Uno studio sul campo sui danni degli ascensori dopo i terremoti gemelli

Uno sguardo ai danni e cosa è necessario fare per evitarli in futuro

di Ferhat Çelik, C. Erdem İmrak e Sefa Targıt

Questo documento è stato presentato all'Elevcon 2023 a Praga, Repubblica Ceca.

Parole Chiave: Terremoto, ascensore, pericolo, norma EN 81-77

Astratto 

Gli ascensori sono ampiamente utilizzati per il trasporto verticale di persone e merci all'interno degli edifici. In molti eventi sismici registrati in passato, si sono osservati danni considerevoli agli ascensori. Nelle zone a rischio sismico della Turchia è presente un numero considerevole di ascensori. Qualsiasi edificio in un'area a rischio sismico dovrebbe essere progettato per resistere alle scosse del terremoto. In questo studio, dopo un'indagine sul campo di un giorno condotta dall'AYSAD (Associazione Turca di Ascensori e Scale Mobili) a Malatya e dintorni dopo i due terremoti, è stata inclusa una valutazione dei danni rilevati negli ascensori esaminati e della situazione attuale.

1. Terremoti gemelli in Turchia

Gli impianti di risalita sono influenzati negativamente dai terremoti. Gli ascensori e i vani di corsa nelle zone a rischio sismico richiedono alcune considerazioni aggiuntive rispetto alle normali pratiche di installazione, come indicato nella norma EN 81-77:2013. 

La Turchia è un'area sismicamente attiva all'interno della complessa zona di collisione tra la placca euroasiatica e le placche africana e arabica. Il rischio sismico più noto e importante in Turchia è la faglia nordanatolica. La faglia anatolica orientale, che si estende a sud-ovest dalla Turchia orientale fino al Mediterraneo, è un'altra nota fonte di forti terremoti.

Le gravi perdite di vite umane e di proprietà causate da terremoti distruttivi hanno aperto la strada allo sviluppo di principi di progettazione edilizia antisismica. La mappa di pericolosità sismica della Turchia è illustrata nella Figura 1 (AFAD, 2018).

1.1 Il terremoto di Izmit del 1999 vicino a Istanbul 

Uno dei terremoti più forti del secolo ha ucciso circa 20,000 persone, distrutto circa 15,500 edifici e causato danni per circa 10-25 miliardi di dollari, verificandosi nella Turchia nordoccidentale, sull'estensione orientale del Mar di Marmara, il 17 agosto 1999. L'epicentro del terremoto si trovava a circa 105 km a est di Istanbul, un centro urbano di oltre 10 milioni di persone vicino alla città di Izmit, sulla faglia nordanatolica. Il terremoto ha registrato una magnitudo momento (Mw) di 7.5 sulla scala Richter modificata. Il terremoto è stato seguito da centinaia di scosse di assestamento (Özkirim & İmrak, 2004). Purtroppo, poiché non sono stati condotti studi sul campo nella zona sismica dopo il terremoto di Izmir del 1999, i danni agli ascensori della regione non sono stati valutati.

1.2 I terremoti di Van del 2011 

Un terremoto molto forte e distruttivo si è verificato nella provincia di Van, nella Turchia orientale, con una magnitudo di 7.2 Mw ed è stato avvertito in tutti i paesi limitrofi. Il terremoto di Van, avvenuto il 23 ottobre 2011 alle 13:41 ora locale, è stato modellato sulla base di registrazioni di forme d'onda in campo lontano. Ben 8,321 case sono rimaste inabitabili, con una popolazione familiare media di circa 7.6 persone nella provincia; ovvero circa 63,000 persone sono rimaste senza casa. Il bilancio delle vittime è stato causato principalmente dal crollo di edifici nelle aree urbane (Imrak & Çelik, 2014). Dopo tre giorni (25-27 dicembre 2011) di indagine sugli ascensori di Erciş, Edremit e nel centro di Van, è stato pubblicato un rapporto di indagine contenente la tipologia di ascensori, il tipo di danni e prove fotografiche (Imrak, 2012a, 2012b, 2013). In totale sono stati esaminati e segnalati 25 ascensori.

1.3 I terremoti gemelli del 2023 vicino a Kahramanmaraş

Un terremoto di magnitudo 7.8 ha colpito la Turchia meridionale e centrale il 6 febbraio 2023. L'epicentro è stato localizzato a 37 km a ovest-nordovest di Gaziantep. È stato seguito da un terremoto di magnitudo 7.7. Quest'ultimo ha avuto epicentro a 95 km a nord-nordest dal primo. 

