Lesioni dei terremoti alle nostre case e edifici, spieghiamo le più comuni e quelle più preoccupanti

Quando si verifica un evento sismico, gli edifici e le costruzioni in generale vengono investiti da azioni dinamiche proporzionali alla massa della struttura, in relazione al livello di energia che il terremoto tende a rilasciare. La risposta del fabbricato a queste sollecitazioni esterne si manifesta attraverso danneggiamenti e un quadro fessurativo che segue un'evoluzione ben precisa, in base alla capacità dell'edificio di sopportare l'evento sismico. Saper riconoscere la morfologia delle lesioni e comprendere la tipologia di danno è fondamentale per valutare l'agibilità post-evento, il livello di rischio presente e le debolezze strutturali che hanno innescato la crisi.

Fessure nell'involucro ed evoluzione del danno

Nelle strutture a telaio in cemento armato l'evoluzione del danno sismico inizia sempre dai sistemi di tamponamento, ovvero dalle pareti di chiusura esterne e dai divisori interni in laterizio. Questo accade perché le tamponature, pur essendo elementi non strutturali (cioè non progettati per assorbire i carichi agenti), possiedono un'elevata rigidezza iniziale abbinata a un comportamento estremamente fragile. Quando il telaio tende ad assecondare i movimenti innescati alla base dal sisma, le tamponature si oppongono a questo movimento, danneggiandosi sensibilmente poiché non sono in grado di deformarsi e mantenere i livelli di carico sotto l'effetto delle sollecitazioni interne. Il danneggiamento si manifesta principalmente attraverso due tipologie di fessure:

• Fessurazioni diagonali a "X": si formano al centro della parete a causa delle sollecitazioni di trazione indotte dal meccanismo alternato che si sviluppa per effetto della ciclicità dell'azione sismica. Sono lesioni che indicano chiaramente l'esaurimento della capacità di resistenza nel piano da parte della tamponatura.
• Fessure lineari di distacco perimetrale: si sviluppano lungo la linea di contatto tra la muratura in laterizio e le travi o i pilastri in cemento armato. Questa fessura rappresenta la manifestazione visiva del disaccoppiamento cinematico tra il telaio e il pannello, che da quel momento in poi concorrono a comportamenti separati e non più collaboranti.

Sebbene il collasso nel piano della tamponatura rappresenti un danno prevalentemente economico – accettato in fase di progetto quando i livelli di intensità sismica diventano elevati – il vero pericolo risiede nel ribaltamento fuori piano. In questo scenario può verificarsi infatti l'espulsione dell'intera parete verso l'esterno dell'edificio, causando rischi severi per la pubblica incolumità lungo le vie di fuga, anche dopo l'evento sismico.

Fessure nelle murature portanti

Negli edifici in muratura portante, a differenza di quelli a telaio, le pareti assolvono contemporaneamente alla funzione di isolamento e di sostegno dei carichi verticali e orizzontali. Il quadro fessurativo in queste strutture evidenzia in maniera diretta lo stato di sofferenza presente. L'azione sismica si traduce prevalentemente in sollecitazioni parallele al piano della parete: se queste forze risultano di entità importante, si verificano crisi strutturali, quindi lesioni. Queste ultime si dividono in base al meccanismo di collasso – strettamente legato alle carenze intrinseche del muro – che viene attivato.

• Lesioni diagonali a "X" da taglio: la muratura tende a rompersi lungo superfici inclinate di circa 45°. Se è di scarsa qualità o manca un efficace collegamento tra i corsi di mattoni, la fessura segue l'andamento dei giunti di malta; in caso contrario, la lesione può attraversare i blocchi stessi. Questa crisi è innescata da una ridotta capacità della muratura a resistere ad azioni di taglio. Qualsiasi lesione passante in un maschio murario compromette la capacità della struttura di ridistribuire le forze sismiche e riduce la sezione resistente utile per sopportare i carichi gravitazionali dell'edificio, esponendo il fabbricato ad eventuali crolli, anche successivi al terremoto.
• Lesioni orizzontali da flessione: si localizzano alla base o alla sommità dei maschi murari. Sono causate dall'azione sismica ribaltante che tende a far ruotare la parete, provocando il sollevamento di un lembo e una forte compressione concentrata sul lembo opposto. A differenza del meccanismo da taglio, questa lesione dà molta più capacità di mantenere il carico verticale alla muratura, limitando il sovraccarico di altre pareti e riducendo il rischio di possibili collassi di piano.
• Fessure verticali d'angolo: testimoniano il distacco tra pareti ortogonali. Indicano che la "scatola muraria" ha smesso di lavorare in modo monolitico e che è in atto un movimento di ribaltamento della facciata (chiamato cinematismo fuori piano). La presenza di lesioni di questo tipo compromette gravemente la statica globale del fabbricato e la sua capacità di reggere i carichi verticali presenti. Per tale ragione, è essenziale procedere tempestivamente con interventi di messa in sicurezza provvisoria, come puntellamenti.

Danneggiamento di travi e pilastri

Negli edifici in cemento armato il danneggiamento varia a seconda dello schema strutturale utilizzato, che può prevedere semplici telai o pareti sismo-resistenti (i cui danneggiamenti sono paragonabili a quelli descritti per i maschi murari). Nei sistemi a telaio, quando il terremoto supera la soglia di resistenza delle tamponature, l'energia sismica si trasferisce integralmente negli elementi strutturali principali: le travi, i pilastri e i nodi di collegamento. Relativamente alla progettazione moderna, basata sui criteri della gerarchia delle resistenze, è attesa la formazione di fessure sulle travi, in particolare alle loro estremità, e meno sui pilastri. Negli edifici esistenti o non adeguati, tuttavia, il danno colpisce i pilastri e i nodi trave-pilastro, manifestandosi con fessure inclinate a 45° per taglio, schiacciamento del calcestruzzo, espulsione del copriferro e imbarcamento delle barre d'armatura longitudinali per mancanza di staffe di confinamento efficaci. A questo danneggiamento, si associa un progressivo incremento degli spostamenti laterali del telaio.

La stabilità globale

Il vero punto di non ritorno per la stabilità globale dell'edificio si raggiunge quando gli spostamenti laterali diventano visibili ad occhio nudo, attivando il pericoloso effetto P-Delta. Si tratta di un meccanismo di crisi geometrica estremamente insidioso perché si auto-alimenta attraverso un circolo vizioso strutturale.

La forza del sisma spinge l'edificio di lato, deformando i pilastri rispetto alla loro posizione originaria. Il peso dei piani superiori e dei solai, che normalmente grava lungo l'asse verticale dei pilastri, si ritrova improvvisamente disallineato a causa dello spostamento laterale. Questo disallineamento genera una spinta interna aggiuntiva ribaltante, che costringe i pilastri a inflettersi ulteriormente verso l'esterno. Si attiva così una reazione a catena instabile: l'aumento dello spostamento laterale amplifica l'effetto di ribaltamento del carico verticale, che a sua volta genera ulteriore spostamento. Quando la spinta supplementare indotta dal peso disallineato supera la capacità di resistenza delle sezioni in cemento armato ormai fessurate, la struttura perde la capacità di sostenere i propri carichi statici, innescando un repentino e catastrofico collasso strutturale.

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