaio) e il Prof. Alessandro Zona (Università di Camerino). Di seguito un estratto dalla sezione dedicata alle Costruzioni sicure in zona sismica.


Un aspetto complementare ai precedenti ma fondamentale per la sicurezza riguarda la dissipazione di energia. Il movimento alla base può essere interpretato come un trasferimento di energia meccanica dal terreno alla costruzione, man mano che l'energia entra il moto si manifesta con intensità crescente, al termine dell'evento il moto si riduce e la costruzione ritorna in quiete dopo che tutta l'energia entrata è stata smaltita o, più tecnicamente, dissipata. L'ampiezza del moto che si manifesta e le associate sollecitazioni sulle costruzioni sono tanto più limitate quanto più il sistema è capace di dissipare velocemente l'energia che sta entrando.
Nell'approccio convenzionale al problema, suggerito nelle principali normative internazionali ed in quella nazionale, la dissipazione di energia deriva principalmente dal danneggiamento della costruzione, danneggiamento che coinvolge inizialmente gli elementi non strutturali (tramezzi, infissi, ecc.) per arrivare alla plasticizzazione dei componenti strutturali nel caso di eventi particolarmente intensi (figura 1).
In questa logica, tanto più una costruzione è capace di subire danni senza collassare, tanto più sarà capace di dissipare energia, il suo moto sarà più contenuto, le sollecitazioni moderate e il costo della struttura limitato.
Ovviamente, quando arriverà il terremoto, ci sarà un conto da pagare per rendere nuovamente funzionale la costruzione e questo conto sarà proporzionale al danneggiamento. Il proprietario si trova quindi di fronte all'alternativa di scegliere se investire di più nella realizzazione di una nuova costruzione o rischiare di spendere molto di più nel ripristino nel caso di terremoto. Il ventaglio delle possibilità di scelta è estremamente ampio, dipende dalla tipologia del sistema strutturale e dal progetto di dettaglio dei singoli componenti. E’ il progettista che dovrebbe guidare il committente verso la scelta migliore.
Questo aspetto viene descritto dal fattore di struttura q. Tale fattore parte dal valore unitario per le strutture progettate per non danneggiarsi e assume valori via via più grandi in base all’efficacia dei meccanismi di danneggiamento attivati per dissipare l’energia. Ciò determina una riduzione della forza sismica di progetto come illustrato nella figura 2. In questo modo il progetto strutturale in zona sismica si compone di tre fasi: scelta del fattore di struttura in relazione alla tipologia strutturale e al livello di danno accettato in condizioni sismiche, progetto della struttura con le forze sismiche ridotte in base al fattore di struttura, attuazione di tutte le regole di dettaglio volte a garantire che la struttura abbia effettivamente la capacità di dissipare l’energia sismica in modo coerente con il fattore di struttura adottato.

Negli ultimi anni stanno trovando applicazione approcci più razionali ed efficaci alla questione del controllo dei parametri che definiscono la risposta sismica. La crescente diffusione di queste soluzioni è stata anche sostenuta dalla recente normativa che ne permette l’adozione senza particolari vincoli burocratici.
In sintesi, la risposta sismica può essere migliorata adottando due strategie differenti. La prima interviene sul periodo proprio della costruzione. Come evidente dallo spettro di risposta (in PARTE[1] figura 3), se la costruzione oscilla più lentamente (periodo più lungo), le accelerazioni e le forze sismiche si riducono. Il risultato si può ottenere introducendo un sistema flessibile, chiamato isolamento sismico, tra la fondazione solidale al terreno e la parte superiore della costruzione. La seconda strategia interviene sulla dissipazione e si attua introducendo dispositivi speciali, i dissipatori sismici, che provvedono a dissipare l’energia in ingresso, evitando che questa produca un danneggiamento sulla costruzione. Le due tecniche possono anche essere combinate per ottimizzare la prestazione complessiva e sono disponibili sul mercato dispositivi di dissipazione e isolamento basati su tecnologie differenti e pensati per soddisfare le esigenze più varie.
Sotto l’aspetto del rapporto costi-benefici, queste tecniche risultano sicuramente convenienti in una valutazione complessiva nel ciclo di vita della costruzioni. In ogni caso, anche i costi iniziali di costruzione sono spesso confrontabili con quelli di una soluzione tradizionale perché i maggiori costi dei dispositivi sono in buona parte compensati dalle economie che si possono fare nella struttura, dove le sollecitazioni sono maggiormente ridotte e non è necessario adottare gli onerosi dettagli costruttivi richiesti dalla progettazione tradizionale.