Valutazione della vulnerabilità sismica di un’opera d’arte ferroviaria

Il presente articolo illustra la metodologia adoperata per la valutazione della sicurezza statica e sismica nello stato di fatto e nello stato di progetto di una tipica opera d’arte ferroviaria, secondo le indicazioni fornite da RFI per le verifiche sismiche di ponti e fabbricati esistenti afferenti alla rete ferroviaria italiana.

Il caso studio riguarda un ponticello ad arco in muratura portante, funzionale all’attraversamento di uno stradello di campagna, sito lungo la linea Orte-Falconara Marittima, nei pressi di una tratta a singolo binario dell’entroterra marchigiano.

Le verifiche strutturali dell’opera d’arte così composta sono state svolte in ottemperanza al Capitolo 8 delle nuove Norme Tecniche per le Costruzioni ed al Manuale di Progettazione delle opere civili di RFI (Parte II – Sezione 2 ponti e strutture).

Descrizione dell’opera

La struttura oggetto di calcolo è costituita da un ponticello in mattoni di laterizio pieni, con volta a botte ed arco a tutto sesto, della larghezza trasversale complessiva in pianta di circa 23.25 m.

L’arco a tutto sesto della volta ha una luce netta di 400 cm (freccia di 2.0 m e raggio di 2.0 m), ed ha uno spessore in chiave di 55 cm, mentre le spalle (o piedritti) del ponticello hanno spessore alla base di circa 1.00 m (secondo le indagini eseguite). L’altezza tra il piano di scorrimento viario attuale del ponticello e la quota di imposta dell’arco è di circa 3.30 m. L’altezza libera in chiave dell’estradosso della volta dal piano del ferro è di circa 6.40 m, essendo l’unico binario di corsa realizzato sopra un importante rilevato ferroviario che degrada verso i prospetti nord e sud dell’opera.

La struttura del ponte è disposta all’incirca perpendicolarmente all’asse ferroviario che corre lungo la direttrice E-O secondo una curva planimetrica di raggio di circa 500 m nel tratto in analisi. Il ponticello risulta dotato di piccolo timpano in mattoni pieni dello spessore di circa 90 cm ed altezza di 50 cm. Esistono infine, a protezione dell’attraversamento, dei muri d’ala sempre in mattoni pieni, di lunghezza di circa 6.0 m ed altezza massima di circa 7.0 m.

Criteri di valutazione della sicurezza strutturale con le NTC 2018

Il § 8.3 della Circolare 7/2019 contiene una definizione della procedura di valutazione della sicurezza, le situazioni nelle quali è obbligatoria la valutazione, e gli stati limite ai quali fare riferimento.
Considerando di rispettare i dettami del § 8.4.3 delle NTC 2018, l’intervento in progetto rientra nella categoria degli interventi di adeguamento.
Dunque, l’opera in oggetto sarà sottoposta ad un opportuno intervento di consolidamento, a valle del quale l’indicatore di rischio ζE deve essere incrementato per raggiungere ζE ≥ 1.0.

Definizione del modello di riferimento per le analisi

Si sono innanzitutto seguiti tutti i passi necessari per la valutazione della sicurezza strutturale riportati nel Capitolo 8 della Circolare 7/2019.

Analisi storico-critica

La struttura è stata realizzata presumibilmente all’inizio del 1900. Trattasi di una tipica opera d’arte ferroviaria, funzionale al passaggio di uno stradello al di sotto del corpo stradale del rilevato. In parte è assimilabile per forma ai ponti ad arco in muratura a singola campata, ai cui metodi di analisi si è fatto esplicito riferimento per la verifica della stessa opera.
La struttura è realizzata in muratura di mattoni pieni in laterizio e malta di calce ormai degradata in diversi punti, poco aderente ai mattoni sulle superfici esterne. La tessitura muraria rispetta quasi sempre l’orizzontalità dei filari per quanto concerne i piedritti, ma presenta un parziale sfalsamento dei giunti verticali. L’apparecchiatura muraria della volta, invece, è composta da filari di mattoni disposti parallelamente all’asse del ponte. La sezione della muratura delle fondazioni delle spalle è stata desunta dalle indagini preliminari svolte, mentre le altre sezioni sono state desunte direttamente dal rilievo geometrico eseguito e dalle indagini visive effettuate preventivamente.

Rilievo

È stato eseguito un rilievo geometrico e strutturale al fine di determinare le dimensioni degli elementi murari ed il loro stato di consistenza, nonché un’indagine visiva circa lo stato fessurativo e del degrado in atto. Dunque, considerando le indagini visive e sperimentali eseguite sulla struttura, adoperiamo la categoria delle “indagini estese”.

È stato ispezionato l’intero ponticello, per tutto il suo sviluppo longitudinale; si è fatto riferimento, inoltre, ad una serie di fotografie scattate durante i sopralluoghi con cui, insieme alla documentazione reperibile, si è potuto ricostruire l’assetto strutturale esistente (arcata, piedritti, timpani, muri d’accompagnamento, fondazioni).

Dalle semplici indagini visive svolte sulle parti visibili del manufatto, è emerso un particolare quadro fessurativo e stato fisico di degrado, rappresentabile dalla scala descrittiva dei fenomeni riportati nel “Catalogo difetti ponti – elementi in muratura“ di RFI, tra i quali evidenti sono i seguenti:

• Macchie e umidità;
• Efflorescenza;
• Presenza di muschio e/o piante;
• Esfoliazione e sfaldatura;
• Fessure lungo le giunzioni;
• Perdita di materiale nelle giunzioni;
• Fessure nei mattoni;
• Disgregazione;
• Elementi di muratura mancanti o rotti.

Nel complesso, considerata l’epoca di realizzazione, le strutture si trovano in una mediocre condizione di manutenzione e di uso, e le stesse membrature non sembrano aver subito ulteriori danni significativi a seguito degli ultimi importanti eventi sismici del 2016. In ogni caso, nonostante alcune criticità localizzate, non sono stati individuati fenomeni fessurativi di livello grave o danni particolari alla muratura portante che possano compromettere la stabilità del ponte dal punto di vista globale.

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  Valutazione della vulnerabilità sismica di un'opera d'arte ferroviaria (1,7 MiB)
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