Isolamento sismico del suolo per la ricostruzione di Castelluccio di Norcia

Per la ricostruzione post-sisma del borgo storico di Castelluccio di Norcia in Umbria è prevista una particolare soluzione di isolamento sismico basata sulla realizzazione di un "suolo artificiale" che ospita tutte le costruzioni. La piastra di isolamento in c.a. di circa 100x100 m ha andamento gradonato per seguire le pendenze del terreno e riposizionare le costruzioni alla quota originaria. 


Soluzione di ground isolation per la ricostruzione

L'area del comune di Norcia ha subito forti terremoti nel 1979-80, nel 1989, nel 1996-97 con rilevanti interventi di ricostruzione. In occasione delle scosse del 26 e 30 ottobre 2016 il centro storico di Castelluccio di Norcia fu praticamente raso al suolo. Per la ricostruzione è ora prevista una innovativa soluzione basata sulla realizzazione di un isolamento al suolo definito "ground isolation" o "artificial ground".

Con il termine "ground isolation" si definisce una soluzione che prevede l'isolamento sismico di piattaforme di grande estensione al di sopra delle quali si realizzano varie costruzioni.

L'impiego del ground isolation per la ricostruzione post-sisma può essere previsto solo in casi in cui la distruzione di una porzione o di un intero centro abitato sia completa, per cui si debba procedere ad una riedificazione totale dell'intero centro o dell'intero quartiere. Fin dalla metà del 2021 è stata avviata una collaborazione fra l'Università di Perugia - Dipartimento di Ingegneria Civile ed Ambientale, la Regione Umbria - Ufficio Speciale per la Ricostruzione ed il Comune di Norcia finalizzata a definire un intervento di isolamento sismico su piattaforma di grande estensione per la ricostruzione di Castelluccio di Norcia. 

 

Isolamento sismico del suolo per la ricostruzione di Castelluccio di Norcia

Figura 1 - Individuazione planimetrica dell'area della piattaforma isolata sismicamente.

 

All’interno del centro storico di Castelluccio è stata individuata un'area di circa 6000 m2 (Figura 1) da ricostruire su una piastra isolata. L'area è di forma irregolare con dimensioni di 90 x 80 m ed è caratterizzata da pendenze medie pari a 25% in direzione NS e 15% in direzione EW. Prima degli eventi sismici del 2016 il comparto comprendeva 18 aggregati in muratura aventi 1, 2 e 3 piani fuori terra, che coprivano circa 4000 m2 dell’area di sedime con una volumetria totale di circa 40000 m3. Tra gli edifici erano anche presenti la chiesa oratorio del Sacramento, completamente rasa al suolo, e la chiesa di Santa Maria dell’Assunta, di cui resta solo una porzione dell'abside. 

 

Piastra gradonata isolata 

La piastra isolata (Figura 2), che funge da fondazione delle costruzioni, è gradonata per ricostituire l'andamento originario delle quote. La piastra ha un'altezza di 0,70 m che deriva da un pre-dimensionamento basato sulla assunzione di un sovraccarico permanente di 40 kN/m2 e di un sovraccarico accidentale di 8 kN/m2. I valori dei carichi derivano dalle stime delle sovrastrutture previste, costituite dagli edifici e dai riempimenti necessari per la ricostituzione delle quote stradali. Per soddisfare le verifiche di resistenza sono previsti quantitativi di armatura pari all'1,50% in volume. 

 

Sezione della piastra isolata sismicamente e della sottostruttura.

Figura 2 - Sezione della piastra isolata e della sottostruttura.

 

Al di sotto della piastra si realizza un piano di isolamento costituito dagli isolatori sismici e dai piedistalli (baggioli) di supporto.  Ancora al di sotto si realizza la struttura di fondazione costituita da una platea o da un reticolo di travi in c.a. di altezza 0,70 m. Le quote di base dello scavo seguono lo stesso andamento della piastra isolata ma sono approfondite di 1,50 m per coprire l'altezza della intercapedine di isolamento e delle strutture di fondazione. Analogamente le opere di sostegno verticali sono arretrate di circa 0,80 m rispetto ai paramenti verticali dei gradoni della piastra isolata.

 

Elementi di fattibilità dell'intervento

Gli aspetti fondamentali oggetto della valutazione della fattibilità tecnica dell'intervento sono:

  • definizione delle quote di edifici e piastre;
  • ottimizzazione degli scavi;
  • consolidamenti e terrazzamenti;
  • fondazione e sottostruttura;
  • sistema di isolamento;
  • piastra isolata;
  • basamenti di compensazione delle quote;
  • impianti e sotto-servizi;
  • ripristino del tessuto urbano.

