Frane lente e ponti: quando il rischio si nasconde nelle fondazioni profonde

Le frane a cinematica lenta rappresentano una criticità particolarmente complessa per i ponti esistenti, soprattutto quando le strutture sono sostenute da fondazioni profonde. A differenza dei fenomeni rapidi, infatti, questi movimenti non producono necessariamente effetti immediatamente riconoscibili sulla sovrastruttura, ma possono determinare nel tempo un progressivo incremento delle sollecitazioni su pali, pile e impalcati.

Su questo tema si è concentrato l’intervento di Lorenzo Lambiase, dottorando dell’Università di Camerino, presentato nell’ambito di FABRE 2026, dedicato alla Landslide-Foundation-Structure Interaction in Bridges with Deep Foundations, ovvero all’interazione tra frana, fondazione e struttura nei ponti dotati di fondazioni profonde. La ricerca costituisce la fase iniziale di un lavoro più ampio finalizzato allo sviluppo di strumenti capaci di modellare l’interazione tra il movimento del terreno e il sistema fondazione-struttura.

Frane lente e ponti: cosa cambia rispetto ai fenomeni "rapidi"

L’attenzione dello studio è rivolta ai movimenti franosi caratterizzati da una cinematica lenta o molto lenta. In questi casi le deformazioni che interessano il ponte e le sue fondazioni si sviluppano progressivamente nel tempo, producendo effetti che possono diventare evidenti soltanto su intervalli temporali molto lunghi.

La differenza rispetto ai fenomeni rapidi è sostanziale. Non si tratta di un’azione impulsiva, ma di un processo capace di generare progressivamente sollecitazioni aggiuntive sui sistemi di fondazione, sulle pile e, in determinate condizioni, anche sugli impalcati.

Il problema è reso ancora più delicato dal fatto che queste azioni possono non produrre segnali chiaramente visibili nella sovrastruttura. Un ponte apparentemente privo di danni significativi potrebbe quindi presentare condizioni di sollecitazione importanti nelle sue parti interrate. Da qui nasce l'esigenza di non limitare la valutazione dello stato dell'opera agli elementi immediatamente accessibili e osservabili.

La relazione è stata presentata a FABRE 2026 ed è stata realizzata da: Francesca Dezi, Sandro Carbonari e Lorenzo Lambiase.

Due casi reali per comprendere il problema

Lambiase ha introdotto il tema attraverso due casi reali. Il primo riguarda un viadotto situato lungo l’autostrada A15 tra Parma e La Spezia, interessato da un movimento franoso complesso, di grande estensione e con uno spessore nell’ordine dei 35 metri.

In questo caso gli effetti hanno raggiunto anche la sovrastruttura, provocando uno spostamento dell’impalcato rispetto alle pile. È stato quindi necessario intervenire riposizionando l’impalcato e sostituendo giunti e appoggi danneggiati. Parallelamente sono state realizzate opere di stabilizzazione del versante attraverso quattro dreni verticali e 21 dreni suborizzontali. L’intervento è legato anche al comportamento della frana, particolarmente sensibile agli eventi piovosi intensi e al conseguente innalzamento della falda. L’opera continua infatti a essere sottoposta a monitoraggio strutturale e geotecnico.

Il secondo caso riguarda invece un ponte nella provincia di Rimini, inserito in una situazione geomorfologica particolarmente complessa. Una spalla poggia sulla roccia, mentre quella opposta insiste su depositi alluvionali; a questo si aggiungono le problematiche connesse all’evoluzione fluviale.

L’elemento più interessante ai fini dello studio è però la presenza di un movimento gravitativo profondo in corrispondenza della spalla destra. In questo caso la frana non agisce trasversalmente rispetto all’asse del ponte, ma longitudinalmente, determinando una compressione dell’impalcato. Sono state quindi realizzate opere di mitigazione strutturale per ridurre tale effetto.

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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Quando il ponte deve “convivere” con la frana

I casi analizzati mettono in evidenza un aspetto centrale nella gestione delle infrastrutture esistenti: quando il movimento franoso interessa un’area molto estesa, eliminare completamente l’interazione tra terreno e infrastruttura può risultare impraticabile.

