Lo stato di salute dei ponti in cemento armato

I recenti crolli di ponti in calcestruzzo, come il Ponte Morandi a Genova e quello di Albiano in Toscana, hanno generato un ampio dibattito internazionale sulle cause dei collassi. Il problema non è solo italiano, come testimoniano le ricerche condotte da Wardhana and Hadipriono su circa 500 ponti crollati negli Stati Uniti d’America tra il 1989 e il 2000, e il database generato da Lee et al. sui crolli di 1254 ponti verificatisi dal 1980 al 2012 in diverse parti del nostro pianeta.

Le cause dei collassi sono diverse e dipendono dalle tipologie costruttive (e quindi dalla robustezza), dalla manutenzione, e dalle modalità d’uso delle infrastrutture. Per tale ragione, la misura della sicurezza dei ponti esistenti in c.a. è di fondamentale importanza per prevenire futuri crolli, e diversi documenti normativi (come l’AASHTO Manual for Bridge Evaluation) regolano le analisi strutturali connesse alle attività valutative. In tale ambito, rifacendosi alle Norme Tecniche per le Costruzioni e alla relativa Circolare Applicativa, le recenti Linee Guida sui ponti consigliano di calcolare il valore di progetto della resistenza dei materiali in funzione del fattore di confidenza, FC, a sua volta legato al livello di conoscenza della struttura: maggiore è il livello di conoscenza minore è il fattore di confidenza.

Eseguire una larga campagna di prove per la conoscenza, o meglio la caratterizzazione meccanica, dei materiali presenti nelle svariate migliaia di ponti in c.a. italiani è di fatto impossibile, sia per i costi connessi, sia per l’impossibilità di interrompere, anche temporaneamente, il traffico stradale. Pertanto, in assenza di prove dirette o indirette, si tende ad utilizzare il massimo valore di FC (pari a 1.35). Ovviamente, il risultato finale dell’analisi è spesso troppo conservativo, soprattutto nel caso di ponti progettati e realizzati con calcestruzzi ed acciai “storici”, prodotti con tecnologie e standard qualitativi molto diversi da quelli attuali.

È dunque auspicabile lo sviluppo di metodologie capaci di stimare in modo affidabile la resistenza dei materiali strutturali, e quindi di ridurre FC, anche in assenza di specifiche prove di caratterizzazione. Gli studi e le ricerche su tale argomento sono svolte nel nascente centro interdipartimentale SISCON (Safety of InfraStructures and CONstruction) del Politecnico di Torino, con l’obiettivo di favorirne l’applicazione diretta nella valutazione dello stato di salute di tutto il patrimonio infrastrutturale Italiano.

La stima della resistenza dei materiali in assenza di prove dirette

La misura della sicurezza dei ponti esistenti è qui considerata alla stregua della valutazione dello stato di salute delle persone. In medicina, infatti, si tende spesso a fare diagnosi speditive senza esami diretti, come ad esempio il classico esame del sangue, grazie a consolidate statistiche di riferimento. Si tratta, di solito, di valutazioni preliminari, in cui il medico può eseguire delle semplici misure antropometriche, a loro volta correlate con la potenziale presenza di malattie. […]

Come il medico, anche l’ingegnere strutturista è spesso chiamato a misurare la sicurezza, o valutare lo stato di salute, di manufatti pur non avendo sempre a disposizione le analisi relative alla caratterizzazione dei materiali. Ciò accade in particolare nelle valutazioni “preliminari” di sicurezza di ponti e viadotti, valutazioni che sono successivamente affinate solo nei casi critici.

Le verifiche preliminari sono generalmente eseguite sulla base della documentazione originaria dell’opera, ove disponibile, e di sopralluoghi e ispezioni a vista degli elementi strutturali. In tutti i casi non è prevista una specifica campagna di indagine sulle opere per raggiungere il massimo livello di conoscenza delle proprietà dei materiali. Di conseguenza, la confidenza del verificatore con il calcestruzzo e gli acciai in opera non può che essere bassa, o addirittura nulla. Pertanto, nelle verifiche di sicurezza si tende a usare il massimo valore del fattore di confidenza (i.e., FC =1.35), penalizzando moltissimo l’esito della verifica, che molto spesso viene poi smentito con le verifiche definitive svolte con Livello di Conoscenza massimo (e corrispondente FC=1).

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