Controllo strutturale ponti e viadotti: approccio multilivello per la sicurezza delle infrastrutture

Il 18 dicembre scorso il ministro Paola De Micheli ha firmato il provvedimento che adotta le linee guida per la verifica e il monitoraggio dei ponti stradali esistenti, ufficializzandolo con queste parole: Un passo avanti fondamentale per la sicurezza e la prevenzione del rischio delle infrastrutture di proprietà dello Stato, e una piccola rivoluzione che riguarda sia il monitoraggio che l’efficacia della manutenzione delle opere pubbliche ogni giorno utilizzate dalle persone. È questa la sostanza del Decreto che introduce per la prima volta nel nostro Paese linee guida unitarie e uguali per tutti per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza e il monitoraggio di ponti e viadotti.

Il documento, approvato il 17 aprile 2020 dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, era auspicato e atteso; indispensabile in questo periodo storico che ha visto affermarsi la consapevolezza sullo stato delle nostre infrastrutture. Un documento coraggioso già nel titolo: mette in fila parole importanti (classificazione, rischio, sicurezza, monitoraggio) e nelle successive 80 pagine non lascia particolari dubbi sulla loro attuazione.

Attraverso le nuove linee guida vengono definite per la prima volta in maniera unitaria e senza discrezionalità le modalità di realizzazione, attuazione, e gestione di un sistema di verifica e monitoraggio delle infrastrutture stradali pubbliche.

È già in corso un periodo sperimentale (con durata totale non superiore a 24 mesi) con attività eseguita dal centro di competenza del Dipartimento della Protezione Civile, il Consorzio interuniversitario ReLUIS e sotto la supervisione del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici. Saranno in questo periodo analizzati tutti i ponti, i viadotti e i cavalcavia ricadenti in 11 tratte di competenza statale, oltre a 7 tratte autostradali, per un totale di 1.046 opere.

Una precisazione doverosa: al momento si parla esclusivamente di ponti stradali.

Lo stato attuale

Nell’anno domini 2019 lo stato dell’arte della rete stradale italiana si presenta complesso; si contano circa un milione e mezzo di chilometri a gestione frammentata e competenza ripartita tra Stato, Regioni, Province, Comuni e numerosi concessionari.

Anche la questione della manutenzione, pur avendo il fattore comune della necessità di risorse, è affrontata in maniera varia: la visione del grande concessionario, per il quale il ponte è uno strumento per ottenere profitto, è diametralmente opposta rispetto a quella del piccolo Comune dell’Appennino.

Si aggiungano gli alti numeri. L’Italia presenta una conformazione geografica e orografica unica al mondo: lunga circa 1.200 chilometri e larga appena 200, con le Alpi e gli Appennini e una rete di corsi d’acqua capillare, è facile intuire il numero di ponti necessari per mantenere collegata la nostra penisola. Considerando soltanto la competenza della rete stradale ANAS, nei propri 26.000 chilometri in gestione (strade statali, autostrade, raccordi stradali, complanari) insistono oltre 11.000 ponti e viadotti, 4.000 dei quali con lunghezza superiore ai 100 metri.

Se consideriamo l’intera rete stradale italiana, si possono contare centinaia di migliaia di manufatti (ponti, attraversamenti, cavalcavia, viadotti, scavalchi, tombinamenti) che a vario titolo possono essere considerati “ponti” appunto. Esistono poi i “ponti senza paternità”, la responsabilità dei quali si è persa nei passaggi di competenza tra enti.

La stessa ANAS il 19 dicembre 2018 porta all’attenzione del Ministero Infrastrutture e Trasporti la propria situazione: a inizio 2017 era stato avviato un censimento dei ponti che incrociano la rete gestita dall’azienda pubblica, contandone 2.994 di cui non era chiara la proprietà. Dopo un anno di indagine ANAS scopre che 983 sono i suoi, 586 sono di un altro gestore, ma ben 1.425 viadotti sono risultati senza un proprietario e gestore identificato.

Oltre alle difficoltà gestionali di cui sopra, si aggiunge la problematica forse principale: la vetustà. Secondo la stessa ANAS, oltre il 50% delle strutture ha superato i 40 anni.

Il tutto si traduce, in maniera diretta, in necessità d’interventi e di disponibilità economiche. Anche considerando i soli ponti stradali, la messa in sicurezza del patrimonio esistente in Italia può potenzialmente generare una domanda economica molto elevata (difficile da stimare, ma nell’ordine delle decine di Mld €); domanda comunque da conciliare con la disponibilità di risorse quasi sempre limitate.

