Gestione dei ponti esistenti: il quadro normativo italiano e il confronto con alcune normative internazionali

Il tema della sicurezza dei ponti trova ogni giorno notizie in primo piano su tutti i giornali. Capire come sono stati e sono tutt'ora gestiti i ponti è interesse ormai di tutti. In questo articolo si vuole fare il punto sul quadro normativo italiano che regola il settore della gestione dei ponti esistenti, e, attraverso l'analisi e il confronto con altre normative internazionali, offrire spunti di riflessione utili a migliorare il grado di sicurezza delle nostre infrastrutture.

‘Mi ha sempre spaventato … il fatto che una civiltà come quella antica, che durava da 1500 anni e che aveva una fioritura straordinaria, scompare all’improvviso tra il 400 e il 500 dopo Cristo…  La cosa è incredibile anche dal punto di vista materiale: quelli che sapevano costruire le strade fino al giorno x, che sapevano fare i ponti e mantenerli, al giorno y non sapevano più farlo: cos’è successo? ... Come mai non hanno più saputo costruire ponti oppure mantenere quelli antichi?’
‘Sono sempre stato comparatista…’, intervista a P. Boitani, Balzan Papers, Firenze 2019.

Patrimonio infrastrutturale italiano: ci attende un nuovo medioevo?

La domanda è provocatoria e la risposta è ovviamente no. Quanto successo recentemente però invita tutta la comunità tecnico-scientifica a un impegno nuovo e alla consapevolezza della necessità di qualche cambiamento di rotta nella gestione del patrimonio infrastrutturale esistente.
Lo scopo principale di questo articolo è di presentare un sintetico resoconto del quadro normativo italiano nel settore della gestione dei ponti esistenti, e di evidenziare alcuni spunti di riflessione derivanti dal confronto di questo con alcune normative internazionali, che si pensa possano stimolare lo sviluppo di un dibattito o, più semplicemente, il desiderio di approfondire alcuni aspetti di un tema che gli eventi recenti hanno portato in primo piano. 

Una grossa fetta di infrastrutture coeve sono vicine alla fine della propria vita utile

Parlando nello specifico dei ponti stradali, si stima oggi che l’adeguamento e la messa in sicurezza del patrimonio esistente in Italia possano generare una domanda economica molto elevata (che si valuta attorno a 20-25 Mld € ); domanda da conciliare con la disponibilità di risorse quasi sempre limitate. E’ stato inoltre osservato come esista una categoria consistente di strutture coeve (il grosso del patrimonio esistente risale alla seconda metà del secolo scorso e si avvicina quindi alla fine della sua vita utile), realizzate con tipologie e tecnologie costruttive comuni, che iniziano a manifestare segnali di degrado simili e per le quali è lecito attendersi una perdita di funzionalità nello stesso arco temporale, ipotizzabile in un futuro non troppo lontano.
Occorre inoltre ricordare che il grosso del costruito in Italia non solo comincia ad invecchiare, ma risulta progettato secondo norme superate, tarate su domande di traffico diverse, e spesso concepito in assenza sia di criteri antisismici che di una cultura progettuale sensibile a temi oggi centrali come la durabilità e la sostenibilità.

A titolo di esempio, si riporta in figura la casistica relativa a nodi travata-pila caratteristici di quel periodo, che sintetizza alcune configurazioni comuni, che non solo si sono rivelate ampiamente inadeguate in termini di durabilità (percolazione delle acque sulle testate della travi e sulle sottostrutture favorita dalla presenza di giunti quasi mai impermeabili), ma risultano anche di notevole ostacolo a chi ha compiti di ispezione e sorveglianza sulle strutture (accessibilità impedita a zone chiave della struttura).

Figura 1 - Tipici nodi travata-testa pila esistenti (Fonte: “Istruzioni sulla pianificazione della manutenzione stradale. Ponti e Viadotti”, CNR 1990

Se consideriamo che a questa situazione si sovrappone oggi l’enorme pressione generata dai media e dall’opinione pubblica a seguito dei tragici eventi di questi ultimi anni (dal 2004 a oggi si sono registrati in Italia 13 crolli di ponti - parziali o totali - con 46 vittime), si comprende come, a tutti i livelli, sia necessario intervenire urgentemente ed efficacemente.

