Liquefazione delle sabbie, cos’è? Intervista al geologo Faustino Cetraro

La maggior parte delle persone ha sentito parlare per la prima volta del fenomeno della liquefazione delle sabbie a seguito del sisma che ha sconvolto i territori dell’Emilia e del Veneto lo scorso maggio, a cui Ediltecnico.it continua a dedicare attenzione con periodici aggiornamenti (leggi tutte le news) e articoli tecnici (leggi lo Speciale Antisismica).

Per una sempre maggiore conoscenza e per offrire un servizio ai lettori, la Redazione di Ediltecnico.it ha incontrato il geologo Faustino Cetraro libero professionista e consulente tecnico presso numerosi studi di ingegneria, oltreché autore dei recenti software geotecnici Sismx 2012 e Liquefax 2012 per i tipi della Maggioli Editore.

Dottor Cetraro, può spiegarci in cosa consiste esattamente il fenomeno della liquefazione delle sabbie?
Per comprendere il significato del termine bisogna dare una definizione al fenomeno. Il termine “liquefazione” identifica una diminuzione della resistenza al taglio che si verifica in un terreno saturo non coesivo a seguito di vibrazioni del suolo prodotte da un terremoto.

In pratica le particelle di terreno sature perdono aderenza ed il risultato finale è che il terreno si comporta come un liquido. Infatti, quando questi terreni sono sottoposti a sforzi di taglio ciclico tendono a diminuire di volume. Le particelle di terreno si addensano, occupando i vuoti interstiziali che contengono acqua, la quale viene spinta fuori. Se quest’ultima non trova gli spazi necessari per fuoriuscire, le pressioni interstiziali dell’acqua tendono ad aumentare progressivamente con lo sforzo di taglio.

Questo comporta un trasferimento dello sforzo dalle particelle di terreno all’acqua contenuta negli interspazi con la conseguente diminuzione della tensione efficace e della resistenza al taglio del terreno. In altre parole è un fenomeno in cui viene modificato l’equilibrio statico in un deposito di terreno sabbioso saturo.

Dove si verifica questo fenomeno?
La liquefazione delle sabbie si osserva comunemente in terreni sciolti, poco profondi, saturi e soggetti a scuotimenti del terreno prodotti da terremoti di forte magnitudo. Chiaramente nei terreni insaturi, tale fenomeno non sussiste in quanto la compressione del volume di terreno non produce un eccesso di pressione nei pori occupati, in questo caso, dall’aria.

Volendo spiegare il fenomeno della liquefazione delle sabbie in termini più semplici?
Possiamo utilizzare una metafora di uso comune, basta pensare a ciò che accade in una moka per il caffè.

Del caffé?
Esatto. Il macinato di caffè corrisponde alla sabbia. Chiaramente per fare uscire il caffè si porta l’acqua ad ebollizione, con un aumento di pressione nella caldaia. Il vapore, poi, attraversa il macinato per diventare in ultimo bevanda. Allo stesso modo le sabbie sature (immerse in acqua), sottoposte a incrementi di pressione provocano la fuoriuscita dei fanghi. È proprio quello che accade in natura su queste litologie sabbiose ed in presenza di falda superficiale.

Per fare capire questi concetti anche a chi non è della materia si usa un semplice esperimento che tutti possono ripetere con molta facilità. Basta prendere un contenitore generico e riempirlo d’acqua. Successivamente si aggiunge della sabbia sino a colmarlo completamente, avendo cura di compattare la sabbia. Dopo di che si livella la sabbia sui bordi del contenitore e si poggia sopra di esso un ciottolo. Possiamo anche premere sul ciottolo per farlo aderire meglio sulla sabbia, notando che questo non affonda.

Quindi la sabbia immersa in acqua, dal punto di vista statico, è compatta e si comporta come se fosse un solido o quasi. A questo punto procediamo col modificare l’equilibrio statico dando dei colpetti sui bordi del contenitore, simulando ad esempio un terremoto. Come si potrà notare, il ciottolo tenderà ad affondare, facendo fuoriuscire dal recipiente la sabbia mista all’acqua. È quanto accaduto poco tempo fa, nel mese di maggio in Emilia.

In Italia dove è più probabile che si possa verificare il fenomeno della liquefazione delle sabbie?
Le aree di maggiore interesse per le quali si può verificare il fenomeno della liquefazione sono le zone alluvionali fluviali, le valli fluviali come tutta la Pianura Padana (piana alluvionale del Po e di tutti i suoi affluenti), le conche intermontane come la Piana del Fucino e tantissime altre sparse sull’intero territorio italiano. Un ultimo aspetto importante da sottoporre all’attenzione è la distanza dall’epicentro come nel caso del terremoto dell’Aquila nel 2009 di cui si ha notizia del fenomeno fino a circa 40 km di distanza dall’epicentro, chiaramente non paragonabile con quanto accaduto in Pianura Padana.

