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Materiali e strutture a confronto

In seguito agli eventi sismici ricorrenti, ci si chiede quale siano le strutture più sicure ed i relativi materiali per affrontare in sicurezza le sollecitazioni sismiche. Ad una tale domanda non si può rispondere in maniera assoluta e questo perché le componenti da prendere in considerazione sono tante e tali da richiedere un attento studio caso per caso.  Attualmente, una costruzione antisismica può essere realizzata impiegando principalmente materiali come calcestruzzo armato, acciaio, muratura portante di vario genere, legno.

Per ognuna delle tipologie strutturali sopracitate, le norme vigenti in materia di costruzioni antisismiche, dettano precise indicazioni circa i requisiti dimensionali e qualitativi a cui tali strutture devono conformarsi, al fine di garantire il grado di sicurezza statica richiesto. Come si può ben notare, la normativa in materia non indica una tipologia strutturale migliore delle altre ai fini antisismici e ciò in considerazione del fatto che una buona struttura sismo-resistente, può essere realizzata con materiali diversi, purchè si rispettino le caratteristiche di resistenza del materiale, impiegando prodotti di buona qualità, rispettando le modalità e tempi di posa in opera adeguati.

I tragici eventi degli ultimi giorni, hanno messo in evidenza quanto detto, infatti il sisma dell’Italia Centrale ha collaudato edifici di ogni tipo, costruiti anche con tecniche diverse. Facendo notare come, vecchie case in muratura costruite con criterio, ossia adottando spessori adeguati, materiali di buona qualità, leganti a base di calce e pozzolana, hanno opposto una buona resistenza al terremoto, rispetto ad altre strutture apparentemente più resistenti, ma in realtà costruite con materiali inadeguati, senza rispettare criteri dimensionali e distributivi corretti. Duemila anni di storia hanno dimostrato come, edifici costruiti con pietre squadrate, ancorate tra loro con ammorsature di bronzo o altro materiale, rispettando le giuste proporzioni e disposizioni regolari in pianta, hanno resistito egregiamente ad una infinità di scosse sismiche di diverso tipo e intensità susseguitesi nel corso dei secoli.

I templi di Paestum, hanno messo in evidenza come, i conci costituenti le colonne in pietra, assemblati tra loro disponendo della sabbia tra un blocco e l’altro a mo' di primordiale smorzatore, siano stati capaci di attenuare le sollecitazioni sismiche in maniera egregia. Il cemento armato, che apparentemente sembrava essere il rimedio universale in campo strutturale, ha dimostrato nel corso degli anni i suoi limiti di durata e di efficienza nel tempo, rispetto ad esempio a strutture realizzate con muratura di buona qualità. Qualcuno potrebbe restare perplesso di fronte a tale affermazione, avendo davanti agli occhi tutti gli edifici in muratura crollati, durante gli ultimi tragici eventi sismici del Centro Italia.

Materiali e sistemi di posa per migliorare la sicurezza

Come tutti avranno notato dalle immagini trasmesse dai media in occasione dei terremoti recenti, le murature degli edifici crollati, fondamentalmente consistevano in murature costituite da pietrame irregolare, assemblato con malte non sempre adeguate. Inoltre la geometria irregolare di tali costruzioni, spesso conformatasi nel corso degli anni per successive aggiunte di corpi di fabbrica, realizzati a loro volta con materiali differenti tra loro e scarsamente collegati al resto della costruzione, non hanno sopportato bene le forti sollecitazioni dei giorni scorsi.

Viceversa una muratura di buona qualità, realizzata in mattoni, tufo, laterizi armati etc., ben progettata ed eseguita, difficilmente provoca il collasso dell’edificio. Tale comportamento è assicurato dalla continuità ed omogeneità dei componenti, dalla disposizione delle parti strutturali, progettate secondo delle regole ben precise. Rispetto alle costruzioni in calcestruzzo armato, la realizzazione di un edificio in muratura, ha il vantaggio di superare il problema della contemporaneità, grazie alla possibilità di realizzare le parti strutturali senza interruzioni sostanziali.

Nella realizzazione di una struttura in calcestruzzo armato a causa delle diverse fasi con cui si sussueguono la realizzazione di pilastri, travi, solai, si verificano delle soluzioni di continuità strutturale certamente dannose al fine di un comportamento uniforme della struttura. Ovviamente, anche la realizzazione di un edificio in muratura deve avvenire nel rispetto delle norme vigenti circa la scelta dei materiali, i tempi di posa, la congruità degli spessori, la regolarità della geometria in pianta e in alzato dell’edificio, tenendo conto che, quanto più essa sarà regolare, maggiormente tenderà a ridursi l’eccentricità tra baricentro delle masse e delle rigidezze delle parti strutturali, con conseguente riduzione delle azioni torcenti sull'edificio.

