Rischio sismico, prevenzione, livello di conoscenza (part 1)

L’obiettivo centrale del Progetto NOE CARTODATA è la messa in relazione di professionalità ed esperienze provenienti da paesi diversi e che operano nei settori del patrimonio culturale e della protezione civile, e la condivisione e messa a confronto dei dati che possiedono.

Le attività generali previste sono :
 inventario delle basi di dati esistenti ;
 produzione di scenari, utilizzando le basi dati disponibili, in zone di particolare sensibilità per alcuni rischi e/o per categorie di oggetti del patrimonio culturale ;
 produzione di specifiche metodologie, per l’utilizzazione delle base dati, condivise dai partner.

Nella Regione Molise, i partecipanti interessati, principalmente la Comunità scientifica e le istituzioni preposte alla gestione del territorio, hanno proposto la messa a disposizione di un sistema integrato di informazioni che permetta da un lato una migliore conoscenza delle dinamiche evolutive dei fenomeni (terremoti, frane, inondazioni, impoverimento ed inquinamento delle risorse idriche), e dall’altro una migliore utilizzazione delle conoscenze per reagire in situazioni di emergenza.

Più in particolare il gruppo di lavoro del CNR ITC, ha concentrato la sua attività sul rischio sismico e sulle seguenti attività specifiche :

1. Inventario della base di dati esistenti : raccolta della base dati esistenti, identificazione e localizzazione dei beni d’interesse storico-artistico e storico-architettonico e approfondimento sulle chiese della Provincia di Campobasso con le relative condizioni di danno e vulnerabilità ;
2. Definizione di una metodologia di valutazione del danno e della vulnerabilità delle chiese e indicazioni metaprogettuali applicata a tre chiese : S.Pietro in Vincoli- Castellino sul Biferno (Italy-Molise), Cathedral Porto (Portugal), Cathedral Tende (France) ;
3. Definizione di un metodo di analisi basato sui livelli di conoscenza.

Nella prima fase l’attività dell’ITC CNR è stata dedicata alla costruzione di un inventario delle basi di dati esistenti,(riferita all’area colpita dal terremoto del 2002 nel Molise – Provincia di Campobasso) attraverso la identificazione e localizzazione degli "oggetti" d’interesse storico architettonico (in particolare le chiese) e la definizione degli strumenti di rilievo (schede di rilevamento) di questi oggetti.

In particolare l’ITC-CNR ha utilizzato l’esperienza maturata negli anni e in particolare le attività espletate a seguito del terremoto del 2002 in Molise nella quale sono stati studiati e rilevati gli effetti del terremoto sulle strutture del patrimonio monumentale. Si tratta di schede descrittive e di analisi dei danni e di valutazione della vulnerabilità degli edifici. Le analisi hanno riguardato soprattutto gli edifici di culto (analisi dei danni subiti, capacità di resistenza al sisma, vulnerabilità, rischio locale, esposizione al rischio e valore economico). Inoltre sono state definite anche le procedure e le tecniche di riparazione del danno e di miglioramento sismico.

Di seguito si presenta in maggiore dettaglio lo sviluppo dei punti sopra indicati che, a seguito di una prima elaborazione condotta nell’ordine cronologico sopra riportato, sono stati rivisitati in modo integrato tenendo conto della metodologia sviluppata al punto 3.

1. Inventario della base di dati esistenti : raccolta della base dati esistenti, identificazione e localizzazione dei beni d’interesse storico-artistico e storico-architettonico e approfondimento sulle chiese della Provincia di Campobasso con le relative condizioni di danno e vulnerabilità

Sono stati raccolti i dati relativi ai principali edifici di interesse storico-architettonico della Provincia di Campobasso, utilizzando lo strumento della CHECK-LIST (cfr. punto 3). In particolare la CHECK-LIST è una scheda che consente di individuare, localizzare e descrivere, con informazioni sintetiche, tutte le emergenze architettoniche e ambientali presenti sul territorio indagato, sia all’interno dei centri storici (sistema insediativo urbano), sia all’esterno dei centri storici (o centri abitati) (sistema insediativi territoriale).

