Speciale terremoto: perché è crollata la scuola Capranica

Facciamo un po' chiarezza sul crollo della scuola Romano Capranica di Amatrice. L'edificio inaugurato nel 1936, ha subito due ampliamenti duranti il suo percorso di vita. A forma di U, in parte raso al suolo durante il sisma del 24 agosto. I dirigenti del comune di Amatrice avevano scritto nel piano della Protezione Civile, che l'edificio era in pericolo di crollo in caso di sisma.

Bene. Il complesso, evidentemente, non seguiva le norme anti-sismiche. E così "nel 2012 - si legge nel manifesto propagandistico - il Comune di Amatrice con il contributo della Regione Lazio da' vita ad una massiccia opera di ristrutturazione dell'intero edificio". Lavori realizzati espressamente per "l'adeguamento della vulnerabilità sismica": sono stati fasciati "tutti i pilastri con le fibre di carbonio", "rinforzate le colonne centrali" e messe in sicurezza "le tamponature esterne e le tramezze interne". Infine altri lavori più superficiali. Il costo degli interventi: 510'000 €.

Ora servirebbe avere nella mani il progetto, si spera redatto da un competente ingegnere edotto di strutture miste in muratura e cemento armato, edotto sulle NTC 2008, edotto sulle Linee guida per la valutazione e la riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale. Perché la scuola, costruita in epoca fascista, a quanto si evince, aveva qualche vincolo per il quale gli interventi non potevano essere eccessivi, o per lo meno, per quel costo, si potevano fare solo certi tipi di interventi che possono portare a un miglioramento del rischio sismico, ma non all'adeguamento.

Gli edifici pubblici, quali ospedali, municipio, scuole, palestre, caserme, ... che per la loro natura di edifici pubblici devono, almeno secondo la norma, avere uno Stato Limite di Operatività (SLO) tale che la costruzione nel suo complesso, includendo gli elementi strutturali e quelli non strutturali, le apparecchiature rilevanti alla sua funzione, non deve subire danni d'uso significativi. Può avere lievi acciacchi, ma non deve mai essere messo in dubbio il fatto che sia agibile o meno, che l'elettricità o il riscaldamento possano mancare. Questo era quello che deve accadere in ogni scuola del Paese: in caso di sisma, la popolazione, che si trova senza casa, deve poter trovare ospitalità negli edifici pubblici. Non in tende o quant'altro. Se questo non accade, qualcosa è andato storto.

Sulla scuola Capranica, voglio tirare fuori alcuni punti fondamentali nel quadro normativo in cui un ingegnere si muove.

- Ministero dei lavori pubblici - DM 16/01/1995 (G.U. n° 29) - Norme tecniche per gli edifici in area sismica - Per gli edifici esistenti, gli interventi strutturali possono essere progettati in accordo a due diverse tipologie: il miglioramento sismico o l'adeguamento sismica; ma per il patrimonio culturale è viene consigliato il miglioramento sismico.

- Dipartimento della Protezione Civile - OPCM 3274/03 - nelle   Norme tecniche per il progetto, valutazione e adeguamento sismico degli edifici: per i beni tutelati è in ogni caso possibile limitarsi ad interventi di miglioramento.

- NTC 2008

- Linee Guida per la valutazione e la riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale.

Negli Stati Limite di riferimento per i beni culturali, si evince che non ha senso intervenire pesantemente su un manufatto storico, con un significativo impatto sulla conservazione, solo per prevenire fessurazioni che potranno essere restaurate nell'eventualità di un terremoto.

Bene. Anticipando ciò, possiamo passare ad un'analisi della scuola di Amatrice.

In questa foto satellitare (Bing Maps) si vede la scuola al centro a forma di U con a destra un grande parco verde.

In quest'altra foto satellitare, un po' più dettagliata (Tuttocittà), si vedono alcune parti che possiamo iniziare ad analizzare, come il tetto a due falde, i due semicilindri nella parte alta, che fanno pensare a un edificio pubblico sulla scia delle correnti artistiche architettoniche proprie degli anni '30 del 900.

