Alcuni decenni or sono si è verificato il crollo di alcuni edifici, ubicati all’interno del centro storico di una cittadina italiana nel cui sottosuolo è presente un intricato groviglio di grotte talora scavate su più livelli; al posto degli edifici crollati, che cagionarono la perdita di vite umane, oggi sorge una piazza. Negli anni successivi si sono verificati altri collassi di minore importanza, che hanno causato danni a sole cose come la caduta di un’auto in una voragine apertasi improvvisamente.

Molti degli edifici del centro storico manifestano tuttora insofferenze strutturali evidenziate dall’esistenza di quadri fessurativi più o meno diffusi e talora concentrati su determinate porzioni degli stessi; chiaramente, l’esistenza di grotte nel sottosuolo confinate ad una profondità eccessivamente prossima alle fondazioni, non può che suggerire l’esistenza di un nesso geomeccanico con la presenza delle lesioni. La metodologia di studio si è svolta nel seguente modo:

1.      uso iniziale del georadar, con il quale è stato indagato il sottosuolo soprattutto in corrispondenza delle lesioni sui fabbricati;

2.      studio dei quadri fessurativi secondo i metodi illustrati in Lesioni degli edifici.

La geologia è fortunatamente semplice, tenuto conto che è presente una coltre di terreni piroclastici semilitoidi drappeggianti il substrato roccioso costituito da argille strutturalmente complesse.

Dalle indagini geofisiche eseguite all’interno della piazza e lungo gli edifici limitrofi è emersa la presenza di cavità, detrito, terreno di riporto, frammenti di fondazioni in posto o dissestate, porzioni di solai, antichi cunicoli forse di epoca pre-medievale, tubazioni, tombini e naturalmente grotte. Alcune in parte crollate e parzialmente riempite da detrito; altre hanno mantenuto la forma originaria, anche se non sono più accessibili. La pavimentazione della piazza (del 2008) poggia, tramite un letto di sabbia, su un massetto in calcestruzzo armato con rete elettrosaldata, in alcuni punti vistosamente deformato.

Le lesioni studiate sugli edifici hanno mostrato spesso un’attinenza con la presenza di grotte individuate con il georadar; in altri casi hanno invece mostrato di essere il risultato di cinematismi dipendenti da altri fattori. Resta il fatto che lo studio geofisico del sottosuolo abbinato all’analisi dei quadri fessurativi si è dimostrato un valido strumento diagnostico per la mappatura dei punti di criticità del centro storico.

Proviamo ad analizzare i dati a disposizione.

Secondo le fonti giornalistiche dell’epoca il collasso degli edifici è stato causato dall’accumulo di macerie all’interno di una grotta, al di sotto della quale era presente un’ulteriore grotta più profonda che non ha retto al peso sovrastante. La geometria delle volte delle grotte è di due tipi: a botte o a sesto ribassato; in entrambi i casi, le volte possono essere pensate come formate dalla ripetizione di tanti archi che manifestano il grande pregio di riuscire a trasmettere i carichi sovrastanti (anche elevati) ai sostegni laterali, in questo caso forniti direttamente dal terreno al cui interno sono state scavate le grotte. A tal proposito si veda la figura sottostante, che mostra come un foglio di carta dello spessore di un decimo di millimetro e del peso di pochi grammi, piegato con la stessa forma di una volta a botte e sostenuto lateralmente, è in grado di reggere un peso 20 volte superiore con una minima deflessione.

Di contro, le volte soffrono il problema dell’instabilità (fino al collasso) in presenza di carichi concentrati e non centrati e di spostamenti laterali e/o verticali dei sostegni; questi ultimi aspetti sono comunque trascurabili nel caso delle grotte che percorrono il sottosuolo del centro storico, per il semplice motivo che le volte sono state scavate all’interno dei terreni vulcanici potendo beneficiare sia della loro alta resistenza e sia dell’effetto di confinamento che:

o   mantiene fissi i vincoli laterali;

o   trasmette sempre carichi distribuiti (e non concentrati) sull’intera volta di ogni grotta.

In sintesi, si ritiene che il peso aggiuntivo esercitato dalle macerie accumulate all’interno di una grotta possa aver contribuito al collasso senza nel contempo esserne stato l’elemento scatenante.

Come si vede facilmente nella figura sovrastante, lo scavo delle grotte produce deformazioni nel terreno e negli edifici sovrastanti sempre più importanti, con la conseguente comparsa di lesioni sulle strutture; il riempimento con macerie di una delle grotte (che in realtà non può aver raggiunto la sommità della volta) non fa’ altro che aumentare lievemente la deformazione senza che nel contempo sia necessariamente raggiunto il collasso, per il semplice motivo che le stesse pesano meno del terreno precedentemente scavato. Pertanto, devono per forza essere intervenuti altri fattori che hanno contribuito all’innesco del crollo.

Il primo di questi fattori emerge dalla figura sovrastante; in essa si può scorgere sia la deformazione della volta (che sembra corrispondere a quella simulata sperimentalmente e a quella simulata matematicamente nelle figure precedenti) e sia la rottura parziale della porzione di terreno rimasto a sorreggerla in un punto in cui la grotta si dirama; eppure, nonostante tali elementi, la grotta continua a restare stabile nonostante sia stata scavata al di sotto di un edificio (chiaramente lesionato) grazie all’elevata resistenza dei terreni vulcanici.

Una soluzione plausibile capace di spiegare il collasso strutturale richiede che ai fattori anzi citati debba essersi aggiunta anche una perdita di resistenza nel tempo dei terreni per effetto di una o più infiltrazioni di acqua/liquami, che a loro volta possono aver avuto origine da una perdita dell’acquedotto e/o degli impianti di adduzione idrica degli edifici e/o di scarico fognario degli stessi; d’altra parte, dai radargrammi è emersa la presenza di diversi cunicoli nel sottosuolo aventi tali funzioni.

In definitiva, si ritiene che il crollo sia stato causato da diversi fattori che hanno agito in concomitanza; ma, tra questi, spicca sicuramente la perdita di resistenza dei terreni avvenuta lentamente nel tempo: un evento che potrebbe ripetersi in qualunque punto del centro storico nel quale i fattori scatenanti descritti possono nuovamente agire simultaneamente.

Ing. Luigi Ruggeri (presidente Meccanici Terrestri) 

Geol. Romolo Di Francesco (direttore scientifico Meccanici Terrestri)