Ponti ad arco in muratura: dall'ispezione visiva alla valutazione della sicurezza

La valutazione della sicurezza di ponti ad arco in muratura rappresenta un tema di forte interesse atteso il significativo numero di manufatti presenti sulle reti ferroviarie e stradali sia nazionali che internazionali. Considerando inoltre che i ponti di tale tipologia sono stati realizzati principalmente fino alla metà dello scorso secolo e sulla scorta di regole e prescrizioni normative datate e che, nel contempo, non sempre sono stati assoggettati agli opportuni interventi manutentivi, la loro capacità a resistere alle azioni antropiche e naturali può risultare insufficiente. L’intervento mira a offrire una panoramica sullo stato dell’arte riguardante la valutazione della sicurezza e la conoscenza di tale tipologia strutturale, esplorando i recenti sviluppi scientifici e fornendo contezza sullo stato di conservazione e difettologia tipici di tali strutture.

Perché studiare ponti ad arco in muratura?

I principali aspetti posti alla base dell’interesse su tale tematica risultano:

• Numerosità di tale tipologia strutturale tra i ponti in servizio sulle reti ferroviarie e stradali;
• Vetustà di tali opere, le quali spesso presentano stati di conservazione non ottimali;
• Complessità strutturali e di modellazione.

Pensando ai ponti ad arco in muratura, si è soliti ricondurre tale tipologia strutturale alla rete ferroviaria. Sebbene, in Italia, la maggior parte di ponti significativi di questa tipologia sia collocato proprio sulla rete ferroviaria, ne risultano presenti molti altri anche sulle reti stradali statali e provinciali, specie in contesti collinari e montani.

A titolo di esempio, la Provincia di Caserta gestisce un numero totale di 879 ponti, di cui, circa il 30% è rappresentato da ponti ad arco in muratura. L’estensione del dato a livello nazionale consente di avere una stima del numero complessivo di manufatti presenti sulla rete stradale, sicuramente pari a diverse decine di migliaia.

Per la definizione dello stato di conservazione e difettologia, proprio attraverso l’attività effettuata in collaborazione con la Provincia di Caserta, che ha visto l’ispezione dettagliata di circa 50 ponti ad arco in muratura in accordo alla metodologia multi-livello proposta nelle recenti Linee Guida Ministeriali, è stato possibile appurare che i difetti più ricorrenti risultano la polverizzazione dei giunti di malta (a volte con conseguente distacco di unità), la presenza di tracce di umidità e di fessure longitudinali all’intradosso degli archi. Tali difetti, per varie ragioni, possono influire significativamente sulla prestazione strutturale di tali manufatti.

Per quanto attiene, invece, alle complessità strutturali e di modellazione, esistono molteplici metodologie, diffuse sia in ambito accademico che professionale, utilizzate per la valutazione della sicurezza strutturale e sismica di ponti ad arco in muratura (macro- e micro-modellazione, metodi basati sui concetti dell’analisi limite, ecc.). In generale, la strategia di modellazione adottata gioca un ruolo fondamentale nell’intero processo di valutazione e dovrebbe essere scelta in funzione di:

• Capacità di rappresentare differenti configurazioni strutturali;
• Efficienza in termini computazionali;
• Accuratezza;
• Moderata sensitività ai parametri di input incerti.

Il contributo del Consorzio FABRE

Il Consorzio FABRE è fortemente coinvolto in numerose attività sul territorio italiano, in collaborazione con i principali enti gestori statali e privati, finalizzate a favorire il processo di gestione e salvaguardia del patrimonio infrastrutturale esistente. Nell’ambito di tali attività, il Consorzio sta mettendo a punto specifiche direttive finalizzate alla implementazione di piani di indagine volti alla conoscenza strutturale, geotecnica e idraulica di opere d’arte esistenti.

Con riferimento ai ponti in muratura, è stata evidenziata la necessità di tener conto dei seguenti principali aspetti:

• Il processo della conoscenza deve seguire un approccio di tipo iterativo;
• I test sui materiali devono essere correlati alla strategia di modellazione adottata;
• Modelli strutturali tridimensionali devono preferirsi a modelli bidimensionali;
• La presenza di fenomeni di degrado o danneggiamenti pregressi deve essere opportunamente portata in conto nella valutazione strutturale;
• L’utilizzo di modelli di dettaglio è concesso solo se è stata raggiunta un’accurata conoscenza della costruzione;
• L’utilizzo di relazioni di letteratura per le leggi costitutive in campo non lineare è ammesso solo in caso di moderata correlazione con la capacità ultima dell’opera;
• L’affidabilità di modelli sofisticati deve essere dimostrata attraverso analisi di sensitività atte a investigare l’influenza dei parametri incerti.

Sulla scorta di tali considerazioni, si auspica di poter fornire nel prossimo futuro un contributo finalizzato a definire metodologie affidabili per la valutazione della sicurezza strutturale e sismica di ponti ad arco in muratura fruibili in ambito scientifico e professionale.