Livello 3 – linee guida ponti esistenti: la valutazione preliminare

Livello 3 – linee guida ponti esistenti: la valutazione preliminare

Prosegue il viaggio all’interno dei capitoli delle nuove “Linee guida per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza ed il monitoraggio dei ponti esistenti”, che rappresentano una novità importante e indispensabile per normare le procedure di valutazione della sicurezza del nostro fragile patrimonio infrastrutturale.

L’analisi a puntate delle Linee guida sui ponti esistenti, è avvenuta attraverso gli articoli:

Dopo aver descritto le diverse Classi di Attenzione (CdA) del Livello 2 relative ad altrettante tipologie di rischio (strutturale e fondazionale, sismico, frane, idraulico), la normativa prosegue con la valutazione preliminare del Livello 3. Si tratta di un livello di analisi necessario per indagare le tipologie e le cause dei difetti (qualora presenti) evidenziati nelle schede di Livello 1, e per stimare le risorse dell’opera in funzione delle norme di progetto dell’epoca.

Il Livello 3 non è obbligatorio per i ponti con CdA Bassa o Medio-Bassa, per i quali dovranno comunque essere valutate delle azioni di monitoraggio, ispezione e manutenzione programmate.

La valutazione preliminare del Livello 3, per quanto approssimata, è invece indispensabile per le infrastrutture la cui analisi del rischio del Livello 2 ha evidenziato una CdA Media e Medio-Alto, indipendentemente dalla presenza o assenza di difetti visibili nella compilazione delle schede di Livello 1.

Essa ha infatti lo scopo di valutare se proseguire con una verifica più approfondita e precisa di Livello 4, la quale risulta invece obbligatoria per tutti i ponti classificati con CdA Alta, saltando di fatto il Livello 3 per essere verificati con maggiore precisione ai sensi delle attuali NTC2018.

Nello specifico l’analisi preliminare del Livello 3 ha l’obiettivo di valutare le risorse garantite dalle norme utilizzate all’epoca della progettazione dell’opera rispetto alle normative attualmente vigenti: «[…] ciò può essere eseguito valutando il rapporto tra la domanda indotta sui vari elementi che compongono il ponte (solette, traversi, travi e/o strutture principali, pile, spalle, apparecchi di vincolo e fondazioni) dai carichi da traffico previsti dalle norme dell’epoca […] e la domanda ottenuta utilizzando i modelli di traffico previsti dalle norme attualmente vigenti»

Le normative passate, in particolar modo ante 1980, prevedevano dei carichi di esercizio in parte diversi da quelli attuali, poiché diversi erano i mezzi di trasporto pesante esistenti all’epoca e diversa era anche l’intensità del traffico.

Le Linee Guida illustrano un semplice esempio applicativo di valutazione del rapporto tra la domanda indotta dai carichi da traffico previsti dalle norme dell’epoca e la domanda ottenuta utilizzando i modelli di traffico previsti dalle norme attualmente vigenti.

Esempio applicativo di valutazione preliminare del Livello 3

Si prende in riferimento un ponte realizzato negli anni ’40 ad unica campata di luce circa 20 metri progettato secondo la Normale n. 8 del 14/09/1933, il cui impalcato è costituito da tre travi parallele in calcestruzzo armato ordinario, semplicemente appoggiate alle estremità e collegate da traversi e soletta in c.a. La normativa tecnica prevedeva all’epoca una distinzione dei sovraccarichi di esercizio del ponte in tre categorie:

  • 1° categoria per strade di grande traffico,
  • 2° categoria per strade di medio traffico,
  • 3° categoria per strade di piccolo traffico.

Per ogni categorie erano previste diverse combinazioni di carico, caratterizzate da differenziate disposizioni degli autocarri, veicoli e rulli compressori di peso definito sulle carreggiate e folla compatta sui marciapiedi laterali.

Fig.1_Schemi di carico previsti dalla Normale n.8 del 14/09/1933

Per tener conto delle azioni dinamiche, i carichi accidentali definiti dovevano essere aumentati del 25% indipendentemente dalla categoria di ponte. Si ipotizza che il ponte preso in esempio sia a servizio di una strada di 2° categoria ed abbia una carreggiata stradale di larghezza complessiva pari a 9 m, con piano viabile di larghezza pari a 7 m e due marciapiedi pedonali laterali, ognuno di larghezza pari ad 1 m (Fig. 2).