Il passaggio «istantaneo» da una situazione di evidente emergenza alla prefigurata adozione di sistemi di totale efficienza, appare improbabile; con maggior consapevolezza, sarebbe invece auspicabile procedere iniziando a riconoscere le proprie forze e i propri punti deboli, tenendo conto di non poter disporre di risorse illimitate.
In questo senso, è stato osservato come, tra le diverse debolezze del sistema italiano, siano da includere la inadeguatezza del quadro normativo relativo alla gestione del patrimonio strutturale esistente e una certa inerzia a livello istituzionale, come dimostrato anche recentemente dal difficile decollo di alcune iniziative nate per far fronte all’emergenza generata dagli ultimi avvenimenti, tra cui la creazione dell’archivio informatico nazionale delle opere pubbliche (AINOP) o l’istituzione dell’agenzia nazionale per la sicurezza delle ferrovie e delle infrastrutture stradali (Ansfisa).

Potrebbe essere utile, a questo punto, osservare quanto accade in altri paesi, che hanno già affrontato percorsi di questo tipo.

La normativa americana in tema di gestione dei ponti esistenti

Un punto di riferimento a cui risulta immediato rivolgersi, è quello rappresentato dalla normativa statunitense, oggi una delle più avanzate al mondo nel settore della gestione dei ponti esistenti. Eppure, occorre ricordare come negli USA essa abbia avuto una genesi e uno sviluppo determinati ‘reattivamente’: è avvenuto infatti che alcuni crolli di ponti abbiano funzionato da catalizzatore per la legislazione successiva, in una sequenza che si descrive sinteticamente di seguito.

1967: l'anno zero della moderna normativa statunitense 

Quello che è considerato l’anno zero della storia della normativa americana sulla gestione dei ponti è il 1967. Nel dicembre di quell’anno il ponte sul fiume Ohio a Point Pleasant in Virginia (Silver Bridge) crolla improvvisamente, sprofondando nel fiume. Il ponte, costruito nel 1928, è particolare dal punto di vista strutturale: la tipologia è riconducibile a quella dei ponti sospesi, ma il cavo portante, costituito da una catena a barre incernierate (eye-bar), si integra sulle tre campate con una struttura reticolare di irrigidimento, come illustrato in figura.

Figura 2 - Silver Bridge. Profilo, particolari e sequenza di rottura dell’elemento di collegamento (‘eye-bar’) (Fonte: ‘Understanding Bridge Collapses’, B. Akesson, Londra 2008)

Si ritiene che carichi da traffico ripetuti abbiano indotto fratture da fatica negli snodi tra il cavo a catena principale e gli elementi verticali di collegamento all’impalcato (hangers).  A ciò, si sono sovrapposti altri fattori attribuiti a una manutenzione inadeguata, come la generazione di notevoli attriti nel nodo, causati da una mancata lubrificazione, e l’accumulo di ruggine all’interno dell’occhiello della barra che, ostacolando la libera rotazione della cerniera, ha creato ulteriori azioni parassite.
La probabile sequenza di rottura, come mostrato in figura, parte da una frattura da fatica generata nell’elemento superiore dell’occhiello, che amplifica la concentrazione di sforzo localizzata e conseguentemente la velocità di propagazione della fessura stessa, causando la rottura fragile dell’elemento. La definitiva crisi di uno dei nodi più sollecitati (cerchiato in rosso nel profilo riportato), porta all’improvviso crollo del ponte, che avviene in un momento di traffico intenso e provoca la morte di 46 persone.
La tragedia colpisce profondamente il paese ed è vissuta intensamente a tutti i livelli. Si narra perfino di una vicenda, diventata anche il soggetto di un film di discreto successo (‘The Mothman Prophecies’, 2002), che racconta di avvistamenti (13 secondo la cronache dell’epoca) di un essere sovrannaturale o alieno, ‘the Mothman’, l’uomo-falena, che avrebbe annunciato alla popolazione il crollo imminente del ponte.
L’episodio, che si potrebbe catalogare oggi nel novero delle varie leggende fiorite sui ponti (che, per inciso, testimoniano la grande valenza simbolica di un ponte, come rivelano ad esempio i vari ‘ponti del diavolo’ di cui è disseminata l’Europa rurale), è comunque significativo perché evidenzia l’onda emotiva generata dal disastro nella opinione pubblica; e questo, come detto, ha un peso notevole sulla nascita della normativa americana moderna nel settore della gestione dei ponti esistenti.

