Scuole e sicurezza sismica: colloquio con Edoardo Cosenza

Il problema della sicurezza sismica delle scuole è molto grande, in Italia come in altri paesi. Periodicamente si leggono sui media rapporti più o meno generali, ma sempre abbastanza negativi, sullo stato delle scuole in Italia. A volte il problema finisce davanti al giudice, nelle cui sentenze si discetta di “indice di sicurezza”, di probabilità di accadimento di terremoti e anche della loro prevedibilità.
Per cercare di fare il punto sulla questione, a beneficio dei non-ingegneri, abbiamo rivolto alcune domande a Edoardo Cosenza, professore di Tecnica delle Costruzioni nell’Università di Napoli Federico II, membro di numerosi Comitati che operano per la definizione delle normative e che è stato anche Assessore ai Lavori Pubblici della Regione Campania (https://www.docenti.unina.it/webdocenti-be/allegati/contenuti/1440218).
Da qualche tempo è molto attivo sui “social”, dove contribuisce egregiamente alla spiegazione degli aspetti ingegneristici ai non informati.
(Nota: le domande sono state formulate con la collaborazione di Carlo Fontana).

Il problema della sicurezza sismica delle scuole è molto sentito in Italia, forse anche a seguito del crollo della scuola di San Giuliano di Puglia nel quale, nel 2002, morirono 26 fra studenti e insegnanti. La situazione è davvero grave, nel suo complesso? Quali sono le ragioni?

La situazione delle scuole non è diversa da quella di tutti gli edifici pubblici o anche degli edifici privati. Risentono di classificazioni sismiche del passato molto parziali, direi che solo dopo l’inizio degli anni ’80 si è avuta una seria classificazione della pericolosità, e pertanto tutto ciò che è stato costruito prima (e quindi una enorme percentuale delle costruzioni) non è stata progettata con criteri sismici. Alcuni investimenti per aumentare la sicurezza delle scuole sono nel frattempo stati fatti, a partire soprattutto dal 2003, ed altro ancora assolutamente va fatto. Ma francamente credo che le scuole siano mediamente più sicure degli edifici privati e spesso ho assistito a chiusure di scuole con genitori che molto probabilmente hanno portato i figli a casa propria, in edifici paradossalmente meno sicuri della scuola stessa.

E’ solo un problema di classificazione delle zone sismiche o anche di normativa tecnica?

Certamente anche di normativa tecnica. Va chiarito innanzitutto che la normativa tecnica riflette sempre le conoscenze del tempo: ad esempio  le automobili degli anni ’60 erano molto meno sicure di quelle di oggi, perché non c’erano sistemi elettrici di frenatura, non c’era l’air bag, le autovetture erano molto pesanti ecc; e ciò vale per qualsiasi disciplina dell’ingegneria: si pensi agli impianti elettrici, alla sicurezza antincendio ecc. In perfetta continuità anche il comportamento sismico delle costruzioni era meno conosciuto. Gli avanzamenti più importanti, in tutto il mondo, compresa California o Giappone, sono stati fatti solo dalla fine degli anni ’70. Dunque un parte del problema, cioè che le costruzioni realizzate nelle poche zone classificate sismiche in Italia prima degli anni ‘ 80 sono state progettate con criteri “d’epoca” oggi superati, è certamente vera e connessa alla minore conoscenza del tempo. A questo si aggiunge purtroppo la scarsa propensione del Paese a introdurre novità: in realtà solo dopo il terremoto di San Giuliano di Puglia, con l’Ordinanza d Protezione Civile del 2003, scritta fra tante polemiche da un gruppo di professori di ci facevo parte anche io, si è data una scossa – è il caso di dire –  al sistema normativo. Il quadro normativo di fatto si è assestato solo nel 2009, dopo il terremoto di L’Aquila: purtroppo ci sono dovute essere delle grandi tragedie per convincere la comunità ad accettare le variazioni, dopo lunghissime discussioni. Adesso possiamo certamente dire che l’Italia ha una delle normative tecniche più avanzate del mondo. Ciò non toglie che la conoscenza tecnica evolve ed evolve sempre, non parliamo di scienze assolute ammesso che esistano, e dunque anche la normativa sismica certamente subirà ulteriori variazioni, anche significative, in futuro.

Sempre nel 2003, l’Ordinanza PCM 3274 introdusse, per la prima volta, “l’obbligo di procedere a verifica, da effettuarsi a cura dei proprietari” delle opere strategiche, con finalità di protezione civile, e di particolare rilevanza, quali scuole, ospedali, ecc. (Art. 2, comma 3)”. Il termine ultimo, inizialmente stabilito in 5 anni dall’emissione dell’ordinanza, è stato più volte prorogato fino al 2013. Erano esentate dall’obbligo di verifica “le opere progettate secondo le norme vigenti successivamente al 1984”, sempreché la classificazione sismica all’epoca della costruzione fosse coerente con quella della 3274/2003 (Art. 2, comma 5); in altre parole, se costruite secondo la normativa sismica post 1984.
Veniva dunque richiesta una verifica, ma senza obbligo d’intervento, anche se era previsto l’obbligo di programmazione degli interventi stessi. Come mai?

La previsione dei lavori, come osservato, doveva essere introdotta nei piani annuali e triennali dei lavori, che sono un obbligo di tutte le Amministrazioni Pubbliche. In altri termini era obbligatoria la programmazione dei lavori su base pluriennale da parte dei proprietari delle Scuole (per quelle pubbliche: Comuni e Provincie). L’obbligo di intervento non potette essere inserito, perché si sarebbe dovuta anche indicare la fonte finanziaria che era difficile da quantificare e soprattutto molto difficile da trovare.

È disponibile un sommario dei risultati conseguiti? E come va intesa l’eventuale inadempienza all’ “obbligo” di legge di verifica e di programmazione degli interventi?

Purtroppo non dispongo di questi dati. Ritengo che a livello centrale debbano esistere, forse al MIUR o al DPC; oppure nelle strutture di missione di Pazzo Chigi come Italia Sicura o Casa Italia. Però non ne sono a conoscenza.

Saltando alcuni passaggi (NTC2008, Circolare applicativa del Ministero delle Infrastrutture n.617 del 2009, Direttiva PCM del 2011 sulla valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale, ecc.), le nuove Norme Tecniche (NTC2018) hanno introdotto alcune novità, fra cui la definizione del livello di sicurezza (indice di sicurezza) come rapporto fra capacità (azione sismica massima sopportabile dalla struttura) e l’azione sismica massima utilizzabile nel progetto di una struttura nuova in quella località. Ci puoi spiegare meglio che cosa c’è dietro questa definizione, e che cosa significa “sopportabile”?

Si è introdotto un semplice indice numerico, di immediato e comprensibile significato. Per “azione sismica massima sopportabile” si intende l’azione sismica che fa pervenire alla eguaglianza fra entità dell’azione sismica la Resistenza degli elementi strutturali più sollecitati.
L’indice è dunque un numero che risulta almeno pari a 1, in quanto in tal caso è certamente sopportabile l’azione sismica prevista dalla normativa, per una costruzione progettata con le nuove norme tecniche; quindi è da considerarsi “sicura”, nell’ambito della sicurezza convenzionale che noi tecnici valutiamo con i metodi normativi. Ed invece è molto frequente che sia inferiore all’unità, salvo particolarissimi casi di sovradimensionamento, per le costruzioni esistenti. Ci tengo a sottolineare che parliamo di sicurezza convenzionale, dovrei dire più precisamente “probabilistica”, in quanto oramai è anche comunemente accettato che il rischio zero non esiste; cioè purtroppo, stante la forte aleatorietà, è sempre possibile che ci siano azioni più elevate di quelle di progetto o resistenze minori di quelle di progetto; si cerca però di assicurare valori di rischio piccoli e uniformi per tutti i cittadini. Si potrebbe anche puntare ai massimi valori delle azioni sismiche che si deducono dagli studi di pericolosità sismica nazionale, ma ciò sarebbe, a parere mio e di molti altri ricercatori, contrario al principio di assicurare uno stesso rischio in tutto il paese e porterebbe a costi delle costruzioni talvolta inutilmente elevatissimi. In pratica nessun paese al mondo sceglie, almeno attualmente, questa soluzione normativa.

Le NTC2018 stabiliscono dunque che sia accettabile che l’indice possa essere inferiore a 1. Che cosa vuol dire in pratica? Viene spontaneo pensare che, se un edificio scolastico ha un indice molto inferiore a 1, debba essere considerato poco sicuro.

