infrastrutture
Caos viabilit¨¤ in Italia: perch¨¦ molti ponti sono da demolire e ricostruire
La conformazione del territorio italiano fa s¨¬ che ponti e viadotti costituiscano uno strumento indispensabile per superare tutti quegli ostacoli naturali ¨C come depressioni del terreno, vallate e corsi d¡¯acqua ¨C che altrimenti impedirebbero la realizzazione delle infrastrutture stradali, o come minimo renderebbero necessario aggirale con percorsi decisamente pi¨´ lunghi. Tanto per dare un¡¯idea dell¡¯orografia dell¡¯Italia, le pianure occupano solo il 23% del territorio nazionale, il restante ¨¨ diviso tra colline e montagne che con i 3/4 del totale costituiscono il grosso dello Stivale. Tra questi rilievi si inerpicano strade e autostrade, alcune delle quali costruite negli ultimi 60/70 anni quando il boom economico e i nuovi materiali hanno permesso di realizzare infrastrutture impossibili in precedenza. Uno di questi ¨¨ il calcestruzzo armato precompresso (spesso abbreviato con l¡¯acronimo c.a.p.), alla base della maggior parte dei viadotti autostradali ¨C ma anche di molte infrastrutture della viabilit¨¤ secondaria ¨C e sul quale negli ultimi anni ci si pone una domanda: quanto ¨¨ ancora efficiente? E poi: sono ancora sicure quelle opere realizzate oltre dieci lustri fa?
L¡¯ALLARME DOPO IL DISASTRO DEL MORANDI
¡ª ?Ad accendere un faro sulla longevit¨¤ del calcestruzzo armato precompresso ¨C chiamato anche cemento armato precompresso ¨C ¨¨ stato il disastro del ponte Morandi di Genova, avvenuto il 14 agosto 2018 quando una parte del viadotto Polcevera (questo il nome corretto) ¨¨ parzialmente crollato provocando 43 morti e 566 sfollati. L¡¯ingegnere Giorgio Morandi ¨C progettista del ponte genovese e di molte altre infrastrutture, in Italia e all¡¯estero - fu uno dei pionieri nell¡¯utilizzo del calcestruzzo precompresso, che dagli anni ¡¯50 del secolo scorso caratterizza opere infrastrutturali come ponti, hangar aeroportuali, capannoni industriali o piscine. In particolare, la costruzione a sbalzo per conci (le varie tratte che compongono un viadotto) successivi ha costituito una delle maggiori innovazioni del secolo scorso nel campo, la cui potenzialit¨¤ ha fatto s¨¬ che in tutta Europa ¨C Italia inclusa ¨C si realizzassero molte di queste strutture. La nota dolente, per¨°, ¨¨ che la scarsa conoscenza del comportamento del c.a.p. nel tempo unita al fatto che molti di questi ponti hanno pi¨´ di 50 anni, ne ha causato un degrado spesso rilevante. Oggi molte di quelle infrastrutture sono giunte al termine della loro vita operativa e se ne rende necessaria o la parziale sostituzione o la totale ricostruzione.
DAL CALCESTRUZZO AL CALCESTRUZZO PRECOMPRESSO
¡ª ?Le ragioni che hanno reso il calcestruzzo armato precompresso cos¨¬ diffuso ¨¨ la capacit¨¤ di resistere alla tensione. Di base, il calcestruzzo resiste molto bene alla compressione, fino a dieci volte meno - invece ¨C quando viene sottoposto a trazione. Se prendiamo come esempio la sezione di un ponte, la parte superiore (coincidente con il piano stradale) viene sottoposta a pressione, mentre la faccia inferiore subisce una tensione che pu¨° portare a crepe o ¨C peggio - a fratture del conglomerato. Di conseguenza, il cemento armato pu¨° essere usato per strutture come i ponti ma con sbalzi limitati. Utilizzando i polimeri sviluppati grazie al progresso delle conoscenze chimiche dell¡¯industria dei materiali per le costruzioni, si ottiene un calcestruzzo altrettanto lavorabile ma allo stesso tempo meno poroso e capace di aderire perfettamente all¡¯armatura di metallo, evitando in questo modo anche la creazione delle condizioni che possono favorire processi di deterioramento dell¡¯acciaio. Nel 1933, il costruttore Eug¨¨ne Freyssinet teorizz¨° la precompressione, successivamente implementata e brevettata arrivando a sottoporre il calcestruzzo ad una compressione preventiva prima della messa in opera rendendolo pi¨´ resistente e adatto a coprire sbalzi superiori ai 100 metri. La precompressione avviene mediante cavi metallici passati all¡¯interno della struttura che vengono tesi comprimendo il conglomerato.
LE PATOLOGIE DEI PONTI IN CALCESTRUZZO ARMATO PRECOMPRESSO
¡ª ?I vantaggi del calcestruzzo armato precompresso sono innegabili ma sorge un problema: i calcoli di tenuta e durata fatti cinquanta e pi¨´ anni fa erano basati su un¡¯esperienza limitata. I riscontri pi¨´ recenti, uniti ad una manutenzione non certo impeccabile fanno si che le date di scadenza di molti viadotti vadano riviste. Dalle ricognizioni effettuate, l¡¯inconveniente che si ¨¨ manifestato praticamente su tutti questi ponti ¨¨ stato un eccessivo abbassamento delle estremit¨¤ degli sbalzi, che pur incidendo poco sulla capacit¨¤ portante ha richiesto lavori di riallineamento che hanno aumentato i pesi generando un circolo vizioso. In alcuni casi, laddove l¡¯estremit¨¤ di uno sbalzo non pu¨° abbassarsi perch¨¦ poggia sulla spalla, l¡¯altra estremit¨¤ ha un abbassamento ancora maggiore associato a uno spostamento orizzontale che pu¨° mandare in crisi la struttura del ponte. Nei primi ponti strallati ¨¨ possibile osservare una deformazione provocata dall¡¯allungamento delle funi degli stralli che sorreggono la carreggiata. Tutte queste deformazioni, nel tempo, possono portare a fessurazioni importanti, fratture del cemento e ¨C nei casi pi¨´ estremi come per il Polcevera ¨C al collasso della struttura.
