Ponti in muratura, il livello di conoscenza può cambiare la valutazione della sicurezza

I ponti in muratura costituiscono una componente ancora molto diffusa del patrimonio infrastrutturale italiano ed europeo. Si tratta spesso di opere realizzate molti decenni fa, caratterizzate da geometrie complesse, materiali eterogenei e, soprattutto, da una documentazione progettuale incompleta o del tutto assente. In queste condizioni, la valutazione della sicurezza strutturale e sismica non dipende soltanto dal modello di calcolo adottato, ma anche dalla quantità e dalla qualità delle informazioni disponibili sulla struttura reale.

Su questo tema si è concentrata la relazione di Fabrizio Paolacci presentata ad ANIDIS 2025, ad Assisi, nell’ambito di uno studio sviluppato in collaborazione con la Regione Lazio. L'obiettivo del lavoro è stato analizzare in che modo il progressivo incremento del livello di conoscenza possa modificare la valutazione della sicurezza di un ponte in muratura sottoposto a un'analisi accurata secondo le Linee Guida.

Un ponte in muratura come caso studio per valutare il peso della conoscenza

Lo studio ha preso in esame un'infrastruttura rappresentativa di una tipologia particolarmente diffusa nel territorio laziale: un ponte in muratura realizzato nei primi anni del Novecento, composto da otto arcate da circa 15 metri ciascuna e caratterizzato da una lunghezza complessiva di circa 150 metri.

Nel corso della sua vita utile il ponte è stato interessato da alcuni interventi, tra cui la realizzazione di una soletta superiore di collegamento, un elemento destinato a rivelarsi particolarmente importante nell'interpretazione della risposta strutturale.

L'impostazione dello studio ha cercato di riprodurre il percorso che un tecnico può trovarsi ad affrontare durante la verifica di sicurezza di un'opera esistente. Si è quindi partiti da un livello di conoscenza ridotto, basato sostanzialmente sulla documentazione disponibile e sulle ispezioni visive, per arrivare progressivamente a modelli arricchiti da indagini sperimentali e da una caratterizzazione più approfondita degli elementi strutturali.

L'obiettivo non era soltanto quello di ottenere una stima più precisa della sicurezza, ma anche di capire quanto le scelte effettuate nella fase conoscitiva potessero influenzare il risultato finale della verifica.

Gli autori della relazione, effettuata a FABRE 2025, sono Matteo Allegretti, Mirko Moretti, Daniele Corritore, Fabrizio Paolacci e Gianluca Quinci.

Dal primo modello alle analisi non lineari

Per garantire confrontabilità tra i diversi livelli di approfondimento, il ponte è stato analizzato attraverso un modello numerico non lineare sviluppato in ambiente MIDAS, utilizzando una formulazione di tipo total strain.

I pochi disegni disponibili, integrati dalle informazioni derivanti dalle ispezioni, hanno consentito innanzitutto di definire la geometria dell'opera e costruire un primo modello strutturale. Pur caratterizzato da dati incompleti, questo modello ha rappresentato il punto di partenza per una prima valutazione mediante analisi pushover.

I risultati iniziali hanno evidenziato fattori di sicurezza relativamente bassi sia in direzione longitudinale sia in direzione trasversale. Il comportamento risultava fortemente influenzato dalle arcate e dalle pile e, sulla base di questa prima valutazione, il ponte avrebbe potuto apparire come un'opera per la quale prendere in considerazione interventi di adeguamento.

È però proprio questo risultato ad aver evidenziato uno degli aspetti centrali dello studio: una valutazione condotta su informazioni limitate può fornire un quadro fortemente condizionato dalle assunzioni adottate per colmare le lacune conoscitive.

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Le indagini sperimentali modificano il quadro della sicurezza

A seguito delle prime analisi è stato quindi deciso, insieme alla Regione Lazio, di approfondire la conoscenza della struttura attraverso una campagna sperimentale più articolata.

Le indagini hanno compreso analisi tomografiche, finalizzate a verificare la continuità della muratura e la possibile presenza di vuoti, analisi dirette dei materiali, indagini endoscopiche per conoscere meglio la distribuzione della muratura all'interno dei timpani e prove con martinetti piatti per determinare con maggiore attendibilità rigidezza e resistenza.

L'inserimento di queste informazioni nel modello ha modificato sensibilmente i parametri meccanici utilizzati nelle analisi e, conseguentemente, anche i risultati della verifica.

Nel caso studiato, il fattore di sicurezza è risultato maggiore rispetto alla prima valutazione. Paolacci ha tuttavia sottolineato come questo miglioramento non debba essere considerato una conseguenza automatica dell'aumento del livello di conoscenza. Il risultato dipende infatti dall'interazione tra i valori di rigidezza, resistenza e configurazione strutturale effettivamente rilevati. In altri casi, una caratterizzazione più approfondita potrebbe anche condurre a valutazioni meno favorevoli.

