Ponti esistenti e degrado: quando la corrosione amplifica il rischio sismico

La gestione del patrimonio infrastrutturale esistente è oggi una delle principali sfide per il settore delle costruzioni. In Italia, gran parte dei ponti e dei viadotti è stata realizzata tra gli anni Sessanta e Settanta e si confronta con problemi legati all'invecchiamento dei materiali, alla corrosione delle armature e a requisiti di sicurezza sismica molto più severi rispetto a quelli considerati in fase di progetto. Comprendere come il degrado influenzi il comportamento strutturale durante un terremoto è quindi fondamentale per definire strategie efficaci di manutenzione, monitoraggio e adeguamento. Su questo tema si concentra la ricerca presentata da Lorenzo Ciccarelli e coautori ad ANIDIS 2025, che analizza l'impatto della corrosione sulla vulnerabilità sismica di un ponte esistente in calcestruzzo armato situato in Calabria.

Un ponte degli anni Sessanta come laboratorio di ricerca

La sicurezza dei ponti esistenti rappresenta oggi una delle sfide più complesse per la gestione del patrimonio infrastrutturale italiano. Molte opere strategiche realizzate nel secondo dopoguerra stanno infatti raggiungendo un'età avanzata e devono confrontarsi contemporaneamente con fenomeni di degrado progressivo, incremento dei carichi di esercizio e requisiti di sicurezza sismica sempre più stringenti. In questo scenario si inserisce il lavoro presentato da Lorenzo CIccarelli (Università "G. d'Annunzio" di Chieti-Pescara), insieme ad Alberto Barontini, Maria Giovanna Masciotta e Giuseppe Grando, in occasione di ANIDIS 2025, dedicato all'analisi dell'impatto del degrado sulla vulnerabilità sismica di un ponte esistente in calcestruzzo armato.

Lo studio affronta una questione spesso sottovalutata nelle valutazioni di sicurezza: in che modo la corrosione delle armature modifica realmente la risposta sismica di una struttura e quanto può incidere sulle sue capacità dissipative e di resistenza?

Il caso studio analizzato riguarda un viadotto situato lungo l'Autostrada A2 in Calabria, una delle aree a più elevata pericolosità sismica del territorio nazionale. L'opera, realizzata nel 1968, è costituita da sette campate con impalcati in cemento armato precompresso semplicemente appoggiati e pile a sezione cava in cemento armato, con altezze variabili fino a circa 47 metri.

Le ispezioni preliminari hanno evidenziato un diffuso stato di corrosione sugli elementi strutturali principali. Un aspetto particolarmente significativo se si considera che il degrado delle armature non produce soltanto una riduzione delle capacità resistenti, ma modifica anche il comportamento globale della struttura sotto azioni cicliche e dinamiche.

Applicando il percorso previsto dalle Linee Guida italiane per la classificazione e gestione del rischio dei ponti esistenti, al viadotto è stata attribuita una Classe di Attenzione Alta. Tale classificazione ha reso necessaria una verifica accurata di Livello 4, il più approfondito previsto dalla normativa.

Per eseguire le valutazioni è stato sviluppato un modello tridimensionale agli elementi finiti mediante il software Midas Civil, nel quale sono stati rappresentati travi, pile, traversi e soletta, calibrando con attenzione i collegamenti tra i diversi componenti strutturali.

La relazione è stata presentata al XX Convegno ANIDIS (Assisi,7-11 settembre 2025) e gli autori sono: Lorenzo Ciccarelli, Alberto Barontini, Maria Giovanna Masciotta e Giuseppe Brando.

Le verifiche mostrano criticità che emergono solo sotto sisma

Una delle evidenze più interessanti dello studio riguarda il diverso comportamento della struttura nelle verifiche statiche e dinamiche.

Dal punto di vista statico, infatti, il ponte soddisfa i requisiti richiesti per la condizione di esercizio e per il periodo di riferimento previsto dalle Linee Guida. Se ci si limitasse a questo livello di analisi, l'opera potrebbe apparire sostanzialmente adeguata.

La situazione cambia radicalmente quando si passa alla valutazione sismica. Le analisi dinamiche evidenziano infatti criticità legate alle sollecitazioni di pressoflessione deviata nelle pile, indicando che la vulnerabilità del ponte non può essere compresa pienamente attraverso sole verifiche lineari.

Proprio da questa osservazione nasce l'approfondimento sviluppato dal gruppo di ricerca attraverso analisi dinamiche non lineari time-history. Nel modello sono stati introdotti tre set di accelerogrammi artificiali spettrocompatibili e sono state implementate le non linearità dei materiali mediante sezioni a fibre, utilizzando il modello di Kent-Park per il calcestruzzo confinato e non confinato e il modello Menegotto-Pinto per l'acciaio, particolarmente adatto alla simulazione dei carichi ciclici.

L'obiettivo era comprendere non soltanto se il ponte fosse vulnerabile, ma soprattutto come il degrado potesse modificarne il meccanismo di risposta durante un evento sismico.

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Corrosione e perdita di capacità: tre scenari a confronto

La parte più innovativa dello studio riguarda l'introduzione esplicita della corrosione all'interno del modello numerico.