Il principio è che, per una costruzione esistente, essendo visibile e disponibile, si può constatare direttamente la geometria effettiva, i carichi permanenti realmente esistenti, la quantità e la resistenza dei materiali; inoltre ha già superato la fase iniziale della vita in cui si manifesta quello che in sintesi si chiama “mortalità infantile”. Invece in una costruzione da progettare i calcoli strutturali si fanno in modo virtuale, ovviamente senza che esista la costruzione stessa. Dunque il rischio di una costruzione solo progettata è più alto: si pensi ai grandi errori progettuali o realizzativi che poi possono avere conseguenze tragiche all’inizio della vita della costruzione; o anche carichi permanenti più grandi perché si sono aumentate le dimensioni in cantiere o si sono messi elementi non strutturali, pavimenti ed altro più pesanti di quelli di progetto. Dunque ciò porta ad affermare che se la costruzione già esiste e gli interventi che si progettano non comportano stravolgimenti della concezione strutturale, a parità di rischio (ovvero di sicurezza), si possono usare coefficienti più bassi, data la minore aleatorietà conseguente. E quindi, dal punto di vista meramente numerico, pervenire a un indice minore di 1 e dell’ordine di 0,8.
Certamente poi fa parte della civiltà di una nazione, nell’ambito di un problema così sensibile e grave come le scuole che raccolgono contemporaneamente centinaia di bambini, non consentire valori di tale indice troppo basso e cioè, in modo del tutto equivalente, probabilità di collasso troppo elevate.

Essendo l’indice un rapporto tra capacità e domanda, entrambe affette da incertezze, si sono diffuse varie “letture”, fra cui le seguenti:

1) “L’indice di sicurezza è un parametro da usarsi solo in relativo (per mettere in graduatoria di priorità gli interventi) non in assoluto, non rappresentando la vulnerabilità dell’edificio”.
2) “Non trattandosi un indice ‘certo’, non può certificare alcuno stato di rischio imminente, con tutto quello che ne consegue per l’utilizzabilità della struttura”.

Consideri corrette queste letture?

L’intera teoria della sicurezza, in qualunque branca dell’ingegneria, è caratterizzata da fenomeni aleatori: i terremoti sono certamente l’esempio più evidente. Anzi qualunque azione della nostra vita lo è. I nostri indici sintetizzano metodologie convenzionali e livelli di probabilità e di rischio accettati socialmente dai paesi più evoluti, di tutte le parti del mondo. Dire che possa esistere un indice “certo” è assolutamente fuori da qualsiasi realtà scientifica, non solo ingegneristica. Le verifiche che si fanno nelle costruzioni sono il meglio che la tecnica posso fare, ma mai e in nessun caso portano a previsioni deterministiche. D’altra parte le incertezze insite in qualsiasi problema di ingegneria sono trattate in modo scientifico, con le regole del calcolo della probabilità, ed è questo il massimo che si può fare. Chiedere che si facciano calcoli o si definiscano indici “certi” equivale a dire che si può fare una previsione metereologica “certa”: del tutto impossibile concettualmente.

Forse vale la pena chiarire al pubblico che nemmeno per un edificio (di qualsiasi genere) con indice = 1 si può affermare che non subirà alcun danno in caso di terremoto, giusto?

Assolutamente vero. C’è sempre una probabilità finita che l’azione sismica sia più grande di quella scelta dalle norme tecniche e dalla classificazione sismica e che le resistenze della costruzione siano minori di quelle considerate. In altri termini il rischio zero non esiste.

Esiste un inventario degli indici di sicurezza per le scuole italiane? Che tipo di operazioni è necessario compiere per determinarlo? Che tipo di cogenza hanno le NTC2018 in questo senso?

No, a mia conoscenza non esiste. Ritengo che il MIUR gradualmente lo stia costruendo. Per costruirlo e quindi per avere l’indice di sicurezza di ogni singola scuola, si devono fare rilievi e verifiche geometriche, prove sui materiali, esami dei progetti se esistenti e infine calcoli strutturali; tutto ciò a costi. La Norma Tecnica e la relativa Circolare indicano come fare le valutazioni/calcoli ingegneristici, ma un documento normativo non può porre obblighi di spesa pubblica. E ciò sia per il basso rango di norma (è un Decreto Interministeriale, ben al di sotto di un Decreto Presidenziale o di una Legge Parlamentare), sia perché l’obbligo implica spese e quindi reperimento di fondi.

La normativa non fissa un valore minimo dell’indice al di sotto del quale è necessario dismettere l’edificio ed eventualmente adeguarlo. Perché?

Non può indicarlo, è necessariamente delegato al proprietario. La norma indica “come” valutare”; non altro, per i motivi già citati in precedenza.

L’assenza di chiarezza relativamente al punto precedente ha fatto sì che si siano determinati dei contenziosi che hanno finito per essere risolti dalla magistratura, quali il caso di Roccastrada (Grosseto) con indice = 0.985 e Serramazzoni (Modena), con indice = 0.26, che – come altre volte – ha dovuto arrampicarsi su vetri per uscire dall’impasse. Ad esempio, nel caso di Serramazzoni la Cassazione ha interpretato, in sintonia con le NTC, l’incertezza insita nella determinazione del valore dell’indice come insufficiente per un obbligo di azioni immediate (“L’immobile pubblico in questione, pur astrattamente vulnerabile in caso di terremoto, è munito di agibilità …”). Si deve sottolineare l’espressione “astrattamente vulnerabile”, e il permanere della convinzione – molto diffusa soprattutto nel post-terremoto – che “agibile” significhi senza rischio…..
Che ne pensi?

Penso che il rapporto fra pensiero legale e pensiero ingegneristico (direi scientifico più in generale) è molto lontano dal convergere. Spesso in Magistratura si intendono come deterministiche realtà che invece sono probabilistiche. 0.985 è l’indice più alto che io abbia mai sentito, tanto che potrei addirittura dubitare del calcolo. Fra l’altro arrotondato a una sola cifra decimale, dopo la virgola, diventa 1,0 ed è certamente impossibile che il tecnico che ha fatto la valutazione abbia valutazioni cosi precise da potere affermare che le altre cifre decimali siano corrette. E poi mi chiedo: i magistrati conoscono l’indice di sicurezza dell’edificio in cui hanno scritto la sentenza? E le mamme conoscono l’indice di sicurezza della casa dove poi hanno riportato i bambini? E ancora una volta. Il rischio zero non esiste. Prima che questa intervista esca, potrei essere colpito da un fulmine o da una meteorite, qualcuno può escluderlo?

A oggi, dopo San Giuliano di Puglia (2002), ma anche dopo la Casa dello Studente di L’Aquila (2009), dopo la scuola di Amatrice (2016) e dopo la constatazione che occorre – caso per caso – una sentenza di un tribunale, la sensazione degli utenti è che l’attuale impianto normativo non offra certezze.
Evidentemente resta da fare molto, sia sul piano normativo che su quello operativo. Non va peraltro dimenticato che gli utenti spesso pretendono che le scuole abbiano un indice di sicurezza superiore a quello di molti degli edifici in cui abitano gli studenti, che vi trascorrono molto più tempo che a scuola.
Che prospettive di miglioramento ci sono, secondo te?

Nessuna norma di nessun settore, elettrico, automobilistico, trasportistico (auto, treni, auto) ecc. può garantire certezze. Le mie spiegazioni sulla questione le ho date. E sulla questione della sicurezza relativa della propria abitazione, della strada o della metropolitana che si prende per andare a scuole, dei bar e locali pubblici in cui si entra magari ogni giorno, è molto rilevante e lungi dall’essere risolta. Qualcuno conosce il rischio che si assume entrando in un certo museo, chiesa, cinema, ristorante, bar, albergo, stadio: certamente no. La sicurezza deve aumentare per qualsiasi luogo utilizzato da persone, sempre però nella certezza che il rischio può diminuire ma mai azzerarsi.

 

 

 

La vulnerabilità dimenticata (colloquio con Gianluca Valensise)

Gianluca Valensise, del Dipartimento Terremoti, INGV, Roma, è sismologo di formazione geologica, dirigente di ricerca dell’INGV, è autore di numerosi studi sulle faglie attive in Italia e in altri paesi. In particolare è il “fondatore” della banca dati delle sorgenti sismogenetiche italiane (DISS, Database of Individual Seismogenic Sources: http://diss.rm.ingv.it/diss/).  Ha dedicato oltre 30 anni della sua carriera a esplorare i rapporti tra tettonica attiva e sismicità storica, con l’obiettivo di fondere le osservazioni geologiche con l’evidenza disponibile sui grandi terremoti del passato. Di recente, con altri colleghi ha pubblicato un lavoro che propone una sorta di graduatoria di vulnerabilità dei comuni appenninici. Gli abbiamo chiesto di illustrarcelo.

