Frane e viadotti: come l’interazione con il versante condiziona la progettazione e l’adeguamento sismico

La sicurezza dei viadotti che attraversano versanti instabili non può essere affrontata considerando esclusivamente la risposta strutturale dell’opera. I fenomeni franosi possono infatti generare azioni significative sulle fondazioni e sulle pile, modificando anche le strategie di adeguamento sismico. Diventa quindi fondamentale comprendere geometria, profondità e velocità dei cinematismi, oltre alle caratteristiche geologiche e geotecniche del pendio. Attraverso diversi casi progettuali, emerge come situazioni apparentemente simili possano richiedere soluzioni profondamente differenti. Un approccio integrato tra geotecnica e ingegneria strutturale rappresenta quindi il presupposto per progettare interventi realmente efficaci.

Comprendere il versante prima di intervenire sul viadotto

La progettazione e l’adeguamento dei viadotti che attraversano territori caratterizzati da fenomeni franosi richiedono un approccio che vada ben oltre la sola verifica strutturale dell’opera. Quando pile e fondazioni interferiscono con versanti instabili, infatti, il problema deve essere affrontato considerando contemporaneamente comportamento geologico, caratteristiche geotecniche, cinematismi di frana e risposta della struttura.

È questo il tema affrontato da Maria Elena D’Effremo nella relazione presentata a FABRE 2026 dedicata alla valutazione degli effetti delle frane sulle strutture, con particolare riferimento ai viadotti. Attraverso differenti configurazioni progettuali e un caso esecutivo particolarmente complesso, emerge come non sia possibile definire una soluzione standard valida per ogni situazione: anche all’interno dello stesso versante possono infatti manifestarsi condizioni molto diverse, tali da richiedere interventi di protezione delle fondazioni in alcuni punti e consentire, in altri, di affidare direttamente alle fondazioni la capacità di assorbire le azioni derivanti dal terreno in movimento.

Interazione frana-viadotto: il problema delle azioni trasversali

Una delle configurazioni più frequenti è quella in cui il movimento del versante interferisce trasversalmente con il viadotto. La geometria dell’infrastruttura e l’impossibilità, soprattutto nel caso delle grandi arterie stradali e autostradali, di modificare significativamente il tracciato rendono inevitabile l’interazione tra opera e pendio.

Il primo passaggio consiste nella ricostruzione del modello geologico e geotecnico del versante, supportata da indagini specifiche. Anche una superficie di scorrimento apparentemente poco profonda può infatti interessare volumi di terreno considerevoli e produrre azioni significative sulle fondazioni.

Le analisi di stabilità consentono di valutare lo stato del pendio e di stimare la spinta che il terreno potrebbe trasferire alla struttura. Una possibile modalità di analisi consiste nell’introdurre idealmente un taglio nel versante in corrispondenza dell’opera, così da quantificare l’azione esercitata dal volume instabile sull’infrastruttura. Tale valore può quindi essere applicato al modello strutturale insieme alle altre azioni previste, comprese quelle derivanti dall’impalcato e dall’evento sismico.

Quando la fondazione da sola non è sufficiente

La possibilità di affidare direttamente alle fondazioni del viadotto la resistenza alle spinte indotte dalla frana deve essere valutata caso per caso. Anche nel caso di nuove fondazioni progettate secondo criteri aggiornati, la presenza di grandi volumi di terreno in movimento e le interferenze con strutture esistenti possono rendere questa soluzione poco conveniente o addirittura impraticabile.

In alcuni dei casi illustrati nella relazione si è quindi scelto di introdurre vere e proprie opere di protezione delle fondazioni. Una soluzione consiste nella realizzazione di una sorta di “cuffia” costituita da palificate, capace di intercettare le azioni provenienti dal versante prima che queste vengano trasferite direttamente alla fondazione.

Il principio assume particolare importanza negli interventi di adeguamento sismico. Una fondazione può infatti essere dimensionata o rinforzata per soddisfare i requisiti previsti dalla normativa strutturale, ma questo non significa automaticamente che sia in grado di sostenere anche le spinte generate da un volume franoso significativo. L’interazione terreno-struttura diventa quindi una componente essenziale della strategia complessiva di adeguamento.