Materiali e tipologie strutturali di copertura

Oltre a quanto indicato, particolare cura va posta nella scelta del tipo di copertura da realizzare in zona sismica, spesso i danni provocati dagli eventi tellurici sono aggravati dalla presenza di coperture a falde realizzati con tetti spingenti, ossia con travi portanti che trasmettono la componente orizzontale del sisma, alle murature perimetrali con effetti devastanti. Dovendo realizzare un tetto a falde, al fine di ridurre il comportamento spingente, è preferibile impiegare una struttura composta da una serie di capriate con schema triangolare reticolare. Tale impiego oltre ad avere un comportamento migliore dal punto di vista della resistenza sismica, consente di sfruttare lo spazio del sottotetto in maniera più razionale.

Impiegando tali capriate, è possibile fare a meno dei muri portanti trasversali nel sottotetto, ottenendo così spazi più ampi unitamente ad una sensibile riduzione dei costi di costruzione, stante la riduzione di tali murature all’ultimo piano. Tra i materiali da poter impiegare in zona sismica, il legno rappresenta uno dei materiali più adatti, i motivi per i quali tale scelta risulta vantaggiosa, ricadono principalmente sulla leggerezza del materiale, fattore importante, se si tiene conto dell'azione delle forze su di un edificio in caso di terremoto. Queste infatti aumentano con l’aumentare del peso della massa costruita, che viene quindi sollecitata.

Il legno oppone una resistenza meccanica alle sollecitazioni sismiche, tra le migliori in assoluto, tale caratteristica, permette alle strutture lignee un comportamento meccanico estremamente favorevole in presenza di forte sollecitazioni. Una parete in legno, grazie alla sua elasticità invece, si deforma senza rompersi, per cui la sicurezza è maggiore rispetto al comportamento di altri materiali come laterizi, etc. Altro fattore capace di dissipare l’energia sismica, risiede nella struttura propria di un edificio in legno, infatti, una struttura in legno si compone di più parti assemblate tra loro, attraverso una serie di giunzioni e nodi, i quali se ben realizzati, contribuiscono a dissipare l’energia sismica.

Tale comportamento è fondamentale al fine di scongiurare il crollo di una struttura portante, si pensi anche alla facilità con cui è possibile intervenire in una struttura in legno in presenza di un danno strutturale. Sostituire un pilastro in legno lamellare, all'interno di una struttura portante in legno, non rappresenta una impresa estremamente invasiva e costosa, tale vantaggio si fà particolarmente apprezzare, rispetto ad altri tipi di strutture con cui la stessa operazione diventa estremamente complessa,oltre che costosa.

Strutture e tecniche moderne con materiali antichi

Le moderne tecniche produttive, consentono di disporre di pareti e solette, costituite da strati di legno massiccio incrociati tra loro, meglio conosciute come soluzioni a pannelli multistrato. Una delle aziende che propone questa tipologia di pannelli è la X-Lam. Tali sistemi costruttivi oltre ai vantaggi sopraesposti, consentono la realizzazione di abitazioni in tempi più celeri e garantiscono un miglior isolamento termico e acustico. Grazie allo schema strutturale costituito da elementi piani, queste strutture sono capaci di opporre una migliore resistenza rispetto alle tradizionali costruzioni costituite da travi e pilastri isolati.

L’acciaio, pur rappresentando un ottimo materiale per realizzare strutture antisismiche, grazie alla capacità di assorbire l’energia sismica, oltre alla semplicità costruttiva con cui le varie parti strutturali possono essere assemblate, tutto a vantaggio delle realizzazioni sicure in tempi ridotti, ancora oggi a causa di una scarsa competitività economica rispetto alle tecniche costruttive tradizionali, non ha ancora acquistato la giusta collocazione nel mondo delle costruzioni civili.

Ma nonostante questo, propongono diverse soluzioni costruttive anche in acciaio prefabbricato che vantano, bellezza, flessibilità progettuale ma soprattutto una buona resistenza antisismica. Alla luce di quanto esposto, appare immediato in conclusione di questa breve nota sul tema dei materiali da impiegare nella realizzazione di costruzioni antisismiche, come non esista un materiale che in assoluto possa garantire la sicurezza più degli altri, esistono materiali diversi le cui caratteristiche di resistenza, lavorabilità e versatilità, consentono di risolvere in diversi modi il problema della sicurezza statica. Ciò che riveste in ogni caso l’importanza maggiore, indipendentemente del tipo di struttura scelto è una progettazione accurata ed una altrettanta esecuzione, nel rispetto delle norme in materia, affidandosi a ditte e maestranze di provata esperienza e serietà professionale.

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