La “Scheda check-list” con le informazioni che la stessa consente di raccogliere, tra l’altro, informazioni relative a : localizzazione, con riferimento alla cartografia di base, la denominazione del bene, località e indirizzo, quota altimetrica, posizione e modalità di aggregazione, accessibilità, morfologia del sito di appoggio, stato di conservazione, destinazione d’uso, dimensioni, eventuali vincoli, proprietà, datazione.

Una prima base dati disponibile è stata quella relativa esclusivamente all’identificazione dei beni storico-architettonici presenti nella Provincia di Campobasso rilevati nell’ambito del Progetto Europeo Restarc (cfr. elenco allegato) (livello 0).

Scheda identificativa dei beni storico architettonici (vincolati o con proposta di vincolo)

Successivamente è stata acquista la check-list relativa ai palazzi di interesse storico artistico della Provincia di Campobasso, sempre rilevati nell’ambito del Progetto Restarc (cfr. elenco allegato) (livello 1).

La check-list può essere georeferenziata in un GIS.

Le immagini successive illustrano la compilazione della check-list del comune di Baranello (CB) nella quale ad ogni riga corrisponde un bene rilevato e quindi un report del data-base. Naturalmente la scheda è completa di istruzioni dettagliate che guidano il rilevatore, ed ogni oggetto rilevato deve essere identificato in mappa per poter poi georeferenziare il Bene.

Dalla check-list così definita è possibile restituire anche una schedatura (catalogo dei beni culturali) che contiene una descrizione sintetica del bene, con foto e identificazione in mappa. Le immagini successive mostrano due schede del catalogo.

Per quanto riguarda le chiese, poiché a seguito del terremoto del 2002 è stata utilizzata direttamente la “scheda chiese” (livello 2), che contiene informazioni di maggiore dettaglio anche relative al danno e alla vulnerabilità, non è stata utilizzata la check-list (cfr. elenco allegato).

2. Definizione di una metodologia di valutazione del danno e della vulnerabilità e indicazioni metaprogettuali delle chiese applicata a tre chiese : S. Pietro in Vincoli-Castellino sul Biferno (Italy-Molise), Cathedral Porto (Portugal), Cathedral Tende (France)

Dalla osservazione dei danni e dei meccanismi di collasso attivati dal sisma si è rilevato come la vulnerabilità delle chiese dipenda maggiormente dalle carenze e dai dettagli costruttivi. In conseguenza di tale analisi è stato individuato un modello di progetto di miglioramento sismico che prevede la riduzione della vulnerabilità sismica attraverso la eliminazione delle principali carenze costruttive e la messa in opera di presidi antisismici efficaci e di costo contenuto. Per ogni chiesa, partendo dall’analisi di vulnerabilità, è stata individuata una proposta di intervento basata prevalentemente sulla messa in opera di presidi sismici minimi di elevata efficacia per le tipologie costruttive caratteristiche dell’area molisana.

Per i principali meccanismi di collasso è stato definito un percorso metodologico che, partendo dall’analisi del danno e della vulnerabilità, consente di ottenere utili indicazioni per la scelta degli interventi di miglioramento sismico. Nelle analisi si assumono come unità di riferimento il macroelemento [1], il modo di danno [2] e il meccanismo di collasso [3],ed è stato possibile rilevare le principali modalità di danneggiamento delle chiese e l’efficacia di alcune tipologie d’intervento e quindi effettuare una preliminare individuazione degli interventi di miglioramento sismico per i diversi macroelementi e il riconoscimento, per ogni meccanismo di collasso, sia delle vulnerabilità intrinseche che di quelle aggiunte (cioè legate a precedenti interventi, anche recenti, rivelatisi sotto l’effetto del sisma, spesso scarsamente efficaci se non addirittura dannosi). Tutto ciò ha evidenziato la necessità di evitare gli interventi invasivi che appesantiscono le strutture, in particolare quelle orizzontali, e che introducono rigidezze eccessive sulla sommità delle pareti perimetrali quali, ad esempio, la realizzazione di cappe in cemento armato sulle volte, di coperture e cordoli rigidi in cemento armato, la esecuzione di perforazioni armate diffuse ed iniettate con miscele non sempre compatibili con le murature.

