Studio di vulnerabilità sismica delle opere d’arte della Strada dei Parchi

La maggiore sensibilità del normatore nei riguardi della valutazione della sicurezza del costruito e la consapevolezza che questo passaggio debba essere il primo tassello per una progressiva riduzione del rischio di perdita di vite umane in occasione di eventi sismici futuri, ha portato a rendere obbligatorie le analisi di sicurezza in fase sismica, dando priorità alle opere così dette “strategiche” ai fini degli interessi nazionali e di protezione civile.

Lo studio qui illustrato riguarda la valutazione della vulnerabilità sismica di tutte le opere d’arte principali delle autostrade A24, Roma-L’Aquila-Teramo, e A25, Torano-Pescara. Redatto nel 2012 è stato commissionato dalla Strada Dei Parchi S.P.A. che ha in gestione l’infrastruttura su concessione Ministeriale; è risultato essere un valido strumento tramite il quale definire una Scala di Priorità degli Interventi, il che ha permesso la programmazione degli investimenti per la progressiva messa in sicurezza sismica di entrambe le tratte autostradali.

Inquadramento territoriale

La memoria tratta delle opere d’arte principali di due autostrade che creano il collegamento tra Roma e la costa Adriatica.

L’A24, Roma - L’Aquila - Teramo, si sviluppa per complessivi 160 km passando per il capoluogo Abruzzese fino a raggiungere Teramo. La A25, Torano-Pescara, si dirama dall’A24 all’altezza di Torano e dopo 115 km si innesta sulla A14 Adriatica in prossimità di Pescara.

La particolare conformazione orografica dei territori interessati (basti pensare alla presenza della barriera naturale costituita dagli Appennini del gruppo del Gran Sasso), se da un lato ha pienamente giustificato la necessità della sua costruzione in assenza di una viabilità alternativa, dall’altro ha reso lunghi e costosi i lavori di realizzazione, caratterizzati da molte gallerie e numerosi viadotti.

Si contano di circa 66 km di viadotti per la A24 (32.2 per la carr. EST e 35.6 per quella OVEST) e circa 42 km per la A25 (21.8 per la carr. EST, 20.7 per quella OVEST), suddivisi in 174 opere (nella quasi totalità dei casi ad ogni opera corrispondono 2 viadotti separati, uno per ogni carreggiata, quindi complessivamente si tratta di 322 opere d’arte). L'apertura al traffico dell'autostrada avvenne in diverse fasi, attraverso un arco temporale di circa 40 anni:

Nello specifico per la A24:

• la tratta Roma-Castel Madama aperta al traffico il 10/07/69;
• la tratta Torano-L’Aquila Ovest aperta al traffico il 14/09/69;
• la tratta Castel Madama-Torano aperta al traffico il 18/07/70;
• la tratta L’Aquila Ovest-L’Aquila Est aperta il 31/12/75;
• la tratta L’Aquila Est-Assergi aperta al traffico il 17/10/79;
• la tratta Assergi-Villa Vomano, comprendente il primo dei due tunnel sotto il Gran Sasso, venne aperta al traffico il 1/12/84;
• la tratta Villa Vomano-Teramo venne aperta al traffico (a singola carreggiata) il 24/05/89;
• la tratta Casal Bertone-Roma Tangenziale Est fu aperta al traffico nel 1990, con un tracciato sotterraneo (galleria "Pittaluga"), diversamente dal progetto originario di sviluppo in superficie;
• la seconda galleria del Gran Sasso, con lo svincolo di accesso all'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, venne aperta nel 1993;
• il definitivo completamento del tracciato (raddoppio della tratta Villa Vomano-Teramo) è avvenuto ad aprile 2009, con l'apertura della seconda galleria "Carestia".

Mentre per la A25:

• la tratta Torano – Avezzano – aperta il 14 settembre 1969;
• la tratta Avezzano - Celano aperta il 30 settembre 1976;
• la tratta Celano - Cocullo aperta il 06 maggio 1978;
• la tratta Cocullo - Bussi aperta il 07 agosto 1978; la tratta Bussi - Torre dei Passeri aperta il 31 dicembre 1977;
• la tratta Torre dei Passeri - Scafa aperta il 27 maggio 1976;
• la tratta Scafa - SS 5 aperta il 01 gennaio 1975;
• la tratta SS 5 - Manoppello aperta il 28 luglio 1973;
• la tratta Manoppello - A14 aperta il 12 dicembre 1970.

