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Livello 4 parte 2 – linee guida ponti esistenti: i livelli di conoscenza

Prosegue il percorso di approfondimento sui livelli di analisi ponti esistenti. Analizziamo in questo articolo la seconda parte del Livello 4 sui livelli di conoscenza.

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Livello 4 parte 2 - linee guida ponti esistenti

Iniziato su www.ingegneri.cc e proseguito su www.ediltecnico.it, il lungo percorso a tappe di approfondimento sui livelli di indagine previsti dalle nuove “Linee guida per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza ed il monitoraggio dei ponti esistenti”, si sofferma in questo articolo sulla seconda parte del livello 4.

Analizziamo in questo articolo i livelli di conoscenza approfonditi al Livello 4. Questo si aggiunge ai precedenti articoli:

All’interno del Livello 4 delle “Linee guida per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza ed il monitoraggio dei ponti esistenti”, trova ampia trattazione il tema della conoscenza preliminare e della valutazione delle caratteristiche meccaniche dei materiali.

Il Livello 4 costituisce un approfondimento significativo della sicurezza dei ponti esistenti che hanno ricevuto nel Livello 2 una Classe di Attenzione (CdA) Alta, oppure di quelli la cui analisi nel precedente Livello 3 ha evidenziato particolari criticità. In questa fase le nuove Linee Guida riportano alcuni stralci delle Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC18) e della relativa Circolare n. 7 del 21/01/2019 per introdurre il delicato tema dei livelli di conoscenza da applicare anche al campo delle infrastrutture.

La valutazione approfondita della sicurezza del ponte esistente dovrà essere svolta con le convenzionali metodologie e tecniche previste dalle NTC18, dove al Capitolo 8 sono descritte le operazioni di analisi e i punti significativi di approfondimento indispensabile per costruire un modello geometrico-strutturale che rispecchi la reale situazione statica della costruzione esistente.

L’approccio diagnostico e di anamnesi edificatoria rappresentano la base imprescindibile per perseguire un’adeguata valutazione della sicurezza e, di conseguenza, costruire un percorso progettuale idoneo a risolvere le reali problematiche statiche e sismiche della struttura esistente.

Senza il necessario approfondimento iniziale, aumenterebbe il rischio di valutazioni non corrette a cui seguirebbero decisioni di intervento non adeguate, o addirittura di mancato intervento laddove fosse stato necessario.

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La conoscenza del ponte

La conoscenza del costruito esistente si sviluppa attraverso:

  • l’analisi storico-critica e del progetto originario,
  • il rilievo (geometrico-strutturale, dei dettagli costruttivi, del quadro fessurativo e dei dissesti),
  • la caratterizzazione geologico-tecnica del sito,
  • le indagini finalizzate alla caratterizzazione dei dettagli costruttivi e dei materiali,
  • se necessario, seguiranno anche approfondimenti di natura idrogeologica qualora il ponte esistente evidenziasse rischi derivanti dal dissesto del suolo.

L’analisi storico-critica «[…] permette la ricostruzione del percorso morfologico-evolutivo del manufatto, tramite il reperimento di materiale documentario, relazioni tecniche, elaborati progettuali originari […]». Insieme allo studio del progetto originario, rappresenta una tappa spesso già esaustiva per la comprensione delle vulnerabilità strutturali, delle conseguenze di eventuali cambiamenti sullo schema statico originario intercorsi durante la vita utile, e delle cause dei quadri fessurativi in atto.

Il rilievo geometrico-strutturale «[…] deve permettere di ricostruire con ragionevole confidenza il modello geometrico-meccanico della struttura, sulla base del quale effettuare le verifiche di sicurezza». Allo stesso modo, il rilievo del quadro fessurativo «[…] consente anche l’elaborazione di ipotesi sulla genesi dei sintomi presenti e la progettazione di sistemi di monitoraggio finalizzati a valutarne l’evoluzione».

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Come richiesto dalla normativa tecnica, la caratterizzazione geologico-tecnica del sito permette di individuare i parametri geotecnici, la stratigrafia del terreno e la categoria sismica quali informazioni utili alla definizione del modello strutturale.

Infine, le indagini diagnostiche di caratterizzazione dei dettagli costruttivi e dei materiali permetteranno di quantificare le resistenze meccaniche e il comportamento deformativo dei materiali e della struttura esistente, utili ad implementare il modello di calcolo.

Le Linee Guida raccomandano tuttavia di «[…] procedere per livelli successivi di approfondimento su elementi opportunamente selezionati, in maniera da ottenere una migliore conoscenza in corrispondenza delle zone caratterizzate da maggiore criticità e maggiore incertezza, limitando al minimo l’impatto delle indagini in situ, laddove non strettamente necessario».

L’inquadramento dell’ambito idraulico-morfologico e dell’assetto geo-morfologico deve avvenire mediante analisi degli elementi strutturali presenti nell’alveo, di eventuali danni che possano verificarsi per frana o piena, l’individuazione di potenziali eventi franosi che possano coinvolgere la struttura o parte di essa.

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Le indagini diagnostiche per la caratterizzazione meccanica

«Anche in presenza di documentazione originaria di progetto possono essere opportune indagini per verificare ed integrare le informazioni possedute. In particolare, si individuano:

  • saggi in situ sugli elementi costruttivi,
  • prove sperimentali per la determinazione delle proprietà meccaniche dei materiali e delle strutture,
  • rilievi in situ e carotaggi per la determinazione dello stato di durabilità dei materiali calcestruzzo, acciaio per c.a., acciaio per c.a.p., acciaio da carpenteria».

