CROLLO DEGLI EDIFICI: COMPRENDERE I CEDIMENTI STRUTTURALI

Quando un edificio collassa, le cause principali possono spesso essere ricondotte a errori di progettazione, difetti nei materiali, errata esecuzione dei lavori, la vetustà o fattori ambientali imprevisti. Tuttavia, per comprendere appieno il motivo del cedimento strutturale, è essenziale analizzare i meccanismi ingegneristici alla base della resistenza delle strutture e i fenomeni fisici che determinano il loro collasso.

I cedimenti strutturali che portano al crollo degli edifici possono derivare da vari meccanismi di degrado e sollecitazioni anomale. Esaminiamo nel dettaglio i principali fenomeni che influenzano la stabilità di una costruzione.

1. Flessione e Momento Flettente

Il fenomeno della flessione si verifica quando un elemento strutturale, come una trave o una soletta, è soggetto a carichi perpendicolari al suo asse longitudinale. Il momento flettente induce una distribuzione di tensioni interne: la parte superiore dell’elemento è soggetta a compressione, mentre la parte inferiore è sottoposta a trazione. Se le tensioni superano la resistenza del materiale, si verificano fessurazioni e, in casi estremi, la rottura della sezione.

2. Taglio e Crisi per Taglio

Le forze di taglio si sviluppano quando parti contigue di un elemento strutturale subiscono spinte in direzioni opposte lungo il piano di scorrimento. Se la sollecitazione di taglio eccede la capacità resistente del materiale, possono formarsi fessure inclinate, che innescano meccanismi di rottura fragile e improvvisa. Particolare attenzione è necessaria nella progettazione di travi e pilastri, dove l’armatura trasversale (staffe) contrasta il fenomeno del taglio.

3. Instabilità e Buckling (Instabilità Elastica)

L’instabilità strutturale si manifesta quando un elemento compresso, come una colonna, supera il proprio carico critico di instabilità. Questo fenomeno, noto come buckling o svergolamento, è influenzato da parametri quali la snellezza dell’elemento, il modulo elastico del materiale e le condizioni al contorno. Un pilastro sottodimensionato o con difetti di fabbricazione può perdere stabilità ben prima di raggiungere il suo carico di rottura a compressione.

4. Rottura a Trazione e Cedimenti nei Materiali Fragili

I materiali fragili, come il calcestruzzo non armato o alcuni tipi di pietra, presentano una resistenza molto inferiore a trazione rispetto alla compressione. Se un elemento è sollecitato oltre il limite di trazione, può fratturarsi in modo improvviso e senza preavviso, portando a un collasso locale o progressivo della struttura.

5. Rottura per Compressione e Schiacciamento

Quando un materiale è soggetto a carichi di compressione superiori alla sua resistenza, può subire schiacciamenti e micro-fratture. Nel calcestruzzo, ad esempio, il fenomeno si manifesta con una progressiva fessurazione del materiale, che evolve in una rottura esplosiva se non contenuta da un’adeguata armatura.

6. Cedimenti Differenziali delle Fondazioni

Le fondazioni trasmettono i carichi della struttura al terreno, e la loro stabilità dipende dalle caratteristiche geotecniche del suolo. Un cedimento differenziale si verifica quando il terreno sottostante subisce movimenti non uniformi, causando inclinazioni e deformazioni strutturali. Cause comuni includono variazioni del livello delle falde acquifere, fenomeni di consolidazione del suolo e scavi non adeguatamente progettati.

Analisi post-collasso: indagini e valutazioni

Dopo il crollo di una struttura, gli ingegneri forensi analizzano i detriti per identificare i meccanismi di cedimento. Le ispezioni includono:

• Analisi visiva dei materiali: ricerca di fratture, corrosione e difetti nei componenti strutturali.
• Esami distruttivi e non distruttivi: prove su campioni di calcestruzzo e acciaio per valutarne la resistenza residua.
• Analisi modellistica e simulazioni: utilizzo di software FEM (Finite Element Method) per ricostruire il comportamento della struttura prima del collasso.

Il ruolo della normativa e delle indagini tecniche

Le normative strutturali, come gli Eurocodici o le Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC) in Italia, stabiliscono criteri progettuali rigorosi per garantire la sicurezza delle costruzioni. Le NTC sono state aggiornate nel 2018 con il D.M. 17 gennaio 2018, introducendo una serie di novità rispetto alle versioni precedenti. Successivamente, il decreto del 9 marzo 2023 ha apportato ulteriori modifiche ed integrazioni alle NTC 2018, pubblicate in Gazzetta Ufficiale n. 69 del 22 marzo 2023.