Il problema non consiste quindi necessariamente nel rimuovere la causa, ma nel comprendere come l’opera possa convivere con il movimento del versante durante la propria vita di servizio. Diventa essenziale conoscere il comportamento dell’insieme frana-fondazione-struttura e valutare come le deformazioni progressive del terreno si trasferiscano agli elementi strutturali.

È proprio in questa prospettiva che si inserisce il modello sviluppato dal gruppo dell’Università di Camerino. L’approccio complessivo è basato sul metodo per sottostrutture e il lavoro è orientato verso la modellazione di fondazioni costituite da gruppi di pali considerando anche l’interazione con la struttura.

Lo studio presentato a FABRE 2026 rappresenta però una fase preliminare e si concentra esclusivamente sull’interazione cinematica. Viene considerata una fondazione costituita da un singolo palo, mentre la struttura viene trascurata assumendo l’ipotesi di comportamento isostatico e, quindi, di un’influenza limitata sulla risposta della fondazione.

La frana modellata come campo di spostamento

Uno degli aspetti più significativi dell’approccio riguarda il modo in cui viene rappresentata l’azione della frana. Il movimento del versante non viene modellato come una semplice forza applicata al palo, ma come un campo di spostamento del terreno.

Il sistema considerato è quindi costituito dal suolo e dalla fondazione. Il palo viene rappresentato come elemento strutturale, mentre il terreno, in questa prima fase della ricerca, è stato schematizzato mediante un modello elastico alla Winkler. Lo sviluppo futuro potrà prevedere l’introduzione di modelli costitutivi più complessi e non lineari.

Per descrivere la cinematica della frana sono state considerate diverse distribuzioni dello spostamento con la profondità. Si passa da un campo uniforme, nel quale la massa in frana si comporta sostanzialmente come un blocco rigido, a un andamento lineare o non lineare, fino a configurazioni bilineari caratterizzate dalla presenza di una zona rigida e di una zona di transizione alla base, la cosiddetta shear band o banda di taglio. Sono stati inoltre considerati profili descritti attraverso una legge di potenza.

L’analisi parametrica: quanto conta la forma dello spostamento della frana

Per comprendere l’influenza della cinematica del versante sulla risposta della fondazione è stata condotta un’analisi parametrica basata su sette differenti campi di spostamento.

Oltre ai profili uniforme e lineare, sono state analizzate tre configurazioni bilineari ottenute modificando lo spessore della banda di taglio e due distribuzioni definite attraverso leggi di potenza, rispettivamente con esponente 2 e 4.

Lo studio non si è limitato alla forma del campo di spostamento. Sono stati presi in considerazione anche diversi parametri geometrici e meccanici, tra cui l’intensità dello spostamento della frana rispetto al diametro del palo, la snellezza del palo, il suo grado di ammorsamento nel substrato e i rapporti tra le proprietà elastiche del palo, del materiale in frana e del substrato più rigido.

Un ulteriore elemento dell’analisi riguarda le condizioni al contorno. Il palo libero in testa permette di rappresentare in maniera efficace la condizione di un elemento isolato, mentre l’introduzione di un vincolo rotazionale in testa consente di simulare, almeno in termini semplificati, gli effetti derivanti dalla presenza di un gruppo di pali o della struttura sovrastante.

Il profilo di spostamento cambia le sollecitazioni sul palo

I risultati mostrano chiaramente quanto la scelta del profilo di spostamento sia determinante. Nel caso del palo singolo libero in testa, le maggiori sollecitazioni si concentrano in prossimità della separazione tra i differenti strati di terreno. Tuttavia, cambiando la distribuzione dello spostamento della frana, cambiano sia la forma dei diagrammi di momento e taglio sia i loro valori massimi.

Il profilo uniforme fornisce generalmente una soluzione conservativa e quindi favorevole alla sicurezza, ma in alcune condizioni può risultare eccessivamente cautelativo. Il profilo lineare, al contrario, determina nel caso del palo libero le sollecitazioni più contenute.

La situazione cambia introducendo il vincolo alla testa del palo. In questo caso compare anche un momento flettente in testa, la cui entità dipende dalle proprietà meccaniche considerate. Un risultato particolarmente interessante è che, in determinate condizioni, il profilo lineare può generare in testa un momento superiore rispetto a quello prodotto dal profilo uniforme.

