Ponti esistenti e rischio sismico: quando una cerniera a metà campata cambia il comportamento della struttura

La sicurezza sismica dei ponti esistenti rappresenta una delle principali sfide per la gestione del patrimonio infrastrutturale italiano. Molte opere realizzate tra gli anni Sessanta e Ottanta sono state progettate in un contesto normativo che non prevedeva verifiche specifiche nei confronti delle azioni sismiche, soprattutto nelle aree allora considerate a bassa pericolosità. In questo scenario, particolare attenzione deve essere rivolta non solo agli elementi strutturali principali, ma anche ai dispositivi di vincolo e collegamento che possono influenzare in modo decisivo la risposta della struttura durante un terremoto. Nel corso di ANIDIS 2025, Stefano Bozza ha presentato uno studio dedicato a un ponte in calcestruzzo precompresso caratterizzato dalla presenza di una cerniera a metà campata, evidenziando come questa soluzione progettuale possa modificare significativamente il comportamento dinamico dell'opera e le sollecitazioni sui dispositivi di appoggio.

Un ponte degli anni '80 sotto la lente della valutazione sismica

In occasione di ANIDIS 2025, in programma ad Assisi dal 7 all’11 settembre, Stefano Bozza ha presentato una relazione dedicata a un tema di grande attualità per l’ingegneria strutturale: la valutazione della risposta sismica dei ponti esistenti in calcestruzzo precompresso, con particolare attenzione agli effetti prodotti da una cerniera posta a metà campata.

Il caso studio analizzato riguarda un ponte realizzato negli anni Ottanta, lungo circa 440 metri, composto da un impalcato a cassone in calcestruzzo precompresso e da pile cave anch’esse precompresse. Un’opera rappresentativa di quella vasta stagione infrastrutturale del secondo Novecento che ha contribuito allo sviluppo della rete viaria italiana, ma che oggi richiede nuove valutazioni alla luce dell’evoluzione della classificazione sismica e delle normative tecniche.

Molte infrastrutture progettate in quel periodo, infatti, non furono dimensionate considerando esplicitamente l’azione sismica. Questo non significa necessariamente che gli elementi principali siano privi di risorse, ma pone interrogativi importanti sul comportamento di appoggi, vincoli, chiavi di taglio e dispositivi di collegamento, spesso progettati con criteri molto diversi da quelli attuali.

La relazione è stata presentata ad ANIDIS 2025 (Assisi, 7-11 settembre) e gli autori sono: Stefano Bozza, Alessandro Mazelli, Marco Fasan, Eric Puntel, Natalino Gattesco e Chiara Bedon.

Un ponte fuori dagli schemi: il ruolo della cerniera di metà campata

La particolarità dell’opera studiata da Bozza risiede nella presenza di una cerniera a metà della campata centrale. Durante la costruzione, eseguita mediante conci successivi a sbalzo, le due semistrutture non sono state collegate per formare una travata continua da spalla a spalla. È stato invece lasciato un giunto centrale che separa due gruppi di quattro pile ciascuno.

Il collegamento tra le due parti è garantito da chiavi di taglio metalliche, pensate per vincolare gli spostamenti relativi tra le mensole e assicurare continuità funzionale al piano viabile. Allo stesso tempo, questo sistema consente piccole rotazioni e movimenti longitudinali, probabilmente per evitare l’insorgere di sollecitazioni indesiderate dovute a effetti termici, viscosi o di ritiro.

Se dal punto di vista dei carichi verticali tale soluzione era stata considerata nel progetto originario, più incerto è il suo effetto sul comportamento dinamico in caso di sisma. Una discontinuità collocata in una posizione così strategica può infatti modificare in modo significativo i modi di vibrare della struttura, influenzando la distribuzione delle sollecitazioni e la risposta complessiva dell’impalcato.

Le analisi preliminari e la risposta dinamica dell’opera

Per indagare questi aspetti è stato sviluppato un modello numerico globale del ponte, con elementi elastici per l’impalcato, elementi frame per le pile e una rappresentazione preliminare degli appoggi e delle chiavi di taglio. Le analisi hanno permesso di mettere in evidenza fin da subito l’effetto della cerniera centrale sul comportamento dinamico.

