Monitoraggio strutturale e geologico per il consolidamento di un ponte ferroviario

La parola “monitoraggio” assume di giorno in giorno, fra i tecnici e non solo, una valenza ed una importanza crescente, però l’utilizzo eccessivo, o disinvolto di un termine, specialmente in ambito tecnico, può portare ad un allontanamento dal reale significato e di conseguenza indurre confusione o, errori nell’opinione pubblica, magari veicolati da semplificazioni giornalistiche o del mondo generalizzato dei mass-media.

Vari avvenimenti tragici avvenuti in Italia negli ultimi anni, (dagli eventi sismici del centro Italia fino al crollo del viadotto “Morandi”) hanno introdotto l’uso, ed a volte l’abuso, del termine monitoraggio, che più che ad un’azione singola, dovrebbe indicare una serie di azioni, procedure ed automatismi finalizzati alla comprensione del fenomeno indagato e poi di supporto alle decisioni operative che potranno essere attuate in automatico da dispositivi specifici o da personale tecnico preposto.

È grazie a questa mutata sensibilità nei confronti della sicurezza delle strutture ed infrastrutture che ANAS ed RFI in primis, ma anche altri gestori di servizi ed enti pubblici, hanno messo sotto la lente di ingrandimento le proprie opere infrastrutturali cominciando a pianificare, ed a finanziare, piani di indagine e monitoraggio propedeutici alla progettazione degli interventi strutturali.

Inquadramento geologico

(Il presente punto è stato tratto dallo studio preliminare condotto dal Geol. Antonio De Carlo)

La tratta ferroviaria Potenza-Foggia si sviluppa su un territorio complesso ed articolato sia da un punto di vista geologico che morfologico, caratteristica dell’Appennino Lucano. Infatti, la stessa intercetta Unità Geologiche rappresentate per lo più da terreni in facies di flysch che affiorano in modo eterogeneo ed anisotropo e che sono costituiti, per la maggior parte, da litologie argillose o argilloso marnose. Queste ultime, condizionate anche dai gradienti topografici che caratterizzano proprio la mor- fologia appenninica, hanno una grossa propensione al dissesto. Secondo l’Autorità di Bacino Distrettuale dell’Appennino Meridionale -Sede Puglia-, il sito in oggetto ricade in un areale PG3 (pericolosità molto elevata (Fig. 1)

IMMAGINE 1: Carta dei vincoli del P.A.I. Pericolosità da frana

Inquadramento dell’opera

Il ponte oggetto del monitoraggio, appartenente nella linea Potenza-Foggia, (tratto “Rocchetta S.Antonio - Rionero Atella Ripacandida”) ed inaugurato in data 10 agosto 1892, si trova ai piedi di una collina interessata dal movimento franoso. Nella Fig. 2 sono individuati, oltre al ponte, le posizioni di n°4 tubi inclinometrici e n° 2 tubi piezometrici.

IMMAGINE 2: Ponte ed ubicazione dei sensori nel terreno

Descrizione e tipologia costruttiva del ponte

Il ponte ha una struttura in muratura di mattoni con archi a tutto sesto (diametro medio 10 m) (Fig. 3 e 4), ed uno sviluppo in curva (Fig. 5). È costituito da cinque archi, di ugual raggio, di cui tre (quelli centrali), che spiccano dalle rispettive pile aventi altezze differenti fino ad un massimo di 2,80 m della pila n. 3, mentre per il primo e l’ultimo arco la presenza delle spalle non è visibile poiché risultano som- merse dai continui rinfianchi della massicciata. Sono presenti inoltre due pile-spalla all’inizio ed alla fine del ponte.

IMMAGINE 3: Archi n. 1, 2, 3, 4 ; Pile n. 1, 2, 3, 4; Tubi inclinometrici 1 e 2

La sezione trasversale sia delle pile che degli archi è di 5.20 m, eccezion fatta per le pile-spalla i cui ringrossi sporgono di 0,70 m dalla pila portandola ad una dimensione totale di 6,60m. Longitudinalmente (e quindi nel senso della linea ferroviaria) le pile sono lunghe 1,90 m mentre le pile-spalla 2,80 (Fig. 6). Gli archi hanno invece uno spessore di 65 cm e sono a 5 teste (Fig. 7).

IMMAGINE 4: Pile e pile-spalla

Patologie e dissesti tipici: problemi sia di tipo meccanico che dovuti al degrado dei materiali

Le patologie riscontrate durante i sopralluoghi sono tipiche di queste strutture e sono legate all’età dell’opera ed all’aumento di frequenza, intensità e velocità dei carichi mobili.

Si è proceduto ad una ricognizione del quadro fessurativo presente sulla sovrastruttura (pile, archi, timpani e parapetti) individuando: lesioni più o meno diffuse (Fig. 8) (le lesioni sulle pile sono presenti prevalentemente sul lato di valle, probabilmente in coerenza con le azioni verticali dei carichi viaggianti), dislocazione di materiale e rotazioni nei parapetti (Fig. 9 a sinistra e Fig. 13), rigonfiamenti di alcuni timpani (Fig. 9 a destra), cerniere con espulsione di mattoni più o meno pronunciate (Fig. 10).

In aggiunta alle sopra elencate patologie di origine meccanica, si sono riscontrati danni legati al degrado dei materiali conseguenti ad aggressioni ambientali, fisiche e chimiche che hanno causato un pressoché diffuso deterioramento dei giunti di malta (Fig. 11 a sinistra), esfoliazioni molto pronunciate di mattoni sia in corrispondenza di concentrazioni di carico (Fig. 11 a sinistra) che in presenza di porzioni di arco o timpani fortemente imbibiti di acqua (Fig. 11 a destra), efflorescenze saline (Fig. 12 a sinistra), elevatissime percentuali di umidità nei mattoni dovuti sia alla risalita capillare (Fig. 12 a sinistra) che alle cattive evacuazione dell’acqua meteorica per una probabile rottura della cappa e/o malfunzionamento (o assenza) degli sfogatoi (Fig. 12 a destra).

Di tutte queste patologie riscontrate, quella che desta maggiore preoccupazione è la presenza di cerniere all’intradosso degli archi n. 1, 2, 3 e 4, compatibili con un cedimento fondale differenziale delle pile poiché il raggiungimento della seconda e/o della terza porterebbe al crollo della stessa.

[...] l'articolo continua con i dettagli della progettazione del sistema di monitoraggio

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 Il presente articolo fa parte degli ATTI DEL CONGRESSO NAZIONALE 2019 DELL’ASSOCIAZIONE MASTER