Ecco un'immagina da Google Street View, l'edificio sembra non presentare problema alcuno.

Un'altra immagine da Google Street View nella parte opposta dell'edificio dove si vedeno le due ali della U. 

Ed ecco cosa è rimasto dopo il terremoto delle 3:36 del 24 agosto 2016, un giorno che pochi si dimenticheranno (speriamo).

Tranne la scritta: scappa, curri, va à la scola. Che sembra una metafora triste di questo edificio, iniziamo a notare alcuni particolari:

• I solai e il tetto sono in cemento armato, mentre la muratura perimetrale, di notevole spessore come si evince dall'immagine, è in muratura, cosa che fa pensare che questa stessa avesse funzione portante. (Ripeto che non posso fare un'analisi della struttura in maniera approfondita solo dalle foto, ma nella prima metà del '900 era d'uso comune realizzare una struttura in cemento armato e le pareti esterne in muratura portante, si dice che i muratori che costruivano in cemento armato, una tecnologia relativamente nuova, non se ne fidassero molto, per questo realizzavano anche le pareti in muratura portante).

La qualità della foto non è evidente, ma si vede chiaramente come il tetto in cemento armato, con una presunta trave in CA di legatura, abbia evitato il collasso del tetto, ma tuttavia il peso del solaio ha fatto crollare la muratura, anzi meglio: il solaio laterocementizio per sua natura si considera indeformabile, è una struttura rigida, mentre le pareti in muratura sono molto fragili, in questo caso può essere accaduto che il pilastro abbia spinto fuori dal piano la muratura che è quindi crollata portandosi dietro parte del solaio.

Qua è una delle immagini più forti. Si sa che sotto non c'è nessuno, ma se il terremoto fosse venuto dopo un mese durante una mattina, sotto queste macerie ci sarebbero stati decine di bambini. Fa riflettere sul grado di sicurezza delle nostre scuole. Si vedono interi solai ancora intatti crollati al suolo, con parte di elementi in cemento armato sullo sfondo, una parete in muratura ancora intatta coricata sulle altre macerie, come se fosse crollata al proprio interno. Sembrerebbe che una struttura interna sia crollata trascinandosi dietro il solaio che legato alle murature le abbia portate dietro di se al collasso. Questo potrebbe avere un senso: spesso le strutture così antiche hanno bisogno di lavori di ampliamento, per ospitare aule e laboratori non previste dai progetti originali; la Scuola di San Giuliano di Puglia, crollata al seguito del terremoto del Molise del 2002 subì negli anni '90 dei lavori del genere: il progettista che operò sulla struttura creò un grande open space interno, per meglio far muovere i bambini, ma per fare questo trasformò quello che era un maschio murario in due pilastri in muratura. Bene, fino a che non è arrivato il terremoto, i pilastri hanno retto il carico verticale perfettamente, ma al momento del sisma non hanno potuto fare niente contro alla sollecitazione tagliante, collassando e portandosi dietro il solaio laterocementizio sopra che è imploso, portando via la vita di 27 bambini e di un'insegnante.

Adesso parliamo più attentamente di questa immagine, tra le più esaustive. Per meglio descrivere i fenomeni di collasso ho redatto due elaborazioni molto semplici.

Ho segnato in verde e blu le altezze degli assi dei solai, in rosso quello che era lo spigolo dell'edificio. Le due frecce rosse indicano il cedimento della muratura con il conseguente cedimento dei due solai che sono tuttavia rimasti appesi ai ferri dei travetti nella parte più interna. 