Questo fenomeno si è sempre conosciuto o è una scoperta “nuova”? Perché se ne è parlato solo di recente?
A dire il vero il fenomeno non è per niente una novità, anzi è ben documentato. Si hanno notizie a partire sin dal terremoto del 1570 a Ferrara, le cui fonti indicano l’insorgenza di liquefazione del terreno nell’area urbana e nelle aree limitrofe con fenomeni di fuoriuscita di sabbie bollenti e schiuma nera.

Allo stesso modo in Calabria nel 1783 nella zona sud-orientale della Piana di Gioia Tauro e nel 1836 a Rossano nella zona di S. Angelo. Per non parlare poi dei terremoti del Cile (1960), dell’Alaska (1964), di Niigata (1964) in Giappone, in California (1971), in Friuli (1976) nelle vicinanze di Majano a 8 km da San Daniele del Friuli, nel Montenegro (1979), e tanti altri sino ad arrivare a quello più recente dell’Emilia (maggio 2012), dove si sono registrati numerosissimi casi.

I primi studi mettono in relazione il fenomeno stesso con gli eventi sismici di elevata magnitudo. Ciò ha fatto si che in Italia fosse, probabilmente, poco credibile il verificarsi un tale fenomeno e che potesse essere, comunque, comparabile con quanto osservato nei paesi esteri.

Si tratta di un fenomeno abbastanza conosciuto agli studiosi più dal punto di vista teorico che pratico, per lo meno in ambito nazionale. Inoltre, non essendo mai ripreso da nessuna normativa nazionale, prima dell’o.P.C.M. 3274/2003 (in perfetta sintonia con l’Eurocodice 8) e successivamente dall’entrata in vigore delle Norme Tecniche per le Costruzioni del 2008 e s.m.i., nessun tecnico si è mai posto il problema di eseguire una tale verifica, anche perché attualmente in Italia non esistono dei modelli tarati come ad esempio in Giappone o negli USA dove il fenomeno è maggiormente presente.

Questo fenomeno rappresenta un rischio ulteriore per la stabilità delle strutture?
Sì. Bisogna ricordare che il fenomeno della liquefazione dei terreni rappresenta un maggiore rischio per gli edifici durante un verificarsi di un terremoto. Anche per le costruzioni in grado di resistere alle scosse sismiche di maggiore intensità; in questo caso la stabilità stessa verrebbe compromessa dalla liquefazione del suolo sottostante. Quindi in tali situazioni non basta costruire applicando solamente i criteri antisismici, ma anche i criteri, per così dire, “anti-liquefazione” ad esempio nel realizzare fondazioni di tipo speciali profonde più di 15-20 metri, questo perché il fenomeno della liquefazione è molto superficiale.

È un fenomeno abbastanza sottovalutato nel nostro territorio nonostante, già con gli Eurocodici e successivamente le NTC 2008 (d.m. 14 gennaio 2008 – Circolare esplicativa n. 617 del 2 febbraio 2009), ne richiedono la verifica come dicevo pocanzi. Le stesse ricordano che la verifica alla liquefazione dei terreni va eseguita quando la falda freatica si trova in prossimità della superficie ed il terreno di fondazione comprende strati estesi o lenti spesse di sabbie sciolte sotto falda, anche se contenenti una frazione fine limo-argillosa. A titolo informativo e senza andare troppo in la, si ricorda che ancora prima il National Research Council (Liquefaction of Soils During Earthquakes, 1985) elenca otto tipologie a cui il fenomeno è associato.

Ma allora perché se ne è parlato così tanto soltanto adesso?
Il fatto che se ne parli a livello nazionale solo adesso è perché, questa volta, il fenomeno della liquefazione delle sabbie si è manifestato in modo più vistoso ed eclatante rispetto alle epoche passate, toccando una delle regioni poste al centro dell’attenzione mediatica.

Di certo i cambiamenti climatici di quest’ultimo decennio hanno stravolto, almeno in parte gli equilibri naturali. Le intense piogge che si verificano a seguito di periodi siccitosi non fanno altro che aggravare la situazione in queste località per così dire fragili. Consideri poi il fatto che in passato, ed in parte ancora oggi, la figura professionale del geologo è stata sempre posta in secondo piano rispetto alle altre, mettendo in risalto piuttosto la bellezza architettonica o il funzionamento strutturale dell’opera, invece di preoccuparsi su che terreno si stia realizzando l’opera stessa!