Ci furono danni ingenti e decine di migliaia di vittime. In un'area di circa 350,000 km², i due devastanti terremoti hanno colpito la Turchia, uccidendo oltre 50,000 persone e ferendone migliaia. I terremoti di magnitudo 7.8 e 7.5 hanno anche distrutto infrastrutture critiche, lasciando le comunità della zona in urgente bisogno di assistenza umanitaria. I due violenti terremoti che hanno colpito la Turchia meridionale il 6 febbraio hanno causato gravi distruzioni in un'area della provincia di Kahramanmaras.

Si stima che siano state colpite circa 14 milioni di persone, pari al 16% della popolazione della Turchia. Si tratta del terremoto più mortale nell'attuale Turchia dopo il terremoto di Antiochia del 526. Secondo l'Osservatorio di Kandilli, si stima che la massima magnitudo XNUMX (MMI) della scossa principale abbia raggiunto l'MMI XI-XII (estrema) ad Antakya e nei pressi dell'epicentro.

2. Studio sul campo e risultati a Malatya

Il 6 febbraio 2023, interessando un totale di 11 province nelle regioni dell'Anatolia sudorientale e orientale, Ekinözü-Kahramanmaraş (38.0818 N, 37.1773 O) ha avuto una magnitudo strumentale di Ml=7.5 (Mw=7.7) alle 04:17 ora locale all'epicentro, e poi Sofalaca-Şehitkamil-Gaziantep (37.1757 N, 37.085 O) alle 13:24 ora locale all'epicentro, con magnitudo strumentale di Ml=7.4 (Mw=7.6) dopo due terremoti molto violenti. Uno studio sul campo è stato condotto dall'AYSAD nella provincia di Malatya. 

A Malatya, una delle province colpite dal terremoto, un obiettivo prioritario era quello di determinare e documentare le condizioni e i danni degli ascensori e dei componenti di ospedali, edifici residenziali e fabbriche leggermente danneggiati e accessibili, e di trasmettere tali dati alle istituzioni e alle organizzazioni competenti sotto forma di rapporto.

La delegazione dell'AYSAD ha controllato i vani degli ascensori, i collegamenti ferroviari, le sale macchine, i macchinari, le cabine e i componenti del contrappeso negli edifici e ha determinato il comportamento di questi componenti durante il terremoto.

A causa delle continue scosse di assestamento nella regione, degli intensi sforzi di soccorso e di soccorso in corso e dei permessi di accesso limitati agli edifici, durante una visita in loco di un giorno è stato esaminato un numero limitato di edifici e ascensori.

Sulla base di questa spiegazione, sono stati esaminati solo 16 ascensori e la distribuzione degli ascensori in base all'altezza dell'edificio (numero di fermate) è mostrata nella Tabella 1. Tra questi, è stata esaminata anche una piattaforma per disabili azionata idraulicamente.

Le tipologie di ascensori studiate a Malatya sono riportate nella Tabella 2. L'obiettivo era esaminare il maggior numero possibile di tipologie diverse di ascensori, tenendo conto del rischio di scosse di assestamento e di ingresso negli edifici. Tra gli ascensori esaminati, vi sono un ascensore a cavalcavia e un ascensore panoramico, fatta eccezione per l'ospedale universitario, dove sono stati esaminati diversi macchinari in un ampio attico, mentre non è stato possibile ispezionare i locali macchine di uno degli edifici bassi. 

La distribuzione degli ascensori esaminati in base alla tipologia di porta di piano e alla capacità è riportata nella Tabella 3.

Dall'esame degli ascensori in generale, si può affermare che quasi tutti non sono stati progettati e installati in conformità alla norma EN 81-77. In particolare, è stato osservato che le staffe di combinazione in lamiera non sono specificamente progettate per le zone sismiche e molte di esse presentano danni strutturali causati dagli effetti dei terremoti (Figura 4).

Durante la visita in loco, è stato osservato che gli ascensori in cui erano installati i sensori antincendio e sismici si trovavano solo nell'edificio dell'ospedale universitario. Dopo il terremoto, si è constatato che i sensori si erano attivati ​​e svolgevano le loro funzioni. Tuttavia, il ripristino del sensore sismico non ha potuto essere eseguito a causa della mancanza di organizzazione/competenza del servizio di manutenzione degli ascensori.

Mentre durante la visita all'ospedale effettuata dopo il terremoto di Van si sono verificati danni alle porte di piano degli ascensori MRL e alle aree circostanti, durante le visite effettuate a Malatya non si sono verificati danni alle porte di piano dei diversi stili di lavoro.

Sebbene i contrappesi degli ascensori siano composti da blocchi di cemento, non si sono verificati danni se il contrappeso si è spostato ed è caduto sul tetto della cabina o tra gli ascensori osservati. Tuttavia, i danni ai contrappesi sono i danni più comunemente osservati, in cui i blocchi di cemento sono crepati, spostati all'interno della struttura in acciaio e le ganasce del contrappeso sono danneggiate (Figura 5).