FABRE 2026: ponti, viadotti e gallerie tra manutenzione, norme e rischi climatici
Il terzo Convegno FABRE 2026 ha riunito ricerca, istituzioni e gestori per migliorare metodi e criteri nella gestione di ponti, viadotti e gallerie. Al centro: nuove norme tecniche, valutazione del rischio, monitoraggio e impatti di eventi estremi e dissesto idrogeologico. INGENIO è media partner e il nostro Direttore Andrea Dari ha moderato l'evento.
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La cartografia delle frane non basta: serve lo studio del singolo cinematismo

Un altro elemento centrale riguarda l’interpretazione delle informazioni disponibili sul territorio. La presenza di una vasta area classificata come franosa nelle cartografie ufficiali costituisce un importante segnale di attenzione, ma non permette, da sola, di determinare le effettive azioni agenti su un viadotto.

Un versante apparentemente interessato da un unico grande fenomeno può infatti essere composto da differenti superfici di scorrimento, con cinematismi indipendenti o solo parzialmente collegati tra loro. Per questo motivo è necessario approfondire la conoscenza del pendio attraverso analisi geologiche, geomorfologiche e geotecniche di dettaglio.

La back analysis rappresenta uno degli strumenti attraverso i quali è possibile ricostruire il comportamento del versante e valutare le condizioni che hanno prodotto o possono produrre il movimento. Una volta individuati i cinematismi effettivamente rilevanti, diventa possibile stimare in maniera più realistica le azioni che possono raggiungere le fondazioni.

In alcuni casi descritti da D’Affremo, gli approfondimenti hanno dimostrato come le spinte trasmesse alle fondazioni fossero sufficientemente limitate da poter essere assorbite dalle fondazioni stesse, senza ricorrere a ulteriori opere di contenimento.

Lo stesso versante può richiedere soluzioni completamente diverse

Uno degli aspetti più significativi è che le condizioni possono cambiare anche lungo uno stesso pendio. In alcune sezioni la geometria delle superfici di scorrimento può determinare un cinematismo sostanzialmente stabile o comunque non in grado di produrre azioni rilevanti sulle fondazioni del viadotto.

Poco distante, sullo stesso versante, possono invece comparire deformazioni evidenti sull’infrastruttura o sul rilevato stradale. In queste condizioni l’analisi deve estendersi anche alla stabilità dell’opera in terra, soprattutto nel caso di interventi di ampliamento o adeguamento.

In una delle situazioni analizzate si è resa necessaria la realizzazione di opere di presidio al piede del rilevato, dimostrando come la classificazione generale del versante debba sempre essere accompagnata da una lettura locale del fenomeno.

La progettazione non può quindi essere determinata semplicemente dall’appartenenza di un’opera a un’area franosa: ciò che conta è comprendere quale parte del versante sia effettivamente in movimento, quale sia la geometria del cinematismo e in che modo questo possa interagire con le diverse componenti dell’infrastruttura.

Il caso di un fenomeno retrogressivo arrivato fino al viadotto

Particolarmente significativo è il caso sviluppato nell’ambito di un progetto esecutivo e caratterizzato da un versante geologicamente complesso.

Il fenomeno si è evoluto nell’arco di diversi anni secondo un meccanismo retrogressivo. Una prima frana si era sviluppata nel 2005 in prossimità del viadotto senza produrre effetti immediatamente visibili sulla struttura. Quella prima instabilità aveva però contribuito a creare le condizioni per la successiva estensione del movimento verso monte.

Circa dieci anni dopo il cinematismo si era ulteriormente ampliato e l’accumulo di frana era arrivato fino al viadotto.

La superficie di scorrimento non interessava direttamente le fondazioni. Ciò nonostante, il materiale in movimento aveva interagito in maniera significativa con le pile. L’effetto dell’azione laterale aveva portato alla formazione di una cerniera plastica in corrispondenza della zona compresa tra pila e fondazione, fino al collasso di una campata.

Il caso mostra in maniera particolarmente evidente perché la verifica della sola interferenza tra superficie di scorrimento e fondazioni possa essere insufficiente. Il movimento del terreno può infatti esercitare azioni direttamente sulle elevazioni della struttura, modificandone profondamente il comportamento.

Dalla ricostruzione delle pile al controllo delle acque nel versante

L’intervento ha richiesto innanzitutto la demolizione delle pile maggiormente danneggiate, la realizzazione di nuovi elementi strutturali e il rinforzo di alcune pile adiacenti.

La fase successiva ha riguardato però direttamente il versante e l’area in prossimità dell’alveo. È stata prevista la rimozione di una porzione del rilevato al piede, con conseguente arretramento e formazione di una trincea sostenuta da una paratia di pali.

A monte è stato invece progettato un sistema di trincee drenanti profonde collegate a un collettore destinato all’allontanamento delle acque.