Se si considera poi il fatto che il territorio italiano è ad alto rischio idrogeologico, forse non sarebbe sbagliato iniziare a prendere seriamente in esame le problematiche dal punto di vista geologico prima che gli eventi si verificano o a cose fatte.

Un famoso slogan ricordava che prevenire è meglio che curare.

Recentemente il presidente del Consiglio nazionale dei geologi, Graziano, ha riportato alla ribalta il problema dell’edilizia scolastica, dicendo che “in Italia le scuole sono vecchie , molte in aree potenzialmente a rischio sismico o idrogeologico e costruite prima dell’entrata in vigore delle norme antisismiche”. Il recente piano del MIUR stanzia oltre 650 milioni di euro per risolvere le criticità dell’edilizia scolastica. Quali dovrebbero essere, secondo lei, le priorità per utilizzare queste risorse finanziarie?
Il fatto che la maggior parte degli edifici scolastici in Italia sono vecchi è un dato di fatto, reso disponibile dall’anagrafica scolastica, dove circa il 44% degli edifici sono stati realizzati nel periodo che va dal 1961 al 1980. Un periodo in cui si costruiva senza tanti criteri antisismici o, volendomi passare il termine, alla buona.

Ciò accade ancora oggi, non solo per l’edilizia scolastica ma un po’ ovunque sugli appalti pubblici, dove le imprese per aggiudicarsi i lavori sono costrette a fare un’offerta con fortissimi ribassi. Chiaramente se già l’importo a base d’asta è per così dire “cucita addosso” alla stessa opera di riferimento è del tutto impensabile che la regolarità d’arte venga rispettata. Il fatto di risparmiare, in termini economici, sulla qualità dell’opera o nella scelta dei materiali per poter rientrare nel budget a disposizione è una gravissima condizione, a maggior ragione quando si parla di edilizia scolastica.

Se a questo poi si aggiunge il fatto che per adeguare o migliorare una vecchia struttura dal punto di vista antisismico è molto più complicato che realizzarne una nuova, sia per la complessità dell’opera stessa che per la tipologia di organizzazione a cui i dirigenti scolastici sono chiamati a fronteggiare, è evidente che ai problemi a cui bisogna dare una semplice risposta non è del tutto facile come potrebbe sembrare.

Eseguire uno studio geologico per capire su quali terreni si fonda l’edificio è un passo fondamentale ed imprescindibile per qualsiasi opera. Anche qui ci sarebbe da discutere sulle modalità con cui vengono ripartite le economie per eseguire un’attenta analisi del problema. Secondo me ci si preoccupa forse troppo per l’opera strutturale posta sopra che di ciò che si trova sotto il terreno di fondazione! Anche se poi da i giornali si legge che un controsoffitto, inaugurato da appena due mesi in una scuola molisana, non ha retto per le abbondanti precipitazioni e così via dicendo.

La cifra stanziata dal MIUR sembrerebbe abbastanza considerevole, bisogna però analizzare nello specifico caso per caso ogni immobile, comparando la stima fatta nella richiesta con la reale condizione. Spesso accade che le economie assegnate ad un immobile non sono compatibili con le opere da realizzare per poter mettere, veramente, in sicurezza una vecchia struttura esistente. È inutile, secondo me, pensare di migliorare una condizione eseguendo solo interventi localizzati e che non diano “troppo disturbo” alle attività didattiche!

Le priorità, a mio parere, variano in base a molteplici fattori e dare una risposta breve e concisa a questa domanda non è semplice. Soprattutto se non si hanno dati o stime da analizzare per potere poi estrapolare un modello che rispetti a pieno tutti i casi. Inoltre, come si fa a dire che una scuola di un determinato comune ha una priorità maggiore rispetto ad un’altra pur avendo una stessa epoca di costruzione?  È come dire che dopo un terremoto il secondo piano di un edificio ha lo sgombero, mentre il piano primo sottostante (stessa verticale) può essere abitato! Ecco che anche nell’assegnare una priorità spesso manca un fattore importante, il buonsenso.

Con il d.P.R. 137/2012 si è avviata la riforma degli ordini. Cosa pensa del provvedimento? Se potesse cancellare o modificare una delle disposizioni contenute, quale sceglierebbe e perché? Quali invece le misure che ritiene ben fatte?
In Italia non si fa altro che regolamentare o produrre norme, spesso arzigogolate, che non fanno altro che complicare quanto di già è esistente o ripetere la stessa cosa sotto una nuova veste.

