I ponti ad arco in muratura: degrado non sempre solo strutturale

I ponti ad arco in muratura fanno parte del patrimonio infrastrutturale italiano e spesso sono portati ad esempio per la loro consistenza e resistenza al trascorrere inesorabile del tempo. Anche questo tipo di infrastruttura ha bisogno di manutenzione ed il controllo anche di aspetti non strutturali può fare la differenza.


Conoscenza delle infrastrutture: manutenzione e monitoraggio

Il primo pensiero, quando si riflette su un’infrastruttura e le sue precarietà, è rivolto alla struttura portante, alla sua ossatura, ma troppo spesso sfugge che vi sono aspetti non strutturali che inficiano, loro malgrado, sul comportamento meccanico e prestazionale di un’opera.

Per gli edifici, è ormai assodata, la distinzione tra costruito di nuova progettazione ed esistente. Il 2002 è stato l’anno di svolta per comprendere che il costruito esistente non poteva essere affrontato come una costruzione di nuova progettazione. La discriminante di questa scelta di campo? il terremoto di San Giuliano di Puglia che vide coinvolta una scuola ed i suoi occupanti. A distanza di 19 anni, è nell’ordinario della progettazione conoscere parametri quali classe d’uso, stati limite, indagini diagnostiche e livello di conoscenza.

È abbastanza? No, o meglio, non è ancora consolidata l’importanza della conoscenza, l’approccio alla conoscenza e gli strumenti, amministrativi ed economici, spesso remano contro all’attività del progettista. 

Le costruzioni però non sono l’unico costruito presente sul territorio. 2009 terremoto de L’Aquila e 2016 terremoto del Centro Italia: un quadro fessurativo, lesioni e crolli che misero in evidenza ancora una volta le criticità del costruito. A livello legislativo si tradusse nella pubblicazione, prima, delle Norme Tecniche per le Costruzioni (2018) e poi, nella Circolare esplicativa n.7/2019.

Nuovamente presente la distinzione tra costruito nuovo ed esistente, l’introduzione delle verifiche sugli elementi non strutturali (2012 terremoto Emilia-Romagna) con una mancanza: come approcciarsi alle infrastrutture esistenti?

Il capitolo 5 delle NTC8 prevede la progettazione di ponti e viadotti, stradali e ferroviari, ma come approcciarsi al patrimonio esistente?

14 agosto 2018, crollo del viadotto sul fiume Polcevera a Genova. È forse cinico il pensiero, ma improvvisamente l’attenzione mediatica si spostò sulle infrastrutture, sul loro stato di consistenza e su come ne veniva gestita la manutenzione dai gestori e dai proprietari delle infrastrutture.

 

Manutenzione non solo strutturale

La struttura di un ponte o viadotto rappresenta l’ossatura portante che deve essere salvaguardata. Quali sono gli aspetti che possono indebolirla? Molteplici ed apparentemente innocui. Può sembrare semplice teoria, ma in realtà il dettaglio costruttivo è la chiave di lettura del difetto o la predisposizione al danno di alcuni componenti:

  • Scolo delle acque meteoriche;
  • Presenza di vegetazione;
  • Infiltrazioni di acqua;
  • Esposizione alle intemperie;

sono solo alcuni dei potenziali colpevoli del degrado di una infrastruttura, ma ovviamente ogni struttura è a sé, con una propria storia evolutiva di trasformazione e talvolta di cambio di destinazione che si traduce in un differente esercizio.

 

Ponti ad arco in muratura: elementi costituenti

La scelta di una tipologia strutturale piuttosto che un’altra è dettata principalmente dall’orografia della valle da attraversare. Ad esempio, valli ampie, ed in genere profonde, sono attraversate da ponti a più campate su pile di notevole altezza. 

Il ponte ad arco in muratura, come tutte le infrastrutture, è composto da diversi elementi che ricorrono costantemente, quali: l’arcata, che supporta il piano viario, le pile e le spalle, le fondazioni. Gli elementi apparentemente privi di efficacia strutturale, posti al di sopra dell’arcata per fornire un piano percorribile, sono ad esempio il rinfianco, la cappa ed il riempimento. Quest’ultimo è contenuto lateralmente tra due muri detti timpani o muri frontali. 