Fig.2_Sezione trasversale dell’impalcato oggetto dell’esempio di calcolo (misure in cm)

Per i ponti di 2° categoria erano previste le seguenti combinazioni di carico, secondo le normative tecniche dell’epoca:

  • 2.1. due treni tipo (schema 1°, Fig. 1) indefiniti di autocarri del peso totale di 12 tonnellate affiancati e, contemporaneamente, folla compatta 400 kg/m2 sui marciapiedi;
  • 2.2. un treno tipo (schema 1°, Fig. 1) indefinito di autocarri del peso di 12 tonnellate e una colonna di due rulli compressori da 18 tonnellate (schema 3°, Fig. 1) affiancati e, contemporaneamente, folla compatta sull’area non occupata dai veicoli;
  • 2.3. due rulli compressori da 18 tonnellate (schema 3°, Fig. 1) affiancati e, contemporaneamente folla compatta 400 kg/m2 sull’area non occupata dai rulli;
  • 2.4. folla compatta 400 kg/m2 su tutta la larghezza del ponte.

Sul ponte vengono applicate le diverse combinazioni di carico previste per la 2° categoria.

In Fig. 3, a titolo di esempio, viene illustrato lo schema di carico della combinazione 2.3 dove R1 è la reazione dovuta ai carichi distribuiti su una larghezza di 1 m, pari a 0.45 t/m, e R2 la reazione dovuta ai carichi concentrati, pari a 12,14 t.

Fig.3_Esempio di disposizione trasversale dello schema di carico previsto dalla combinazione 2.3 della Normale n. 8 (quote in cm)

Le reazioni indotte dai carichi ottenute per tutte le combinazioni previste per la categoria di strada di interesse, sono applicate sullo sviluppo longitudinale della trave, schematizzata come trave semplicemente appoggiata di luce 20 m, in modo da determinare gli effetti più gravosi, valutando, sulla base della teoria delle linee di influenza, la posizione dei carichi concentrati che massimizza le sollecitazioni flettenti, come illustrato in Fig. 4 relativamente alla combinazione 2.3.

Fig.4_Schema di carico longitudinale (combinazione 2.3)

Procedendo con la distinta applicazione delle altre combinazioni di carico, emerge che quella a cui corrisponde il momento flettente più elevato, assunto quindi come riferimento per la stima delle risorse della struttura, è la combinazione 2.2. Lo stesso procedimento è applicato per la valutazione della massima sollecitazione flettente secondo l’attuale D.M. 17/01/2018 (NTC2018), considerando gli schemi di carico più sfavorevoli trasversalmente e longitudinalmente.

Il rapporto tra le sollecitazioni indotte dai carichi di progettazione e quelle indotte dai carichi attualmente previsti dalle NTC2018 permette di stimare le risorse minime garantite dall’applicazione della normativa di progettazione nei confronti della domanda calcolata secondo le norme attuali, sulla base delle quali determinare la necessità di eseguire valutazioni accurate di Livello 4. I valori ottenuti nel presente esempio sono riportati in Tab. 1.

Tab.1_Massime sollecitazioni flettenti calcolate con la Normale n.8 del 1933 e il D.M. 17.01.2018 e loro rapporto

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Assegnista di ricerca presso il Dipartimento di Ingegneria Strutturale, Edile e Geotecnica del Politecnico di Torino, i sui temi di ricerca sono il consolidamento strutturale e miglioramento sismico degli edifici in muratura, la diagnostica applicata allo studio delle vulnerabilità strutturali degli edifici monumentali, le prove sperimentali per la compatibilità dei materiali consolidanti applicati alle murature storiche. Autore di oltre 50 pubblicazioni su riviste e atti di congressi nazionali e internazionali. Svolge docenza nei corsi di Scienza delle Costruzioni, Analisi e Verifica delle Strutture Esistenti, e in diversi seminari e workshop di formazione professionale. Precedentemente ha fatto parte per 12 anni del Progetto La Venaria Reale all’interno del team di professionisti che ha progettato e diretto i lavori di restauro della Reggia di Venaria Reale, oltre a seguire per conto della Soprintendenza diversi cantieri di restauro in Piemonte. Fa parte della Commissione Protezione Civile dell’Ordine degli Ingegneri di Torino, con la quale ha partecipato alla compilazione delle schede Aedes per l’agibilità post-sisma in Emilia e in Centro Italia. E’ stato responsabile scientifico dello studio delle vulnerabilità sismiche delle chiese di Sant’Agostino e Santa Maria delle Grazie ad Amatrice, all’interno di un protocollo d’intesa che il Politecnico di Torino ha firmato con il Segretariato Mibact Lazio, la Soprintendenza di Rieti, l’Ufficio del Soprintendente Speciale, la Curia di Rieti.

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