Ponti esistenti e corrosione: verso una nuova generazione di modelli per prevedere il rischio nel tempo

La gestione dei ponti esistenti rappresenta oggi una delle principali sfide per il settore delle infrastrutture. L'invecchiamento del patrimonio nazionale, unito agli effetti del degrado ambientale e della corrosione delle armature, rende sempre più necessario adottare strumenti capaci non solo di fotografare lo stato attuale delle opere, ma anche di prevederne l'evoluzione nel tempo. In questo contesto si inserisce la ricerca sviluppata da Federica Di Criscio presso la Sapienza Università di Roma, che propone un framework innovativo per collegare i dati raccolti durante le ispezioni alle reali prestazioni strutturali dei ponti. L'obiettivo è supportare una gestione più consapevole della manutenzione, attraverso la costruzione di curve di sicurezza in grado di descrivere il decadimento delle strutture nel corso della loro vita utile.

Quando il degrado diventa una variabile di progetto

L'Italia convive con una delle più estese reti infrastrutturali d'Europa. Ponti e viadotti rappresentano un patrimonio strategico per la mobilità e lo sviluppo economico del Paese, ma raccontano anche una storia fatta di opere che stanno progressivamente invecchiando. Oggi oltre il 90% dei ponti italiani ha superato i quarant'anni di vita e gran parte di queste strutture è stata progettata in un'epoca in cui i criteri antisismici erano profondamente diversi da quelli attuali e la comprensione dei fenomeni di degrado, in particolare della corrosione delle armature, era ancora limitata.

Negli ultimi decenni questa fragilità si è manifestata in modo evidente. I numerosi episodi di collasso registrati sul territorio nazionale hanno acceso i riflettori sulla necessità di passare da una gestione reattiva delle infrastrutture a una gestione predittiva. Non basta più fotografare lo stato di salute di un ponte in un determinato momento: è necessario comprenderne l'evoluzione futura, prevedere come cambieranno le sue prestazioni e programmare gli interventi prima che il degrado comprometta la sicurezza.

È in questo contesto che si inserisce il lavoro sviluppato da Federica Di Criscio, Livio Pedone e Stefano Pampanin. presso la Sapienza Università di Roma, che propone un framework innovativo per la valutazione del rischio nei ponti soggetti a corrosione, con l'obiettivo di trasformare informazioni qualitative raccolte durante le ispezioni in indicatori quantitativi capaci di descrivere il decadimento strutturale nel tempo.

La relazione è stata presentata ad ANIDIS 2025 (Assisi, 7-11 settembre) e gli autori sono: Federica Di Criscio, Livio Pedone e Stefano Pampanin.

Dal difetto osservato alla perdita di capacità strutturale

Uno dei principali limiti degli attuali approcci di valutazione riguarda la difficoltà di collegare le evidenze rilevate durante le ispezioni visive con le reali conseguenze strutturali del degrado.

Le Linee Guida del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti del 2020 hanno introdotto una metodologia multilivello per la classificazione del rischio dei ponti, riprendendo il metodo CIAS basato sugli indici di difetto. Attraverso schede di censimento e schede di difettosità, il tecnico può attribuire un peso ai danni osservati e classificare l'opera in una determinata classe di rischio.

Tuttavia, questi indicatori restano prevalentemente qualitativi. La procedura consente di stabilire che una struttura presenta un certo livello di degrado, ma non fornisce un collegamento diretto tra il danno osservato e la riduzione delle proprietà meccaniche dell'elemento strutturale. Di conseguenza, diventa complesso stimare l'evoluzione della sicurezza nel tempo e costruire vere e proprie curve di degrado.

La proposta sviluppata da Di Criscio affronta proprio questo passaggio cruciale. Il punto di raccordo tra osservazione e comportamento strutturale è rappresentato dal parametro M-Loss, ovvero la perdita percentuale di massa delle armature dovuta alla corrosione.

La corrosione, infatti, innesca una sequenza di fenomeni ben noti: la depassivazione delle barre d'armatura causata dalla carbonatazione o dalla penetrazione dei cloruri, la progressiva riduzione della sezione resistente dell'acciaio, la formazione dei prodotti di corrosione, l'espansione interna che provoca fessurazioni nel calcestruzzo e, infine, il distacco del copriferro.

Tutti questi effetti possono essere ricondotti a un unico parametro quantitativo. Attraverso modelli presenti in letteratura, il valore di M-Loss permette di descrivere non solo la diminuzione dell'area resistente delle armature, ma anche la riduzione delle proprietà meccaniche dell'elemento e l'evoluzione del quadro fessurativo. In questo modo diventa possibile tradurre l'indice di difetto rilevato durante un'ispezione in una misura numerica del degrado strutturale.

Ponti esistenti e corrosione: verso una nuova generazione di modelli per prevedere il rischio

Il fattore nascosto: la posizione della corrosione

Uno degli aspetti più interessanti emersi dalla ricerca riguarda il ruolo della posizione del danno lungo l'elemento strutturale.

Nella pratica professionale si tende spesso a valutare la gravità della corrosione principalmente in funzione della sua intensità. Il lavoro mostra invece come la localizzazione del fenomeno possa influenzare in maniera decisiva la risposta strutturale.