I ponti ad arco in muratura

Figura 1 – Ponte Chiusa Vecchio

 

La muratura: una tecnologia costruttiva da tutelare

La tecnologia costruttiva “muratura” si compone sostanzialmente di due elementi: il concio, lapideo o laterizio, e la malta (il legante). La peculiarità meccanica di questo materiale è la resistenza a compressione, il suo tallone d’Achille invece la resistenza a trazione, pressoché nulla. Quando ci si approccia ad una costruzione in muratura si parla di una tecnologia costruttiva massiva (i pesi specifici variano dai 1.600 ai 2.200 kg/m3) caratterizzata da notevoli spessori, tanto più elevati quanto è lo sviluppo altimetrico.

La descrizione della muratura non si esaurisce in queste poche righe perché manca un aspetto fondamentale che è quello che stabilisce la modalità di danneggiamento dell’elemento: la tessitura muraria. È fondamentale, in fase di approccio conoscitivo, non fermarsi all’analisi del solo paramento esterno ma indagare possibilmente nello spessore trasversale dell’elemento al fine di stabilire l’ingranamento degli elementi costituenti e soprattutto valutarne la pezzatura dei conci.

Svuotamento del timpano di un ponte murario carrabile

Figura 2 – Svuotamento del timpano di un ponte murario carrabile

 

In Figura 2 è riportata l’espulsione del materiale lapideo dal timpano di un ponte ad arco in muratura. Occorre sempre osservare l’opera dai diversi punti di vista: sopra la sede stradale, frontalmente all’opera, ai piedi della stessa per poi concentrarsi sui dettagli. La contestualizzazione è fondamentale ed in questo caso le cause sono molteplici: 

  • Infiltrazioni dell’acqua meteorica dalla sede stradale: erano presenti lesioni correnti longitudinali e pertanto parallele allo sviluppo del ponte.
  • La muratura ha una pezzatura eterogenea e la malta di scarsa qualità.
  • La tessitura muraria dei timpani non si sviluppava nello spessore dell’opera, bensì era presente un riempimento con caratteristiche vegetali.
  • La vegetazione si era insinuata nella tessitura.
  • L’opera era inserita in contesto territoriale in cui vi erano gradienti termici abbastanza importanti.

La scarsa tecnologia costruttiva accompagnata a cause non prettamente strutturali, bensì ambientali, ha comportato un rischio di ribaltamento fuori piano del timpano e la conseguente espulsione del riempimento che si sarebbe tradotto in un dissesto del piano viario.

 

La muratura ed i meccanismi dell’arco

Come per gli edifici, per la muratura, è fondamentale che il materiale composito si comporti come tale. Pertanto, l’ingranamento meccanico dei materiali costituenti, conci e malta, ma anche l’ammorsamento degli elementi strutturali sono fondamentali alla risposta della costruzione. Lo sviluppo dei meccanismi locali dei singoli elementi non è ammesso, la risposta corretta è tendere ad un comportamento di insieme.

L’elemento principale dei ponti ad arco in muratura è l’arco; come anticipato, la muratura ha una, pressoché nulla, resistenza a trazione, pertanto, le condizioni di carico che portano alla parzializzazione della sezione dell’arco rappresentano la potenziale attivazione del meccanismo di instabilità dell’arco stesso.

 

I ponti in muratura nelle linee guida

Attraverso la Conferenza Unificata della Presidenza del Consiglio dei ministri, del 2 dicembre 2021, è stata sancita l’intesa, ai sensi dell’articolo 14, comma 2, del decreto legislativo n. 109 del 28 settembre 2018, sullo schema di decreto del Ministro delle Infrastrutture e della mobilità sostenibili, rispondente all’estensione a tutta la rete nazionale delle “Linee guida per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza ed il monitoraggio dei ponti esistenti ”adottate con d.m. 578/2020, di cui alla Missione 3 – Componente 1 (M3C1-2.1) del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza.

Un documento nevralgico ed essenziale per supportare gli ispettori ponti nella loro attività, al fine di fornire un giudizio che ha, sì le basi della scienza delle costruzioni, ma un’uniformità di espressione espletata in una classe di attenzione, a cui corrisponde una scala di priorità di intervento in funzione del dissesto o della criticità riscontrata.

L'articolo continua con le criticità dei ponti in muratura

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