I primi modi di vibrare non coinvolgono infatti l’intera struttura in maniera uniforme, ma interessano prevalentemente una delle due metà del ponte. Anche i modi trasversali risultano alterati dalla presenza del giunto, che arriva a comportarsi come un punto di discontinuità nella deformata orizzontale. In altre parole, la cerniera di metà campata non è un semplice dettaglio costruttivo, ma un elemento capace di orientare la risposta dinamica dell’intera opera.

Le analisi sismiche sono state condotte impiegando sette terne di accelerogrammi, selezionate con riferimento a un tempo di ritorno di circa 950 anni. È stata inoltre considerata, in forma semplificata, la variabilità spaziale del moto sismico applicato alla base delle pile. Un risultato interessante riguarda proprio questo aspetto: per il caso analizzato, tale variabilità sembra avere un’influenza limitata sulla risposta globale, probabilmente anche per effetto della maggiore flessibilità introdotta dalla cerniera centrale.

Appoggi e chiavi di taglio: il punto più delicato della valutazione

Il nodo più rilevante emerso dalla relazione riguarda il comportamento dei dispositivi di vincolo. Le domande sismiche calcolate in termini di taglio sugli appoggi e sulle chiavi metalliche risultano spesso comparabili, e in alcuni casi superiori, alle capacità nominali riportate nella documentazione di progetto.

Questo dato suggerisce che, in presenza di un evento sismico severo, tali dispositivi potrebbero non rimanere in campo elastico lineare, come ipotizzato nel modello preliminare. Diventa quindi necessario approfondirne il comportamento non lineare, valutando con maggiore precisione sia la resistenza effettiva sia la capacità ultima in termini di spostamento.

Particolarmente significativo è il fatto che alcuni degli appoggi più sollecitati risultino installati sulle pile più rigide e tozze, pur avendo capacità inferiori rispetto ad altri dispositivi presenti sull’opera. È un indizio chiaro del fatto che, all’epoca della progettazione, il comportamento dinamico della struttura non fosse stato assunto come criterio determinante nel dimensionamento locale dei vincoli.

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Ad Assisi si è svolto il XX Convegno ANIDIS, principale appuntamento per la comunità dell’ingegneria sismica. Al centro del dibattito: vulnerabilità del costruito, tecniche di rinforzo, monitoraggio strutturale, nuovi materiali, strategie multi-hazard e politiche di riduzione del rischio. INGENIO segue l’evento con video e interviste ai protagonisti.
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Una lezione per la gestione del patrimonio esistente

Il caso presentato da Stefano Bozza ad ANIDIS 2025 offre uno spunto prezioso per la valutazione dei ponti esistenti. L’attenzione non può concentrarsi soltanto su impalcati e pile, ma deve estendersi ai dispositivi che regolano il trasferimento delle azioni tra le diverse parti della struttura. Appoggi, chiavi di taglio e giunti possono infatti diventare gli elementi decisivi nella risposta sismica di un’opera.

Nel ponte analizzato, i giunti alle estremità e quello di metà campata sembrano disporre di spazi sufficienti a evitare fenomeni di martellamento. Tuttavia, la domanda sulle chiavi di taglio e sugli appoggi richiede ulteriori verifiche, soprattutto attraverso modelli capaci di rappresentare in modo realistico il comportamento non lineare dei dispositivi.

La conclusione è chiara: per comprendere davvero la sicurezza sismica di un ponte esistente non basta guardare alla geometria globale o alla resistenza degli elementi principali. Occorre entrare nei dettagli del sistema strutturale, leggere le scelte progettuali del passato con gli strumenti di oggi e riconoscere che anche una cerniera a metà campata può cambiare profondamente il modo in cui un ponte risponde al terremoto.

DI SEGUITO L'INTERVENTO DI STEFANO BOZZA.

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