Luca, tu sei un geologo del terremoto. Ti occupi di faglie attive, di sorgenti sismogenetiche, di terremoti del passato, di pericolosità sismica. Di recente ti sei avventurato, con altri colleghi, nel tema della vulnerabilità sismica del patrimonio edilizio italiano[1],[2]. Come mai questa scelta?

Premetto che io sono un ricercatore, ma mi sento anche un cittadino che si trova nella posizione di poter – e dover – fare qualcosa di immediatamente utile per il suo Paese. Ciò detto, credo che tutto sia nato dieci anni fa, con il terremoto dell’Aquila. Che l’estrema vulnerabilità del costruito fosse una delle cause degli esiti disastrosi di alcuni terremoti in effetti mi era apparso chiaro già da prima, se non altro per aver studiato gli effetti dei più forti terremoti italiani del ‘900; da quello del 1908 nello Stretto di Messina a quello dell’Irpinia del 1980, passando per la zona del Fucino, devastata dal terremoto del 1915.

Ma la storia in effetti inizia ancora prima, con il terremoto di San Giuliano di Puglia del 2002. Quel terremoto mostrò a tutti come nella difesa – o mancata difesa – dai terremoti si possono fare scelte così disastrose da vanificare sia la cultura materiale accumulata da chi abita nelle zone sismiche, sia l’avanzamento tecnologico in campo edilizio, che non riguarda solo le strutture in cemento armato ma anche quelle in muratura portante.

Il terremoto dell’Aquila del 2009 ha mostrato quasi un completo rovesciamento della situazione “normale”: se si escludono i beni culturali, per i quali valgono altre regole, il massimo numero di crolli e vittime si è registrato in edifici costruiti nel dopoguerra, mentre quelli di epoche precedenti – inclusi i palazzi settecenteschi della città storica – hanno risposto in modo complessivamente buono (questa differente performance include anche la scelta del sito, talora disastrosa nel caso di alcuni edifici recenti).

Sul caso dei terremoti del maggio 2012 in Emilia poi c’è poco da aggiungere. Il danno è stato dominato dai crolli nell’architettura ecclesiastica, probabilmente in buona misura inevitabili, e in quella industriale, che invece hanno rappresentato un fulmine a ciel sereno per tutti. Mi preme ricordare che i capannoni crollati erano stati costruiti senza considerare minimamente la possibilità di significative azioni sismiche laterali, che hanno quindi avuto buon gioco nel causare crolli apparentemente sproporzionati alla severità del terremoto stesso. Le norme precedenti non imponevano agli edifici di quella zona di cautelarsi contro i terremoti: cionondimeno, questo resta un dramma nel dramma, se si riflette sull’enorme sproporzione tra quanto poco sarebbe costato ridurre sostanzialmente la vulnerabilità di quei capannoni (a patto però che lo si fosse fatto in sede di costruzione), e il prezzo pagato da quelle comunità in termini di vite umane e di danni all’economia locale (e nazionale).
Infine, c’è il caso dei terremoti del 2016, che con l’ormai noto dualismo tra il centro storico di Amatrice, praticamente scomparso dalla carta geografica, e quello di Norcia, che seppure tra mille sofferenze ha avviato un percorso di rinascita, ha di fatto messo in moto la nostra ricerca.

La tesi di fondo che sostenete è che – forse semplifico io – la vulnerabilità sismica degli insediamenti aumenta con la distanza temporale dall’ultimo terremoto distruttivo. In un certo senso, sostenete, dopo un terremoto distruttivo si procede a riparazioni e ricostruzioni che diminuiscono la vulnerabilità complessiva; in seguito la memoria dell’evento sfuma e la vulnerabilità aumenta. E’ così?

La tesi in estrema sintesi è quella che hai tratteggiato, ma vanno fatte due premesse. La prima riguarda i dati utilizzati: per poter contare su dati omogenei e di buona qualità abbiamo scelto di analizzare solo l’Italia peninsulare, e in particolare la catena appenninica. La seconda ha invece carattere metodologico: nel nostro lavoro infatti si incontrano il dato storico, sotto forma di storia sismica di ogni singolo comune, e il dato geologico, che nell’ambito di un territorio vasto ci consente di isolare quei comuni che si trovano direttamente al di sopra delle grandi sorgenti sismogenetiche, e nelle quali quindi prima o poi ci si aspetta di raggiungere livelli di scuotimento elevati (si veda l’immagine qui sotto, cliccare per ingrandire). Si noti che i dati storici consentirebbero in molti casi di scendere anche al di sotto della scala comunale, ma per omogeneità di rappresentazione e per potersi rapportare con i dati ISTAT abbiamo deciso di riportare tutto al singolo comune.

Sorgenti sismogeniche composite (Composite Seismogenic Sources) tratte dal database DISS (DISS Working Group, 2018: http://diss.rm.ingv.it/diss/) e i più forti terremoti (Mw 5.8 e superiore) del catalogo CFTI5Med (Catalogo dei Forti Terremoti in Italia, GUIDOBONI et alii., 2018). Ogni sorgente rappresenta la proiezione in superficie della presumibile estensione della faglia a profondità sismogenica. Le sorgenti in giallo delineano il sistema di grande faglie estensionali che corrono lungo la cresta dell’Appennino e che sono state utilizzate per questa ricerca. Ogni sorgente è circondata da un buffer di 5 Km il cui ruolo è quello di tenere conto delle incertezze insite nella sua localizzazione esatta, e quindi della sua esatta distanza rispetto ai centri abitati che la sovrastano o la circondano (da Valensise et al., 2017: si veda la Nota 1).

È a partire dai comuni così selezionati  – 716 per l’intera Italia del centro-sud, dalla Toscana alla Calabria  – che abbiamo poi stimato l’attitudine di ogni comunità a sottovalutare il livello di pericolosità locale, e quindi ad abbassare fatalmente la guardia sul tema della vulnerabilità del costruito. Sarebbe stato inutile ragionare su tutti i comuni, inclusi quelli che sorgono distanti dalle grandi sorgenti sismogenetiche, perché una cosa è un edificio fatiscente in una zona scarsamente sismica, come è quasi tutto il versante tirrenico dell’Appennino, altro è se quello stesso edificio si trova ad Amatrice. Noi volevamo elaborare un “ranking” della vulnerabilità dimenticata dai cittadini e dai loro amministratori, e abbiamo messo in campo le migliori conoscenze geologiche, geodinamiche e storiche oggi disponibili – un patrimonio quasi unico al mondo – per raggiungere questo obiettivo. Un’ultima osservazione: i dati di ingresso sono congelati al pre-2016, quindi la graduatoria non tiene conto degli ultimi terremoti dell’Appennino centrale.

In questo modo avete stilato una sorta di graduatoria di vulnerabilità sismica degli insediamenti appenninici, basata sostanzialmente sulla distanza temporale dall’ultimo evento distruttivo. Ci puoi illustrare un poco questa graduatoria?

Abbiamo ordinato le nostre 716 località(si veda l’immagine qui sotto, cliccare per ingrandire)  in funzione della distanza nel tempo dall’ultimo scuotimento di VIII grado della scala MCS (Mercalli-Cancani-Sieberg): un livello di intensità che a nostro avviso fa da spartiacque tra la semplice riparazione di edifici vetusti e la necessità di demolirli e ricostruirli ex-novo, con una presumibile drastica riduzione della vulnerabilità.

Distribuzione dei 716 capoluoghi dei comuni (rappresentativi delle intere aree comunali) selezionati con la procedura descritta nel testo (da Valensise et al., 2017). Le aree bordate in giallo rappresentano la proiezione in superficie delle grandi sorgenti sismogeniche che corrono in cima all’Appennino (si veda anche la Figura 4). Sono mostrati:

• in viola: 38 comuni per i quali la storia riporta solo notizie di danni lievi;
in rosso: 315 comuni che nella nostra graduatoria corrispondono alle aree comunali che non hanno subito terremoti distruttivi dal 1861 (Unità d’Italia);
• in nero: 363 comuni ordinati secondo la distanza nel tempo dall’ultimo terremoto distruttivo, avvenuto dopo il 1861.