Obiettivo del modello di intervento proposto è quello di prevedere interventi che non sconvolgano e modifichino il comportamento strutturale dei singoli elementi strutturali ma si limitino a mitigare le vulnerabilità rilevate, riferibili sia a carenze costruttive originali (assenza di catene longitudinali, presenza di spinte non contrastate di volte e archi), sia introdotte con interventi più recenti (in prevalenza inserimento di nuove strutture in cemento armato) per i quali bisogna valutare attentamente la possibilità della loro rimozione, quando ciò sia possibile con costi contenuti e di non difficile esecuzione.

Di seguito si riporta schematicamente il percorso dell’analisi per meccanismi di collasso, che prevede tre fasi :
 fase preliminare (A) necessaria per la individuazione degli interventi possibili per il caso in esame ;
 fase di approfondimento (B), che coincide con la verifica degli interventi e la individuazione di quelli più efficaci organizzati sia singolarmente che in sequenza ;
 fase finale per la valutazione economica (C) e per la scelta definitiva delle tecniche di intervento più efficaci e di minor costo.

La metodologia innanzi illustrata nelle linee generali è stata impiegata per verificarne l’applicabilità anche alle chiese non ricadenti sul territorio italiano aventi tipologie costruttive differenti. Per tale motivo è stato scelto un campione costituito da tre chiese, una italiana danneggiata dal sisma del 2002, una francese, la Cattedrale di Tende e una Portoghese, la cattedrale di Porto.

Le cattedrale di Tende ha una tipologia costruttiva molto simile alle chiese cattoliche italiane sia per impianto architettonico che per tecnologie costruttive. È stato possibile individuare i meccanismi, le carenze costruttive e fornire indicazioni metaprogetuali per la esecuzione degli interventi di miglioramenti sismico. Per la cattedrale di Porto l’analisi è stata più complessa in quanto ci si è trovati di fronte ad un edificio di dimensioni molto grandi con masse enormi costruito con in blocchi di granito. Le lettura dei meccanismi e l’applicazione della metodologia è stata possibile con buoni risultati. Nel caso della Cattedrale di Tende e della chiesa italiana, di S.Pietro in Vincoli in Castellino sul Biferno, i meccanismi di collasso prevedibili sono da collegare principalmente ad azioni di natura sismica ; nel caso della Cattedrale di Porto i meccanismi di collasso sono stati integrati da meccanismi associabili ad effetti litologici su roccia, cedimenti, e alle grandi masse in gioco.

FACCIATA ANTERIORE - RIBALTAMENTO E MECCANISMI NEL PIANO
Chiesa di S.Giovanni Battista in Colletorto (CB) – Imcs = 6,5 La facciata principale è caratterizzata dalla presenza della torre e la parete è limitata soltanto ad una porzione sul lato destro del campanile costruita probabilmente successivamente alla torre. Il meccanismo possibile è quello nel piano dovuto alla rotazione della parete laterale e al martellamento della torre che ha provocato l’apertura di lesioni verticali al contatto tra i due macroelementi.	Facciata : vista esterna
Danno :  lesioni oblique sul lato destro in corrispondenza della nicchia interna e della riduzione di sezione.  lesioni verticali in corrispondenza dell’attacco della torre con la facciata visibili a partire dalla quota al di sopra della balaustra interna.  Sconnessione della muratura sul lato sinistro lungo il profilo della copertura ; si evidenzia la rottura dei travetti in calcestruzzo adiacenti la torre e la facciata.	Facciata : vista interna
Indicatori di vulnerabilità :  interazione strutturale tra la torre campanaria e la facciata  assenza di collegamento della parte alta della facciata alla copertura e alle pareti laterali per mancanza di cordolo o controventi di falda ;  presenza di aperture nella facciata al lato della torre che indeboliscono il collegamento facciata-pareti laterali e il comportamento nel piano  presenza di un piano rigido orizzontale in cemento armato e acciaio collegato alla facciata e alle pareti laterali non ancorato sufficientemente nelle murature  presenza del cordolo longitudinale in cemento armato di grandi dimensioni senza collegamento trasversale.	Porzione della facciata a lato della torre
Interventi : L’intervento prevede l’isolamento della torre dal corpo di fabbrica dell’aula al fine di evitare il probabile martellamento tra le due strutture in caso di una azione sismica e la realizzazione di collegamenti trasversali tra le pareti laterali. Ciò comporta una parziale modifica del comportamento della struttura che passa da un sistema torre-aula a due sistemi indipendenti. Per l’aula rimane il problema di uno squilibrio delle rigidezze in senso trasversale con effetti di modesta entità. In dettaglio gli interventi previsti sono i seguenti :  isolamento della torre dalla parete di facciata e dalla volta (eventuale inserimento di un profilo in neoprene o di smorsatori )  collegamenti trasversali tra le due pareti laterali e la porzione di facciata a lato della torre realizzati a livello di copertura con una capriata metallica poggiata sulle pareti laterali isolata dalla volta, a livello intermedio dalla balaustra in acciaio collegata alle pareti e alla porzione di facciata e al livello del piano di posa delle fondazioni da profili in acciaio tra le pareti laterali. Per quanto riguarda la balaustra in facciata dovrà essere svincolata dalla torre e collegata alla porzione di facciata e alle pareti laterali.	Rottura dei travetti all’attacco facciata - torre