Una volta definito il livello di degrado, il framework procede attraverso l'analisi della capacità resistente della struttura. Dalla valutazione della sezione si passa alla determinazione delle curve forza-spostamento e, tramite il metodo N2, alla stima dell'indice di sicurezza espresso come rapporto tra capacità e domanda.

È proprio in questa fase che la posizione della sezione corrosa assume un'importanza determinante. La corrosione tende infatti a indebolire localmente l'elemento e a modificare la posizione delle future cerniere plastiche durante un evento sismico. La sezione più degradata può diventare il punto in cui si concentra il danneggiamento, alterando significativamente il comportamento globale della struttura.

Per verificare questo effetto, il framework è stato applicato a un ponte archetipo in calcestruzzo precompresso individuato all'interno di un database di ponti esistenti dell'Italia centrale. Lo studio ha considerato diversi scenari di corrosione, associati a valori di perdita di massa delle armature pari al 5%, 10% e 15%, e differenti posizioni della sezione degradata lungo le pile.

I risultati evidenziano come l'aumento della corrosione determini una progressiva riduzione della rigidezza, della resistenza e della duttilità. Ma il dato più significativo riguarda proprio la posizione del danno: spostando la sezione corrosa lungo la pila si osservano variazioni sostanziali nella capacità della struttura e nella velocità con cui la sicurezza si riduce nel tempo.

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Curve di sicurezza nel tempo: uno strumento per decidere quando intervenire

L'obiettivo finale del framework è la costruzione di curve di sicurezza temporali, strumenti che consentono di visualizzare l'evoluzione delle prestazioni strutturali durante la vita dell'opera.

L'applicazione al caso studio ha mostrato risultati particolarmente interessanti. In assenza di degrado l'indice di sicurezza risulta pari al 108%, mentre con una perdita di massa delle armature del 15% il valore si riduce fino a circa il 69%, evidenziando un drastico deterioramento delle prestazioni.

Ancora più significativa è l'analisi dell'influenza della posizione della corrosione. Quando il degrado interessa la base della pila, la perdita di sicurezza si manifesta prima ma evolve in modo relativamente graduale. Al contrario, una corrosione localizzata a metà altezza della pila tende a produrre un decadimento più tardivo, ma molto più rapido e brusco.

Le curve di degrado associate ai diversi scenari arrivano addirittura a intersecarsi nel tempo. Questo significa che la priorità degli interventi manutentivi potrebbe cambiare in funzione del momento in cui viene effettuata la valutazione. Una sezione apparentemente meno critica oggi potrebbe diventare la più vulnerabile nel giro di pochi anni.

Si tratta di una considerazione di grande rilevanza per i gestori infrastrutturali, perché apre la strada a strategie manutentive realmente basate sulla previsione dell'evoluzione del danno e non soltanto sulla sua fotografia istantanea.

Dalla manutenzione programmata alla gestione predittiva delle infrastrutture

La ricerca proposta da Federica Di Criscio rappresenta un passo importante verso l'integrazione tra monitoraggio, modellazione del degrado e valutazione della sicurezza strutturale. Il valore aggiunto del framework risiede nella capacità di creare un ponte tra gli strumenti ispettivi già previsti dalle normative e i modelli quantitativi necessari per descrivere il comportamento futuro delle opere.

La possibilità di correlare gli indici qualitativi di difetto a parametri fisici come la perdita di massa delle armature consente infatti di costruire curve di sicurezza nel tempo e di pianificare gli interventi manutentivi secondo una logica life-cycle, sempre più centrale nella gestione delle infrastrutture esistenti.

Gli sviluppi futuri della ricerca puntano all'introduzione di coefficienti riduttivi derivati da campagne sperimentali, analogamente a quanto già avvenuto per le strutture danneggiate da eventi sismici. L'obiettivo è arrivare a modelli sempre più affidabili e facilmente applicabili nella pratica professionale.

In uno scenario caratterizzato dall'invecchiamento del patrimonio infrastrutturale e dalla crescente necessità di ottimizzare le risorse disponibili, strumenti come questo potrebbero trasformare radicalmente il modo in cui vengono definite le priorità di intervento, spostando l'attenzione dalla gestione dell'emergenza alla prevenzione del rischio.

DI SEGUITO L'INTERVENTO DI FEDERICA DI CRISCIO.

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

IN SINTESI
-Il 92% dei ponti italiani ha oltre 40 anni e gran parte delle infrastrutture esistenti è stata progettata prima della diffusione delle moderne conoscenze sui fenomeni di corrosione e sulla progettazione antisismica.
-Le attuali metodologie ispettive, come il metodo CIAS recepito dalle Linee Guida MIT 2020, consentono di classificare il degrado attraverso indici qualitativi, ma non permettono di quantificare direttamente la perdita di capacità strutturale.
-Il framework proposto collega gli indici di difetto osservati durante le ispezioni a un parametro quantitativo, la perdita percentuale di massa delle armature (M-Loss), descrivendo l'evoluzione della corrosione e delle proprietà meccaniche nel tempo.
-L'analisi mostra che non è importante solo il livello di corrosione, ma anche la sua posizione lungo l'elemento strutturale, che può modificare resistenza, duttilità e modalità di degrado della struttura.
-Attraverso la costruzione di curve di sicurezza nel tempo, il metodo consente di prevedere l'evoluzione del rischio e supportare una pianificazione più efficace degli interventi di manutenzione e adeguamento.