Le Linee Guida propongono un approccio iterativo, con l’esecuzione di un primo livello di indagine, «[…] che permetta di individuare le zone affette da maggiori problematiche, maggiormente sollecitate, o anche meno conosciute», per poi proseguire con livelli successivi di indagine «[…] ‘calibrati’ sui risultati delle verifiche precedenti, permettendo di ottimizzare la conoscenza e, conseguentemente, di elaborare modellazioni via via più raffinate e che garantiscono una maggiore attendibilità dei risultati».

All’interno della campagna diagnostica, grande attenzione deve essere riservata alla valutazione della «[…] durabilità dei cavi da precompressione nel sistema post-teso, tramite indagine di integrità delle guaine e dello stato di corrosione in sezioni critiche per flessione o taglio e nelle zone di ancoraggio e della valutazione dell’integrità dell’opera nei casi di particolare fragilità strutturale, come, ad esempio, nel caso di appoggi tipo Gerber nei ponti di calcestruzzo armato».

Il quantitativo delle prove in situ è funzione del livello di conoscenza che si vuole raggiungere, in base alla differenziazione offerta dalla Circolare NTC18 n. 7 del 21/01/2019.

  • Indagini limitate: consentono di valutare, mediante saggi a campione, la corrispondenza tra quanto riportato nei disegni costruttivi (o ipotizzato attraverso il progetto simulato) e quanto presente in situ. I saggi si eseguono su un numero limitato di posizioni opportunamente selezionate.
  • Indagini estese: quando non sono disponibili i disegni costruttivi originali o quando le informazioni sono comunque insufficienti e/o incomplete, al fine di ottenere una conoscenza diffusa sul manufatto che consenta una valutazione preliminare della sicurezza, si eseguono saggi in situ su un numero maggiore di posizioni rispetto al caso di indagini limitate.
  • Indagini esaustive: si effettuano quando si desidera raggiungere un accurato livello di approfondimento conoscitivo sul manufatto o su porzioni significative di esso e non sono disponibili gli elaborati progettuali originari.

Il numero dei saggi che la Circolare n. 7 del 21/01/2019 suggerisce per gli edifici non può essere applicabile al campo delle infrastrutture esistenti, per le quali il tecnico dovrà calibrare una campagna diagnostica ad hoc. Rimangono tuttavia validi i riferimenti alla classificazione delle indagini e ai relativi livelli di confidenza (LC1, LC2, LC3), come descritti dalla stessa norma tecnica. In particolare, ai fini della quantificazione delle resistenze di progetto dei materiali esistenti costituenti la struttura del ponte, rimangono validi i fattori di confidenza (FC, da 1,35 per LC1 fino a 1,0 per LC3) associati a ciascun livello di conoscenza, per ridurre i valori dei parametri meccanici in proporzione al livello di approfondimento conseguito.

Gli stessi livelli di conoscenza potranno essere utilizzati in modo differenziato, «[…] approfondendo la conoscenza delle parti della struttura per le quali la verifica risulta più delicata, senza necessariamente estendere tale livello di conoscenza all’intera struttura, comprese parti difficili e costose da analizzare e che sono in sicurezza anche perseguendo livelli meno accurati».

Per le costruzioni di acciaio, inoltre, si possono usare valori di FC ridotti giustificando con opportune considerazioni anche sulla base dell’epoca di costruzione, in quanto tale materiale possiede una intrinseca variabilità bassa. Naturalmente questo vale laddove si sia verificato che l’acciaio non abbia chiari segni di corrosione, poiché in tal caso la variabilità del risultato che si ottiene dalle prove può essere elevata, ma non a causa della variabilità delle caratteristiche meccaniche. Particolare attenzione deve essere riposta nella valutazione dei ponti metallici storici, costruiti in ghisa e ferro con caratteristiche diverse da quelle dei materiali metallici attuali, sui quali sono tarati gli attuali coefficienti ponderali.

L’uso frequente di elementi metallici in composizione chiodate rende altrettanto frequente, se la verniciatura non è stata correttamente rinnovata, l’ossidazione delle superfici giustapposte delle lamiere o profili che compongono le sezioni ed il distacco delle stesse a causa dell’espansione dell’ossido di ferro.

Con riferimento ai ponti, il livello di conoscenza da perseguire per i componenti strutturali critici dovrebbe essere sempre quello accurato (LC3), come già suggerito dalla Circolare 617/09, sia per l’importanza delle opere in esame, sia per la necessità di non sottostimare in maniera sovra-conservativa l’effettiva capacità delle strutture.

Resta aggiornato e leggi l’approfondimento dei successivi livelli di indagine negli articoli:

Scarica i pdf (aggiornamento 3 dicembre 2021):

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Andrea Barocci
Ingegnere, fondatore di IDS-Ingegneria Delle Strutture, si occupa di strutture e rischio sismico sia in ambito professionale che come componente di Organi Tecnici, Comitati, Associazioni. Autore di pubblicazioni in materia e docente in numerosi corsi e seminari. Le schede allegate in Excel sono state realizzate da Matteo Vandi, laureato in Ingegneria civile, con una predisposizione sviluppata durante il percorso di studi per le strutture e ponti e una particolare attitudine al calcolo automatico.

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Foto:iStock.com/35007


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