Il riferimento al 1861 è puramente convenzionale. L’anno 1861 rappresenta uno spartiacque storico imprescindibile anche per i terremoti, con effetti variabili caso per caso (si pensi solo alle efficaci norme antisismiche borboniche, abrogate con l’Unità d’Italia).

Le prime 38 località sono quelle che non hanno mai vissuto uno scuotimento del livello fissato: seguono quelle in cui quel livello è stato raggiunto o superato molti secoli fa, mentre in fondo troviamo le località che hanno subito i terremoti più recenti, e quindi sono state presumibilmente ricostruite con sistemi antisismici. Le nostre elaborazioni sono facilmente accessibili a chiunque attraverso un sito dedicato, che mostra la nostra graduatoria sia in forma tabellare che in mappa, e consente di esplorare la storia sismica di ciascun comune[3]. Gli unici altri parametri che mostriamo, senza per il momento utilizzarli, sono la popolazione residente e la percentuale di edifici ante-1918, entrambi da dati ISTAT. Per illustrare le implicazioni del nostro studio farò degli esempi tratti dalla graduatoria stessa.

Un caso eclatante è quello della media Valle del Serchio, con diverse località nella parte altissima della classifica, quella dei comuni che non hanno mai sperimentato un VIII grado nella storia: procedendo da NW verso SE si incontrano Gallicano (193°), Coreglia Antelminelli (192°), Borgo a Mozzano (31°), a Bagni di Lucca (32°), tutti centri tra i 4.000 e i 6.000 abitanti circa. Si salva solo Barga (595°), l’ameno borgo montano celebrato da Giovanni Pascoli, che è poi il centro principale della valle. Si nota facilmente che la posizione in graduatoria sale – dunque peggiora – muovendosi verso SE, ovvero allontanandosi dalla sorgente del terremoto del 1920 in Garfagnana, ovvero nell’alta Valle del Serchio. Non vi è dubbio che le due porzioni della valle siano simili, ma i dati sismotettonici suggeriscono che mentre la parte settentrionale ha subito il “suo” grande terremoto meno di un secolo fa, la faglia che si trova sotto la parte meridionale è storicamente silente. Secondo il CFTI5Med, nel 1920 Barga subì un VIII grado, e il terremoto “…danneggiò il 75% degli edifici, abitati per lo più da popolazione povera, causando il crollo totale di molte case…”. Sarà sufficiente questa ricostruzione a salvare Barga dal prossimo forte terremoto della Valle del Serchio? Le cose andranno probabilmente meglio che nei comuni più a valle, anche perché, se è vero che secondo l’ISTAT il 37% del patrimonio abitativo di Barga è pre-1918, ovvero ha oltre un secolo, questa quota di edificato è verosimilmente costituita da case che hanno resistito al terremoto del 1920: o perché costruite meglio, o perché costruite dove la risposta sismica è stata meno severa della media, o per una combinazione di queste due circostanze.

Un altro esempio che vorrei portare riguarda il confine calabro-lucano, tra le provincie di Potenza e Cosenza. Si tratta di un caso simile al precedente, ma decisamente più conclamato. Siamo infatti in uno dei pochi settori della catena appenninica che non hanno mai subito un forte terremoto in epoca storica, anche se la completezza del record sismico della zona non supera qualche secolo (con Emanuela Guidoboni nel 2000 scrivemmo un piccolo contributo proprio su questo tema[4]). L’area era stata già individuata come una possibile “lacuna sismica” dal sismologo giapponese Fusakichi Omori all’indomani di uno studio da lui condotto sui grandi terremoti dell’Italia peninsulare. Nella zona in questione ricadono Mormanno (CS, 29°), Rotonda (PZ, 30°), mai colpite da un forte terremoto, ma anche Viggianello (PZ, 178°), colpita da un VIII-IX grado nel terremoto del 26 gennaio 1708 – che sempre secondo il CFTI5Med “…danneggiò molto gravemente l’abitato causando estese distruzioni e numerose vittime…”. Il 25 ottobre del 2012 questa zona è stata colpita da un terremoto con Mw 5.3, che ha testato la solidità degli edifici ma soprattutto ha messo in moto un circolo virtuoso di riduzione della vulnerabilità dell’edificato: una circostanza molto locale, legata al verificarsi di un terremoto non distruttivo ma sufficiente a innescare una solida reazione delle istituzioni, e che potrebbe rappresentare una gradita eccezione a quanto previsto dal nostro ranking. Sicuramente però la lista delle località nelle quali la “memoria sismica” è stata ben coltivata include molti altri centri, soprattutto in Italia centrale e meridionale: ma dell’efficacia di questi comportamenti virtuosi riceveremo conferma solo dai terremoti prossimi venturi.

Il caso di Norcia sembra del tutto particolare. Il celebre regolamento edilizio dello Stato Pontificio (1859) sembra aver contribuito da allora a limitare i danni, anche nel caso nel terremoto del 1979. Viceversa, per motivi imperscrutabili, Norcia venne inserita in zona sismica solo nel 1962. Nel 2016 ebbe più danni fuori le mura che all’interno. Hai un’opinione?

Norcia è al 676° posto della nostra graduatoria, principalmente in virtù del terremoto del 1979, ma in precedenza aveva già subito effetti di VIII o superiore nel 1730, 1859 e 1879. Il caso di Norcia in effetti è decisamente unico. La “fortuna” di Norcia nei confronti dei terremoti – se mi si concede il termine, forse poco appropriato se solo pensiamo a quello che sta succedendo in questi mesi in città[5]  – passa soprattutto per due terremoti-simbolo, quelli del 1859 e del 1979, entrambi con magnitudo intorno a 5.8, e per un terremoto-richiamo, quello del 1997. Mi spiego meglio. A seguito del terremoto del 1859 il prelato Arcangelo Secchi e l’architetto Luigi Poletti furono i protagonisti di un’analisi molto accurata di ciò che era successo, accompagnata da raccomandazioni sulla ricostruzione raccolte nel famoso “Regolamento edilizio” approvato tra la fine del 1859 e la primavera del 1860. Fu così che il terremoto del 1979 trovò un patrimonio edilizio mediamente più robusto di quello delle località circostanti, anche se forse si era già in parte persa la lezione impartita dal terremoto di 120 anni prima. Dopo il 1979 Norcia fu comunque ricostruita con grande impegno, sia dei residenti che delle istituzioni. Il terremoto del 1997, il cui epicentro era tutto sommato abbastanza lontano da Norcia, fu l’occasione per un “richiamo” di quanto fatto dopo il 1979, come si fa con i vaccini. I nursini quindi – e lo dico con cognizione di causa poiché lì sono nati e cresciuti dei miei cugini materni – hanno il terremoto nel DNA.

Credo che il famoso Regolamento edilizio di Secchi e Poletti abbia giocato un ruolo determinante; un esempio per tutti, quello della Torre Civica, uscita miracolosamente quasi indenne dal terremoto del 30 ottobre 2016. Norcia dimostra che il peso della storia nella cultura locale può essere tale da compensare gli eventuali ritardi nell’introduzione e nell’applicazione di norme antisismiche. A Norcia la cultura locale non ha aspettato le norme moderne ma le ha precorse, anche grazie a Secchi e Poletti. Ricordiamo peraltro che da sempre in Italia le norme incidono solo sugli edifici nuovi e su quelli ristrutturati in maniera significativa, ma non impongono nulla sull’esistente: questo a mio avviso è uno dei grandi nodi irrisolti, nonché una fonte di equivoci e di aspettative mal riposte. Se vogliamo, il caso che citi – quello di un maggior danneggiamento al di fuori della cerchia muraria di Norcia rispetto al centro storico s.s. – è una paradossale conferma proprio del ruolo della “memoria storica” nel mitigare gli effetti dei terremoti. Anche qui al posto mio dovrebbe parlare un ingegnere, ma tenterò di azzardare delle ipotesi, in parte peraltro scontate.

