La verifica a taglio delle solette da ponte: un problema normativo più che strutturale

Nei ponti esistenti la soletta in calcestruzzo armato è un elemento chiave: sostiene il piano viabile e incide direttamente su durabilità, manutenzione e continuità del servizio. Le più recenti prescrizioni normative, introducendo modelli di carico più severi, hanno però prodotto un paradosso: molte solette progettate prima degli anni Ottanta risultano oggi “non verificate” a taglio. Questa criticità, tuttavia, non trova corrispondenza nella casistica reale, dove i collassi per taglio sono rarissimi. Da qui l’esigenza di misurare sperimentalmente la capacità effettiva e di valutare se, e come, calibrare le regole di verifica per l’esistente. L’obiettivo è rendere le valutazioni più aderenti al comportamento reale, evitando interventi sproporzionati e non necessari.

Nei ponti esistenti l’elemento che sostiene direttamente il piano viabile è quasi sempre una soletta in calcestruzzo armato. Si tratta di un componente apparentemente secondario, ma in realtà centrale sia dal punto di vista funzionale sia per gli effetti che produce sulla gestione e sulla manutenzione dell’infrastruttura. Le solette sono infatti tra i principali responsabili degli interventi di manutenzione ordinaria, in particolare a causa della combinazione tra fessurazione all’estradosso e uso diffuso di sali disgelanti, che accelera i fenomeni di corrosione delle armature superiori.

Le più recenti evoluzioni normative hanno imposto modelli di carico sempre più gravosi per gli elementi secondari dell’impalcato. Questo ha generato una criticità evidente: una larga parte delle solette dei ponti esistenti, progettate secondo normative precedenti agli anni Ottanta, non soddisfa le verifiche richieste oggi per le nuove costruzioni. Tale esito, tuttavia, non trova riscontro nell’esperienza reale. I casi documentati di collasso o di reale insufficienza a taglio delle solette sono infatti estremamente rari, nonostante le verifiche analitiche restituiscano spesso rapporti capacità/domanda inferiori all’unità.

Da questa discrepanza nasce la domanda alla base dell’attività di ricerca: quanto sono conservative le formulazioni normative oggi utilizzate per la resistenza a taglio delle solette da ponte e quale margine esiste per una valutazione più realistica delle strutture esistenti?

Evidenze sperimentali e meccanismi di rottura nelle solette esistenti

Per rispondere a questo interrogativo è stata condotta un’ampia campagna sperimentale su elementi in calcestruzzo armato di bassa altezza, ritenuti rappresentativi del comportamento a taglio delle solette da ponte. I provini, realizzati in diverse configurazioni geometriche e meccaniche, coprono l’intervallo tipico delle altezze delle solette, differenti posizioni del carico rispetto all’appoggio, vari rapporti di armatura e classi di resistenza del calcestruzzo compatibili con quelle dei ponti realizzati nel secondo dopoguerra.

Le prove hanno mostrato come, per carichi applicati in prossimità degli appoggi, il meccanismo resistente sia dominato da un comportamento locale di tipo tirante-puntone. In queste condizioni la rottura a taglio, intesa nel senso classico previsto dai modelli normativi, non si attiva e i valori di resistenza misurati risultano nettamente superiori a quelli calcolabili con le formulazioni correnti, incluse quelle delle Norme Tecniche per le Costruzioni e dell’Eurocodice 2.

All’aumentare della distanza del carico dall’appoggio emergono modalità di collasso più complesse e, nella maggior parte dei casi, si osserva un comportamento combinato flessione–taglio. La sezione raggiunge prima lo snervamento delle armature longitudinali e solo successivamente manifesta una crisi a taglio, associata all’incremento delle distorsioni angolari. Questo comportamento evidenzia il ruolo di contributi resistenti non esplicitamente considerati nelle formule normative, come la presenza di tensioni residue di trazione nel calcestruzzo attraverso micro-ponti di materiale che si attivano in fase di fessurazione iniziale e decadono solo per elevate deformazioni.

Le normative, per ragioni di sicurezza nella progettazione del nuovo, trascurano volutamente questi contributi. Tuttavia, la sperimentazione dimostra che essi giocano un ruolo significativo nel comportamento reale delle solette esistenti, spiegando l’assenza di criticità osservate in esercizio nonostante le verifiche analitiche risultino spesso non soddisfatte.