Questa scelta deriva direttamente dalle caratteristiche geotecniche del deposito in frana. La presenza di una matrice eterogenea con componenti sabbiose e argillose e una determinata permeabilità rende infatti il comportamento del versante sensibile alle variazioni delle condizioni idrauliche.

Durante periodi di elevata piovosità l’innalzamento della superficie piezometrica può contribuire alla riduzione della stabilità del pendio. Il drenaggio diventa quindi uno strumento fondamentale per limitare le variazioni della falda e contrastare uno dei fattori in grado di riattivare o accelerare il movimento.

Parallelamente sono state sviluppate specifiche verifiche di stabilità nella zona al piede del versante e in prossimità dell’alveo.

Opere temporanee e definitive: la “cuffia” di pali diventa protezione della pila

Un ulteriore elemento interessante riguarda la possibilità di attribuire nel tempo differenti funzioni a una stessa opera geotecnica.

Nel caso illustrato, una cuffia costituita da pali era stata inizialmente prevista durante la realizzazione del nuovo viadotto per rispondere alle esigenze della fase di cantiere. Successivamente, durante la sistemazione dell’alveo e la messa in sicurezza complessiva dell’area, la stessa opera è stata nuovamente analizzata e rivalutata.

La palificata ha così assunto anche il ruolo di protezione di una pila esistente, a sua volta rinforzata mediante ulteriori elementi profondi realizzati attorno alle fondazioni già presenti.

Questo passaggio evidenzia l’importanza di considerare le opere geotecniche non come elementi isolati, ma come componenti di un sistema complessivo formato da struttura, fondazioni, terreno e opere di stabilizzazione. Una soluzione introdotta per una determinata fase costruttiva può infatti contribuire, se adeguatamente verificata, alla sicurezza dell’opera anche nelle successive condizioni di esercizio.

Adeguamento sismico dei viadotti e stabilità dei versanti: una progettazione necessariamente integrata

L’aspetto conclusivo della relazione riguarda un principio progettuale fondamentale: un intervento di adeguamento sismico su un viadotto non può limitarsi all’analisi della struttura quando l’opera si trova all’interno o in prossimità di un versante potenzialmente instabile.

La caratterizzazione geologica, geotecnica e geomorfologica deve precedere e accompagnare le scelte relative a pile e fondazioni.

La tipologia del movimento franoso, la sua velocità, la complessità del cinematismo, il volume di terreno coinvolto, la profondità della superficie di scorrimento e la geometria complessiva del pendio sono tutti elementi in grado di modificare le azioni trasmesse all’opera e, di conseguenza, la strategia di intervento.

La risposta progettuale può variare significativamente. In alcuni casi le fondazioni, nuove o adeguate, possono essere dimensionate per sostenere direttamente le azioni provenienti dal versante. In altri, soprattutto quando sono coinvolti grandi volumi di terreno o profondità significative, risulta invece necessario separare almeno parzialmente la struttura dal fenomeno franoso attraverso opere di presidio e protezione.

L’esperienza presentata da D’Affremo evidenzia quindi la necessità di superare una lettura puramente strutturale dell’adeguamento dei viadotti. La sicurezza dell’infrastruttura dipende dalla comprensione dell’intero sistema versante-fondazione-struttura: soltanto la corretta interpretazione dei cinematismi e delle loro possibili evoluzioni permette di individuare soluzioni proporzionate alle condizioni reali del sito.

In questo quadro, le indagini e la modellazione geotecnica non rappresentano semplicemente una fase di supporto alla progettazione strutturale, ma diventano uno degli elementi centrali attraverso cui definire la stessa strategia di intervento.

DI SEGUITO L'INTERVENTO INTEGRALE DI MARIA ELENA D'EFFREMO.

Il testo è stato elaborato mediante la videoregistrazione dell'intervento, con l'aiuto di strumenti di IA (ChatGpT).

IN SINTESI
-L’interazione tra frane e viadotti deve essere valutata attraverso un’analisi integrata geologica, geomorfologica, geotecnica e strutturale.
-Le fondazioni, anche se nuove o adeguate sismicamente, non sempre possono assorbire direttamente le spinte generate dal movimento del versante.
-La cartografia delle aree in frana rappresenta un punto di partenza, ma occorre ricostruire nel dettaglio i singoli cinematismi e le superfici di scorrimento.
-In presenza di fenomeni complessi possono essere necessarie opere di protezione, palificate, sistemi di drenaggio e interventi di stabilizzazione del rilevato.
-Velocità del movimento, volume coinvolto, profondità della superficie di scorrimento e condizioni idrauliche influenzano direttamente le scelte di adeguamento del viadotto.