Intanto va detto che il valore della “memoria storica” di Norcia e dei nursini vale principalmente per la “componente storica” dell’edificato. Una affermazione che sembra tautologica, ma in effetti a che storia sismica può far riferimento un condominio costruito negli anni ’80, diversissimo dallo stile costruttivo del centro della città, ma semmai simile a quello che si vede in tante periferie urbane d’Italia? Lo stile costruttivo è anche alla base della mia seconda ipotesi, che parte dall’evidenza che un edificio in muratura portante può difendersi anche molto bene dai terremoti, a patto però che sia ben costruito/ristrutturato, secondo le più efficaci pratiche in uso nelle diverse epoche. Ricordo che quello del 30 ottobre è stato un terremoto di magnitudo 6.5 localizzato proprio sotto al centro di Norcia: le accelerazioni osservate sono state molto significative, al punto da rendere veramente straordinaria la performance degli edifici in muratura. Nei condomini sorti all’esterno della cerchia muraria, invece – ma lo ripeto, si tratta dell’opinione di un geologo – ancora una volta si è visto che nei normali edifici in cemento armato la performance della struttura portante può essere anche molto diversa da quella delle tamponature e delle strutture accessorie. Questo significa che l’edificio difficilmente crolla, a meno di marchiani errori di progettazione, ma anche che i danni non strutturali possono risultare così onerosi da rendere conveniente demolire e ricostruire: un paradosso sul quale ritengo siano intervenute efficacemente le nuove Norme Tecniche per le Costruzioni, quantomeno per il futuro.

Avete avuto modo di discutere questo studio con qualche ingegnere sismico, o avete ricevuto qualche reazione da parte di quell’ambiente? Come ritenete che i vostri risultati possano essere utilizzati, e soprattutto da chi?

Abbiamo ricevuto parole di plauso e incoraggiamento sia da vari ingegneri a cui abbiamo sottoposto la prima versione del manoscritto, sia dal pubblico al quale abbiamo presentato lo studio nei consessi più disparati. Ma ci si ferma lì, perché altre reazioni – e mi riferisco soprattutto a quelle delle istituzioni – non ce ne sono state, almeno per ora. Abbiamo anche tentato di stabilire un rapporto con i vertici della Struttura di Missione Casa Italia, quando ancora era diretta dal Prof. Azzone, ma non c’è stata alcuna reazione. Evidentemente Casa Italia non condivide con noi la necessità di fissare presto dei criteri di priorità per gli interventi di mitigazione del rischio: interventi che comunque non sta attuando, se non nei dieci cantieri-simbolo che verranno aperti in altrettante città-simbolo.
Noi riteniamo che oggi la mitigazione dei terremoti debba coniugare degli ottimi presupposti scientifici –  e in Italia riteniamo di aver sia un ricco patrimonio di dati sulla sismicità, sia un ottimo expertise per utilizzarli al meglio – con un sano realismo per quel che riguarda come e dove investire le eventuali risorse che si rendessero disponibili per il miglioramento sismico. Riteniamo anche che il Sisma Bonus potrebbe essere uno strumento utile, ma solo a patto di rivedere drasticamente i criteri di assegnazione dei benefici offerti (oltre a renderlo più “allettante”, rivedendo i meccanismi di erogazione: ma su questo lascio la parola agli esperti di cose finanziarie). In particolare va assolutamente stilata una graduatoria di priorità tra i diversi comuni e i diversi aggregati di edifici, scegliendoli in base alla loro vulnerabilità presumibile – sulla base di ipotesi come quelle da noi formulate – o reale – sulla base di rilievi puntuali, ancorché speditivi.
Per avviare armonicamente questo processo è necessaria una solida cabina di regia, che a mio avviso dovrebbe includere ricercatori, rappresentanti degli ordini professionali coinvolti, funzionari dell’ISTAT, oltre a rappresentanze istituzionali di varia provenienza (DPC, MiSE, ANCI ecc.). Per oltre due anni ho pensato e sperato che questa cabina di regia potesse coincidere con le strutture di Casa Italia, ma oggi mi è chiaro che sbagliavo.

Infine – last but not least, come si direbbe nel mondo anglosassone – è necessario varare un approccio pluriennale alla mitigazione del rischio sismico, che almeno su un tema così importante abbatta l’endemica visione “a cinque anni” (quando va bene) che da sempre caratterizza i governi del Belpaese. Ma la capacità di pianificare efficacemente il futuro non rientra tra le tradizionali virtù italiche, e dunque su questo versante temo non si andrà molto lontano.
Come ricercatore so distinguere bene ciò che ha senso da ciò che potrebbe essere scritto solo in un libro dei sogni. Tuttavia – e con questo chiudo il cerchio da te aperto con la prima domanda – mi piacerebbe dedicare i prossimi anni di attività a battermi perché ci sia un cambio di rotta su come oggi si affrontano questi temi in Italia. Lo ritengo un dovere morale della mia generazione di sismologi, figlia delle immense – e certamente evitabili – catastrofi del Friuli e dell’Irpinia, e della successiva nascita di una Protezione Civile moderna ed efficace.


[1]  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212420917302376?via%3Dihub(solo abstract: per scaricare l’articolo è necessario un abbonamento alla rivista)

[2] http://www.cngeologi.it/wp-content/uploads/2018/08/GTA01_2018_web.pdf (liberamente scaricabile)

[3] http://storing.ingv.it/cfti/cftilab/forgotten_vulnerability/#

[4] https://www.annalsofgeophysics.eu/index.php/annals/article/view/3672. L’articolo è liberamente accessibile.

[5] http://www.ansa.it/umbria/notizie/2019/04/19/continua-protesta-comitato-norcia_584b1669-91d1-4654-9563-504bdc31f3ba.html

L’Aquila, 31 March 2009: ten years ago (by Massimiliano Stucchi)

Translated by google translate, reviewed

On March 31, 2009, an earthquake expert meeting convened by the Head of Civil Protection, G. Bertolaso, took place in L’Aquila; the consequences of it were the subject of countless discussions, articles, volumes, and a famous trial.
It is not my intention to take up those arguments, which still see a flourishing of interventions, as always not completely updated.
I just want to remember how it came to that meeting.

Continua a leggere

Zamberletti e la gestione del post-terremoto del Friuli (1976-1977)

Di recente è scomparso Giuseppe Zamberletti, considerato con buona ragione il padre della Protezione Civile in Italia. Vogliamo ricordarlo qui pubblicando un estratto da un suo articolo, pubblicato in inglese su un numero speciale del Bollettino di Geofisica Teorica e Applicata (Pdf).

È interessante leggere questo bilancio dell’intervento dello Stato relativo ai terremoti del 1976 in Friuli, scritto dal principale protagonista. In particolare, colpisce la descrizione della situazione alla data finale dell’intervento diretto dello Stato, meno di un anno dopo il primo terremoto: il confronto con gli eventi recenti è impietoso.

 

http://www.eucentre.it/friuli-1976-1977-la-gestione-dellemergenza-in-relazione-ai-terremoti-di-maggio-e-di-settembre-di-giuseppe-zamberletti/

Earthquake risk education: a partial statement for Italy (interview with Romano Camassi)

Translated by Google Translate, revised

Romano Camassi is a researcher at INGV (Department of Bologna). ‘Seismologist’ of eccentric training (a degree in Pedagogy, a thesis in modern history), engaged for more than three decades in historical research on earthquakes. Co-author of the main catalogues of Italian earthquakes. For over 15 years he has dedicated a part of his work to seismic risk education projects.

After every destructive earthquake, in Italy as elsewhere, the need to improve the earthquake education the seismic risk education, or even to introduce it at various levels, is recalled. It is true that, albeit not generally, there have been and there are several initiatives in this area. Can you give us an idea, and maybe refer to some publication that summarizes them?
It is true: after every major earthquake, everyone invokes more information, preparation, risk education in schools, information campaigns, exercises. More: it is frequent that at every change of minister (or undersecretary), or just before its decadence, announcements are made, protocols are signed, even, which then have no real following: of this there are very recent examples. The initiatives that in the last decades have set themselves, in various ways, the objective of education to seismic risk have been innumerable, impossible to make an inventory (nor is there a publication that has done so). I refer to initiatives of scientific dissemination on the earthquake, training for schools, awareness of the population. Many local administrations – individual municipalities, provinces, regions – sometimes in a totally impromptu manner, other times in a more organized and continuous way, have promoted initiatives of this kind. The same have been done by individual civil protection associations, or national orders: I remember a beautiful pamphlet of the National Council of Architects, distributed in September 2001 by “Famiglia Cristiana”, or even recent initiatives by geologists and engineers. Could not mention them all.
The problem is that, in many cases (not all), they were short-term initiatives, which often responded to temporary needs, in which the visibility of the promoter was to prevail. Everything is useful, many accomplished things have certainly been of good quality: but the problem is that of sensitization, of risk education, is an essential, fundamental part of that fundamental task of the National Service of Civil Protection summarized by the term, which seems to me almost worn out, of prevention. How can there be prevention, that is to say precise choices, actions that reduce the risk, without people being aware, informed, ‘activated’ to make those choices, every day? And I do not speak so much about the correct behaviours in an emergency, on which we often stop to stop the attention, but of the choices that reduce immediately or in time the vulnerability (not structural and structural) of the environment in which we live. Continua a leggere

Come ridurre una volta per tutte il rischio sismico in Italia (di Patrizia Feletig e Enzo Boschi)

In un articolo sul Corriere della Sera lunedì 19 marzo, Milena Gabanelli scrive di copertura assicurativa contro i terremoti ipotizzando un intervento dello Stato come avviene in alcuni paesi esteri, quale alternativa finanziariamente più sostenibile rispetto al risarcimento finanziato con varie “tasse sulla disgrazia”.
Giusto, anche perché i costi per la ricostruzione inseguono una parabola incontrollabile considerato l’aumento della concentrazione di ricchezza per metro quadro. Ma soprattutto con la diffusione di un sistema di copertura assicurativa, gli edifici verrebbero per forza sottoposti a collaudi strutturali. Come dovrebbe essere per attuare la famosa “carta d’identità del fabbricato” rimasta lettera morta. Mentre negli altri paesi europei un fabbricato senza una validazione strutturale non ottiene l’allacciamento di luce, acqua, ecc. in Italia, ci si limita alla verifica formale della sola certificazione energetica del fabbricato in occasione di vendita o locazione!