Non esiste quindi una distribuzione dello spostamento che possa essere considerata automaticamente la più gravosa in ogni situazione. La corretta descrizione della cinematica della frana assume un ruolo fondamentale per evitare valutazioni non rappresentative del reale stato di sollecitazione della fondazione.

Dallo spostamento della frana allo stato di salute della fondazione

Il modello proposto può essere utilizzato anche secondo una logica inversa, trasformandosi potenzialmente in uno strumento preliminare per la valutazione dello stato di salute della fondazione.

È infatti possibile costruire una curva di domanda che mette in relazione il momento massimo o il taglio massimo agente sul palo con lo spostamento massimo della frana. Conoscendo geometria, sezione e armature longitudinali e trasversali del palo è possibile determinarne la capacità resistente.

L’intersezione tra la curva di capacità e quella di domanda permette quindi di individuare lo spostamento critico della frana associato alla crisi del palo.

Questa impostazione può avere implicazioni importanti nella gestione delle infrastrutture esistenti. Se attraverso il monitoraggio si conosce lo spostamento attualmente raggiunto dalla frana, il confronto con quello critico può fornire una valutazione, seppure semplificata e preliminare, delle condizioni della fondazione.

Un ulteriore passaggio riguarda la possibilità di associare questa informazione alla velocità del movimento franoso. Se è nota la velocità con cui il versante continua a deformarsi, il modello può essere utilizzato per formulare anche una stima della vita residua rispetto al raggiungimento dello spostamento critico.

Ispezioni e monitoraggio: guardare oltre la sovrastruttura

Il lavoro presentato da Lorenzo Lambiase a FABRE 2026 porta infine l’attenzione su una questione fondamentale per la gestione dei ponti esistenti: l’assenza di danni visibili sull’impalcato o sulle pile non rappresenta necessariamente una garanzia di sicurezza dell’intera infrastruttura.

In presenza di movimenti franosi lenti possono infatti svilupparsi stati di sollecitazione significativi nelle fondazioni senza manifestazioni altrettanto evidenti nelle parti visibili dell’opera. Di conseguenza, ispezioni, indagini e sistemi di monitoraggio dovrebbero estendersi, per quanto possibile, anche alla valutazione delle fondazioni e alla caratterizzazione della cinematica del versante.

In questo quadro diventano particolarmente importanti i dati inclinometrici e i modelli geotecnici capaci di ricostruire il campo di spostamento della frana. Lo studio mostra infatti che la forma di tale campo può incidere sensibilmente sulla risposta del palo e, di conseguenza, sulla valutazione della sicurezza.

Il modello sviluppato dall’Università di Camerino si trova ancora in una fase iniziale e presenta inevitabilmente alcune semplificazioni. Tuttavia, il lavoro indica una direzione significativa: integrare la conoscenza del movimento franoso con quella del comportamento delle fondazioni per arrivare a una valutazione più completa dell’interazione tra infrastruttura e versante.

Per i ponti che devono convivere per anni con fenomeni gravitativi lenti, conoscere ciò che accade sotto il piano campagna può diventare tanto importante quanto osservare ciò che è visibile sopra di esso.

DI SEGUITO LA RELAZIONE INTEGRALE DI LORENZO LAMBIASE.

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

IN SINTESI
- Le frane lente possono compromettere le fondazioni dei ponti generando sollecitazioni progressive che non sempre producono danni immediatamente visibili sulla sovrastruttura.
- I casi reali analizzati mostrano differenti modalità di interazione tra movimento franoso e infrastruttura, fino a situazioni in cui il ponte deve convivere con la frana per tutta la propria vita di servizio.
- Il modello sviluppato dall’Università di Camerino rappresenta la frana come un campo di spostamento, valutando come differenti profili di movimento del terreno influenzino pali e fondazioni profonde.
- La forma del campo di spostamento incide significativamente sulle sollecitazioni, modificando valori e distribuzione di momento flettente e taglio lungo il palo.
- Il modello può supportare la valutazione dello stato di salute delle fondazioni, individuando lo spostamento critico della frana associato alla crisi del palo e, conoscendo la velocità del movimento, contribuendo a una stima preliminare della vita residua.