La verità, vi prego, sulla vita nominale dei ponti

In un momento in cui sta crescendo significativamente l’attenzione alla sostenibilità degli interventi sul territorio, che si traduce, in particolare, anche nella ricerca costante di un prolungamento della vita di servizio delle opere infrastrutturali, parafrasando W. H. Auden, sembra inevitabile chiedere la verità, oltre che sull’amore, anche sulla vita nominale dei ponti, tema fondamentale della progettazione, ma sul quale l’interpretazione della normativa italiana non sempre è univoca, contribuendo a creare incertezza tra i progettisti.

 

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 Figura 1 - Second Gateway Bridge a Brisbane, progettato con un ‘service life target’ di 300 anni (Fonte: Brisbania Website, 2018)

Sulla vita nominale dei ponti

Per focalizzare il problema, possiamo iniziare a confrontare quanto specifica sull’argomento la nostra normativa con l’assunto di altri autorevoli codici di progettazione.

Le AASTHO LRFD Bridge Design Specifications ad esempio definiscono quanto segue.

Vita di Servizio (Service Life): il periodo in cui è atteso che il ponte sia operativo.

Vita di Progetto (Design Life): il periodo su cui è basata la derivazione statistica dei carichi transitori (transient loads).

Le nostre Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC2018) introducono invece solo una Vita Nominale di Progetto VN, definita come “il numero di anni nel quale è previsto che l’opera, purché soggetta alla necessaria manutenzione, mantenga specifici livelli prestazionali”.

La Circolare Esplicativa delle NTC2018 chiarisce che la VN è un parametro legato alla durabilità della struttura attraverso una serie di fattori come la scelta e il dimensionamento dei particolari costruttivi, i materiali, eventuali misure protettive, etc.  Potremmo quindi agevolmente identificare la VN con la Service Life delle AASTHO.  

La Circolare prosegue specificando che l’arco temporale di riferimento usato per il calcolo di alcune azioni (traffico, azioni climatiche, etc.) non è correlato alla vita nominale, ma a un determinato periodo di ritorno Tr (diverso per ciascuna di esse: si è adottato ad esempio un Tr di 1000 anni per i carichi da traffico e di 50 anni per le azioni ambientali).  Con tale premessa, sembrerebbe allora immediato associare, secondo la definizione stessa, a questa entità temporale la Design Life delle AASHTO.


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La norma americana non quantifica la Service Life, ma definisce un preciso valore di riferimento per la Design Life (75 anni) e istituisce uno stato limite specifico (‘extreme event limit state’) per tutti gli eventi il cui periodo di ritorno supera lo standard fissato per la Design Life (sisma, carico da ghiaccio, impatto di veicoli o di natanti, etc.).

Per il sisma, in particolare, le norme AASHTO stabiliscono, per un generico ponte, un ‘Design Earthquake’, corrispondente a una probabilità di superamento del 7% in 75 anni, ovvero a un periodo di ritorno di circa 1000 anni, specificando che il valore di 75 anni è da intendere come un parametro convenzionale che non deve essere confuso con la vita utile del ponte.

La normativa italiana procede in modo diverso e, per la valutazione dell'azione sismica sull’opera, introduce la definizione del Periodo di Riferimento VR, che, a differenza delle azioni ricordate in precedenza, è funzione della vita nominale della costruzione, attraverso la Classe d’Uso Cu, e rappresenta, se si vuole cercare ancora una analogia con le AASHTO, una sorta di ibrido tra Service Life e Design Life.

In alcuni casi però, questa impostazione contribuisce a generare ambiguità.

Facciamo un esempio

Ad esempio, per il calcolo di ponti autostradali ordinari la prassi seguita da alcuni progettisti è quella di assumere VN = 50 anni, Cu = 2, e conseguentemente VR=100 anni.

Con tale ipotesi, nella verifica allo stato limite ultimo di Salvaguardia della Vita (SLV), l’intensità sismica è caratterizzata da un periodo medio di ritorno di circa 950 anni; nel caso si assumesse VN=100 anni, tale valore raddoppierebbe, generando sollecitazioni di intensità sensibilmente maggiore (si ricorda che molte di queste analisi sono condotte su ponti esistenti, progettati nella maggior parte dei casi con normative molto più indulgenti).  Questa circostanza probabilmente spiega la decisione di assumere una vita nominale non superiore ai 50 anni, unico parametro per il quale la normativa consente un certo margine di discrezionalità (anche a fronte dei costi proibitivi degli interventi di ‘retrofitting’ sulle strutture esistenti che la scelta di un periodo di ritorno superiore renderebbe necessari).

Tale opzione (non certo spregiudicata 1 , e spesso giustificata dal buon senso e dalla necessità di un uso mirato delle risorse), non è però sostanziata dall’ambiguità implicita in tutte le definizioni che presuppongono valutazioni soggettive (un ponte autostradale è una ”costruzione con livelli di prestazione ordinari”, categoria alla quale le NTC associano una VN di 50 anni ?) e trova diversi oppositori, tanto che una delle osservazioni più frequenti nelle istruttorie a cui tali progetti sono normalmente sottoposti da parte di verificatori indipendenti, riguarda proprio la scelta di una vita nominale di 50 anni, giudicata troppo breve per un ponte

Inoltre, a prescindere da come vada interpretata la norma italiana, i sostenitori di questa tesi hanno altri solidi punti di riferimento.

La BS EN 1990 (Eurocode 0 - Basis of structural design) indica ad esempio per i ponti (senza distinzioni) una ‘working life’ (la cui definizione è assimilabile alla Service Life delle AASHTO e alla nostra vita nominale) di 100 anni; gli Annessi Nazionali britannici alla BS EN 1990, di 120 anni.  Uno studio dell’OCSE 2 di diversi anni fa (e quindi espressione di un ambiente culturale sicuramente meno attento al tema della sostenibilità) proponeva addirittura una vita utile per i ponti di 200 anni, pur ammettendo un certo ottimismo e dichiarando che i valori forniti dalle ormai superate British Standards 3 a riguardo fossero più realistici (120 anni). Come si nota, siamo comunque lontani dalla scelta dei 50 anni fatta per i ponti dai nostri progettisti e oggetto di legittima perplessità da parte di molti.

Tale perplessità potrebbe essere sostenuta anche da considerazioni che esulano dallo specifico progettuale. In un momento in cui si assiste internazionalmente al progressivo affermarsi del ‘private financing’ o di iniziative di partenariato pubblico-privato (PPP) per la promozione di progetti a lungo termine nel campo infrastrutturale, si può facilmente immaginare quanto condizionato sarebbe l’interesse del settore privato in iniziative che prevedessero la progettazione di ponti il cui orizzonte di vita risultasse troppo limitato.

Tenendo dunque conto della crescente domanda in ambito internazionale di strutture progettate per vite di servizio sempre maggiori (basti ricordare il Second Gateway Bridge a Brisbane progettato con un ‘service life target’ di 300 anni), si riterrebbe utile, come primo passo, disporre anche nel nostro paese di chiare indicazioni operative sui temi discussi. 


1 A conforto di ciò, si ricorda che l’ultima versione delle norme AASHTO aggiorna appunto a 1000 anni il valore del periodo di ritorno su cui è calibrato il ‘Design Earthquake’, raddoppiando il valore di 500 anni della precedente versione.
2 ‘Bridge Maintenance’, OECD Road Research Group, Paris 1981
3 ‘Steel, Concrete and Composite Bridges. General Statement, BS 5400-1’, BSI, London 1980