Figura 3 - Silver Bridge – Dopo il crollo, targa commemorativa e statua del ‘Mothman’ a Point Pleasant e locandina del film ‘The Mothman Prophecies’’ (2002) 

Il collasso del Silver Bridge porta infatti alla emissione del “Federal Highway Act 1968”, che stabilisce standards a livello federale per l’ispezione e l’inventario dei ponti, portando alla stesura dei “National Bridge Inspection Standards” (NBIS), da allora in evoluzione continua.
Questi definiscono, tra le altre cose, le regole per le procedure e la frequenza delle ispezioni o la qualificazione del personale addetto e stabiliscono la creazione di un archivio nazionale dei ponti, il “National Bridge Inventory” (NBI).

La pubblicazione di tre manuali da parte della Federal Highway Administration (FHWA) e della American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) contribuisce al successo del programma avviato:

• Bridge Inspector’s Training Manual (FHWA, 1971)
• Manual for Maintenance and Inspection of Bridges (AASHTO, 1970)
• Recording and Coding Guide for the Structure Inventory and Appraisal of the Nation’s Bridges (FHWA, 1972)

La sequenza non si esaurisce qui: altri crolli costringono il legislatore e la comunità tecnico-scientifica a uno sforzo continuo, teso alla costruzione di un quadro normativo adeguato.

Il collasso di alcuni ‘culverts’ porta alla redazione del ‘Culvert Inspection Manual’, (FHWA, 1986); il crollo del Mianus River Bridge (Connecticut, 1983) al manuale ‘Inspection of Fracture Critical Bridge Members’ (FHWA, 1986); il crollo, dello Schoharie Creek Bridge (New York, 1987) dopo una piena (si ricorda che lo scalzamento delle fondazioni (scour), se si eccettuano le azioni belliche, è storicamente la prima causa di crollo di ponti nel mondo) alla Linee Guida ‘Evaluating Scour at Bridges’ (FHWA, 1988).

Tralasciando gli atti governativi emessi per il finanziamento dei programmi e per l’estensione dei provvedimenti alle reti stradali secondarie, si può affermare che negli anni 80 il lavoro svolto dal normatore è già in grado di fornire alle varie agenzie stradali di stato chiare indicazioni per operare in accordo alle NBIS e pone le basi per altre importanti attività degli anni successivi. Tra queste, almeno due sono da ricordare:

1) L’adozione, negli anni ’90, da parte dei vari dipartimenti dei trasporti di Bridge Management Sistems (BMS), il cui buon funzionamento dipende dal solido supporto fornito dai dati delle ispezioni e del censimento degli assets.

In questi anni anche in Italia si è parlato diffusamente di Bridge Management Sistems, e questo articolo non vuole soffermarsi su questo aspetto.

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Si desidera solo ricordare come le considerazioni fatte in precedenza (invecchiamento delle reti, domanda di traffico in crescita sia in termini di frequenza che di carico, risorse a disposizione limitate, etc.) abbiano reso necessaria la ricerca di una razionalizzazione dei processi di gestione dei ponti esistenti. A questa esigenza può dare una risposta l’adozione di sistemi di questo tipo (di cui si stanno ormai dotando le amministrazioni stradali di tutto il mondo), che non sono, come a volte è stato detto, dei semplici software, ma dei sistemi integrati molto più complessi di cui la piattaforma informatica è solo un aspetto, come evidenziato dallo schema riportato (redatto, non casualmente, dalla americana AASHTO.