Una polizza potrebbe allora diventare un incentivo alla prevenzione con la responsabilizzazione delle istituzioni come testimonia la copertura da rischio contro catastrofi naturali francese a partecipazione mista stato-mercato in vigore dal 1982 e incresciosamente non citato nell’articolo! Per non discriminare tra aree ad alto rischio e quelle poco esposte, il premio è fisso, varia invece la franchigia a secondo se il comune dove risiede il fabbricato ha adottato provvedimenti come dei lavori di contenimento di corsi d’acqua o adeguamenti alle norme antisismiche, per contenere la propria esposizione ad alluvioni, terremoti, eruzioni vulcaniche.
Considerando gli otto terremoti più forti che hanno colpito la Penisola negli ultimi 42 anni, non si può non convenire che una polizza contro il sisma sia una misura più che necessaria. Deplorevole che se ne discuta da un quarto di secolo (il primo disegno di legge risale al 1993) e sebbene a volte la proposta sia anche riuscita a spuntare in qualche Finanziaria, è stata velocemente stralciata come fosse l’ennesima gabella impossibile da fare ingoiare al popolo dei proprietari di case.

Ma proprio la politica è doppiamente colpevole.
Primo per il suo irresponsabile fatalismo a ritenere di poter continuare ribaltare sull’iniziativa del singolo la messa in sicurezza delle abitazioni recentemente “incentivata” con la detraibilità fiscale. Il sisma bonus è un lodevole strumento fortemente voluto da Ermete Realacci ma la cui efficacia si scontra con il cronico vizio dei lavori edili in nero.
Secondo, se il 70% del patrimonio immobiliare di un territorio sismico come l’Italia, risulta inadeguato a scosse di medie magnitudo, è anche grazie alla sconsideratezza con la quale gli amministratori locali spesso, non hanno vietato l’edificabilità in aree a rischio. Casamicciola è solo l’ultimo dei tanti casi. Lo stesso vale quando nelle nuove costruzioni o negli interventi di riqualificazione, non hanno fatto rispettare le leggi sulla prevenzione sismica.
Il sindaco di Amatrice è indagato proprio per il crollo di una palazzina che nel 2009 venne evacuata a seguito delle scosse dell’Aquila e, in seguito degli interventi di ripristino, dichiarata dal comune agibile salvo franare la notte del 24 agosto 2016 causando la morte dei suoi abitanti.

Decisamente scellerata poi è la piaga dei condoni, la cui madre di tutte le regolarizzazioni dell’abusivismo è la legge 47 del 1985 del governo Berlusconi. Una sanatoria per la quale grande fu la protesta affinché almeno i territori dichiarati sismici fossero esclusi da questa delittuosa fittizia idoneità assegnata per default all’edificazione precaria, fuori norma, illecita. Sì delittuoso, perché la natura è matrigna ma le vittime dei terremoti sono attribuibili all’abusivismo, alle irregolarità, alla sciatteria, che hanno molti corresponsabili. In un tragico intreccio dove i colpevoli magari finiscono anche per essere loro stessi vittime delle loro azioni o omissioni. Ma questa non è giustizia.

Masonry buildings to the test of Italian earthquakes (interview with Guido Magenes)

…..This comparison with medicine fits very well, there are really many similarities between the work of the technician who has to understand what to do with an existing building and that of the doctor who tries to make a diagnosis and to find a correct therapy for a patient…..


versione italiana qui: Gli edifici in muratura alla prova dei terremoti italiani (colloquio con Guido Magenes)


Guido Magenes is Professor of Structural Engineering at the University of Pavia and IUSS Pavia. He is also the coordinator of the Masonry Structures division of the EUCENTRE Foundation. His area of ​​greatest competence is the seismic behavior of masonry buildings and for this reason he has also participated and still participates in numerous Italian and European technical-regulatory committees.
We discussed with him the behavior of masonry buildings in Italy, with particular reference to what happened during the last earthquakes.

1. The earthquakes of 2016 have determined a sequence of shaking that has put a strain on the buildings of the affected area, especially those in masonry. The effects seen in the field are very different: next to the buildings already heavily damaged by the earthquake of August 24th, there are others that have seen their condition worsen after the shock in October, and others that seem not to have suffered serious damage in all the sequence. Do you have an explanation for this?

 The masonry buildings stock in our country has very variable characteristics and qualities, depending on the era of construction, the materials and construction criteria that were used, the type and architectural form (ordinary buildings or churches, palaces, towers, etc … ), any maintenance and reinforcement or tampering and weakening processes that may have occurred over time. Certainly there are recurrent types of problems, but the diversity of the behavior of masonry buildings, apart from the severity of the shaking (or the different ground motion in the various sites), is  essentially due to this great variability.
Therefore, in the specific case of the seismic sequence of central Italy, which involved a very large area and a considerable variety of buildings, we observed what you say: from the recently built building, of a few storeys, in great part or fully compliant with the modern design and construction criteria, which did not show significant damage, to historic buildings with large spans and heights, such as churches, which tend to be more vulnerable and have therefore suffered great damage and collapse because of their dimensions, geometric ratios and their structural organization. In many if not most cases, also the poor quality of the materials has further worsened the situation.

2. In all the municipalities affected, seismic regulations were in force, with various years of enforcement (the extremes are represented by Amatrice and Accumoli, 1927, and Arquata del Tronto, 1984). The distribution of the damage does not seem to be influenced by these differences; is there a reason?Schermata 2018-02-05 alle 20.44.50Not all regulations are equally effective: a 1927 standard is obviously very different, under many points of view, from a rule of the 1980s or the years 2000s and, as I mentioned above, the buildings built in compliance with the latest rules behaved generally well (constructed with artificial blocks and mortars of good strength, or even stone buildings demolished and rebuilt with good quality mortars). Therefore, I would not say that the distribution of damage is not at all influenced by the regulatory context. It depends on what was written in the norm and how many buildings were built or repaired or reinforced after the introduction of the norm (in the affected centers a significant percentage of the buildings had been built before the seismic regulations that you mentioned).

The rules and design criteria are not necessarily born perfect and they have to adjust, to evolve based on the experience of earthquakes. For example, it is only fifteen or twenty years that we began to recognize that certain types of interventions proposed and widely applied after the earthquakes of Friuli and Basilicata can be harmful or plainly ineffective (think of the infamous reinforced concrete ring beams “in breccia” inserted at intermediate floors in an existing building in stone masonry: in Umbria-Marche ’97 we have begun to see its shortcomings).
In the areas in which the presence of a regulation or a seismic classification seems to have had no effect, it must also be taken into account that the on-site control of the quality of construction and execution, in particular for masonry buildings, were inexistent or ineffective at least until the more recent regulations. The use of a very bad mortar is a recurrent element in many of the old masonry buildings collapsed or damaged in the last seismic sequence. In centers like Accumoli and Amatrice it seems that even where interventions had been carried out on buildings, replacing old floors, for example, or inserting some ties, the problem of poor quality of the masonry had been greatly overlooked, ultimately making the interventions ineffective. We can add that a large part of those areas suffered a considerable depopulation since the early 1900s, with inevitable consequences on the maintenance of buildings, which has led to an increase in widespread vulnerability.

