Perché un edificio si inclina dopo il terremoto e non si sgretola

Edifici inclinati dopo un terremoto cause principali

Gli edifici possono inclinarsi anziché crollare durante un terremoto per diversi motivi legati alla loro progettazione e costruzione.

Il fenomeno può interessare sia edifici non progettati con criteri antisismici sia edifici realizzati nel rispetto delle norme antisismiche.

Nel terremoto di Taiwan, due forti scosse di magnitudo 7,4 e 6,5 della scala Richter sono state registrate sulla costa orientale; nella Contea di Hualien un edificio di cinque piani ha riportato gravi danni: il palazzo si è inclinato di 45 gradi e il primo piano è crollato.

Tanti altri edifici hanno subito danni, fatta eccezione per il Tapei 101, un grattacielo che ha retto l'impatto grazie al Mass Damper al suo interno, ovvero una mega sfera di 660 tonnellate d'acciaio posta a una certa altezza della torre, capace come un pendolo di spostarsi nella direzione contraria all'oscillazione dell'edificio, equilibrando così la forza sprigionata dal sisma o dal vento.

Edificio sgretolato in seguito a un terremoto - foto Pixabay

Gli edifici progettati con criteri antisismici hanno strutture che possono assorbire e dissipare l'energia sismica.

Tale capacità è dovuta all'impiego di materiali duttili, unitamente a giunti flessibili e tecniche di isolamento della parte fondale, le quali permettono all'edificio di muoversi anche di molti centimetri senza crollare.Il comportamento dell'edificio in seguito a una sollecitazione sismica, è in stretta relazione con il tipo di terreno su cui è costruito.

Infatti, mentre alcuni terreni hanno la capacità di amplificare le onde sismiche, altri manifestano fenomeni come la liquefazione che può comportare l'inclinazione del fabbricato.

Edifici inclinati a seguito della liquefazione del suolo

La liquefazione è un fenomeno che si manifesta in concomitanza di eventi sismici di una elevata intensità, con magnitudo generalmente superiore a 5.5-6.0 della scala Richter e che interessa terreni sabbiosi sciolti posti al di sotto del livello di falda.

A seguito del sisma, si genera un incremento della pressione interstiziale, nell'acqua presente negli interstizi, tale aumento di pressione causa l'annullamento della resistenza del terreno e la fuoriuscita di materiale sabbioso misto ad acqua.

Fenomeno liquefazione del suolo manifestazione in superficie - foto Corriere Bologna

Tale evento comporta la perdita di resistenza di terreni saturi d'acqua sotto sollecitazioni statiche o dinamiche, trasformando il sito fondale in masse aventi una fluidità paragonabile a quella di una massa viscosa.

I terreni suscettibili di liquefazione sono quelli in cui la resistenza alla deformazione è attivata per solo attrito tra le particelle. Rientrano in tale categoria i terreni incoerenti costituiti principalmente da sabbie e limi.

Terreni più stabili e meno soggetti alla liquefazione

Nei terreni di natura argillosa, il fenomeno di liquefazione non si manifesta in quanto le forze interlamellari riducono la mobilità delle particelle.

Terreni con diverso grado di pericolosità - foto arch. Francesco Oliva

Tale evento provoca un decadimento della resistenza in maniera graduale, impedendo così il verificarsi del fenomeno di liquefazione.

Fenomeni conseguenti alla liquefazione del suolo dopo un sisma

A seguito di un evento sismico di notevole intensità, si possono evidenziare in superficie dei fenomeni che indicano l'avvenuta liquefazione in profondità.

Possono, infatti, apparire mulinelli di sabbia, formati da sospensioni di acqua e particelle sabbiose/limose, le quali fuoriescono dal terreno sottostante, attraverso fessure e fratture negli strati più superficiali.

Particolare frattura del suolo in seguito a terremoto - foto Pixabay

Lo sconvolgimento degli strati più profondi del suolo, conseguente all'addensamento degli strati incoerenti successivamente alla espulsione in superficie di grandi volumi di terra e alla dissipazione delle pressioni interstiziali, genera cedimenti delle fondamenta con conseguente variazione dell'assetto del fabbricato interessato.


La pressione degli strati liquefatti in profondità, quando cerca di emergere in superficie, incontrando gli strati di terreno più rigidi, genera l'oscillazione di tali masse rigide, le quali, così sollecitate tendono a fratturarsi oscillando.

Cedimento per avvallamento del suolo - foto Pixabay

In tal modo vengono a formarsi avvallamenti in superficie, con conseguenti danni a carico delle strutture soprastanti - gli impianti - di tipo diverso, e altre strutture interrate risentono immediatamente di tali sollecitazioni, con conseguenti rotture e cedimenti.

