In un’epoca sempre più rivolta alla tecnologia, la necessità di ricorrere ad impianti industriali, sempre più avanzati, è al limite del doveroso. Oltre ad una quantità crescente di danaro, richiesta per tali costruzioni ed interventi, nascono esigenze a carattere logistico, di posizionamento di tali impianti, dei suoi rifornimenti e scarichi.

Tutto ciò solo parlando di opere industriali, ma molto più banalmente volendo far riferimento a strutture più semplici, si può prendere in esame opere a scopo urbanistico, case, strade, linee di comunicazioni (esempio ferrovie) che coinvolgono i cittadini come primi soggetti. Con dati statistici alla mano, si chiarisce che quanta più percentuale demografica si trova in una specifica area urbana, vi sono più o meno bisogni da attenzionare. Più cittadini significa più risorse, più servizi, ma anche maggior problemi da gestire in contemporanea. Uno fra i principali a carattere fisico movimentale, è la vibrazione di tutto ciò che prevede attività, o risonanza.

Chiarendo che i moti naturali della crosta terrestre, o le varie condizioni climatiche sfuggono totalmente al nostro controllo, qui si approfondirà solo ciò che riguarda l’opera umana, cosa fa volontariamente o involontariamente. La vibrazione, molto semplicemente, è un movimento ripetuto nel tempo che ha sempre un inizio, ma che tuttavia può non aver fine. Presenta tre caratteristiche precise, l’ampiezza (ovvero l’estensione della sua persistenza), la durata (il tempo entro il quale si verifica), la frequenza (il suo ripetersi in un dato momento).

Un esempio di ciò, è il ‘tic tac’ di un orologio a pendolo come movimento ‘periodico’. Invece come esempio di casuale, potrebbe essere la caduta di un ramo da un albero. Questa oscillazione ripetuta nel tempo, interessa tutti i corpi fisici di facile o complessa struttura interna.

L’essere umano subisce le vibrazioni del cuore, anche senza rendersene conto; l’asfalto su cui milioni di automobili sfrecciano, subisce il loro percorrere; le strutture fisiche, gli edifici subiscono sussulti sia dal vento che dal suolo. E’ dunque facile pensare che tutto ciò che è vivo, in questo pianeta, fa risuonare oscillazioni con più o meno costanza. Tra l’altro questa tematica, che tratta le vibrazioni, è ben approfondita anche in altri articoli (della sezione casa) nel nostro sito.

Il Problema delle vibrazioni degli edifici

Approfondendo questa specifica tematica, ne analizzeremo le problematiche connesse. Perché fin tanto che si resta all’esterno da opere pubbliche, o private, le gravi complicazioni non rischiano di verificarsi. Quindi, anzitutto, informarsi sulle condizioni delle strutture ed i loro possibili danneggiamenti, è molto importante per poterne ridurre il rischio.

Rischio, tra l’altro, fattore principale nell’evenienza di un incidente. Secondo poi, nel momento in cui ci sarà necessario apportare modifiche o semplicemente opere di ristrutturazione, sarà più facile localizzare i punti sensibili ed operarvi. Situazioni più che frequenti, queste ultime, poiché i materiali utilizzati nella realizzazione di queste strutture, per forza di cose, subiscono gli effetti del tempo e per l’appunto di queste oscillazioni che ne riducono l’elasticità a danno delle componenti sensibili interne.

I materiali spesso utilizzati per la costruzione, in genere, hanno caratteristiche standard con specifiche tecniche differenti, l’uno dall’altro. Per esempio il calcestruzzo, dal punto di vista meccanico, presenta buona resistenza a compressione, mentre subisce le sollecitazioni di trazione. L’acciaio, perfezionato dopo opportune lavorazioni si comporta in maniera differente, sia alla trazione che compressione e per di più godendo di proprietà distinte, subisce e sopporta sufficientemente le vibrazioni sismiche.

Altro dettaglio fondamentale, oltre ad un’impeccabile scelta dei materiali da usare per crearlo un edificio, è studiare la possibilità che ogni singolo spazio di tale opera sia ad uso libero di chi lo occupa. Ciò che fa la differenza di un buon ingegnere ed un ottimo professionista, è la sua capacità a rendere un luogo totalmente al chiuso, come se non lo fosse, facendo riferimento allo sgradevole fenomeno delle barriere architettoniche. 

Concetto che col passare del tempo diviene sempre più frequente, meritando attenzioni poiché non è solo l’assenza di uno scivolo per carrozzine, ma bensì lo spazio sufficiente per il passaggio di persone in determinate porte, nel momento in cui il rischio di sisma è reale e quindi la presenza di ostacoli in ogni dove a creare disagi. Non fermarsi al primo obiettivo, ma bensì studiare le esigenze a tutto tondo ed in largo.