Approccio multilivello

L’aspetto forse più innovativo, o comunque inusuale per una norma tecnica per come siamo abituati a conoscerle, è l’approccio multilivello subito esplicitato e ben riassunto nella prima figura delle linee guida.

Risulta da subito evidente che non si parla solo di normative tecniche e numeri; per un ponte è necessario avere consapevolezza anche del tessuto economico e sociale e dell’impatto dell’opera su di essi. Occorre a tal fine un dialogo tra responsabilità del gestore e capacità del tecnico e si vedrà nel seguito che spesso le valutazioni di uno saranno influenzate dalle scelte dell’altro.

Le linee guida si sviluppano attraverso un flusso chiaro e un susseguirsi di operazioni e valutazioni, alcune consequenziali altre trasversali, al fine di giungere per livelli diversi e successive approssimazioni a:

• Censimento e classificazione del rischio.
• Verifica della sicurezza.
• Sorveglianza e monitoraggio.

Livelli 0 e 1

I livelli 0 e 1 derivano dalla necessità di censire e catalogare tutte le opere presenti sul nostro territorio, con procedure univoche e oggettive e inserendole in un unico database (livello 0); individuare poi per ciascuna una scala di priorità (livello 1) di analisi o approfondimenti per le amministrazioni e gli enti gestori.

È evidente la consapevolezza del grande numero di ponti e dell’impossibilità a intervenire a breve su tutti (per motivi economici e logistici), per questo sono fondamentali i primi livelli di analisi.

In particolare il livello 0 si articola in:

• Censimento di tutte le opere.
• Creazione di un database.
• Gestione dell’ordine di priorità, tra i ponti censiti, per le successive fasi di analisi.

A tale scopo le linee guida forniscono in allegato una apposita scheda di censimento; la struttura della scheda e le informazioni contenute sono coerenti con quanto previsto al D.M. n. 430, 08.10.2019, del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti per la formazione dell’Archivio Informatico Nazionale delle Opere Pubbliche (AINOP).

Il livello 1 invece prevede:

• Ispezioni visive di tutte le opere catalogate al livello 0.
• Per ogni opera rilievo fotografico, geometrico e sullo stato di conservazione.

Anche in questo caso è presente una scheda descrittiva per l’ispezione di livello 1, da completarsi poi con ulteriori “schede difettologiche” mediante le quali attribuire un peso da 1 a 5 ai difetti presenti. L’obiettivo è quello di individuare gli elementi critici; in alcuni casi infatti potrebbero emergere situazioni tali da dover procedere subito con il livello 4, cioè la Valutazione di sicurezza i sensi delle NTC2018.

Il livello 1 contempla già alcune valutazioni su rischio frane e rischio idraulico, fondamentali per il corretto funzionamento di un ponte. Inoltre si evidenzia da subito che nel caso di impalcati in c.a.p.  a cavi post-tesi è necessario procedere da subito con ispezioni speciali.

Livello 2

Il livello 2 ha come obiettivo l’ottenimento della “CdA Classe di Attenzione” al fine di definire ordine delle priorità per le verifiche e la programmazione nella gestione dell’opera. La CdA di un ponte si ottiene combinando le seguenti CdA specifiche:

• CdA rischio strutturale.
• CdA rischio sismico.
• CdA rischio frane.
• CdA rischio idraulico.

Trattandosi di rischio, ogni singola CdA si forma componendo pericolosità, vulnerabilità ed esposizione, mediante un flusso logico così identificato.

L’analisi di livello 2, da effettuarsi ogni 2 anni, consente di porre l’opera all’interno di una delle 5 CdA classi di attenzione: bassa, medio-bassa, media, medio-alta, alta. Da qui vengono a dipendere ispezioni ordinarie, straordinarie, monitoraggio, valutazioni più approfondite.

Risulta evidente la necessità di tecnici specialisti (sia per le parti strutturali che per geotecnica e idraulica) e uso di strumenti avanzati (droni, GIS, monitoraggio, raccolta e archiviazione dati, ecc …). Il rischio è che professionalità e strumenti non adeguati portino a valutazioni troppo cautelative sul ponte, o errate.

Livello 3

Nel livello 3 si analizzano con maggiore dettaglio le criticità emerse nel livello 1 e si procede approfondendo le risorse dell’opera in base al periodo e alla normativa di progettazione.

In sostanza si procede valutando, sulle varie componenti del ponte, il rapporto tra la domanda indotta dai carichi previsti in progetto e la domanda ottenuta dalle attuali normative. Risulta fondamentale conoscere la categoria di strada per la quale l’opera era stata calcolata, altrimenti è necessario porsi nella condizione più sfavorevole (classe inferiore riferita alla progettazione).

