Perché a Brooklyn un palazzo di tre piani è crollato all’improvviso: il punto di vista ingegneristico

Alle 16:00 di mercoledì (ora di New York, le 22 circa ora italiana) un edificio di 3 piani del 1930 realizzato in muratura portante, è collassato a Brooklyn appena in prossimità di uno scavo profondo 4.2 metri. Il crollo, avvenuto tra Flatbush e Bedford Avenue, ha causato 8 vittime, 3 vigili del fuoco feriti e 60 sfollati (24 famiglie evacuate da 4 edifici adiacenti). Analizzando l'evento dal punto di vista dell'ingegneria forense, il cedimento di una struttura vecchia di quasi un secolo in aderenza a un fronte di scavo attivo rappresenta un caso emblematico di perdita di equilibrio statico e dinamico.

Le ipotesi sulle cause del crollo a Brooklyn

Dal punto di vista dell'ingegneria civile, i crolli adiacenti a scavi urbani profondi (in questo caso stimati fino a circa 14 piedi, pari a oltre 4 metri di profondità, con operazioni connesse di scavo chiamano in causa fattori ben noti nella meccanica dei terreni e nella progettazione delle opere di sostegno. Vediamo i principali.

Cedimento o inadeguatezza del sistema di sostegno dello scavo

I permessi rilasciati dal DOB a settembre prevedevano lavori di sbancamento e, di conseguenza, l'obbligo di protezione dello scavo (SOE). Quando si scava in ambito urbano a ridosso di edifici storici in muratura (privi di fondazioni profonde su pali e poggianti spesso su modeste zattere o direttamente sul terreno superficiale), il terreno circostante tende a rilasciare le tensioni laterali. Tra le prime ipotesi, quella del cedimento geotecnico. Se, infatti, i sistemi di protezione e ritenuta dello scavo, come palancole, paratie tirantate o strutture di contrasto,  subiscono deformazioni eccessive, flessioni anomale o cedimenti al piede, si innesca un movimento del terreno di fondazione, che, come in questo caso, può comportare cedimenti enormemente gravi.

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La perdita, quindi, di supporto laterale dello scavo, e il conseguente scivolamento o cedimento  del terreno sotto le fondazioni possono aver provocato una velocissima rotazione e, di conseguenza, collasso per taglio o pressoflessione della muratura.

Effetti dinamici e vibrazioni

I registri e i rapporti preliminari hanno evidenziato la presenza di attività di scavo spinte e la rimozione di roccia nel lotto. Le lavorazioni con escavatori pesanti a ridosso di edifici vecchi,  o le eventuali micro-esplosioni controllate per la roccia generano onde d'urto e vibrazioni importanti. La muratura, assieme ai leganti del secolo scorso, possiede una resistenza a trazione e a taglio estremamente ridotta, e le vibrazioni continue potrebbero aver indotto fenomeni di fessurazione progressiva compromettendo l'equilibrio statico della struttura.

Precedenti infrazioni e criteri di conformità

Gli accertamenti del dipartimento edilizio hanno portato all'emissione immediata di un ordine di stop-lavori per operazioni di cantiere non sicure che potrebbero aver causato il crollo dell'edificio adiacente. Dal punto di vista tecnico-normativo, l'eventuale non conformità rispetto ai progetti approvati o l'assenza di monitoraggi eseguiti in tempo reale, potrebbe aver impedito di cogliere i segnali premonitori del dissesto.

Le criticità strutturali del collasso dell'edificio

Gli ingegneri strutturisti del New York City Department of Buildings e i tecnici dei vigili del fuoco impegnati nelle operazioni di soccorso si sono trovati ad affrontare un quadro di estrema instabilità.

Prima di tutto, si evidenzia infatti come la parete condivisa rimossa dal crollo ha lasciato solai e tramezzi di un edificio adiacente privi di controventamento laterale. Senza puntoni di emergenza (shoring e bracing), sussiste un elevato pericolo di collasso progressivo secondario.

Non per ultimo, la presenza di piogge abbondanti durante le operazioni di soccorso e scavo dei detriti va ad appesantire, non di poco, il materiale incoerente e riduce ulteriormente i margini di sicurezza degli scavi temporanei, con un ingente aumento de rischio di frane interne al cantiere.

L'inchiesta formale chiarirà attraverso le perizie sui materiali e l'analisi dei dati di cantiere se il cedimento sia imputabile a un errore di calcolo nelle spinte del terreno, a un difetto esecutivo nella messa in opera delle paratie o a un superamento dei limiti operativi consentiti nelle immediate vicinanze di fabbricati storici vulnerabili.