Una proposta di modifica mirata alle Linee Guida Ponti

L’analisi sistematica dei risultati sperimentali ha consentito di quantificare l’entità della sottostima normativa. Per valori tipici delle solette esistenti, il rapporto tra la resistenza a taglio misurata e quella calcolata secondo le formulazioni correnti risulta, nella grande maggioranza dei casi, compreso tra 1,6 e 2,1 per l’impronta di carico più vicina all’appoggio, che è quella effettivamente dominante ai fini della sollecitazione.

Le Norme Tecniche già prevedono una riduzione del taglio sollecitante per carichi applicati in prossimità degli appoggi, ma tale riduzione è limitata a una distanza pari a due volte l’altezza utile della sezione. Nel caso delle solette da ponte, questa soglia coincide proprio con la distanza tipica dell’impronta di carico, rendendo di fatto inefficace il beneficio previsto dalla norma.

Il confronto diretto tra andamento sperimentale e previsione normativa suggerisce invece che l’effetto favorevole della vicinanza del carico all’appoggio persista fino a distanze maggiori. Estendere il limite di applicazione della riduzione del taglio sollecitante fino a 2,5 volte l’altezza utile risulta pienamente coerente con tutti i dati sperimentali disponibili e consente di recuperare margini di sicurezza dell’ordine del 20–25%. Un intervento normativo di questo tipo sarebbe sufficiente, nella quasi totalità dei casi analizzati, a superare le attuali mancate verifiche a taglio delle solette esistenti, senza introdurre modelli estranei all’impianto delle NTC e senza ridurre il livello complessivo di sicurezza.

Sezioni circolari in calcestruzzo armato: tra eccesso di cautela e complessità applicativa

Un secondo filone di ricerca presentato all’evento ha riguardato la resistenza a taglio di elementi in calcestruzzo armato a sezione circolare, tipici delle pile da ponte e dei pali di fondazione. Le formulazioni normative più semplici, pensate per sezioni rettangolari, risultano inadeguate o eccessivamente conservative se applicate a geometrie circolari. I modelli più avanzati presenti in norma, pur offrendo una maggiore accuratezza, richiedono procedure di calcolo complesse e poco compatibili con la pratica professionale.

Attraverso una revisione critica delle principali campagne sperimentali condotte dal 1979 in poi e una nuova serie di prove di laboratorio su elementi circolari con armatura elicoidale e sforzo normale variabile, è stato possibile mettere in evidenza il ruolo determinante sia dell’armatura trasversale sia dello sforzo normale nel migliorare la capacità a taglio. In particolare, l’effetto dello sforzo normale si manifesta attraverso la chiusura delle fessure inclinate, con un incremento significativo della resistenza.

Sulla base dei risultati sperimentali, integrati con i dati della letteratura, è stata proposta una formulazione semplice, già introdotta in forma preliminare in studi precedenti, arricchita da un coefficiente che tiene conto esplicitamente dello sforzo normale. Il modello così ottenuto restituisce una stima accurata della resistenza a taglio, con dispersione contenuta e media prossima all’unità nel confronto tra valori calcolati e sperimentali.

Verso criteri di verifica più realistici per l’esistente

Le attività presentate mostrano come molte delle criticità emerse nell’applicazione delle Linee Guida Ponti non derivino da reali carenze strutturali, ma da un’impostazione normativa pensata principalmente per il nuovo e quindi intrinsecamente conservativa. L’evidenza sperimentale suggerisce che, attraverso aggiustamenti mirati e coerenti con l’impianto delle Norme Tecniche, sia possibile migliorare in modo significativo la valutazione della sicurezza delle opere esistenti, evitando interventi invasivi e costosi non giustificati dal comportamento reale delle strutture.

In questo senso, il contributo della sperimentazione si conferma essenziale non solo per comprendere i meccanismi resistenti, ma anche per guidare un’evoluzione normativa più equilibrata, capace di coniugare sicurezza, sostenibilità e gestione razionale del patrimonio infrastrutturale esistente.