Da ciò deriva che numerose sono le differenze riscontrabili fra le opere d’arte analizzate, conseguenza di: (i) avanzamento delle tecnologie costruttive e della qualità dei materiali; (ii) variazione delle normative tecniche; (iii) evoluzione dell’approccio progettuale e dei mezzi di calcolo soprattutto in ambito antisismico. Vedremo nelle conclusioni quali effetti ciò avrà sulla sicurezza delle varie opere.

Le motivazioni e il quadro normativo: censimento e determinazione vulnerabilità sismica

A seguito dell’emanazione dell’ordinanza del Dipartimento della Protezione Civile (in seguito DPC) n.3274/2003 veniva sancita - Articolo 2, commi 3 e 4 - la necessità di redigere delle schede di sintesi per edifici e opere infrastrutturali strategiche ai fini della valutazione della loro vulnerabilità sismica, organizzate su 2 livelli di approfondimento. Il primo livello, con scadenza temporale al 31/12/2010, aveva lo scopo di acquisire un censimento delle opere a carattere descrittivo, basato sulla ubicazione, destinazione d’uso e tipologia strutturale della costruzione con rilevanza strategica.

Il secondo livello, invece, era mirato alla determinazione della vulnerabilità sismica dell’opere, intesa come valutazione della effettiva capacità di resistere all’evento sismico di progetto in funzione della sismicità del sito; introduceva a tale scopo un indicatore di rischio espresso come rapporto fra le PGA, di capacità e di domanda. Vennero predisposte delle schede di sintesi tipologiche su base regionale, differenziate per edifici ordinari e ponti, strutturate in accordo con la normativa tecnica del 2005.

Con l’approvazione delle Norme Tecniche delle Costruzioni DM 14 gennaio 2008, pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale n. 29 del 4 febbraio 2008 (Suppl. Ord. n.30), il DPC ritenne opportuno che il censimento sopra descritto fosse effettuato con riferimento alle nuove disposizioni introdotte, ciò al fine di rendere congruente l’insieme complessivo dei dati raccolti al nuovo quadro normativo, con il quale sarebbero stati progettati gli interventi di mitigazione del rischio. Di conseguenza anche le schede di sintesi, in particolare quella relativa al secondo livello, vennero aggiornate per portare in conto:

• (i) le nuove modalità di definizione dell’azione sismica e degli stati limite di riferimento per le verifiche;
• (ii) l’introduzione del concetto della vita nominale residua di un’opera - istruzioni alle NTC2008 circolare 617, p.to C.8.3.

Con l’emanazione delle linee guida per la salvaguardia sismica delle opere del patrimonio culturale del Paese (Ministero dei Beni e Attività Culturali, Ord. N°26 del 2010) viene finalmente affrontato l’enorme problema della gestione dei risultati di un tale censimento, che avrebbero certificato, per la quasi totalità degli edifici storici presenti nel territorio, l’incapacità a sostenere l’evento sismico di progetto. Da qui la necessità di definire un indicatore di rischio che potesse misurare tale attitudine e permettesse di stilare una sorta di classifica di priorità di interventi su scala nazionale. Detto indicatore di rischio sismico è stato posto pari al rapporto fra i periodi di ritorno di capacità e di domanda introducendo, in tal modo, la possibilità di associare ad un’opera una vita nominale inferiore a quella prevista dalla normativa, in funzione della sua classe d’uso.

È evidente la finalità di tale impostazione: determinare i presupposti per una programmazione realistica degli investimenti, dando la possibilità di posticiparli temporalmente, seguendo la scala di priorità basata sull’IRS.

Lo studio qui descritto è stato redatto in conformità alle NTC2008. In generale, i risultati ai quali si è giunti rimangono validi anche a seguito dell’entrata in vigore dell’aggiornamento normativo del 2018; in modo particolare nei riguardi delle indicazioni ricavate ai fini della programmazione degli interventi. Maggiori e più significativi effetti si riscontreranno in sede di progettazione dei lavori di adeguamento. Ciò in conseguenza della possibilità, introdotta dalla circolare esplicativa, di poter ridurre il livello prestazionale di riferimento per interventi di adeguamento sismico di ponti esistenti; questo aspetto verrà approfondito più avanti.

Classificazione delle opere: vita nominale e classe d'uso

Le Norme Tecniche per le Costruzioni del 2008, (impostazione confermata dall’aggiornamento del 2018) hanno introdotto il concetto di vita nominale (VN) dell’opera intesa:

“… come il numero di anni nel quale la struttura, purché soggetta alla manutenzione ordinaria, deve potere essere usata per lo scopo al quale è destinata…”

La vita nominale non ha il significato di durata o durata residua, ma è da intendersi come il tempo nel quale ha valore la verifica di sicurezza.

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Articolo tratto dagli atti del XVIII Convegno ANIDIS - Ascoli Piceno 2019