Then there are some particular cases in which historical norms and more recent norms seem to have had a positive effect. Take Norcia’s example: without going into the details of the measurements of the characteristics of the ground motion, it is a fact that Norcia in the last sequence suffered strong shaking, comparable to those of Amatrice and Accumoli but with a much lower damage to buildings. In the history of Norcia there were two very significant events that may have affected  the response of the buildings in the 2016 sequence, one before and one following the 1962 regulations. In 1859 a strong earthquake caused numerous collapses and victims in some areas of the historical center, and following this the Papal State issued a quite effective regulation that gave a series of provisions for repairs and reconstructions: on geometry, in particular on the maximum height of the buildings (two floors), on the construction details, on the quality of materials. Then, in 1979 there was another earthquake in Valnerina, after which other parts of the historic center were damaged, followed by a series of systematic reinforcement measures on many buildings. In many of these buildings the reinforcement of the vertical walls (even with the controversial technique of the reinforced plaster) has remedied one of the main elements of vulnerability, i.e. the weakness/poor quality of the masonry walls. If for a moment we leave aside the elements that can go against the use of reinforced plaster (such as the durability of the intervention), and we see it simply as a technique that has remedied a factor of great vulnerability, we can say that for Norcia there has been a positive combined effect of pre-modern and more recent regional regulations, stemming from the direct experience of seismic events.

3. Let’s  talk about seismic regulations and in particular of their engineering aspects. We hear that they have changed a lot over time, and that perhaps the non-recent ones were not entirely effective. Is it true, and if so why?

As for the engineering component of the regulation, what we now know about the structural and seismic behavior of buildings, in masonry and other structural systems, is the result of a continuous evolution through the experience of earthquakes in Italy and in other parts of the world. In Italy the engineering study of masonry buildings has resumed life, after decades of almost total abandonment, after the 1976 earthquake in Friuli. The first norms/codes that give indications on how to “calculate” a masonry building in Italy date back to the early 80s (to “calculate” I mean “quantitatively assess the level of safety”). Although “calculation” is not the only component of the design, this fact gives the idea of ​​how only the very recent rules have a technical-scientific basis aligned with current knowledge. I would like to say that the absence of calculation in a project does not necessarily imply that the building is unsafe: in the past we followed geometric and constructive rules of an empirical type, based on the experience and intuition of the mechanical behavior, although not explicated in detailed calculations. Even today, for the design of a simple and regular masonry building, it is possible to follow codified geometrical and constructive rules that avoid detailed or complex calculations, but still achieve an adequate level of safety.
The experience of the earthquakes of Irpinia, Umbria-Marche, until the most recent in central Italy, have been a continuous test and a source of knowledge. For example, as mentioned in my answer to the previous question, the Umbria-Marche 1997 earthquake, besides highlighting the great vulnerability of churches and of certain historical structures, has been an important test for strengthening criteria and techniques on masonry buildings that were proposed and developed following the Italian earthquakes of the late ’70s, showing how some techniques are not very effective or can even be harmful if applied indiscriminately and without awareness

To conclude my answer with my opinion on current technical standards, I think that as regards the design of new buildings we are really at a very advanced state of progress, which effectively attains the levels of safety that today are considered adequate. I think there are more uncertainties on the assessment and strengthening of existing buildings, even if it is not so much a regulatory problem but rather of scientific knowledge and of the correct identification of strategies and techniques for the intervention. It is certainly easier to design and build a seismic-resistant building from scratch, than to assess and intervene on an existing building.

4. How much – and how – does the construction and detailing of a building affect its seismic safety, beyond the design?

The question gives me the opportunity to dwell a little more on what is meant by “design”, which is something different from the mere “calculation”. The design includes all aspects of overall conception, choice and organization of the structure, choice of materials and construction techniques (with the awareness of how they can and should be executed in situ), performance verification calculations in terms of safety against collapse and of satisfactory behavior in normal operation, prescriptions on construction details. In modern seismic design it is also necessary to take into account, when relevant, the seismic response of the non-structural parts of the construction. There must also be a check that what is prescribed in the design is actually implemented during construction.

The calculation is therefore only a component of the design. It is interesting to note that most of the existing masonry buildings were not calculated, at least as we understand structural calculations now. The first Italian national technical standard on masonry constructions with a sufficiently detailed description of the calculations for the structural verification dates back to 1987. Technical standards with indications for the seismic calculation, were issued after the earthquake of Friuli 1976 and in subsequent times. Before those norms, a technical literature and manuals existed, with reference to the principles of mechanics, as well as a building tradition. I would like to clarify that here I am talking about regulations/norms that tell how to calculate the resistance of a masonry building, subject to seismic or non-seismic actions. Just to give an example, the Royal Decree of 1909 (post earthquake of Messina), a historical milestone as regards seismic regulations, gives criteria to define the seismic action, gives constructive and geometric rules but does not tell how to calculate the resistance (the capacity, according to the modern technical language) of a masonry building.

The constructive tradition based on the respect of the “rule of art” always had in mind the importance of construction details, of the quality of the materials, of how the building is built, and this has allowed and allows well-constructed buildings (but not “calculated”, i.e. non-engineered) to withstand even very violent seismic shocks. In modern buildings, the compliance during construction site of the execution rules, the control of the quality of the materials, is equally important, although this holds for masonry as for the other types of construction. The sensitivity of the structure to constructional defects is a function of the level of robustness of the structural system. A masonry box-like construction, strongly hyperstatic (i.e. where the number of resistant elements is higher than the minimum necessary to ensure equilibrium under the applied loads) could in principle be less sensitive to construction defects than an isostatic prefabricated structure (i.e. where the number of resistant elements is just equal to the minimum necessary to ensure equilibrium under the applied loads, so that the failure of a single element is sufficient to generate a collapse). Obviously we are talking about local defects and not generalized over the whole construction. If all materials are poor quality throughout the construction, then it is a great problem, but not necessarily a masonry building is more sensitive to such problem than, say, a reinforced concrete frame, in which also defects in the reinforcement detailing are possible (for instance in beam-column joints or in lap splices or in anchorage of rebars and so forth).

5. Many surveyors in post-earthquake reconnaissance activities have found traces of interventions that have allegedly weakened the structures. Do you agree?

In post-earthquake surveys, carried out quickly in emergency conditions, it is not always possible to clearly understand the history of the building and what changes have been made, in what time and modalities, but sometimes it is clear that some modifications to the construction have been detrimental to safety. Often these are interventions that were made with total unawareness of the effects on structural safety and purely for the purpose of use and redistribution of space. In other cases, more rare, there are also interventions made with “structural” purposes, perhaps even with the idea of ​​achieving an increase in safety, but which in reality were harmful or ineffective. A classic example, often discussed in the literature also on the basis of the Italian post-earthquake recognitions from Umbria-Marche 1997 onwards, is the insertion of new, rigid and heavy structural elements (such as the replacement of a wooden floor with a reinforced concrete floor) in a building with very weak masonry (for example masonry made of irregular stones with poor mortar), without the masonry being properly consolidated. There was a period, following the earthquakes of Friuli and Irpinia, where much emphasis was given to the fact that rigid diaphragms (i.e. the floors and roofs) increase the hyperstaticity, hence the robustness of the construction and the so-called “box behaviour”, by which engineers tried to replicate in existing structures something that is relatively simple to implement, and whose effects are well controllable, in new constructions, but which in an existing construction has great problems of practical implementation (particularly in the connection between new elements and existing elements) and of potentially negative structural effects (increase of stresses in an already weak masonry). It is important to note that the effectiveness of the interventions is tested by earthquakes that take place in later times, and in some areas of central Italy it has been possible to draw indications of this kind. In the earthquake of Umbria-Marche in 1997 it was possible to observe various problematic situations in buildings where the existing floors had been replaced by heavier and more rigid slabs.

Allow me, however, to add a further comment. From the scientific point of view, the fact that an intervention is “harmful” or weakens the structure compared to the non-intervention is verifiable experimentally only if there is a confirmation of what would happen to the building without intervening and what would happen following the intervention . This type of comparison in the vast majority of practical cases  is not possible, except for very fortunate cases of almost identical buildings built on the same ground where one was reinforced and the other not, or that were reinforced with different methods. Or through laboratory experiments, comparing specimens tested on a “shaking table” (earthquake simulator). So, in general I am always rather skeptical of interpretations given on the basis of purely visual rapid surveys, without the necessary in-depth study of the details and without a quantitative analysis carried out in a competent and thorough manner.
I can say (and I know that many colleagues have a similar opinion) that in many cases seen in central Italy the collapse of the construction would have taken place regardless of the type of floor, light or heavy, rigid or flexible, by virtue of the bad quality of the masonry, which appeared to be the main problem.