 

Definizione delle quote 

L'andamento delle quote, con pendenze molto rilevanti, rappresenta uno degli aspetti più problematici e caratterizzanti dell'intervento (Figura 3). Al fine di realizzare una ricostruzione spazialmente equivalente a quella pre-sisma, le quote di imposta e lo sviluppo in elevazione delle costruzioni vanno mantenute o ripristinate, sia per il principio della restituzione "dov'era" sia per evitare incompatibilità nelle soluzioni di continuità fra comparto isolato e contorno a base fissa. La piastra isolata è quindi gradonata e organizzata su un numero limitato di quote sfalsate, definite in modo da soddisfare due criteri:

  • inviluppare le quote di imposta degli edifici (Figura 4) con un ribassamento da un minimo di 0,70 m ad un massimo di 4,00 m;
  • contenere le differenze di quota dei gradoni al di sotto di 6,00 m.

 

Figura 3 - Sviluppo di prospetti lungo due percorsi trasversali dell'area interessata.

 

Quote minime di imposta degli aggregati.

Figura 4 - Quote minime di imposta degli aggregati.

 

La piastra gradonata prevede 11 quote di ripiano  (Figura 5) che coprono il massimo dislivello di 25 m tra la zona di valle e la zona sommitale. 

 

Gradoni e quote della piastra isolata.

Figura 5 - Gradoni e quote della piastra isolata.

Sistema di isolamento 

Per l'isolamento sismico della piastra è previsto un numero totale di 301 dispositivi. Il loro posizionamento (Figura 6) deriva dalla disposizione ad una distanza di circa 5-6 m, compatibile con la capacità portante della piastra isolata rispetto ai carichi verticali, dalla modulazione sulle sagome dei ripiani orizzontali e dalla ottimizzazione della risposta dinamica. 

 

Pianta dei dispositivi di isolamento sismico

Figura 6 - Pianta dei dispositivi di isolamento.


Gli isolatori sono disposti su piedistalli (baggioli) di sezione 1,15x1,15 m impostati sulla fondazione. Lo spazio tra intradosso della piastra isolata ed estradosso della fondazione è contenuto in un'altezza di 0,80 m e consentirà le operazioni di ispezione anche mediante sistemi automatizzati semoventi. Cunicoli per il posizionamento di impianti e sottoservizi (sistemi di smaltimento delle acque superficiali, cablaggi di sistemi hi-tech di "smart city", ecc.) sono previsti in corrispondenza della viabilità di superficie.

 

Ripristino del tessuto urbano 

Al di sopra della piastra isolata devono essere ricostituite sia la rete stradale che le costruzioni. Il corretto posizionamento in elevazione è assicurato da basamenti scatolari rigidi in cemento armato, al di sotto degli edifici e delle strade, che assicurano la compensazione delle differenze fra la quota della piastra isolata e la quota stradale o di imposta degli edifici. Tali volumi non hanno una definizione funzionale ma potrebbero essere utilizzati come seminterrati o adibiti ad uso pubblico. Al di fuori delle aree di sedime degli edifici il raggiungimento delle quote stradali di progetto potrà essere conseguito con la realizzazione di cunicoli per i sottoservizi e, localmente, con riempimento di materiale di riporto. La Figura 7 mostra una sezione schematica trasversale dello sviluppo dell’intervento fino al ripristino della quota "urbana" pre-esistente. 

 

Il tessuto urbano è ricostituito in maniera sostanzialmente uguale a quello pre-esistente all'evento sismico del 2016 secondo il concetto "dov’era, com’era",

Figura 7 - Sezioni trasversale: ripristino del tessuto urbano.


Il tessuto urbano è ricostituito in maniera sostanzialmente uguale a quello pre-esistente all'evento sismico del 2016 (Figura 8 e Figura 9) secondo il concetto "dov’era, com’era", salvo per le minori variazioni previste dal Piano di Recupero.

 

Schema esemplificativo della situazione finale degli edifici sulla piastra isolata.

Figura 8 - Schema esemplificativo della situazione finale degli edifici sulla piastra isolata.

Simulazione 3D del comparto ricostruito su piastra gradonata isolata.

Figura 9 - Simulazione 3D del comparto ricostruito su piastra gradonata isolata.

....CONTINUA.

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