Valutare la vulnerabilità sismica delle infrastrutture critiche. Un passo fondamentale per mettere in sicurezza il Paese

Èancora vivo il ricordo dei sismi che hanno colpito il Ravennate e la Sicilia e intere città attendono ancora di essere ricostruite dopo gli eventi sismici che devastarono il Centro Italia nel 2016 e 2017. I continui aggiornamenti normativi in materia sismica hanno permesso di ridurre notevolmente i danni dovuti ai terremoti tuttavia, quanto sono sicure le nostre infrastrutture critiche? Cosa succederebbe se un sisma di intensità elevata colpisse, ad esempio, direttamente una centrale idroelettrica, un deposito di materiali esplosivi oppure un ponte, solo per fare degli esempi? E quali potrebbero essere le soluzioni per valutare la vulnerabilità sismica di edifici ed infrastrutture in generale, in tempi rapidi e certi?

Ma come si svolge una valutazione di vulnerabilità sismica su questo tipo di infrastrutture?

Ce lo spiega l’ing. Piazza: “Secondo il DM2018 i passaggi da seguire per eseguire la valutazione della vulnerabilità sismica sono i seguenti:

1. Analisi storico-critica, finalizzata alla ricostruzione del processo di realizzazione e delle modifiche che la struttura ha subito nel corso della sua vita, in modo da individuare lo schema strutturale e lo stato di sollecitazione attuale.
2. Rilievo geometrico-strutturale: le attività di rilievo, unitamente all’analisi storico-critica, sono fondamentali per individuare la geometria e l’organismo resistente della costruzione.
3. Caratterizzazione meccanica dei materiali: comprende le indagini di diagnostica strutturale necessarie ad acquisire le caratteristiche di resistenza e deformabilità dei materiali, fanno parte di questa categoria sia verifiche visive in situ che indagini sperimentali.
4. Definizione dei livelli di conoscenza e dei fattori di confidenza dei parametri di riferimento. Sulla base del quadro conoscitivo che emerge a valle dell’acquisizione dei dati come definiti nei punti precedenti, sarà possibile individuare i “livelli di conoscenza” ed i fattori di confidenza da utilizzare nelle verifiche strutturali.
5. Valutazione della vulnerabilità sismica del sistema e analisi strutturale. Ovvero la fase di calcolo vera e propria finalizzata alla valutazione dell’indice di vulnerabilità sismica della struttura, che di fatto rappresenta un indicatore della capacità resistente della struttura rispetto alla richiesta di resistenza/spostamento del sisma.
6. Definizione degli eventuali interventi per mettere in sicurezza la struttura”

Quale approccio metodologico innovativo potrebbe accelerare le valutazioni di vulnerabilità sismica sul nostro territorio e quindi le strategie di messa in sicurezza di edifici e infrastrutture?

Interviene l’arch. D’Onofrio: “Sono molteplici le sfide che incontra un soggetto pubblico o privato che gestisce delle infrastrutture, specie se critiche, e deve assicurarne la sicurezza in ambito sismico. Non parliamo solo di investimenti economici, ma, ancor prima, della pianificazione di un programma di azioni volte all’ottenimento dell’obiettivo; pianificazione resa ancora più complessa a causa della numerosità di siti e tematiche che deve gestire. Il caso delle multiutility che gestiscono numerosi impianti (dalla produzione e distribuzione di energia al trattamento acque) dislocati sul territorio è molto frequente. Ma possiamo pensare anche ad altri operatori privati che per loro natura hanno un patrimonio immobiliare significativo (dalle catene di grande distribuzione a banche e assicurazioni o a gestori di strade e autostrade) a volte situato in zone strategiche o storiche dei centri abitati. Per tutti questi soggetti dover completare un programma di valutazione di vulnerabilità sismica dei propri edifici e infrastrutture, spesso vuol dire condurre ogni singola valutazione come fosse un caso a sé stante, utilizzando ad esempio professionalità locali che non comunicano tra loro e, quindi, ricominciando, ogni volta che si cambia sito, dal principio.

Eppure, in tanti di questi casi, abbiamo rilevato che un approccio più “ingegnerizzato” e centralizzato, che faccia leva sulla possibile ripetitività del processo di analisi, potrebbe aiutare ed accelerare molto i tempi, tenendo conto delle similarità strutturali di molti siti che, appunto, si ripetono e della qualità dei dati che ogni operatore può raccogliere a monte su di essi. In pratica, con gli strumenti informatici giusti e una raccolta dati svolta scientificamente, in maniera coordinata, centralizzata e automatizzata, si potrebbero condurre delle valutazioni di vulnerabilità sismica multisito nelle quali il lavoro sul campo sarebbe ridotto al necessario, creando delle reali efficienze di costi e tempi. Il vantaggio più evidente sarebbe una concentrazione più mirata degli investimenti necessari per gli adeguamenti strutturali, ove opportuni, e una generale accelerazione del processo di pianificazione degli interventi e, di conseguenza, della messa in sicurezza di infrastrutture critiche per il nostro Paese, che spesso fanno capo a gestori pubblici e privati dai quali dipendono una grande quantità di siti.

