Le case prefabbricate possono resistere a terremoti di magnitudo 8?

Come le norme sismiche influenzano la resilienza delle case prefabbricate

Requisiti IBC e ASCE 7 per le zone ad alta sismicità (SDC D–F)

I più recenti codici edilizi sismici, come l'IBC e l'ASCE 7, stabiliscono standard piuttosto rigorosi per le costruzioni prefabbricate realizzate in zone soggette a terremoti. Gli edifici ricadenti nelle categorie di progettazione sismica D, E e F devono resistere a forze orizzontali pari da 1,5 a 2 volte quelle richieste nelle aree a minor rischio. Ciò significa che i cantieri devono rinforzare tutti i collegamenti tra i componenti, creare percorsi continui per il trasferimento dei carichi lungo l’intera struttura e impiegare materiali in grado di deformarsi senza rompersi. Secondo l’ASCE 7-22, le strutture ubicate in siti appartenenti alla categoria SDC F devono soddisfare coefficienti di taglio alla base compresi tra 0,5g e 1,0g; è per questo motivo che molti ingegneri integrano attualmente nei loro progetti sistemi di controventatura in acciaio o telai a nodi rigidi. L’obiettivo principale è consentire a tali unità prefabbricate di assorbire gli shock mediante una deformazione controllata, anziché subire un cedimento improvviso. Questo approccio si è dimostrato efficace in pratica durante il potente terremoto cileno del 2010, di magnitudo 8,8 sulla scala Richter: gli edifici modulari realizzati nel rispetto delle norme aggiornate hanno riportato complessivamente danni inferiori al 10%, dimostrando quanto siano effettivamente efficaci questi moderni requisiti, purché correttamente applicati.

Perché i moderni progetti di case prefabbricate superano spesso i minimi previsti dai codici

I principali produttori superano regolarmente i requisiti sismici di base — non solo per garantire la conformità, ma anche per migliorare la resilienza, ridurre il rischio nel ciclo di vita e rafforzare la posizione sul mercato. Questa tendenza è guidata da tre fattori interconnessi:

• Incentivi assicurativi : I progetti che dimostrano un livello di prestazione superiore del 25% rispetto ai minimi stabiliti dall’IBC sono idonei a riduzioni di premio fino al 30%, secondo quanto indicato in FEMA P-2078 (2023).
• Durabilità della catena di approvvigionamento : Pareti resistenti al taglio ridondanti e sistemi di ancoraggio alla fondazione particolarmente robusti riducono al minimo le opere di adeguamento post-evento, preservando la produttività dello stabilimento e i tempi di consegna.
• Progettazione basata sulle prestazioni : La modellazione avanzata consente un’ottimizzazione precisa della distribuzione dei carichi e dei dettagli costruttivi dei collegamenti — riducendo l’impiego di materiali e, al contempo, ampliando i margini di sicurezza. Di conseguenza, le case prefabbricate in Giappone raggiungono ormai comunemente il 150% dei limiti di spostamento orizzontale imposti dai codici, consentendo un rapido reinserimento degli occupanti dopo eventi sismici di grande entità.

Principali sistemi strutturali che abilitano le prestazioni delle case prefabbricate al livello M8

Struttura in acciaio, continuità del diaframma e percorsi di carico ridondanti

Le prestazioni di alta resistenza sismica delle case prefabbricate dipendono da tre sistemi principali che operano in sinergia: la struttura portante in acciaio, i diaframmi continui e quei percorsi ridondanti di trasferimento del carico di cui sentiamo spesso parlare. Le strutture portanti in acciaio possiedono una flessibilità intrinseca che consente loro di sopportare scosse anche molto intense. Possono effettivamente subire uno spostamento relativo tra piani pari al 3% senza collassare durante terremoti di grande entità. Vi sono poi i diaframmi continui, che trasformano essenzialmente pavimenti e coperture in ampie superfici piane. Queste superfici distribuiscono uniformemente le forze generate dallo scuotimento, evitando che un singolo punto venga eccessivamente sollecitato. E non dobbiamo dimenticare quei percorsi ridondanti di trasferimento del carico: essenzialmente, creano percorsi alternativi attraverso i quali le forze possono propagarsi nella struttura. Se un elemento si rompe o cede, le parti adiacenti ne assumono automaticamente il compito. Rispetto alle tradizionali strutture in legno, questi sistemi presentano prestazioni circa il 40% migliori in termini di spostamento subito durante i terremoti, anche quando si tratta di quelle sfavorevoli pulsazioni vicino alla faglia generate da terremoti di magnitudo 8. Inoltre, poiché tutti i componenti vengono realizzati in fabbrica anziché in cantiere, la variabilità qualitativa è notevolmente ridotta. Non ci si deve più preoccupare di difformità nella qualità dell’esecuzione dovute a squadre diverse o a condizioni meteorologiche avverse durante la costruzione.