Livello 4

Il livello 4 prevede l’esecuzione della Verifica di sicurezza ai sensi del §8 delle NTC2018, con l’esplicitazione di alcuni importanti concetti:

• Tempo di riferimento T_REF. La verifica deve essere riferita ad un arco temporale specifico, da comunicarsi agli organi di controllo e da inserire nel database nazionale. Questo aspetto è fondamentale anche in relazione alle responsabilità del gestore.
• Degrado. Occorre tenere conto, soprattutto per certi tipi di opera, del degrado e del conseguente eventuale cambio di configurazione strutturale o comportamento.
• Azioni da traffico. Alla valutazione di sicurezza ai sensi delle NTC2018 va data una corretta lettura, tenendo conto che le azioni da traffico sono riferite ai nuovi ponti e potrebbero non essere verosimili per quelli esistenti.

Premesso che gli esiti della verifica devono essere espressi sempre con i coefficienti z_V e z_E, risulta ovvio che il coefficiente di sicurezza nei confronti delle azioni di servizio deve essere sempre almeno pari all’unità.

A valle della valutazione di sicurezza di cui al livello 4 il ponte potrà avere 3 classificazioni e l’esito dovrà essere inserito nel database nazionale.

• Adeguato. Il livello di sicurezza è pari a quello di un’opera realizzata ai sensi delle NTC2018.
• Operativo. L’opera è verificata alle NTC2018 ma con un tempo di riferimento ridotto a 30 anni.
• Transitabile. Sono previsti interventi o riduzione di transito e/o portata, e il tempo di riferimento è abbassato a 5 anni.

Al termine del tempo di riferimento ridotto, nel caso in cui non si sia provveduto all’adeguamento, occorre valutare e adottare idonei provvedimenti, compresa l’eventuale messa fuori servizio, ove necessaria.

Sorveglianza e monitoraggio

La gestione della sicurezza di un’opera passa attraverso sorveglianza, controllo, ispezione, monitoraggio; la procedura è risk-based e dipende dalla collocazione dell’opera nelle diverse CdA classi di attenzione.

• Diagnosi: valutazione dello stato di conservazione con riferimento alla sua idoneità all’uso previsto.
• Prognosi: stima delle tendenze evolutive.
• Anamnesi: dati raccolti nel livello 0.

Lo scopo è migliorare la conoscenza dell’opera, aggiornare la valutazione del rischio e pianificare gli interventi. Gli strumenti da mettere in campo so diversi e su più livelli.

• Sorveglianza. Fornisce evidenza della corretta gestione dell’infrastruttura e supporto alle decisioni per la programmazione degli investimenti.
• Identificazione. Associa dati e informazioni, ricavati dal sistema di sorveglianza, ai diversi elementi costruttivi del ponte. La scomposizione del ponte in oggetti è funzionale anche alla gestione dei flussi BIM e alla modellazione FEM.
• Ispezioni. Da svolgersi con frequenza definita (al massimo biennale), possono essere ordinarie o straordinarie e possono essere accompagnate da prove in opera.
• Prove di carico statiche e rilievi dinamici. Consentono di porre a confronto i valori di spostamenti e deformazioni ovvero delle caratteristiche dinamiche ottenuti dalle misure con i risultati di modelli numerici per una loro validazione sperimentale; consentono inoltre di aggiornare i parametri dei modelli ai risultati delle prove per renderli aderenti al comportamento reale delle strutture.
• Monitoraggio. Consente una tempestiva segnalazione dei difetti o addirittura di situazioni pericolose ben prima che queste producano manifestazioni evidenti; detti sistemi possono ritenersi efficaci qualora inseriti in un processo di analisi e gestione dei dati anche capace, ove necessario, di determinare immediati provvedimenti di restrizione del traffico attuabili anche attraverso idonee apparecchiature di interdizione del traffico.

Conclusioni

Le Linee Guida per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza ed il monitoraggio dei ponti esistenti prendono atto in maniera evidente della vastità e complessità delle singolarità che contraddistinguono i ponti stradali esistenti nel nostro territorio.

Vanno quindi a definire un percorso che pone al centro l’ente gestore dell’opera; quest’ultimo, affidandosi a tecnici competenti e strumentazioni adeguate sarà in grado di valutare in maniera univoca e coerente la propria responsabilità e le azioni da intraprendere per l’utilizzo del ponte che, in quanto infrastruttura, è fortemente interconnessa con il tessuto sociale ed economico nel quale si colloca.

A cura di Ing. Andrea Barocci
Presidente Associazione ISI Ingegneria Sismica Italiana