Infine, ma non per importanza, ricordiamo che anche nel 2019 è stato confermato il cosiddetto sismabonus, un provvedimento che prevede una detrazione d’imposta per persone fisiche o imprese, in caso di adozione di misure antisismiche su edifici ricadenti nelle varie zone sismiche.”

Approfondimento – La valutazione sismica di un impianto idroelettrico nel centro Italia

Spiega l’ing. Piazza: “Di recente, ci è stato chiesto di eseguire la valutazione della vulnerabilità sismica di un complesso idroelettrico, ubicato proprio in una zona altamente sismica del Centro Italia, gestito da un importante operatore nel settore della produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili. L'impianto è stato costruito nei primi decenni del '900 e all'epoca era il più grande d'Europa. L’obiettivo era di determinare la resilienza del complesso rispetto all’azione sismica, ovvero la capacità di assorbire l’energia di deformazione dovuta al sisma. Tale resilienza dipende dai materiali di costruzione, dal sistema strutturale, dai dettagli e dallo stato conservazione degli impianti, oltre che dalle caratteristiche geologiche dell'area.

Per questo motivo, la prima fase dell'attività è consistita nell'acquisizione delle caratteristiche geometriche delle strutture che costituivano il complesso e delle proprietà meccaniche dei materiali. È stato effettuato un rilievo geometrico ed è stata realizzata una campagna di diagnostica strutturale. Sono state inoltre effettuate indagini geotecniche e geofisiche per definire la stratigrafia locale del sito e per caratterizzare i terreni dal punto di vista sismico.

La valutazione della vulnerabilità sismica, in questo caso, è stata effettuata attraverso l'utilizzo di modelli ad elementi finiti (FEM) e diverse tipologie di analisi, come l'analisi statica non lineare (pushover) o l'analisi dinamica con spettri di risposta. Questo approccio si è reso necessario per meglio definire il comportamento sismico di diverse tipologie di strutture, metodologie costruttive e materiali, come murature e strutture in calcestruzzo, che componevano la centrale.

Le indagini specifiche e le informazioni raccolte a valle dell’elaborazione dei modelli di calcolo, poi, hanno prodotto un quadro conoscitivo completo dell'area di studio e consentito di definire l'indice di vulnerabilità ovvero la capacità della struttura di resistere al sisma rispetto alla richiesta di resistenza/spostamento del sisma.

In questo modo è stato possibile identificare le debolezze della struttura e definire gli interventi al fine di aumentare la sicurezza del complesso rispetto alle azioni sismiche. L’obiettivo finale di queste valutazioni, infatti, è sempre questo: determinare le azioni più consone per mettere in sicurezza l’edificio o l’infrastruttura.”

Abbiamo sentito il parere di due esperti di Stantec.

“Anzitutto, con infrastrutture critiche, intendiamo un sito, una risorsa, un processo, una infrastruttura a tal punto rilevante e vitale per la nostra economia, salute e benessere che una sua, anche parziale o momentanea, non funzionalità potrebbe comportare un impatto sulla sicurezza nazionale, l’economia del paese e la salute e sicurezza dei cittadini”, ci spiega Stefania D’Onofrio, architetto e Senior Technical Specialist. “È evidente quanto tali infrastrutture siano vulnerabili, sia nei confronti di minacce dovute all’attività umana (ad es. attentati terroristici o eversivi, cybercrime, errori di gestione ecc.), sia a seguito di eventi naturali avversi, non da ultimo i terremoti, in un Paese ad alto rischio sismico come il nostro.”

Eppure, in Italia, i processi di valutazione, messa in sicurezza e di progettazione antisismica delle infrastrutture non sono ancora pienamente soddisfacenti.

Sottolinea l’ing. Alessandro Piazza, esperto di progettazione geotecnica e strutturale: “In paesi come l'Italia, la valutazione della vulnerabilità sismica del patrimonio costruito è essenziale a causa della vulnerabilità specifica del territorio rispetto all’elevata probabilità di accadimento di fenomeni sismici. Per le infrastrutture di importanza strategica, come ad esempio un complesso idroelettrico o un altro tipo di centrale che produce energia, è obbligatoria per legge così come disciplinato dall'OPCM 3274/2003 fino ad arrivare al Decreto Ministeriale del 17/1/2018. Il ricordo del disastro del Vajont in fondo non è molto lontano e, seppur non causato da un evento sismico, aiuta a immaginare la portata di un incidente su questo tipo di infrastrutture critiche.”