Dettagli avanzati di collegamento: viti, saldature e giunti resistenti al momento

Il modo in cui vengono progettati i collegamenti riveste un ruolo fondamentale nella capacità degli edifici prefabbricati di resistere ai terremoti. I bulloni ad alta resistenza abbinati a quelle rondelle Belleville contribuiscono a mantenere tutti gli elementi saldamente connessi anche dopo ripetuti eventi sismici. I giunti in acciaio saldati in profondità riducono il rischio di formazione improvvisa di fessure quando si accumula tensione. Le strutture a telaio resistente al momento flettente (MRF, Moment Resisting Frames) presentano giunti progettati appositamente per questo scopo, spesso comprendenti componenti che cedono intenzionalmente durante gli eventi sismici. Questi giunti speciali assorbono lo shock deformandosi in modo controllato anziché rompersi completamente. I protocolli di prova richiedono che tali collegamenti resistano a oltre venti cicli con uno spostamento relativo tra piani pari a circa il 2,5%. Anche l’analisi di quanto avvenuto durante il forte terremoto cileno del 2010 fornisce una prova tangibile nel mondo reale: gli edifici costruiti con queste tecniche avanzate di collegamento hanno registrato soltanto il 15% dei guasti ai giunti rispetto alle costruzioni tradizionali nelle immediate vicinanze. Una buona progettazione dei collegamenti trasforma strutture altrimenti rigide in elementi capaci di muoversi insieme alle forze sismiche, anziché opporsi ad esse e collassare sotto pressione.

Evidenze provenienti dalla pratica clinica: cosa rivelano gli studi sul campo post-M8 sulla sopravvivenza delle case prefabbricate

Studi di caso su unità abitative prefabbricate integre rispetto a quelle danneggiate in Giappone e Cile

Osservare ciò che accade sul campo dopo forti terremoti di magnitudo superiore a 8 evidenzia quanto il progetto edilizio sia cruciale quando sono in gioco vite umane. Prendiamo, ad esempio, il potente terremoto che colpì il Cile nel 2010 (magnitudo 8,8): gli edifici in acciaio realizzati con percorsi di carico adeguati registrarono un tasso complessivo di guasti inferiore al 18%. Al contrario, gli edifici con connessioni difettose o diaframmi rotti crollarono tre volte più spesso. Lo stesso scenario si è verificato in Giappone durante il devastante terremoto del Tōhoku nel 2011 (magnitudo 9,0): gli edifici con giunti robusti continuarono a funzionare correttamente, mentre quelli con saldature deboli subirono crolli parziali. Qual è stato il fattore determinante? La capacità di queste strutture di assorbire ed espandere l’energia generata dalle scosse. Le costruzioni realizzate con materiali flessibili e giunti progettati per resistere alle sollecitazioni si sono dimostrate significativamente più resistenti rispetto a quelle rigide in entrambi i disastri.

Modelli di Danno Non Strutturale e il Loro Impatto sulla Ripresa dell’Occupazione

La capacità di riprendersi dopo i disastri dipende in egual misura dalle prestazioni degli elementi non strutturali quanto dalla solidità degli edifici. L’analisi dei dati relativi a edifici prefabbricati colpiti da terremoti di magnitudo 8 rivela un fatto interessante: circa il 70% delle abitazioni ritenute temporaneamente inagibili non presentava in realtà problemi strutturali gravi. Cosa le rendeva pericolose? Principalmente fenomeni come la caduta delle pareti divisorie (circa 42 casi), danni alle tubazioni degli impianti che attraversano le pareti (osservati in circa un terzo dei casi) e il crollo di mobili dagli scaffali (circa 25 casi). Quando i costruttori hanno installato appositi dispositivi antisismici per tubazioni, condotti di ventilazione, controsoffitti e persino per gli armadi incorporati, gli occupanti hanno potuto rientrare negli edifici con una velocità superiore del 65% rispetto al solito. In effetti, ha perfettamente senso: prestare adeguata attenzione a tutti quei piccoli sistemi nascosti dietro le pareti può ridurre i tempi di attesa dopo un terremoto di quasi un mese. Questo approccio, anziché limitarsi al rispetto dei requisiti minimi previsti dalle norme, trasforma edifici ordinari ma conformi in luoghi in cui le persone possono tornare a vivere già dopo pochi giorni, anziché dopo settimane.