Valutazioni sismiche di edifici scolastici in c.a.: analisi tipologiche e di vulnerabilità

Come più volte dimostrato dagli eventi sismici avvenuti nel passato sul territorio italiano, gli edifici esistenti possono risultare particolarmente vulnerabili subendo danni anche molto gravi fino al collasso totale. Non rimangono esclusi neppure gli edifici strategici (come gli ospedali) e quelli a rischio rilevante (come le scuole) che spesso sono risultati inutilizzabili ed in qualche caso hanno causato la perdita di vite umane come accadde, ad esempio, per la scuola di S. Giuliano di Puglia durante il sisma del Molise 2002.

La campagna di verifiche tecniche che, a livello nazionale, venne avviata a seguito di quell’evento ha fornito una base di conoscenza molto ampia ed accurata sugli edifici strategici e rilevanti. In particolare, a partire dal 2003, nella regione Basilicata sono stati attuati programmi di verifiche sugli edifici pubblici progettati prima della classificazione sismica, tra cui circa 600 edifici scolastici. 

In questo lavoro, oltre a descrivere brevemente il database di edifici in esame (DB-ES-BAS), verrà analizzato, con particolare riferimento agli edifici con struttura in c.a., il legame tra capacità sismica ed una serie di parametri tipologici e meccanici (es. proprietà dei materiali) al fine di individuare quelli maggiormente influenti. Inoltre, vengono individuate le tipologie strutturali maggiormente rappresentative del database, che potrebbero costituire utile riferimento nella messa a punto di curve di fragilità sia relative allo stato di fatto che a seguito della realizzazione di interventi di rafforzamento.

Vulnerabilità sismica: il crollo della scuola a San Giuliano di Puglia nel 2002 fece scattare un processo di verifiche e controlli su tutto il territorio

Il terremoto del 31 ottobre del 2002 che determinò il crollo della Scuola Jovine di San Giuliano di Puglia provocando la morte di 27 bambini e una maestra, portò tristemente in evidenza l’elevata vulnerabilità sismica di molte scuole italiane.

Anche in altre parti del mondo si sono registrati terremoti che hanno provocato gravi danni e crolli agli edifici scolastici, con conseguenze disastrose per gli studenti qualora l’evento si verificava durante le ore di attività scolastica. Questo ha fatto si che nel 2004 l’organizzazione per la Cooperazione e lo Sviluppo Economico organizzò un “Ad Hoc Experts’ Group Meeting on Earthquake Safety in Schools” a Parigi da cui scaturirono le Raccomandazioni adottate dal Consiglio della stessa organizzazione (OECD 2005). In tale documento si raccomanda agli stati membri di fare i passi necessari per stabilire e implementare programmi per la sicurezza delle scuole e a quelli non membri di tenere conto di tali raccomandazioni.

In Italia, la drammatica esperienza di S. Giuliano di Puglia ha determinato un forte impulso all’aggiornamento e sviluppo della normativa per le costruzioni in zona sismica, avviando un processo di progressivo recupero del ritardo accumulato sia nei contenuti delle norme che dei criteri di classificazione sismica fino a quel momento adottati, rispetto al livello raggiunto di conoscenze tecnico-scientifiche.

A livello nazionale, il Dipartimento della Protezione Civile (DPC) ha stimato in circa 75000 gli edifici pubblici privi di protezione sismica, dei quali circa 35000 ubicati in zone ad alta e media pericolosità sismica. In Basilicata, considerando i soli edifici ospedalieri e scolastici, il numero di strutture non progettate con criteri antisismici è pari a circa 1000.

La prima rilevante novità nell’ambito delle norme per la prevenzione sismica fu rappresentata dall’Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri del 20 marzo 2003, n. 3274 (OPCM 3274/2003), in cui, oltre all’introduzione di molteplici novità tecniche riguardanti la progettazione di nuovi edifici e la verifica di edifici esistenti in zona sismica, insieme a nuovi criteri di classificazione sismica, furono previsti nuovi impegni per i proprietari, pubblici o privati, di edifici di importanza strategica o rilevanti in relazione ad un loro eventuale collasso.

In particolare, per tali edifici, fu introdotto l’obbligo di procedere alla valutazione della sicurezza sismica a meno dei casi in cui la progettazione fosse stata effettuata con le norme sismiche vigenti successivamente al 1984 e considerando azioni coerenti con la nuova classificazione sismica (ossia I, II e III categoria rispettivamente per le zone sismiche 1, 2 e 3 previste dalla OPCM 3274/2003). In questo modo si ammetteva il deficit di sicurezza sismica di molti edifici, tra cui quelli scolastici, costruiti senza criteri antisismici o con criteri non adeguati, a causa del lento progredire delle conoscenze della sismologia e dell’ingegneria sismica e dei ritardi di recepimento da parte degli strumenti normativi.

Oltre all’OPCM 3274/2003, altre iniziative furono intraprese a valle del terremoto del Molise al fine di aumentare il grado di sicurezza delle infrastrutture e delle strutture strategiche, tra cui l’attivazione del Piano di messa in sicurezza degli edifici scolastici, ai sensi dell’art. 80, comma 21, della legge n. 289 del 2002 (finanziaria 2003), incluso nel programma delle infrastrutture strategiche previsto dalla legge obiettivo n. 443/2001. In tale ambito furono stabilite misure di carattere generale finalizzate alla messa in sicurezza degli edifici scolastici, con particolare riguardo a quelli collocati in zona sismica.

