Modellazione numerica di ponte in c.a. includendo l’interazione terreno–struttura: risultati preliminari

Il contributo presentato da Gabriele Fiorentino al convegno ANIDIS 2025 si inserisce nel quadro delle attività di valutazione e monitoraggio delle infrastrutture esistenti, sviluppate in Italia a seguito delle Linee Guida del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici per ponti e viadotti. Il lavoro nasce dall’esperienza del Consorzio Nazionale di Ingegneria nel campo della mitigazione del rischio sismico e dell’analisi degli scenari di moto del suolo. L’attenzione si concentra sul Viadotto di Stupino, un’opera significativa della rete Salerno–Reggio Calabria realizzata negli anni Sessanta e oggi oggetto di approfondite campagne ispettive. A partire dai dati raccolti durante le ispezioni e dalle caratteristiche costruttive dell’opera, lo studio sviluppa un modello numerico finalizzato alla comprensione del comportamento dinamico della struttura. In particolare, l’analisi rappresenta il primo passo verso l’integrazione dell’interazione suolo–struttura nella valutazione sismica dei viadotti esistenti.

Dal controllo ispettivo alla modellazione sismica

L’intervento presentato da Gabriele Fiorentino in occasione di ANIDIS 2025 si inserisce nel più ampio quadro delle attività di valutazione, gestione e monitoraggio delle infrastrutture esistenti, sviluppate in Italia a seguito dell’emanazione delle Linee Guida del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici per i ponti e i viadotti.
Il lavoro nasce dall’esperienza del Consorzio Nazionale di Ingegneria, istituto multidisciplinare impegnato su più fronti della mitigazione del rischio, con particolare riferimento alle microzonazioni sismiche e alla definizione di scenari di moto del suolo per eventi sismici e fenomeni coseismici, spesso in collaborazione con il Dipartimento della Protezione Civile.

Nel contesto di estese campagne ispettive svolte sulla rete viaria nazionale, è stato analizzato in dettaglio il Viadotto di Stupino, situato lungo l’asse Salerno–Reggio Calabria. L’opera, lunga circa 600 m, è costituita da nove pile e raggiunge un’altezza massima di circa 150 m. Realizzato negli anni Sessanta, il viadotto presenta una configurazione isostatica, con tre pile centrali principali (fino a 130 m) e appoggi semplicemente sostenuti alle estremità.

Le ispezioni condotte da ANAS hanno evidenziato uno stato di conservazione coerente con l’età dell’opera: i principali meccanismi di degrado osservati sono riconducibili a fenomeni di corrosione delle armature e ammaloramento del copriferro in calcestruzzo, localizzati soprattutto in corrispondenza delle pile.

La relazione è stata presentata ad ANIDIS 2025 (Assisi, 7-11 settembre 2025) e gli autori sono: Gabriele Fiorentino, Angelo Forte, Francesco Aucone, Silvia Giallini e Raffaele De Risi.

Un’opera iconica e una tecnica costruttiva speciale

Dal punto di vista strutturale, il viadotto di Stupino rappresenta un esempio di grande interesse storico e ingegneristico. Progettato dall’ingegnere Silvano Zorzi, fu realizzato mediante una tecnica di avanzamento simmetrico a sbalzo con conci prefabbricati e immediatamente post-tesi, senza l’ausilio di centine provvisorie.

Pur trattandosi di un sistema isostatico, la modalità costruttiva adottata conferisce all’opera un comportamento strutturale peculiare, con pile caratterizzate da sezioni non simmetriche e dalla presenza di elementi interni quali scale di servizio e doppie anime.

Il contributo presentato ad ANIDIS 2025 rappresenta il primo passo di una strategia più ampia finalizzata all’implementazione dell’interazione suolo–struttura in modelli numerici avanzati. In questa fase iniziale, l’attenzione è stata focalizzata sulla modellazione tridimensionale di una singola pila, scelta come elemento chiave per comprendere la risposta dinamica globale dell’opera.

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Il modello numerico e gli scenari sismici di riferimento

La modellazione è stata sviluppata mediante il pre- e post-processore STKO per OpenSees, adottando un modello strutturale tridimensionale prevalentemente elastico. Per ragioni di stabilità numerica e convergenza, alcuni elementi secondari – come le scale interne e l’impalcato stradale – sono stati trascurati, mentre il calcestruzzo è stato caratterizzato attraverso parametri elastici ricavati da prove in situ.

Sono stati realizzati due modelli distinti: uno rappresentativo delle pile esterne e uno dedicato alla pila centrale più alta (Pila 5). Le fondazioni, di tipo a cassone, sono state schematizzate sia mediante elementi elastici equivalenti sia attraverso modelli semplificati basati sulle formulazioni di Gazetas e Mylonakis. I risultati mostrano come, in questa fase, l’influenza dell’interazione suolo–struttura risulti limitata: il parametro d’onda (1/σ) compreso tra 0,06 e 0,09 giustifica l’adozione di ipotesi semplificate, soprattutto considerando la rigidezza intrinseca delle fondazioni a cassone.

Particolare attenzione è stata dedicata alla definizione dell’input sismico. A causa della scarsità di registrazioni reali per eventi di grande intensità, l’analisi ha integrato accelerogrammi naturali selezionati e scalati con segnali sintetici generati tramite il tool SIGMA, sviluppato dallo stesso autore. Lo scenario di riferimento prevede un evento di magnitudo 7.1 a una distanza di circa 11 km, coerente con il contesto sismotettonico dell’area.

Le analisi dinamiche hanno evidenziato periodi fondamentali dell’ordine di 1 s per le pile più basse e circa 2 s per la pila centrale. Gli spostamenti orizzontali massimi risultano significativi, con valori compresi tra 30 e 60 cm, nonostante la presenza di vincoli e collegamenti tra le sezioni dell’impalcato. Tali risultati confermano la necessità di approfondire il comportamento deformativo delle grandi pile in calcestruzzo armato in zone ad alta sismicità.

Prospettive di sviluppo e ricadute applicative

Il lavoro presentato costituisce una base solida per sviluppi futuri. Il modello attuale, completamente elastico, sarà progressivamente arricchito mediante l’introduzione di leggi costitutive non lineari per i materiali e una rappresentazione più raffinata del dominio di fondazione, inizialmente in 2D e successivamente in 3D.
L’obiettivo finale è fornire uno strumento affidabile per la valutazione della sicurezza sismica dei viadotti esistenti, supportando le decisioni in materia di gestione, manutenzione e adeguamento strutturale.

Testo elaborato tramite la videoregistrazione della relazione, con l'ausilio dell'IA.

DI SEGUITO LA REGISTRAZIONE INTEGRALE DELLA RELAZIONE (IN LINGUA INGLESE)