3. Definizione di un metodo di analisi basato sui livelli di conoscenza

Partendo dalla definizione di rischio sismico (Rischio sismico = f (Vulnerabilità, Pericolosità, Effetti Locali, Esposizione), è stata sviluppata una proposta relativa agli aspetti metodologici basati sui livelli di conoscenza.

Le problematiche legate al rischio sismico e alle politiche di mitigazione dello stesso devono essere inquadrate in un’ottica unitaria : la previsione, la prevenzione, l’emergenza e la ricostruzione sono, infatti, tutte fasi strettamente collegate. Per promuovere qualsiasi politica di riduzione del rischio sismico e quindi di prevenzione è indispensabile conoscere la vulnerabilità del territorio con il suo sistema insediativo ed in primo luogo quella del patrimonio costruito, in quando le uniche azioni concrete per ridurre in modo significativo il rischio sismico sono quelle legate alla riduzione della vulnerabilità delle componenti fisiche e funzionali.

Poiché non è possibile agire sulla riduzione della pericolosità e/o degli effetti locali e solo in maniera molto limitata per quanto riguarda l’esposizione, il modo più efficace per ridurre il rischio sismico è quello di operare sulla riduzione della vulnerabilità.

Ciò premesso, la metodologia proposta si basa sul fatto che per promuovere politiche di prevenzione sul patrimonio storico-architettonico è necessario partire dalla conoscenza, utilizzando strumenti di rilievo differenziati in funzione del livello di approfondimento richiesto. Il livello di conoscenza dipende dall’estensione del territorio indagato e dalle risorse umane ed economiche disponibili, esso deve in ogni caso fornire indicazioni utili per la conoscenza della vulnerabilità del patrimonio edilizio. Ogni livello di conoscenza, dal più semplice al più approfondito, è studiato in maniera tale che le informazioni raccolte siano comunque utili ed utilizzabili, evitando che nel tentativo di perseguire livelli di conoscenza troppo approfonditi si possano perdere di vista gli obiettivi prefissati.

Una conoscenza approfondita su tutto il costruito ha bisogno di tempi talmente lunghi che non consentono una visione complessiva del problema o peggio forniscono informazioni magari molto dettagliate ma superate e quindi non più utilizzabili. Il concetto di livello di conoscenza è utilizzabile sia in fase di prevenzione che, con alcuni aggiustamenti, nelle fasi di emergenza e ricostruzione, andando a valutare in questo caso anche il danneggiamento subito dagli edifici in conseguenza dell’evento sismico.

Tale metodologia è applicabile anche ad altri tipi di rischio, utilizzando gli strumenti di conoscenza appropriati al rischio che si sta indagando.

ESEMPIO :

Nelle due illustrazioni che seguono, la prima riferita al patrimonio edilizio storico (check-list) e alla vulnerabilità dei centri storici, la seconda riferita principalmente agli edifici di culto, appaiono più evidenti sia i collegamenti tra l’una e l’altra ricerca, sia quelli, più volte ricordati, tra le diverse fasi di prevenzione, emergenza e ricostruzione.

La metodologia per livelli di conoscenza, ha consentito di collegare in modo organico i punti 1 e 2 ed è applicabile, con i dovuti adattamenti, sia in fase di PREVENZIONE che in fase di EMERGENZA.

-> Voir suite de l’article