Vulnerabilità di ponti e viadotti secondo linee guida MIT: classe di attenzione, collasso, metodi di attenzione

Nel presente articolo - diviso in tre parti - viene trattata la valutazione del rischio sismico di ponti e viadotti secondo l’approccio proposto dalle linee guida del MIT (2020). L’approccio (multilivello) che si sviluppa su 6 livelli di studio che vanno dal livello 0 a livello 5, permette, tramite i primi tre livelli, quali il censimento/geolocalizzazione, le schede di difettosità e la stima della classe di attenzione, di definire in funzione del rischio massimo associato a quello fondazionale e strutturale, sismico, idraulico e da frana, di individuare tramite le priorità di intervento, un numero limitato di ponti su cui effettuare valutazioni più approfondite di livello 3/4 con riferimento al capitolo 8 (capitolo 8.3-Valutazione della sicurezza) delle Norme Tecniche sulle Costruzioni di cui al D.M.17.01.2018 e relativa circolare esplicativa n.7 del 21 Gennaio 2019.

L’intero percorso della valutazione, tramite analisi storico critica, definizione del livello di conoscenza attraverso un piano di indagine e prove in situ e di laboratorio, la geometria e i dettagli strutturali e le relative caratteristiche meccaniche dei materiali costituenti il ponte o viadotto, ci permetterà, utilizzando adeguati di modelli di calcolo e metodi di analisi da semplificati a raffinati, di determinare l’indicatore di sicurezza statico ζ_vi e sismico ζ_(E-SLV) (vulnerabilità), che insieme alla Pericolosità ed Esposizione, la determinazione quindi del rischio sismico associato.

Dopo un primo cenno sui criteri e obiettivi delle linee guida con riferimento alla classe di attenzione, si passerà allo studio dei meccanismi di collasso di alcune tipologie di ponti in calcestruzzo armato. Infine sarà effettuata un’ampia disamina dei modelli e metodi di calcolo presenti nella letteratura tecnico-scientifica con le limitazioni alle tipologie calcolabili nelle ipotesi del metodo utilizzato. La parte II e III del presente articolo vedrà un’applicazione ad un caso di studio reale sviluppato Step-by-Step al fine di determinare la classe di rischio sismico.

Introduzione alle linee guida

L’approccio multilivello, definito, migliorato e perfezionato da commissioni esperte nominate dal Consiglio Superiore del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, propone di raggiungere i seguenti obbiettivi:

• Definire ed uniformare i criteri per il monitoraggio, la valutazione della sicurezza strutturale e la classificazione del rischio dei ponti esistenti, anche in considerazione del transito dei mezzi eccezionali;
• Fornire raccomandazioni ai fini della definizione di piani e programmi di manutenzione straordinaria delle infrastrutture, ed in particolare delle opere d’arte contenenti i criteri di analisi di rischio per l’individuazione delle priorità d’intervento.

L’approccio multilivello permette di passare da valutazioni speditive applicabili su scala territoriale a valutazioni più approfondite su un numero limitato di ponti, selezionati sulla base dei risultati delle valutazioni su scala territoriale.

L’approccio si sviluppa su 6 livelli differenti, aventi grado di approfondimento e complessità crescenti:

• Maggiore grado di approfondimento e livello di dettaglio;
• Maggiori risorse economiche e temporali necessarie;
• Minore numero di infrastrutture su cui applicare il livello.

Il livello 2 prevede la classificazione speditiva basata sulla classe di attenzione sismica associata a tutti i ponti. N°3 fattori possono essere definiti in funzione di numerosi parametri. Sulla base dell’esperienza, per ciascun fattore si possono selezionare parametri primari e parametri secondari:

Le combinazioni di parametri primari e secondari si possono eseguire con un approccio per operatori logici.

Pericolosità: Accelerazione di picco al suolo e Categoria topografica + Categoria di sottosuolo

Accelerazione di picco al suolo (ag) e categoria topografica (Ti)

La pericolosità sismica dipende da:

• ag=accelerazione orizzontale di picco al suolo con probabilità di eccedenza del 10% in 50 anni, per suoli rigidi;
• Ti=categoria topografica (secondo le NTC2018)

Vulnerabilità Schema strutturale, luce e materiale

La classificazione della vulnerabilità è effettuata sulla base di:

LO STUDIO COMPLETO

• Parte I: Classe di attenzione, meccanismi di collasso, modelli di calcolo e metodi di valutazione;
• Parte II: Applicazione del metodo SCN ad un caso di studio. Il viadotto Ponticelli;
• Parte III: Influenza del degrado per corrosione delle armature sulla Vulnerabilità sismica del Viadotto Ponticelli.

La classificazione della vulnerabilità sismica sulla base dello schema statico, luce e materiali è corretta in funzione della norma di progettazione, distinguendo i codici cosiddetti «sismici» da quelli «non sismici». Occorre infatti considerare l’eventualità per cui l’azione sismica non sia stata affatto messa in conto nel progetto delle strutture. Tale aspetto è strettamente correlato con la normativa tecnica di riferimento per la progettazione del ponte. La tipologia di normativa di progettazione impiegata dipende dall’anno di progettazione e dalla localizzazione del ponte e in base a questa, la classificazione definita sulla base di schema statico, luce e materiale è corretta secondo il flusso logico in figura.

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