Figura 4 - BMS Schema Funzionale (Fonte: AASHTO Guidelines for Bridge Management Systems, NCHRP Report 20-7)

2) L’emissione del documento ‘Manual for Bridge Evaluation’ sulla verifica strutturale dei ponti esistenti (2008, AASHTO).

Che cosa è il Bridge Rating

Il manuale consolida e focalizza un concetto fondamentale per la gestione dell’esistente, il ‘Bridge Rating’, definito come la determinazione della capacità portante del ponte in termini di carico da traffico (si noti che questa è una delle informazioni che devono confluire nell’archivio nazionale dei ponti).

Il controllo della capacità, definita in termini di un ‘rating factor’, è richiesto dalle regole del NBIS, che impone ai Dipartimenti dei Trasporti dei vari stati quanto segue: “Rate each bridge as to its safe loading capacity in accordance with the AASHTO Manual”.  Si noti che la verifica è condotta a diversi livelli, includendo i carichi mobili del regolamento per il progetto di ponti nuovi (design), ma la soglia di intervento (con divieti, restrizioni, rinforzi, etc.) è indicata dall’esito della verifica con i carichi mobili legali realmente circolanti (i carichi massimi ammessi dai codici stradali di stato). Tali carichi sono inferiori ai carichi propri del design e per essi sono ammessi indici di affidabilità inferiori (i ‘reliability indexes’, misura della probabilità di crisi) .

Si ritiene che tale approccio possa risultare interessante in Italia per la regolamentazione di un settore dove i riferimenti normativi sono scarsi e confusi, soprattutto se si dovesse arrivare a quanto la normativa americana già richiede (la verifica e la messa in sicurezza dei ponti esistenti).

Tratteremo in seguito questo aspetto parlando della normativa britannica, che, con visione analoga a quella della normativa americana, tratta organicamente il soggetto, riconoscendo autonomia, anche a livello normativo, a una attività fondamentale come il “bridge assessment” (verifica strutturale dell’esistente). Questa viene identificata chiaramente dai regolamenti inglesi come disciplina distinta dal “bridge design” (progetto di strutture nuove), le cui regole continuano invece a costituire il riferimento principale anche per la verifica di strutture esistenti negli ordinamenti di altri paesi, tra cui l’Italia.

Da ricordare infine negli Stati Uniti anche iniziative non strettamente legate alla produzione normativa, come ad esempio il programma Long-Term Bridge Performance (LTBP) varato dalla FHWA nel 2008, e della durata almeno ventennale, che ha avviato varie attività di ricerca e di studio sul comportamento nel tempo dei ponti allo scopo di organizzarne la gestione su solide basi conoscitive.

E in Italia qual è il quadro normativo sulla gestione dei ponti esistenti?

«Recenti gravi avvenimenti interessanti la stabilità delle opere d’arte e manufatti stradali ripropongono la considerazione della necessità di organizzare nel modo più efficiente il necessario controllo periodico delle condizioni statiche delle opere stesse…»

La prima Circolare del Ministro dei LL.PP. del 1967

Quanto riportato è l’incipit della prima norma italiana di settore, la Circ. Min. LL.PP. No 6736/61A1, «Controllo delle condizioni di stabilità delle opere d’arte stradali» del 19/07/1967 e i ‘recenti gravi avvenimenti’ si riferiscono al crollo del ponte di Ariccia del gennaio 1967, che provoca morti e feriti (il ponte è del 1854, ma viene quasi totalmente rifatto dopo i bombardamenti del 1944). Ancora il 1967, anno del crollo in America del Silver Bridge; un’ulteriore analogia con la situazione americana si può cogliere nella circostanza che anche in questo caso il crollo di un ponte avvia la produzione legislativa, che sembra però avvenire in Italia con modi e tempi decisamente diversi.

