0 risultati

Il collasso pancake: quando l’edificio collassa su sé stesso a seguito di un terremoto

Durante il recente e drammatico terremoto in Turchia, molti edifici sono crollati collassando su loro stessi: si tratta di un cedimento strutturale chiamato "collasso pancake". Abbiamo analizzato le carenze strutturali che causano questa tipologia di crollo.

3 Aprile 2023
18:30
43 condivisioni
Il collasso pancake: quando l’edificio collassa su sé stesso a seguito di un terremoto
Collasso pancake

Fa ancora molto discutere l'elevato numero di edifici che è collassato durante gli eventi del terremoto turco-siriano. Tra le più comuni modalità di collasso di un palazzo, si osserva quella chiamata "effetto pancake". Rappresenta un modo di collasso in cui l'edificio sprofonda su se stesso, comportando la totale distruzione dell'immobile. Sebbene questo rappresenti l'effetto finale del fenomeno così come osservato, il crollo è in realtà innescato da una serie di concause che rappresentano i sintomi di una ridotta capacità sismica osservata durante gli eventi. Questo articolo vuole chiarirne gli aspetti tecnici principali, cercando di mantenere una visione generale e non quantificata numericamente.

Il sistema strutturale tipologico

Il costruito esistente a cui ci riferiamo, cioè quello interessato dagli eventi sismici, è rappresentato da edifici, principalmente residenziali, di altezze consistenti (più degli usuali 3-4 piani). La struttura portante è realizzata principalmente tramite telai in calcestruzzo armato, cioè un reticolo di travi (elementi portanti orizzontali) e pilastri (elementi portanti verticali). Relativamente alle parti esterne, notiamo la presenza di muri di tamponamento a chiusura perimetrale, realizzati mediante svariate tipologie di mattoni, da pieni a pur anche forati, cioè come quelli comunemente utilizzati anche in Italia.

Il piano terra di questi edifici spesso si distingue da quelli in elevazione, dal lato del sistema di involucro. In particolare, si notano molti edifici con una zona perimetrale ridotta rispetto a quella in elevazione (come se l'edificio si allargasse in altezza), ovvero edifici dotati di ampie aperture, ospitanti prevalentemente attività commerciali. Nei casi più estremi, le strutture di chiusura perimetrale sono totalmente assenti al piano terra, identificando quello che prende il nome di piano pilotis.

Il meccanismo di piano soffice

Per capire la genesi del collasso strutturale osservato ci si riferisce allo sviluppo e la propagazione del cedimento fino al crollo. Si nota spesso un crollo quasi-verticale, che parte dai piani bassi e chiama in causa tutto l'edificio. Perché si verifica una condizione di questo tipo? Il primo problema è associato alla tipologia costruttiva ricorrente prima descritta, ovvero la presenza enfatizzata di un piano debole. La debolezza è legata alla presenza di una discontinuità di comportamento tra la parte elevata della struttura e quella di terra, per effetto delle citate differenze tra i sistemi di involucro.

Il caso estremo che è possibile immaginare con maggiore semplicità è quello della struttura con piano pilotis: in questo caso l'involucro esterno è totalmente assente a piano terra ma non ai piani elevati. Ci troviamo quindi un edificio che han un piano meno rigido e resistente di quelli superiori, per effetto dell'assenza di involucro, che interagisce con la struttura portante principale durante l'evento sismico. Ciò ha una diretta implicazione sulla distribuzione delle azioni orizzontali generate dal sisma che, per l'appunto, si concentrano in corrispondenza proprio di questo piano.

Una volta raggiunta la massima capacità degli elementi che reagiscono agli effetti del sisma a quel piano,  si sviluppa il meccanismo di collasso per attingimento del massimo spostamento laterale possibile: si parla in questi casi di meccanismo di piano soffice (o soft-story nella letteratura anglosassone).

terremoto turchia

La mancanza di dettagli antisismici

Da una preliminare analisi delle macerie ricostruita tramite le immagini riportate sul web, si evince chiaramente la presenza di svariati difetti costruttivi presenti negli elementi strutturali principali. Anche e soprattutto  nei punti principali in cui è atteso un importante impegno resistente sotto azioni di tipo sismico. Si parla di dettagli costruttivi per garantire duttilità: in sostanza, l'energia sismica in ingresso, generata dalla rottura in profondità tra le faglie, viene assorbita dalla struttura dopo essersi propagata nel terreno. Il risultato è l'oscillazione dell'edificio.

Se l'energia in input diventa importante, una parte di questa deve essere opportunamente dissipata sotto la forma di danneggiamento strutturale in punti specifici predisposti, vuol dire opportunamente progettati e realizzati. Affinché ciò avvenga, deve essere garantita una certa capacità di deformazione plastica dell'elemento: la duttilità. Vuol dire, in sostanza, che una struttura può spostarsi quanto vuole lateralmente mantenendo la sua capacità portante nei confronti della gravità.

La duttilità è garantita soltanto se esistono adeguati quantitativi di armature in specifici punti della struttura, realizzati tra l'altro con modalità e criteri di progetto ben precisi: ad esempio, l'infittimento delle armature alle estremità delle travi e dei pilastri, ovvero il rispetto di alcune regole di gerarchizzazione delle resistenze attese. Dal materiale fotografico riportato tutto ciò pare non eserci, il che chiaramente identifica la mancanza di una progettazione che utilizzi opportuni criteri antisismici.

In definitiva, abbiamo a che fare con strutture che hanno una scarsa capacità di spostarsi lateralmente, se non a costo di perdere capacità portate per carichi verticali.

Cosa sarebbe successo ad una struttura progettata con criteri antisismici?

Sicuramente questa è la domanda che maggiormente risuona nella testa di chi vede le immagini del caso. Cercando di fare un ragionamento quanto più generale possibile (e senza l'aiuto di simulazioni numeriche che pure consentirebbero di avere una risposta certamente più robusta), si può affermare che le intensità sismiche registrate hanno quasi sicuramente superato quelle solitamente utilizzate in ottica di nuova progettazione: una struttura progettata bene si sarebbe dunque sensibilmente danneggiata sotto l'effetto delle scosse, probabilmente fino ad un livello di danno tale che sarebbe stato necessario poi un successivo abbattimento. L'onere economico è certamente enorme, ma probabilmente avrebbe garantito una maggiore salvaguardia della vita umana, che resta sempre l'aspetto fondamentale da considerare.

Sfondo autopromo
Cosa stai cercando?
api url views