Quando il fenomeno di liquefazione riveste notevoli masse di terreno, possono manifestarsi fenomeni eccezionali, come il galleggiamento sulle superfici di strutture leggere, tipo serbatoi, cassoni, strutture leggere interrate.

Come realizzare edifici sicuri che non si sgretolano o si inclinano

Da quanto esposto, appare evidente come sia importante progettare un edificio in zona sismica, rispettando le norme in materia di sicurezza, relative alla zona sismica di competenza.

In tale fase, lo studio delle caratteristiche geotecniche del suolo riveste un'importanza notevole; le indagini geologiche circa la consistenza della stratificazione del suolo su cui verrà costruito un edificio, rivestono dunque una priorità fondamentale.

Comportamento diverso edifici a seguito di liquefazione del suolo - foto Arch.Oliva

Le norme antisimiche, richiedono che gli edifici siano costruiti per poter resistere a terremoti anche di forte intensità, in modo tale da limitare i danni alle strutture e alle persone che li occupano, favorendone l'esodo.

In particolare, il capitolo 8 delle nuove Norme Tecniche per le Costruzioni NTC 2018 prescrive che nella valutazione di sicurezza di una costruzione esistente è obbligatoriamente richiesta la verifica delle fondazioni rispetto a possibili fenomeni di liquefazione sismica del terreno.

L'importanza degli studi geologici per zone

Un importante riferimento da tener presente per poter costruire in sicurezza è rappresentato dagli studi delle microzone, ossia di quelle zone all'interno dello stesso comune che dopo un terremoto hanno evidenziato differenze sostanziali di comportamento degli edifici.

Sicuramente la qualità delle costruzioni può influire sull'entità del danno, ma spesso le cause vanno ricercate in una differente pericolosità sismica locale, determinata anche dal diverso modo in cui si propaga il terremoto o dall'instabilità del suolo.

Come ridurre i rischi di liquefazione del suolo

Per ridurre la possibilità che un terreno possa essere soggetto ad un fenomeno di liquefazione a seguito di un sisma di forte intensità, possono effettuarsi diversi tipi di intervento, i quali dipendono dalle condizioni del sito dalla sua dimensione ecc.

Tra gli interventi più impiegati troviamo le iniezioni a base di sostanze cementizie o resine sintetiche per il miglioramento dei legami intergranulari.

Tali interventi sono indicati per aumentare la permeabilità interstiziale attraverso applicazione di sistemi drenanti, o drenaggi verticali mediante l'impiego di ghiaia.

Iniezioni con resine espandenti per migliorare la resistenza del suolo - foto Getty Images

Gli interventi a base di speciali resine , consistono nell'iniettare nel suolo resina, capace di consolidare efficacemente, in totale sicurezza e con estrema rapidità, i terreni liquefacibili.

Quest'ultimo intervento, ha il vantaggio di non necessitare di scavi e trivellazioni pesanti, non produce vibrazioni alle opere, non richiede opere di demolizione e ricostruzione delle fondazioni esistenti, non produce sollevamenti impropri tipici delle resine ad elevata forza, non inquina il suolo trattato.

Costruzioni a cui prestare maggiore attenzione

Particolari attenzioni vanno poste nella realizzazione di edifici in cui occorre eseguire fondazioni su pali, le quali vanno a interessare banchi sabbiosi saturi scarsamente addensati di un certo spessore.

In tal caso, si dovrà tenere conto di possibili fenomeni di attrito negativo indotto dagli inevitabili cedimenti post-sismici, nonché di eventuali fenomeni di instabilità laterale per carico di punta dei pali.

Fondazioni a confine eseguite su pali - Foto Pixabay

Inoltre, In presenza di edifici adiacenti, bisognerà fare attenzione nell'effettuare opere di consolidamento tali da provocare forti vibrazioni o interventi di compattazione del suolo mediante iniezioni di sostanze espansive

Edifici resistenti anche in caso di liquefazione del suolo

In conclusione, appare evidente come la combinazione di una progettazione intelligente, unitamente all'uso di materiali appropriati e il rispetto delle normative di sicurezza, rappresenta il modo migliore per rendere gli edifici più resilienti durante un terremoto, permettendo loro di inclinarsi piuttosto che crollare.

Un edificio inclinato, che non abbia riportato il crollo del piano a contatto con il suolo, consente la possibilità di far evacuare gli occupanti in modo più rapido e sicuro, compatibilmente con le condizioni del sito.