6. How did the repetition of the strong shocks play in the aggravation of the damage (where it occurred)? Is it something that is implicitly foreseen, and taken care of, by the seismic norms? On the other hand, how do you explain the numerous cases of almost total absence of damage?

The repeated shaking aggravates the damage, the more the damage caused by the previous shock is serious. It seems a rather obvious statement, but essentially it is what happens. For example, if a first shock on a masonry building generates only a few cracks, not very wide and of a certain type (for example horizontal cracks, which close after the shock due to selfweight), the building has not lost much of its resistance; so if it is subjected to repeated shaking, less intense than the first shock, it is possible that the damage does not get too much worse, and if it is subjected to a shaking stronger than the first shock it will have a resistance equal to or slightly less than it would have if the first shock had not been there. On the other hand, if a shock leads to the development of diagonal cracks (so-called “shear cracks”) or vertical cracks with spalling, the damaged part has lost a significant portion of its ability to resist and subsequent repeated shaking can lead to progressive degradation and collapse, even if the subsequent shocks suffered by the building, individually, are perhaps less strong than the first one. This is something visible and reproducible also in the laboratory.

That said, there are types of constructions and structural elements that are more or less sensitive to the repetition of the seismic action. When seismic engineers speak of “ductility” of the structure or of a mechanism, they also refer to the ability of a structure to resist repeated loading cycles well beyond the threshold of the first crack or the first visible damage, without reaching collapse. A well-designed modern reinforced concrete construction is a structure of this type, for example. Unreinforced masonry, on the other hand, is more susceptible to damage induced by the repetition of loading cycles beyond cracking. As a consequence, existing masonry buildings, once damaged by a first shock, are more vulnerable to subsequent shocks. On the other hand, if the first shock does not cause significant damage, the safety of the building remains, in most cases, more or less unchanged and this accounts for the fact that numerous masonry constructions have also resisted repeated shocks. Unfortunately, sometimes the damage may not be clearly visible. Damage in masonry originates in the form of micro-cracks (not visible to the naked eye) which then develop into macro-cracks. If in a laboratory test a sample of masonry is pushed to a condition very close to the onset of the macro-cracks but the load is removed just before they develop, it may happen that in a subsequent loading phase the macro-cracks develop at a load level lower than that achieved in the first phase. It may therefore happen that a building that has resisted a violent shock without apparent damage is visibly damaged by a subsequent shock less violent than the first.

You ask me if the behavior of the structure under repeated shocks is implicitly considered in the seismic norms: the answer is yes, at least for certain aspects. For example, the respect of certain construction details in reinforced concrete and the application of certain rules in the sizing of the sections and of the reinforcement have this purpose: to make the structure less susceptible to damage under repeated actions. Moreover, less ductile structures, such as those in unreinforced masonry, are designed with higher seismic “loads” than the more ductile structures, also to compensate their greater susceptibility to degradation due to repeated action. However, there are some aspects of the problem of resistance and accumulation of damage under repeated shaking that remain to be explored and are still cutting-edge research topics. In particular, if it is true that theoretical models are becoming available to assess how the risk (i.e. the probability of collapse or damage) evolves in a building or a group of buildings as time passes and seismic shocks occur, these models must still be refined to give results that are quantitatively reliable.

7. It seems to me that the variety of masonry buildings, at least in Italy, is really large: so large that knowing them requires an approach similar to that of medicine, where each case has its own peculiarities. Therefore, there is perhaps no universal therapy, every case requires a specific care: is it correct? And if so, given that the building and construction techniques and quality of different areas of the Apennines (and others) are similar to those of the areas affected in 2016, should a similar destruction be expected to repeat again?

This comparison with medicine fits very well, there are really many similarities between the work of the technician who has to understand what to do with an existing building and that of the doctor who tries to make a diagnosis and to find a correct therapy for a patient. From the technical point of view there is no universal therapy and no (good) doctor would be able to apply a therapeutic protocol without the anamnesis, the objective examination, any necessary instrumental or laboratory tests and the formulation of a diagnosis (which tells us what is the patient’s disease / health status, and then defines what he needs, the therapy). The good technician follows a similar path to arrive at the evaluation of safety and possible hypotheses of intervention (or not intervention). Of course it is possible and necessary, as is the case for medicine and public health, to define strategies and policies for prioritization and allocation of resources to ensure that the overall seismic risk in our country decreases. Certainly, where the old buildings have not been subject to maintenance, or just to aesthetic and functional maintenance without structural reinforcement, we can expect destructions similar to those seen in 2016 on the occasion of future earthquakes of comparable magnitude. This applies to both public and private buildings.

Where instead we have intervened or will intervene in a conscious way, paying attention to the problem of seismic safety, the level of damage to be expected is  lower, as the experience of the past earthquakes teaches us.
Allow me to conclude this interview with some non-purely technical engineering comments. The possibility of reducing the seismic risk in Italy depends on many factors, ranging from how politics govern the problem of natural hazards, to how technicians, individually and collectively, interact and communicate with politics, to how the presence of risk is communicated to the population, to how, as a consequence,  the citizen makes his choices when he buys or takes decisions to maintain a property. In my opinion it is necessary to progressively evolve into a system in which the citizen recognizes that it is in his own interest to pursue a higher seismic safety, initially spending a little more, because he will have a return in the future not only in terms of safety but also of economic benefit, for example in the market value of his property. The “Sismabonus” initiative is certainly a first step in this direction, but other steps will have to be taken. The goal, certainly not easy to achieve, should be that the safety level of a building has a clear and recognized economic market value, and I think this would work for both the small owner and for real estate investors. I know that some are scared by this perspective, but personally I think that, at least for what concerns privately owned real estate and facilities, there are no other ways to achieve, within a few decades, a substantial and widespread reduction of seismic risk in Italy.

 

Sopra i nostri piedi – Above our feet (di M. Stucchi)

(english version below)

Questo titolo prende manifestamente spunto da quello del bellissimo volume di Alessandro Amato: “Sotto i nostri piedi”, arrivato alla seconda ristampa (con integrazione sulla sequenza sismica del 2016 in Centro Italia) e in distribuzione nelle edicole con “Le Scienze”, dopo che l’autore è stato finalista del Premio Letterario Galileo 2017.

Il volume di Amato tratta di sismologia, previsione dei terremoti, aspetti scientifici, culturali e politici. I sismologi si occupano di descrivere, nel miglior modo possibile, come si generano i terremoti e come le onde sismiche si propagano nella Terra; il tutto, appunto, sotto i nostri piedi. Alcuni sismologi si occupano, in una specie di terra di confine dove operano anche alcuni ingegneri, di descrivere come le onde sismiche interagiscono con la superficie del terreno e con gli edifici: quindi, di fornire la descrizione del moto del suolo nelle modalità più adatte all’ingegneria sismica. Questa terra di confine si chiama in inglese “engineering seismology”, le cui possibili traduzioni italiane suonano tutte male. Una Sezione dell’INGV, quella di Milano, si occupa in prevalenza di questi aspetti ed era denominata “Sismologia Applicata”; tempo fa aveva ricercato una collaborazione stretta, istituzionale, con la Fondazione Eucentre di Pavia, alla cui costituzione INGV aveva peraltro contribuito come socio fondatore, sia pure con poco merito e ancor meno investimento. Continua a leggere

Ischia, Torre Annunziata, perception of risk and magnitude (M. Stucchi)

This is a quick translation from the Italian version, with the help of Google. Sorry for the imperfect English. Thanks to Ina Cecic for her prompt review.

Italy was beginning to remember the anniversary of Amatrice’s earthquake (August 24, 2016) in different ways, of course, when the Ischia earthquake dramatically reopened the problem of so-called prevention, of which so much has been said and spoken about.
On the morning of the 21st, the day of the earthquake, Minister Del Rio had spoken at the Rimini (Comunione and Liberazione) meeting. Del Rio is a Minister of a couple of governments I do not like, but among the many is a person I trust. After (unfortunately) reproposing a “pearl” that must have remained in his pocket since the earthquakes of 2012 (“the area was not known as seismic“, ignoring the work done by the Emilia and Romagna Region to delay as much as possible the affiliation to a seismic zone of much of its territory), he recalled, illustrated and defended the so-called “sismabonus” and the initiatives of “Casa Italia”, also reminding that the solution of the problems is not for tomorrow. Stimulated by some interlocutors, he also pushed further on, talking about the necessity of the “building dossier” and of demolitions, where necessary. Ohibò! Continua a leggere