La Circolare del 1967, nonostante l’età, costituisce tuttora una norma vigente e ad essa si riferiscono ancora oggi tutti i manuali di manutenzione e ispezione dei vari gestori stradali in Italia. Consiste di poche pagine, in forma discorsiva; ha il merito comunque, in quello che sarà a lungo un panorama sostanzialmente deregolato, di fornire qualche indicazione operativa, seppure molto vaga (frequenza e tipo di ispezioni, individuazione di competenze e responsabilità, qualifica degli ispettori, obbligo di produrre documentazione sulle ispezioni, etc.).

Un'altra Circolare nel 1980 (n.220977) e negli anni '90 (n.34233)

Dopo un lungo periodo di silenzio, si riparla specificamente della cura dei ponti esistenti a livello normativo nella Circ. Min. LL.PP. No 220977, «Criteri generali e prescrizioni tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo di ponti stradali» del 11/11/1980, nel successivo D.M. del 04/05/1990 di aggiornamento e, in particolare, nella Circ. Min. LL.PP. No 34233, «Istruzioni relative alla Normativa Tecnica dei ponti stradali» del 25/02/1991.

Quest’ultima, in un capitolo dedicato alla gestione dei ponti stradali esistenti, definisce le attività demandate agli Enti Gestori, ovvero: vigilanza, ispezione, manutenzione e interventi statici (restauro-adeguamento-ristrutturazione).

Il ‘Nuovo Codice della Strada’, D.Lgs. del 30/04/1992 ribadisce l’obbligo dell’ente gestore di ‘provvedere alla manutenzione, gestione e pulizia della sede stradale e delle relative pertinenze per assicurare la sicurezza degli utenti’. Ai sensi del Codice della Strada, il D.M. LL.PP. del 01/06/2001, “Modalità di istituzione e aggiornamento del Catasto delle strade”, impone in seguito ai gestori la costituzione di un catasto stradale, in accordo a determinati requisiti.

Fino alle NTC del 2008 e poi del 2018

Si arriva infine al D.M. del 14/01/2008, “Norme Tecniche per le Costruzioni” (NTC), aggiornato dal D.M. del 17/01/2018 e dalla Circolare Esplicativa No 35/2019 del 11/02/2019, che costituiscono il riferimento normativo corrente per gli operatori del settore.

Le NTC al capitolo 8 “Costruzioni Esistenti” (riferito in generale a tutte le costruzioni, solo la Circolare Esplicativa dedica un breve sotto-capitolo ai ponti) definiscono le condizioni per la valutazione della sicurezza, classificano gli interventi (di riparazione o locali, di miglioramento, di adeguamento), descrivono il modello di riferimento per le analisi.

In relazione a quanto trattato nel presente articolo, si ritiene utile sottolineare i punti seguenti della normativa.

Le NTC impongono la verifica di sicurezza “quando ricorra anche una delle seguenti condizioni”:

• Riduzione evidente della capacità resistente della struttura dovuta a: (i) significativo degrado e decadimento meccanico dei materiali; (ii) deformazioni significative; (iii) danneggiamenti prodotti da eventi naturali, come il sisma o il vento; (iv) azioni eccezionali (urti, incendi, etc.)
• Provati gravi errori di progetto
• Cambio della destinazione d’uso
• …

Ad oggi nessuna verifica strutturale di ponti esistenti in caso di revisioni normative e di zonazione

E’ da notare come la norma non imponga una verifica delle strutture esistenti in caso di ‘revisioni della normativa o delle zonazione’ avvenute nel tempo; il che significa ad esempio che ponti vicini alla fine della loro vita utile e progettati con regolamenti superati, qualora non presentino evidenti segni di degrado, non debbano essere soggetti a verifica (al contrario di quanto avviene negli USA dove, come visto, la norma chiede una classificazione dei ponti esistenti sulla base delle rispettive capacità).

Si osserva inoltre che l’espressione ‘significativo degrado’ è generica, potendosi prestare pertanto a interpretazioni soggettive.

Da chi e in quali termini il degrado di un’opera è giudicato ‘significativo’?