Le Cause

Avendo chiaro cos’è la vibrazione, cosa riguarda e perché bisogna tenerne conto necessariamente, si può procedere a chiarire da cosa, questa oscillazione ripetuta è scatenata. Sia che si tratti di un corpo fisico o struttura architettonica, bisogna differenziare le tipologie di sollecitazioni possibili.

Ovvero, quelle che riguardano l’interno della struttura e l’esterno, poiché le forze in azione e gli effetti sono nettamente differenti. Partendo da quelle interne, sia che si tratti di un edificio a scopo abitativo o ad uso lavorativo, si riscontrano apparecchiature come motori elettrici, gruppi elettrogeni, trasformatori elettrici, lavatrici e tutti gli impianti tecnologici previsti dalla situazione specifica. Quelle esterne, per semplificare l’immaginario e come già citato, si possono considerare le opere stradali (su asfalto, o su rotaie), altre costruzioni già preesistenti, attività ad uso di scavi ed estrazione, realizzazione di nuove opere (quindi costruzione o ristrutturazione) ed infine, da tenere in considerazione gli effetti del moto naturale del pianeta (cicloni, mareggiate, terremoti).

Un unico comune denominatore in tutto ciò, riflettendoci, è ciò che lega loro ovvero il pavimento, il suolo. Così come l’aria è il primo mezzo conduttore dell’elettricità, delle connessioni e così via. Il suolo è anch’esso protagonista nel mettere in comunicazione tanti fattori. Alcuni molto positivi, come possibili impianti per la creazione di energia pulita, rinnovabile. Altri negativi, come scosse della crosta terrestre.

I possibili danni

Uno fra i primi, come argomento di discussione nelle fasi di progettazione, di un’opera di costruzione, così come anche nelle fasi di ristrutturazione programmata, è proprio il tenere conto dei danni, come prevenirli e come limitarli se si dovessero verificare. Per danno, ”s. m. [lat. damnum]. – 1. a. Termine che si oppone direttamente a vantaggio, giovamento, per indicare l’effetto, soggettivamente considerato, di tutto ciò che in qualche modo nuoce a persone, enti”. S’intende, oltre il significato letterale, tutto ciò che è il risultato di un azione volontaria o involontaria, che porta inevitabilmente a causare effetti negativi. Il danno dopo studi ingegneristici è stato classificato e suddiviso, per semplificazione, sotto tre categorie.

Regolato dalla norma UNI 9916:2004, s’intende ‘danni di soglia’ tutti quelli che si presentano sotto forma di spaccature nell’intonaco, incrementi di fessure già esistenti, lesioni di elementi architettonici. ‘Danni significativi’ tutti coloro che prevedono distacchi o crepe ben definite fra le mure verticali, orizzontali o nella loro intersezione. ‘Danni gravosi’ crolli parziali che interessano almeno il 20% in volume delle strutture portanti principali (muri). Tutto ciò, preso in considerazione dalle figure incaricate, è l’obiettivo costante nella rilevazioni ed accertamenti periodici, da tenere sotto controllo.

Come abbiamo visto nel nostro articolo su come tenere sotto controllo le vibrazioni, agendo sotto forma di onde, esse possono attaccare le pareti dell’edificio e con una maturata efficacia, comprimerlo oppure agire sulle fondamenta dello stesso e quindi provocare uno schiacciamento sulla zona sottostante, potendo interessare altre strutture li vicine. In questo caso, si parla comunque di una forza perpendicolare al terreno. Volendo, invece, specificare gli effetti naturali di un sisma, anzitutto, agendo per mezzo di un epicentro (come punto fisso) vi sono tre tipologie di moti: ondulatori, sussultori e rotatori. Il primo dei citati prevede un moto verticale, prossimo all’origine, mentre il secondo si scatena in orizzontale ed a differenza di svariati metri di distanza (centinaio e forse più).

Ci può essere uno scontro fra questi due tipi di movimenti e quindi definirsi ‘rotatorio’, ciononostante è questa la reazione, per ogni diversa tipologia di sisma studiato. Sia che si tratti di un sisma per origine vulcanica (prossimi ad una bocca in eruzione), per crollo (durante crollo di una cava), per esplosione (al seguito di una detonazione nucleare), o molto più semplicemente tettonico (quando due diverse croste si sbattono tra loro).

Problemi e problematiche che svaniranno, primo fra tutti perché molte delle strutture presenti in questo momento o la maggior parte prevedono soluzioni per rischi sismici, secondo poi la ricerca sta continuando a sperimentare e trovare materiali per una miglior resistenza alle oscillazioni, per esempio alcuni paesi hanno già implementato ciò di cui si è parlato, rendendosi totalmente antisismici. Quindi, riassumendo il mondo sta cambiando, ma ciò non impedirà ad adattarsi alle esigenze pur rimanendo nel rispetto delle norme mondiali vigenti.