Ho segnato meglio alcune parti. L'edificio, come ipotizzato in precedenza è composto di una struttura mista in cemento armato e muratura portante. Con questo succede che avremo un comportamento strutturale differente da parte dei due modi costruttivi. Se infatti il cemento armato è capace di deformarsi molto a causa dei ferri presenti al suo interno che gli evitano la rottura fragile, le strutture in muratura portante hanno uno spostamento massimo che poi le porta ad avere una rottura fragile (le catene presenti negli archi, e anche all'interno delle murature servivano proprio ad aumentare questo spostamento massimo). 

Sulla destra, nella parte semicilindrica, si vede come la muratura che si è staccata ha creato come una sezione che evidenzia che la muratura è di notevole spessore, piena e quindi in conclusione è portante. 

Sopra il maschio murario della parte centrale è presente una trave, dove evidentemente era ancorato il solaio laterocementizio. Ma qua ho notato che nello spigolo dove sarebbe dovuto essere presente un pilastro in cemento armato al quale si sarebbe dovuta ancorare la trave c'è qualcosa che non va. Difatti in caso di collasso del pilastro, si ci aspetta di vedere una gabbia di ferri deformata, con questi ultimi che ancora escono dalla base del pilastro stesso, ma da questa immagine non c'è niente. 

E' quindi evidente che un pilastro in muratura doveva reggere una struttura in cemento armato sopra di se, ma una pilastro in muratura, soggetto a una forza orizzontale, crea una sollecitazione di taglio che porta a spezzare il pilastro, portandosi dietro tutti i carichi verticali che avrebbe dovuto reggere.  

In queste due altre immagini, l'analisi è molto simile a quella già fatta sopra: strutture in cemento armato, pesanti, che sarebbero dovute essere rette da delle pareti in muratura, non sufficientemente legate tra di loro. 

Questo è un problema molto diffuso nel mondo ingegneristico, difatti c'è stato un momento nella storia recente dell'edilizia in cui si ci aspettava miracoli dal cemento armato. Le capacità di calcolo, fino a poco tempo fa affidate al computo a mano da parte dei tecnici, erano troppo onerose per permettere le dovute analisi permesse oggi dai computer (con modelli realizzati agli elementi finiti), quindi sono stati realizzati modelli semplificati spesso basati sull'esperienza. Tra questi il principale era quello di legare le pareti, in maniera che queste non si muovessero, realizzare quindi delle travi di sommità sulle pareti. Inoltre si dava molto affidamento al cemento armato, tanto che non c'erano dubbi: gli antichi solai, in legno prima, poi in ferro alcuni, quando venivano rifatti, si utilizzava il metodo del solaio laterocementizio, implementando notevolmente i carichi verticali. Si vede dalle foto dei danni, come solai e tetti in cemento, abbiamo di fatto schiacciato le murature che li sorreggevano. 

Una fase su cui è impossibile fare degli approfondimenti con le immagini di cui disponiamo è l'analisi geologica. Può tranquillamente essere, che una struttura del genere, che non fosse la top da un punto di vista strutturale, possa essere debole alle fondamenta, provocando dei cedimenti puntuali che portano al conseguente crollo della struttura. Per questo, in un'analisi antisismica di un edificio, servirebbe sempre chiamare un geologo e un geotecnico, che possano aiutare al meglio gli interventi di adeguamento.

Concludo dicendo che alcuni edifici storici, anche se di una certa rilevanza, rappresentano un problema per lo Stato, che non ha la possibilità di garantirne la sicurezza o l'uso. Alcuni di questi, che non hanno un'importanza intrinseca, nel caso di rischio, dovrebbe essere abbattuti per mettere meglio in sicurezza il territorio poiché la loro conservazione, nonché la possibilità di farne uso, porterebbe a rischio la vita umana. Anche se è brutto dirlo, e mio malgrado da molto fastidio a me stesso, non posso che augurarmi un cambio di passo da parte del legislatore, che porti a dare più importanza alla sicurezza della vita umana a dispetto delle caratteristiche storiche e/o artistiche, o per le meno, che si neghi la possibilità di fare edifici strategici in quelle strutture che non lo potranno mai essere.

Radiuk Ing. Raiko