Attualmente sembra che l’unica valutazione strutturata possa arrivare dai metodi di classificazione dello stato conservativo dei ponti stabiliti dalle procedure interne del gestore, ma si comprende come, utilizzando ogni gestore sistemi diversi, con tale criterio sia difficile garantire una necessaria uniformità di valutazione.

Ancora uno sguardo oltreoceano potrebbe suggerire soluzioni più efficaci: ad esempio nell’ordinamento del Québec in Canada è il concedente, in questo caso il Ministero dei Trasporti (MTQ - Ministère des Transports du Québec), a stabilire quale deve essere la soglia di performance minima richiesta alle strutture nei contratti di concessione di tratte stradali, al di sotto della quale il gestore è obbligato ad intervenire. Senza entrare nei dettagli per brevità, è importante sottolineare che i criteri (di cui in figura si riporta uno schema esemplificativo) sono stabiliti ‘super partes’ (a livello governativo) e univocamente (gli stessi criteri valgono per tutti i gestori). Questo avviene attraverso l’osservanza, imposta al gestore, di determinati codici tecnici, emessi e costantemente aggiornati dal Ministero stesso (‘Manuel d’inspection des structures’ e ‘Manuel d’entretien des structures’).

Figura 7 – Criteri di classificazione dei ponti esistenti in Québec (Fonte: ‘Manuel d’Inspection des Structures’, MTQ - Ministère des Transports du Québec, 2017)

Un’ultima considerazione sulle NTC, cui si è già accennato, riguarda il punto 8.5.5 dove si stabilisce che i valori delle azioni da considerare nella valutazione della sicurezza dell’esistente sono quelli definiti dalla norma per le nuove costruzioni (è concessa una deroga solo per i coefficienti parziali relativi ai carichi permanenti).

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Progettare la sicurezza e la durabilità delle infrastrutture

E’ comunemente accettato che l’approccio analitico relativo alla verifica di una struttura esistente debba essere diverso da quello relativo al progetto di una nuova costruzione e non ci si soffermerà su questo . Interessa qui solo ricordare, nel caso specifico dei modelli di traffico, che i carichi di progetto sono determinati a seguito di considerazioni probabilistiche e sono necessariamente riferiti a una struttura ideale, che ancora non esiste. Anche per questo motivo, dovendo coprire una casistica generale (nel regolamento italiano è tra l’altro scomparsa la suddivisione tra ponti di prima e seconda categoria) si comprende come questi debbano essere ampiamente conservativi.  Al contrario, nel caso di verifica dell’esistente, l’oggetto di analisi è una struttura reale, definita da un contesto e da parametri noti (o conoscibili attraverso indagini). Tra questi ultimi rientra il carico da traffico, come riconosciuto dalla normativa americana e da quella britannica, che ammettono l’utilizzo di carichi mobili ‘reali’ (i ‘site-specific loads’ delle norme anglosassoni, usualmente i carichi circolanti massimi legalmente ammessi, ma anche modelli di carico determinati a partire da misurazioni dirette).

Dovrebbe quindi essere oggetto di riconsiderazione l’obbligo imposto dalla norma italiana di verificare l’esistente con i carichi di norma del progetto di nuove costruzioni, compresa la deroga sancita dal punto C8.8.7 nel capitolo dedicato ai ponti esistenti della Circolare Esplicativa, dove si dice che è possibile, adottando opportune limitazioni d’uso, verificare l’esistente con i carichi della normativa adottata ai tempi del progetto originario.  Se è discutibile l’imposizione di usare i carichi di progetto correnti per la verifica dei ponti esistenti, l’utilizzo di una norma di progetto superata da anni - non fosse altro che per la determinazione delle limitazioni d’uso richiesta dalla norma stessa - parrebbe ancora più incoerente.

Si cercherà di approfondire questo aspetto, che risulterebbe di notevole portata qualora fosse richiesta anche in Italia la verifica e la messa in sicurezza di tutti i ponti esistenti (si pensi solo agli ingenti risvolti economici dell’operazione), nel prossimo paragrafo.  

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All'interno l'analisi della normativa britannica