Una cosa che non ho mai condiviso in pieno è l’Esame di Stato per potersi iscrivere presso l’Ordine professionale di categoria.

Cos’ha contro l’esame di Stato?
Che senso può avere fare un Esame di Stato dopo un percorso di studi formativo universitario che non ti prepari al mondo del lavoro?

Ha veramente senso laurearsi sapendo che poi dovrai fare un periodo di tirocinio presso uno studio o una azienda?

Si parla tanto di Europa ma su queste cose non ci si adegua mai! Infatti, per prenderti il titolo di dottore con una laurea devi frequentare un corso universitario, che dovrebbe darti tutto ciò che ti serve per formarti professionalmente, ma che in realtà ti riempie solo di teoria rendendoti poco competitivo con il mondo del lavoro. Quello che manca è un particolare fondamentale, il collegamento tra lo studio e la pratica, l’apprendimento teorico e la messa in pratica con il mondo del lavoro.

Finora l’obbligo di iscrizione all’Ordine era giustificato dal compito di controllare la correttezza del comportamento dell’iscritto. Ma ora che la disciplina è stata demandata ad un consiglio che non è quello dell’Ordine, secondo me sembrerebbe decadere il motivo di obbligo ad iscriversi ad un Ordine di categoria.  A questo punto l’iscrizione potrebbe essere volontaria, in cui si verrebbe a perdere il ruolo istituzionale di ente pubblico, da parte degli Ordini, con la conseguente crescita della capacità di rappresentazione.

Altro importante punto è la formazione continua permanente, utile ed importante per molti aspetti anche se per lo più come base teorica o culturale, che si tramuta poi in un discorso di soli crediti. Se si considera poi che la maggior parte dei tecnici nella propria carriera lavorativa si riduce a svolgere le solite attività a cosa serve formarsi su un qualcosa che non verrà mai messo in pratica? Quindi secondo me c’è bisogno no di formazione, ma solo di aggiornamento alle innovazioni in campo tecnologico e sulle leggi che sono sempre oggetto di modifica.

È stato introdotto l’obbligo di assicurazione del professionista a tutela del cliente sugli eventuali danni, un fatto più che condivisibile ma che non dovrebbe riguardare un professionista con attività ridotta, come la consulenza, ma andrebbero chiarite le diverse casistiche.

Insomma il d.P.R. 137/2012 introduce solo qualche novità, ma nessuna rivoluzione.

Recentemente è stato approvato in via preliminare dal Consigli dei Ministri il ddl “anti-cementificazione” che vuole porre un freno al consumo di suolo, garantendo l’equilibrio tra i terreni agricoli e le zone edificabili. Cosa pensa di queste misure? Secondo lei avranno successo?
Il presidente della Coldiretti, Sergio Marini, ha affermato che “il 46 per cento degli italiani è preoccupato che la produzione di cibo non sia sufficiente a soddisfare il fabbisogno della popolazione e per questo l’84 per cento ritiene che si dovrà produrre più cibo in futuro ed è per questo che bisogna fermare l’erosione di terra fertile con buone norme”.

Allo stesso modo il presidente di Legambiente, Vittorio Cogliati Dezza, commenta il decreto dicendo “dopo anni di dissennato consumo di suolo, ben venga il ddl contro il consumo di territorio e per la valorizzazione delle aree agricole…”. Anche il Fondo Ambiente Italiano e il WWF esprimono pieno sostegno al Governo nell’approvazione della Legislatura del disegno di legge.

Non si può che essere concordi con quanto riportato da queste fonti. Basta pensare che l’agricoltura perde sempre più terreno ed in quarant’anni è scomparso, in Italia tra cementificazione ed abbandono, il 28% della superficie agricola utilizzata. Un’estensione pari a circa 5 milioni di ettari come l’insieme della Liguria, l’Emilia-Romagna e la Lombardia. Da una analisi più dettagliata risulta che solo con la cementificazione si perdono 100 ettari di suolo al giorno.

Certamente la continua perdita di suolo agricolo sta portando il nostro Paese a dipendere sempre di più dall’estero per l’approvvigionamento di risorse alimentari. Rendendo la nostra economia sempre più debole nei confronti degli altri paesi europei.

Al giorno d’oggi si costruisce male e senza regole, tanto poi arrivano sicuramente i famosi salvagenti delle sanatorie!

In questi tempi di crisi non si può fare altro che sperare nelle buone intenzioni del Governo al fine di un riscontrato successo in merito.