Per simulare il degrado sono state adottate formulazioni consolidate in letteratura che consentono di ridurre progressivamente le proprietà meccaniche del calcestruzzo e delle armature in funzione dell'avanzamento della corrosione. Nel caso del calcestruzzo è stato utilizzato il modello proposto da Bäck e Collins, mentre per l'acciaio si è fatto riferimento alle formulazioni sviluppate per valutare la perdita di capacità associata alla riduzione di massa delle barre.

I ricercatori hanno definito tre differenti scenari. Il primo rappresenta la condizione ideale senza corrosione. Il secondo introduce una penetrazione della corrosione pari a 0,5 millimetri, configurando uno stadio iniziale di degrado. Il terzo scenario, invece, simula una situazione più avanzata e vicina alle condizioni reali osservate sul ponte, con una penetrazione della corrosione di 1 millimetro, espulsione di porzioni di copriferro e riduzione dell'effetto di confinamento.

L'analisi delle sezioni a fibre ha restituito risultati estremamente significativi. Con l'aumentare del degrado il tempo necessario per raggiungere la prima rottura diminuisce progressivamente: si passa da 6,58 secondi nel caso non degradato a 5,12 secondi nello scenario di corrosione iniziale, fino a soli 4,29 secondi nella configurazione più deteriorata.

Si tratta di una riduzione che non rappresenta soltanto un'accelerazione del processo di danneggiamento, ma testimonia una drastica diminuzione della capacità della struttura di assorbire e dissipare energia durante il terremoto.

Ponti esistenti e degrado: quando la corrosione amplifica il rischio sismico

Una vulnerabilità che cresce più rapidamente del previsto

Uno degli aspetti più interessanti emersi dall'indagine riguarda il confronto energetico tra i diversi scenari.

I risultati mostrano che, rispetto al modello integro, la prima condizione di corrosione porta al collasso con una richiesta energetica inferiore del 28%. Nel caso più severo la riduzione raggiunge addirittura il 40%.

In altre parole, il ponte deteriorato necessita di una quantità di energia sismica significativamente minore per attivare i meccanismi di crisi. Questo significa che eventi sismici meno intensi, rispetto a quelli considerati nelle valutazioni tradizionali, potrebbero essere sufficienti a compromettere la sicurezza dell'opera.

Le curve momento-rotazione confermano ulteriormente questa tendenza. All'aumentare della corrosione diminuiscono la capacità resistente, la duttilità e l'energia dissipata. Parallelamente emerge un comportamento sempre più fragile, caratterizzato da una minore capacità di sviluppare deformazioni plastiche prima della rottura.

Il degrado non agisce quindi soltanto come una riduzione delle resistenze nominali, ma altera profondamente il comportamento meccanico e sismico della struttura, modificandone i meccanismi di collasso.

Verso una nuova generazione di valutazioni di sicurezza

Il lavoro presentato ad ANIDIS 2025 offre un messaggio particolarmente rilevante per il mondo delle infrastrutture. Le verifiche tradizionali possono non essere sufficienti a cogliere gli effetti combinati tra degrado e azione sismica, soprattutto per opere costruite diversi decenni fa e oggi esposte a fenomeni corrosivi diffusi.

Lo studio dimostra come l'inclusione esplicita del degrado nelle analisi non lineari permetta di ottenere una rappresentazione molto più realistica delle prestazioni strutturali, evidenziando vulnerabilità che potrebbero rimanere nascoste in approcci più semplificati.

La prospettiva futura indicata dai ricercatori guarda sia allo sviluppo di strategie di rinforzo e retrofit avanzate sia all'integrazione di sistemi di monitoraggio continuo capaci di fornire informazioni in tempo reale sullo stato di salute dei ponti. Una direzione che appare sempre più necessaria per garantire la sicurezza e la resilienza di un patrimonio infrastrutturale che rappresenta una componente fondamentale della mobilità e dell'economia del Paese.

DI SEGUITO L'INTERVENTO INTEGRALE DI LORENZO CECCARELLI.

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

IN SINTESI
-Il caso studio riguarda un ponte dell’Autostrada A2 in Calabria, costruito nel 1968 e caratterizzato da diffusi fenomeni di corrosione e da un’elevata esposizione al rischio sismico.
-Le verifiche di Livello 4 previste dalle Linee Guida nazionali mostrano un apparente buon comportamento statico, ma evidenziano criticità significative quando si analizza la risposta della struttura alle azioni sismiche.
-Attraverso analisi dinamiche non lineari time-history, i ricercatori hanno simulato il comportamento del ponte introducendo modelli avanzati per rappresentare la non linearità di calcestruzzo e acciaio.
-Sono stati valutati tre scenari di degrado, dal ponte integro a condizioni di corrosione avanzata, dimostrando che il deterioramento anticipa l’innesco delle rotture e riduce progressivamente la capacità resistente e dissipativa della struttura.
-I risultati confermano che la corrosione aumenta sensibilmente la vulnerabilità sismica, con collassi che si verificano fino al 40% prima in termini di richiesta energetica rispetto al caso non degradato, evidenziando l’importanza di considerare il degrado nelle valutazioni di sicurezza dei ponti esistenti.