Negli oltre dieci anni trascorsi dal tragico evento di San Giuliano di Puglia, le Regioni hanno messo in atto programmi per la verifica di edifici pubblici, in particolare delle scuole, che hanno reso disponibile una consistente base di dati, seppure in parte incompleta, essenziale per una efficace programmazione dei successivi interventi di messa in sicurezza. Tuttavia, in questi stessi anni altri eventi sismici, come quelli dell’Abruzzo nel 2009, dell’Emilia nel 2012 e del Centro Italia nel 2016 (Di Ludovico et al. 2012; Di Ludovico et al. 2018), hanno riconfermato il problema della vulnerabilità sismica del patrimonio edilizio scolastico.

Fortunatamente, poiché le scosse principali di questi eventi si sono verificate durante le ore notturne (o come successe per la prima forte scossa del 2016 nel periodo di chiusura estiva), non si sono avute conseguenze tragiche sugli utenti, ma si sono determinate importanti ripercussioni sulla possibilità di garantire il normale utilizzo degli edifici scolastici. Il Dipartimento della Protezione Civile, con i suoi centri di competenza, è stato fortemente impegnato per limitare le conseguenze sociali di tali eventi operando in modo tempestivo a seguito dei terremoti dell’Abruzzo del 2009, dell’Emilia del 2012 e del Centro Italia del 2016 (Di Ludovico et al. 2017; Di Ludovico et al. 2018).

La questione della sicurezza scolastica va vista nella sua complessità rispetto alle diverse fasi che caratterizzano il ciclo della gestione del rischio. Particolare attenzione va posta nella fase pre- evento, nella quale il massimo sforzo deve essere fatto per mettere in atto politiche di prevenzione strutturale, ottimizzate rispetto all’entità del rischio sismico dei singoli edifici scolastici e alle limitate risorse finanziarie disponibili. Nella fase post-evento, invece, è importante intraprendere tutte quelle azioni che possano portare ad un rapido ritorno alla normalità, che significa anche ripresa immediata o quantomeno tempestiva dell’attività scolastica.

Proprio con queste finalità, nell’ambito del progetto ReLUIS 2019-21 (WP 4: MAppe di Rischio e Scenari di danno sismico (MARS)), i dati a disposizione, derivanti da precedenti valutazioni della vulnerabilità sismica, possono costituire una significativa base di partenza per la calibrazione di modelli analitici di vulnerabilità da utilizzare per valutazioni di rischio su larga scala. Tali dati, inoltre, possono consentire di individuare le tipologie strutturali maggiormente rappresentative del patrimonio edilizio scolastico, almeno su base regionale, cui applicare i modelli analitici o definire opportuni casi studio.

L'esperienza della Regione Basilicata nella verifica sismica delle scuole

Gli effetti delle azioni normative di prevenzione sismica, conseguenti al terremoto del Molise del 2002, hanno determinato in Basilicata la messa a punto di tre programmi di verifiche svolti per valutare la sicurezza delle scuole della regione, ossia:

• Valutazioni di vulnerabilità sulle scuole della Provincia di Potenza, svolte essenzialmente nel 2003;
• 1° e 2° Programma Temporale delle verifiche sulle scuole della regione Basilicata ai sensi delle OPCM 3274 e 3362, svolte tra il 2005 e il 2007.

Valutazioni di vulnerabilità sulle scuole della Provincia di Potenza: annualità 2003

Nei giorni immediatamente successivi al crollo della scuola di San Giuliano di Puglia, l’Amministrazione Provinciale di Potenza fu tra le prime in Italia ad affrontare in modo diretto il problema della sicurezza strutturale delle scuole di propria competenza. Per avere un quadro completo e in tempi brevi del livello di rischio sismico di tali edifici, affidò al Dipartimento di Strutture, Geotecnica, Geologia applicata (DiSGG) dell’Università della Basilicata uno studio sulla vulnerabilità sismica degli edifici scolastici di proprietà o in locazione.

Lo studio svolto dal DiSGG (Dolce et al. 2004) era articolato in tre fasi nelle quali si operava a livelli di dettaglio crescenti con l’obiettivo di effettuare valutazioni di vulnerabilità degli edifici scolastici progettati senza criteri antisismici. Nella prima fase la valutazione era basata sui dati tecnici disponibili presso uffici regionali, provinciali e comunali, su un rilievo delle principali caratteristiche strutturali, sull’esame della storia sismica e su un modello di calcolo la cui complessità era commisurata al livello di conoscenza della struttura reale.

La seconda fase prevedeva un approfondimento delle valutazioni di vulnerabilità attraverso prove non distruttive e poco distruttive sui materiali strutturali (calcestruzzi, acciai, murature) atte a definire le loro caratteristiche meccaniche e l’applicazione di un modello più accurato, oltre che misurazioni delle vibrazioni ambientali ai fini dell’identificazione dinamica delle caratteristiche strutturali degli edifici e la raccolta di tutti i dati utili a definire un database di fascicoli di fabbricato. Nella terza fase, infine, venivano definite le tipologie di intervento adottabili, in relazione alle caratteristiche degli edifici esaminati, ai fini del loro adeguamento o miglioramento sismico, in una logica di ottimizzazione della spesa e dei risultati conseguibili in termini di riduzione del rischio.

Vennero studiati complessivamente circa 80 edifici scolastici utilizzando una metodologia semplificata per la valutazione della vulnerabilità sismica appositamente messa a punto, denominata “VC” per le strutture in c.a., e “VM” per le strutture in muratura (Dolce e Moroni 2005).

I risultati della prima fase di questo studio permisero di intraprendere azioni di breve termine come la dismissione di edifici (perlopiù di proprietà privata) che mostravano evidenti carenze strutturali, oppure di indirizzare approfondimenti attraverso successive fasi di studio previste nella stessa convenzione.

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Articolo tratto dagli atti del XVIII Convegno ANIDIS - Ascoli Piceno 2019