LE CAUSE DEL DETERIORAMENTO
¡ª ?L¡¯eccessiva deformazione ha come causa la scarsa conoscenza che si aveva tra gli anni ¡¯50 e ¡¯70 del ritiro e della viscosit¨¤ del calcestruzzo. Per dare un¡¯idea della differenza basta dire che oggi si considerano deformazioni unitarie mediamente superiori del 50% a quelle considerate all¡¯epoca, mentre la differenza ¨¨ un poco inferiore per la viscosit¨¤. Quest¡¯ultima fa aumentare la deformazione dell¡¯opera e aumenta anche le perdite di precompressione del cemento. Anche le barre di acciaio utilizzate per la precompressione e le guaine che rivestono i cavi influiscono sulla compressione iniziale, riducendola nel tempo. Una serie di prove sulla precompressione effettuate di recente sul viadotto Ruiz della A2 ¡°Autostrada del Mediterraneo¡± hanno rilevato che la tensione residua era di circa 300 N/mm2 invece di 600 N/mm2, valore ipotizzato dal progettista in base ai coefficienti noti negli anni ¡¯60. Ma non sono solo le differenti conoscenze tecniche a imporre un aggiornamento della vita utile di ponti e viadotti, la manutenzione influisce molto. L¡¯acciaio dei cavi e delle barre di precompressione, le guaine, le malte usate per le iniezioni, sono solo alcuni degli elementi che si deteriorano e che necessitano di interventi costanti.
LE SOLUZIONI: RINFORZARE O DEMOLIRE
¡ª ?Al di l¨¤ della manutenzione ordinaria, su molti viadotti si ¨¨ intervenuti per ripristinare i valori precompressione del calcestruzzo, ad esempio con l¡¯aggiunta di cavi posti all¡¯interno dei cassoni. Una soluzione che ha permesso di ottenere i coefficienti di sicurezza necessari nelle verifiche di resistenza, ma che non pu¨° ripristinare la geometria iniziale delle infrastrutture. Il calcestruzzo molto anziano ¨¨ infatti privo di viscosit¨¤, possono dunque essere recuperati solo gli abbassamenti elastici. Eventualmente, si pu¨° sostituire la trave tampone ¨C quella che congiunge due spalle in una campata ¨C con una in acciaio pi¨´ leggera e ripristinare il livello del piano stradale con materiale di recupero. Gli ultimi decenni hanno visto una importante accelerazione dell¡¯innovazione sul piano della conoscenza e dello sviluppo del calcestruzzo, ma anche della tecnica progettuale e della capacit¨¤ di messa in opera: il calcestruzzo offre garanzie sempre maggiori di durabilit¨¤, resistenza e adattabilit¨¤. Per questo, in tutto il mondo, ¨¨ il materiale delle grandi opere, per eccellenza. Utilizzato attorno a pile, solette e travi consentono di aumentare la vita utile e di migliorare le prestazioni antisismiche delle infrastrutture. Bisogna per¨° tener conto del fatto la maggior parte dei ponti realizzati in calcestruzzo armato precompresso hanno 40/50 anni e hanno esaurito la vita utile. Inoltre, non rispettano le nuove norme antisismiche, quindi si preferisce demolirli salvando eventualmente pile e fondazioni nel caso se sono in grado di supportare un nuovo impalcato metallico, pi¨´ leggero. Optando per questa soluzione occorre per¨° fare molta attenzione durante la fase di demolizione dell¡¯impalcato, solidale alle pile, e accettare solo dissimmetrie limitate nei pesi propri per evitare di compromettere le parti da riutilizzare.
4,6 MILIARDI DAL RECOVERY PLAN
¡ª ?Quello della manutenzione della viabilit¨¤ autostradale ¨¨ un nervo scoperto, reso ancora pi¨´ dolente dalla tragedia del ponte Morandi. Tra manutenzioni omesse o carenti da decenni, in Italia ci sono decine di infrastrutture da rivedere o da sostituire di sana pianta, operazioni molto costose che possono contare anche sul Recovery Plan. Il Piano europeo di ripresa e resilienza assegna alle varie manutenzioni viarie circa 4,6 miliardi sui 62 in dote al Ministero delle infrastrutture e della mobilit¨¤ sostenibile. Il Governo, con il decreto Rilancio gi¨¤ nel 2020 ha stanziato fondi pubblici per la messa in sicurezza sismica delle autostrade abruzzesi A24 e A25. Un miliardo all¡¯anno andr¨¤ poi per i 32mila chilometri della rete Anas, grande cinque volte quella autostradale a pedaggio. Ci sono poi ben 120mila chilometri di strade provinciali, messe anche peggio e bisognose di ben pi¨´ dei 1,15 miliardi assegnati dal Mims. A fine 2019 l¡¯Unione province italiane fissava in 1,9 miliardi i fondi per i 1.500 progetti cantierabili all¡¯epoca.
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