I componenti danneggiati degli impianti degli ascensori a causa di questo terremoto sono elencati di seguito:

• Contrappesi fuori dai binari e alcuni si sono scontrati con le auto
• Funi di sollevamento danneggiate o fuoriuscite dalle pulegge
• Staffe del binario rotte o danneggiate
• Cavo del governatore appeso
• Pattino guida rulli rotto o allentato
• Cavi di compensazione fuori dalle loro scanalature o danneggiati
• Alcuni vani ascensore sono crollati e le auto sono rimaste sepolte sul fondo 

Tutti i danni sopra elencati sono stati osservati negli ascensori a fune. Solo due ascensori idraulici hanno potuto essere esaminati sul campo. È stato accertato che questi ascensori funzionavano senza problemi quando alimentati (Figura 6). Non è stato rilevato alcun danno agli ascensori idraulici durante le indagini successive al terremoto di Van.

Per ridurre al minimo i danni agli impianti degli ascensori in caso di terremoto, è opportuno adottare le seguenti contromisure:

• Interruttori sismici che utilizzano l'energia sismica per azionare funzioni utili
• Misure per il contrappeso come staffe a scatola, tiranti, filo caricato elettricamente con anello di spostamento
• Una guida di dimensioni adeguate
• Gruppo guida a rulli
• Piastra di ritegno
• Telai di supporto strutturale per edifici isolati sismicamente
• Altre misure di protezione come protezioni per le corde e protezioni anti-inceppamento

3. Discussioni e conclusioni

La norma EN 81-77 specifica le disposizioni speciali e le norme di sicurezza per gli ascensori per passeggeri e merci quando questi ascensori sono installati in modo permanente in edifici conformi alla norma EN 1998-1 (Eurocodice 8) e definisce requisiti aggiuntivi rispetto alle norme EN 81-20 ed EN 81-50. 

La norma EN 81-77 ha iniziato ad essere applicata in Turchia nel 2014, dopo il terremoto di Van del 2011. Gli elementi di calcolo e progettazione illustrati in questa norma non erano presenti negli ascensori esaminati sul campo dopo il terremoto di Van. Questa norma è stata rivista nel 2020 e nel 2022 ed è entrata in vigore in Turchia.

Negli anni successivi al terremoto di Smirne del 1999 e al terremoto di Van del 2011, ci si aspettava che la norma EN 81-77 fosse utilizzata per gli ascensori installati in zone a rischio sismico. Tuttavia, purtroppo, le stesse carenze strutturali e la mancata applicazione della norma EN 81-77 si sono verificate negli ascensori installati in edifici in zona sismica dopo i terremoti del 2023.

Gli ascensori idraulici privi di contrappeso e resistenti grazie alla loro struttura cilindrica anti-vibrazione possono essere utilizzati più comodamente negli edifici bassi nelle zone sismiche. 

Referenze

1. AFAD (2018). Türkiye Deprem Tehlike Haritaları İnteraktif Web Uygulaması (Applicazione Web interattiva per mappe dei rischi sismici in Turchia). Ministero degli Interni della Presidenza per la gestione delle catastrofi e delle emergenze della Turchia (AFAD). tdth.afad.gov.tr

2. CEN (2022). Norme di sicurezza per la costruzione e l'installazione di ascensori – Applicazioni particolari per ascensori per passeggeri e per merci – Parte 77: Ascensori soggetti a condizioni sismiche. IT 81-77. 

3. İmrak, CE (2012a). Un'indagine sugli effetti dei terremoti di Van del 2011 sugli ascensori. Elevator World 59 (6), 40-45.

4. İmrak, CE (2012b). Gli effetti dei terremoti di Van sugli ascensori. Ascensori 41 (6), 44-65.

5. İmrak, CE (2013). Un'indagine sugli effetti dei terremoti del 2011 di Van, Turchia, sugli ascensori. Elevator World India 6 (1), 34-39.

6. İmrak, CE, e Çelik, F. (2014). Effetto del terremoto di Van del 2011 sugli ascensori. Atti di ELEVCON 2014, Parigi, 114-124.

7. Corpo medico internazionale (2023). Situazione dei terremoti in Siria/Turchia Rapporto n. 7, 8 marzo 2023.

8. Fondazione internazionale per il soccorso e lo sviluppo della Mezzaluna Blu (2023), Terremoti di Kahramanmaraş, Rapporto sulla situazione n. 20, 6 aprile 2023.

9. Ozkirim, M, e İmrak, CE (2004). Contromisure per gli ascensori nella zona a rischio sismico di Istanbul. Atti di ELEVCON 2004, Istanbul, 18-19.