Crollo del ponte Francis Scott Key a Baltimora: il ruolo della robustezza

Crollo ponte Baltimora: l’importanza della robustezza

Uno dei requisiti richiesti dalle attuali norme tecniche è quello della robustezza, ossia della capacità della struttura di limitare i danni in caso di azioni eccezionali, quali esplosioni o urti. La sicurezza strutturale delle costruzioni si basa sul soddisfacimento delle verifiche nei confronti di diverse combinazioni di azioni di esercizio, quali permanenti, variabili e sismiche, riferite alla destinazione d’uso e alla vita nominale, con un livello di sicurezza dipendente dall’importanza della costruzione (in termini di affollamento e di danno economico).

Inoltre, alcune costruzioni di carattere strategico che rivestono una evidente importanza sull’incolumità pubblica, come ad esempio i ponti, devono altresì possedere una sufficiente capacità di evitare danni sproporzionati rispetto all’entità di azioni di carattere eccezionale (con bassa probabilità di accadimento), non comprese nelle abituali combinazioni dei carichi di esercizio, ma sufficienti a mettere in crisi la stabilità dell’intera infrastruttura con conseguenze devastanti in termini di vite umane e di impatto economico.

Nel caso del ponte Francis Scott Key, è stato sufficiente un urto localizzato, per quanto con un impatto potente se consideriamo la massa in movimento della nave cargo, a innescare un crollo repentino ad effetto domino causato dalla perdita di un appoggio.

Le misure che avrebbero potuto evitare il collasso

Oltre alle necessarie analisi di sicurezza nei confronti delle resistenze residue e nella pianificazione di adeguati piani di manutenzione strutturale, una delle criticità per le infrastrutture esistenti progettate decenni fa consiste nell’aggiornamento degli scenari di rischio non contemplati nell’originaria progettazione: maggior fatica a sostenere flussi di traffico più elevati, dissesti idrogeologici più frequenti per il cambiamento climatico, atti terroristici, urti accidentali solo per fare alcuni esempi.

Nel passato i criteri di progettazione non consideravano adeguatamente i concetti di robustezza strutturale; al contrario, le infrastrutture erano caratterizzate da una limitata ridondanza strutturale per ottimizzare i costi di costruzione. Erano strutture sicure dal punto di vista statico, ma con schemi strutturali di estrema fragilità qualora un evento eccezionale avesse coinvolto anche solo un elemento portante della struttura. Per cui non deve stupire se sia sufficiente che venga meno un appoggio per far crollare in pochi secondi l’intera struttura.

Nel caso del ponte Francis Scott Key sarebbe stato utile, per esempio, prevedere delle barriere da posizionarsi attorno ai pilastri per contrastare eventuali urti delle navi o ridurre gli effetti dell’impatto accidentale, che tra l’altro non risulta essere poi così raro nella storia dei collassi dei ponti, aumentando il livello di ridondanza strutturale.

Uno dei metodi è altresì prevedere la compartimentazione, cioè la segmentazione di zone tra loro non collegate strutturalmente, per evitare che un danno localizzato coinvolga l’intera struttura proprio come è accaduto al ponte Francis Scott Key.

I principi base per una corretta concezione strutturale

Il concetto di robustezza è oramai stato introdotto nella quasi totalità delle normative tecniche nazionali ed internazionali, fornendo criteri di progettazione e di dimensionamento di tipo prescrittivo.

Nel panorama normativo italiano, le CNR-FT 214/2018 Istruzioni per la valutazione della robustezza delle costruzioni costituiscono un valido supporto tecnico nell’analisi della robustezza «a partire dalla definizione delle azioni eccezionali da considerare come possibili scenari di progetto, alle strategie per la riduzione del rischio, alle modalità di funzionamento della struttura che deve mettere in campo tutte le possibili riserve di resistenza prima del collasso, in campo non lineare per geometria e per materiale.»

In particolare, sono illustrati i seguenti principi di base di una corretta concezione strutturale per limitare il rischio di collasso sproporzionato:

• il metodo della resistenza locale per evitare il danneggiamento locale degli elementi il cui collasso porterebbe ad una propagazione incontrollata del danno;
• il metodo basato sull’individuazione di percorsi alternativi dei carichi affinché la struttura sia in grado di ridistribuire i carichi portati dagli elementi collassati in seguito al danneggiamento locale agli elementi strutturali integri;
• il metodo basato sulla compartimentazione, che ha lo scopo di limitare l’estensione del collasso sproporzionato dovuto ad un collasso locale isolando la parte strutturale collassata dalla struttura rimanente.