Classi di attenzione e vulnerabilità sismiche dei ponti: metodi e confronti

Our country is characterized by seismicity and high vulnerability relating to the structural and infrastructural heritage. In fact, there are a large number of bridges, viaducts, and overpasses built to guarantee the correct functioning of national transport, to be evaluated in the seismic context of our peninsula. In recent decades, earthquakes occurred in Italy have led to huge social costs in terms of victims and impact on community life and the costs of dealing with the emergency. Besides, the collapse of the Morandi Bridge in 2018 should be mentioned, which represents a symbolic example of how good maintenance is fundamental for the correct functioning of the infrastructure system and for the safety of citizens. Furthermore, the country's infrastructure system is starting to undergo no longer negligible aging, causing an increasingly high level of degradation. To address the problem, in 2020 the Guidelines for the classification and management of risk, safety assessment, and monitoring of existing bridges were issued by the Superior Council of Public Works. This thesis work proposes a critical evaluation of the analysis methodologies followed for the seismic evaluation of our bridges, carrying out analyzes with regulatory approaches and comparing them with those proposed by the Guidelines (LLGG). The procedure was carried out during the internship at the company SINA S.p.A which made the data available to conduct all the analyses. The seismic vulnerability approach that follows the 2003 Ordinance provides for an accurate evaluation of the viaduct in question, carrying out finite element modeling and conducting a non-linear static analysis. The LLGG instead propose a multi-level approach, in which the degree of depth and complexity of the analysis gradually increases and in which risk assessment is central. The first point of the work discusses how the Return Time resulting from the seismic vulnerabilities from the regulations is different from the seismic Attention Class (CdA) from the Guidelines, the latter being a sort of risk analysis while the return time mainly refers to the probability of collapse. To do this, we make use of the large database of data collected by the SINA S.p.A. company and the data collected are used to conduct statistical analyzes that allow the achievement of useful qualitative and quantitative considerations. Subsequently, it is evaluated how level 4 of the Guidelines, which provides for the safety verification for overall High CdA could be implemented for those overall Medium-high, Medium, Medium-Low and Low CdAs but having a High seismic CdA, taking into consideration the data already available from Seismic Vulnerabilities. In addition to these aspects, it is planned to carry out analyzes by grouping similar structural families to see if there is less or more coherence between the approaches in relation to particular construction details such as static scheme or type of piers. For practicable bridges, it is then planned to make assessments regarding the probability of collapse and how this can be uniquely assessed by including both the static and seismic conditions, in such a way as to implement a good BMS, Bridge Management System, which allows a complete and exhaustive understanding of the priority of intervention on all the structures of the network. The BMS includes software that allows the archiving of a large amount of data to obtain indicators deduced from inspection and monitoring information. This appears to be the ultimate aim which does not represent the theme of the following discussion but which is interesting to discuss for a better contextualization of what has been analyzed and to highlight the centrality and relevance of the topic in today's infrastructural scenario.

Il nostro Paese è caratterizzato da elevate sismicità e vulnerabilità del patrimonio edilizio ed infrastrutturale. Sul territorio nazionale sono presenti infatti un elevato numero di ponti, viadotti e cavalcavia costruiti per garantire il corretto funzionamento del trasporto di merci e persone, da valutare nel contesto sismico della nostra penisola. Negli ultimi decenni i terremoti verificatisi sul territorio hanno portato ad ingenti costi sociali in termine di vittime e di incidenza sulla vita della comunità oltre che ai costi per far fronte all’emergenza. Va inoltre citato il crollo del Ponte Morandi del 2018, il quale rappresenta un esempio simbolico di quanto una buona manutenzione sia fondamentale per il corretto funzionamento del sistema infrastrutturale e per la sicurezza stessa dei cittadini. Il sistema infrastrutturale del Paese inoltre inizia ad andare incontro ad un invecchiamento non più trascurabile, causando un sempre più alto livello di degrado. Per far fronte alla problematica, nel 2020 sono state emanate dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici le Linee Guida per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza ed il monitoraggio dei ponti esistenti. Il presente lavoro di tesi propone una valutazione critica delle metodologie di analisi seguite per la valutazione sismica dei nostri ponti, andando a svolgere analisi con approcci da normativa e confrontandoli con quelli proposti dalle Linee Guida (LLGG). Lo svolgimento è stato condotto durante il tirocinio presso l’azienda SINA S.p.A che ha messo a disposizione i dati necessari per condurre tutte le analisi. L’approccio introdotto dall’Ordinanza PCM del 2003 contempla la valutazione della vulnerabilità sismica sia con approcci lineari che non lineari, la SINA segue l’applicazione di una analisi statica non lineare pushover modale attraverso una accurata modellazione agli elementi finiti del viadotto in esame. Le LLGG propongono invece un approccio multi-livello, in cui il grado di approfondimento e la complessità dell’analisi aumentano gradualmente ed in cui centrale è la valutazione del rischio. Al primo punto del lavoro è trattato come il Tempo di ritorno risultante dalle vulnerabilità sismiche da normativa risulta differente dalla Classe di Attenzione sismica da Linee Guida, essendo quest’ultima una sorta di analisi di rischio mentre il tempo di ritorno si riferisce principalmente alla probabilità di crollo. Per fare questo ci si avvale dell’ampio database di dati raccolti dalla azienda SINA S.p.A. e si utilizzano i dati raccolti per condurre analisi statistiche che consentono il raggiungimento di utili considerazioni qualitative e quantitative. Successivamente si valuta come il livello 4 delle Linee Guida, che prevede la verifica di sicurezza per CdA complessiva Alta, potrebbe essere implementato per quelle CdA complessive Medio-alte, Medie, Medio-Basse e Basse ma aventi una CdA sismica Alta, andando a considerare i dati già disponibili dalle Vulnerabilità sismiche. In aggiunta a questi aspetti si prevede di fare analisi raggruppando famiglie strutturali simili per vedere se vi sia una minore o maggiore coerenza fra gli approcci relativamente a particolari dettagli costruttivi quali schema statico o tipologia delle pile. Per le opere transitabili si prevede poi di fare valutazioni riguardanti la probabilità di collasso e come questa possa essere valutata univocamente comprendendo sia le condizioni di carico statiche che sismiche, in modo tale da andare ad implementare un buon BMS, Bridge Management System, che permetta una completa ed esaustiva comprensione della priorità di intervento su tutte le opere. Il BMS comprende software che consentono l’archiviazione di una grande quantità di dati al fine di ottenere indicatori desunti dalle informazioni di ispezioni e monitoraggi. Questo risulta essere lo scopo ultimo che non rappresenta il tema della seguente trattazione ma che è interessante trattare per una migliore contestualizzazione di quanto analizzato e per mettere in luce la centralità ed attualità dell’argomento nello scenario odierno infrastrutturale.