Cedimento di ponti: esperimenti di laboratorio sulla massima profondità di scavo intorno pile larghe

Negli ultimi decenni, l'ingegneria dei ponti ha visto un'evoluzione significativa nelle tecniche di progettazione e costruzione, soprattutto per quanto riguarda le pile in alveo. In occasione del Convegno Fabre tenutosi a febbraio a Genova, Pietro Giaretta ha condiviso le sue osservazioni sui problemi idraulici associati alle pile larghe e alle loro implicazioni per la costruzione e la gestione dei ponti.

I problemi idraulici delle pile nei ponti

Le pile dei ponti, che si estendono nel letto dei fiumi, affrontano sfide significative legate all'erosione e all'ostruzione delle luci dovuta ai detriti galleggianti. Tradizionalmente, le pile più sottili e numerose venivano utilizzate per minimizzare l'impatto idraulico. Tuttavia, negli ultimi anni, si è assistito a una riduzione del numero di pile a favore di pile più larghe. Questo cambiamento, sebbene possa ottimizzare l'uso del materiale e semplificare la costruzione, introduce nuove complicazioni.

Il caso dei ponti sul Ticino

Un esempio concreto è rappresentato da un ponte recentemente costruito sul fiume Ticino, caratterizzato da pile larghe con diametri che superano una volta il tirante. Per garantire luci di 150 metri, le pile di questo ponte hanno un diametro di circa 24-26 metri. In confronto, i ponti più vecchi, con pile più strette, mostrano una differenza notevole nelle dimensioni delle pile e nelle sfide idrauliche associate.

Giarretta ha evidenziato come le pile larghe introducano una grande variabilità nella profondità di scavo localizzato rispetto alle pile strette. Questa variabilità può raggiungere il 60% per pile larghe, mentre per pile strette è limitata al 36%. La difficoltà nell'anticipare l'esatto scavo necessario ha conseguenze dirette sui costi e sulla complessità della progettazione delle fondazioni.

Fattori che influenzano l'erosione 

Diversi parametri influenzano l'erosione localizzata intorno alle pile. Questi includono il rapporto tra la velocità dell'acqua e la velocità critica, la forma e l'allineamento delle pile, e la granulometria dei sedimenti. Per le pile larghe, l'incertezza è amplificata dal maggiore diametro che può portare a scavi più estesi e imprevedibili.

Giaretta e il suo team hanno condotto esperimenti in laboratorio per studiare questi fenomeni. Utilizzando una canaletta con sabbia fine e materiali grossolani, hanno simulato le condizioni di acqua chiara e alta velocità critica per analizzare la profondità e l'estensione dello scavo. Hanno trovato che l'armoring, ossia la protezione dei sedimenti attorno alla pila, riduce significativamente la profondità di scavo. Tuttavia, in condizioni senza armoring e con velocità dell'acqua prossime alla critica, si osserva una maggiore erosione.

I risultati degli esperimenti mostrano che la durata dell'esperimento influisce notevolmente sullo scavo. Esperimenti a lungo termine, come quelli di sei giorni, mostrano una minore dipendenza dal tempo e una maggiore prevedibilità rispetto ai modelli a breve termine. Inoltre, la differenza tra pile larghe e strette è evidente nei dati di letteratura, con una tendenza a sottostimare lo scavo massimo per pile larghe.

GURADA IL VIDEO DELL'INTERVENTO INTEGRALE