Il punto centrale è quindi un altro: migliorare la conoscenza consente di ridurre l'incertezza e avvicinare il modello numerico al comportamento reale dell'infrastruttura.

Le analisi hanno mostrato, in questa fase, meccanismi di danneggiamento sostanzialmente coerenti con quelli individuati nel modello iniziale, caratterizzati da una fessurazione diffusa delle arcate e, soprattutto, da un'importante concentrazione del danneggiamento alla base delle pile. Proprio queste ultime continuano a rivestire un ruolo determinante nella valutazione della sicurezza complessiva dell'opera.

Il ruolo della soletta superiore nel comportamento globale del ponte

Un ulteriore passaggio dello studio ha riguardato l'analisi della soletta presente nella parte superiore del ponte, realizzata nel corso di precedenti interventi.

In una prima fase, questo elemento non era stato considerato esplicitamente nella sua reale efficacia strutturale. Successivamente, grazie a una caratterizzazione specifica supportata da prove sperimentali, la soletta è stata integrata nel modello con maggiore accuratezza.

I risultati hanno mostrato una variazione significativa del comportamento globale del ponte. In particolare, in direzione longitudinale il ruolo delle arcate è risultato ridimensionato, mentre le pile sono diventate gli elementi maggiormente responsabili della risposta della struttura.

La soletta, collegando tra loro le diverse porzioni dell'impalcato e introducendo una maggiore rigidezza globale, ha infatti modificato sensibilmente la distribuzione delle azioni e le modalità con cui la struttura risponde alle sollecitazioni.

In direzione trasversale, invece, le differenze sono risultate meno marcate e il comportamento delle pile ha continuato a rappresentare uno degli aspetti determinanti.

L'inserimento della soletta nel modello ha inoltre prodotto un incremento rilevante dei fattori di sicurezza. Un risultato che dimostra quanto sia importante considerare non soltanto la configurazione originaria dell'opera, ma anche gli interventi effettuati nel corso della sua vita.

Modelli più realistici per decisioni più consapevoli

Il caso studio presentato ad ANIDIS 2025 mostra con chiarezza come la valutazione della sicurezza di un ponte esistente non possa essere considerata indipendente dal livello di conoscenza raggiunto.

Un modello costruito esclusivamente sulla documentazione disponibile e su parametri desunti dalla normativa può rappresentare un utile primo livello di analisi, ma deve essere interpretato tenendo conto delle numerose incertezze che caratterizzano le strutture storiche in muratura.

L'introduzione di indagini sperimentali, la caratterizzazione dei materiali, la verifica della tessitura muraria e l'analisi degli interventi eseguiti nel tempo consentono invece di costruire modelli maggiormente aderenti alla realtà strutturale.

Nel caso analizzato, l'aumento delle informazioni ha condotto progressivamente a una valutazione meno conservativa e a fattori di sicurezza più elevati. Questo non significa, come evidenziato da Paolacci, che una maggiore conoscenza produca necessariamente risultati più favorevoli. Significa piuttosto che permette di ridurre il peso delle assunzioni e delle semplificazioni, restituendo una rappresentazione più attendibile del comportamento dell'opera.

Per il professionista, il messaggio è quindi particolarmente rilevante. La scelta del livello di approfondimento delle indagini non costituisce soltanto un passaggio preliminare alla modellazione, ma può incidere direttamente sulle decisioni relative alla sicurezza, alla necessità di interventi e alle strategie di gestione dell'infrastruttura.

La modellazione numerica più sofisticata, da sola, non è sufficiente se i dati che la alimentano restano incerti. Per questo, soprattutto nel caso dei ponti in muratura, il percorso verso una valutazione realmente accurata passa inevitabilmente attraverso un equilibrio tra indagini, conoscenza dell'opera e strumenti di calcolo.

DI SEGUITO LA RELAZIONE INTEGRALE DI FABRIZIO PAOLACCI.

Il testo è stato elaborato grazie alla videoregistrazione dell'intervento, con l'aiuto di strumenti di IA (ChatGpT).

IN SINTESI
- I ponti in muratura sono spesso caratterizzati da documentazione incompleta, materiali eterogenei e numerose incertezze che rendono complessa la valutazione della sicurezza.
- Il caso studio presentato da Fabrizio Paolacci ad ANIDIS 2025 ha analizzato un ponte in muratura di circa 150 metri, con otto arcate, sviluppando diversi livelli di approfondimento conoscitivo.
- Le prime analisi, basate su documentazione disponibile e ispezioni visive, hanno restituito fattori di sicurezza relativamente bassi, evidenziando il peso delle incertezze iniziali.
- L’introduzione di indagini sperimentali, tra cui tomografie, endoscopie e prove con martinetti piatti, ha permesso di affinare il modello e ottenere una valutazione più aderente al comportamento reale dell’opera.
- La corretta modellazione della soletta superiore ha modificato sensibilmente la risposta strutturale e aumentato i fattori di sicurezza, mostrando quanto conoscenza, prove in situ e rappresentazione realistica degli interventi esistenti siano decisive nelle verifiche.