Il ponte della discordia

Conoscendo i miei studi, mi è stato detto: “Hai studiato ingegneria, hai un blog, perché non parli del ponte di Genova?”.

Sono molto fiero che ci sia qualcuno che crede in me fino a questo punto, ma ritengo mi si sopravvaluti. Grazie per la fiducia, comunque.

Il difficile per me è farsi capire: non essere troppo superficiali e nemmeno troppo tecnici. Quando si tratta di divulgare la scienza il problema è proprio la divulgazione. I non esperti devono essere in grado di capire, e di capire le cose giuste, anche senza possedere il background necessario. È tutta qui l’abilità (che io non ho).

Come ho già detto in “La particella di zio – parte prima”,

“Pensate se doveste descrivere il wifi a uno che non sa cosa sia neanche un computer. O un atomo a un lettore di questo blog”.

Ma la mia testardaggine è nota, e accetterò la sfida.

Chiaro che gli ingegneri e gli architetti saranno esentati dal commentare quanto scriverò. Ed è altrettanto chiaro che la scienza non si impara leggendo un blog, ma studiando. Purtroppo, negli ultimi tempi i “Laureati su Facebook (cit.)” stanno prendendo il sopravvento, ma per capire realmente una materia c’è un modo solo. Farcisi il “mazzo”. Non c’è talento nel sapere le cose, solo il giusto mix tra curiosità e voglia di imparare. E tante ore sui libri.

Proverò a fare una verifica (fact checking) di quanto accaduto e di come ci si è arrivati e soprattutto, di quello che bisognerebbe fare, secondo me.

Prima di iniziare, ci terrei però a precisare che:

  • Ho studiato ingegneria, dal 1987 al 1992, ma non ho terminato gli studi (ero in Esercito, spesso impiegato all’estero e in realtà avevo poca voglia di studiare);
  • Non ho mai lavorato nel settore, né edile né soprattutto dei ponti (se però avessi terminato gli studi di cui al punto precedente, la mia tesi sarebbe stata sulla meccanica delle vibrazioni, con accenni alla risonanza e ai ponti);
  • Ho un blog, ma non sono uno scrittore, né un giornalista.

Chiarito questo, posso partire.

Come sempre, partendo da altro.

Nel 1940, a Tacoma, comune americano, capoluogo della contea di Pierce nello Stato di Washington, successe un fatto abbastanza singolare.

La cittadina è conosciuta localmente come “City of Destiny” (città del destino) perché l’area fu scelta come capolinea occidentale della Northern Pacific Railway nel tardo XIX secolo. La decisione della ferrovia è stata influenzata dal vicino porto in acque profonde di Tacoma, Commencement Bay. Collegando la baia con la ferrovia, il motto di Tacoma divenne “quando le rotaie incontrano le vele”.

Chiaramente, avendo un fiume in mezzo, era necessario avere un ponte.

Il Tacoma Narrows Bridge fu realizzato a partire dal 1938 sul canale Tacoma Narrows, unendo le città di Tacoma e Gig Harbor. Inaugurato nel 1940, per l’epoca fu il terzo ponte sospeso più lungo del mondo dopo il Golden Gate Bridge di San Francisco e il George Washington Bridge di New York.

I lavori di costruzione iniziarono il 23 novembre 1938 ed il ponte venne aperto al traffico il 1º luglio 1940. Era una struttura imponente, lunga 1.524 metri e con una campata centrale da ben 853 metri. In realtà il ponte alzò bandiera bianca dopo nemmeno 6 mesi.

Ai cittadini di Tacoma bastarono solo alcuni giorni per attribuire un soprannome al gigantesco ponte che di lì a poco avrebbe modificato l’area nei pressi del canale Tacoma Narrows: per tutti divenne il “Galopping Gertie”, dal nome di una canzone che era impossibile ascoltare senza muoversi. Era una delle cosiddette piano-song, che tutti gli avventori di un locale ballavano fino all’ultima nota.

Nel caso del ponte l’ultima nota suonò piuttosto in fretta: venne inaugurato, come dicevo, il 1º luglio 1940 e crollò il 7 novembre dello stesso anno. Il disastro fu imputato alle vibrazioni autoeccitate, provocate dal distacco periodico di “vortici di von Kármán”. Quest’ultimo è un fenomeno molto fastidioso ed a cui bisogna attribuire il massimo significato nel costruire un’abitazione o un’infrastruttura. I tecnici non lo fecero e progettarono un viadotto troppo sensibile ai fenomeni ventosi. Il sito “Ingegneria e Dintorni” precisa che:

“Poiché le travi di irrigidimento erano alte 2,4m ed erano molto sottili rispetto alla luce del ponte, il Tacoma bridge era 3 volte più flessibile sia del Golden Gate di San Francisco che del ponte George Washington di New York, i due soli ponti del tempo più lunghi del Tacoma Bridge”.

Verso le 10 del 7 novembre 1940 il vento soffiava a circa 68 km/h, provocando un’oscillazione decisamente allarmante: sulla linea di mezzeria il ponte saliva e scendeva 38 volte al minuto con un’ampiezza di 0,9 metri, mentre la campata di mezzo si mosse almeno 9 volte in senso longitudinale e sbandò di circa 0,6 metri sulla sua trasversale. Venne immediatamente chiuso il traffico. “Galopping Gertie” ballò ancora per un’oretta ed alle 11 si sfaldò. Andate su YouTube a vedere il filmato: spettacolare.

Il crollo non provocò alcuna vittima, ma contribuì solo a mandare in fumo gli 8 milioni di dollari spesi per costruirlo. Il ponte sostitutivo fu inaugurato nell’ottobre del 1950, ed è ancora in piedi.

Tutti i costruttori di ponti queste cose le sanno.

E le sapeva anche Morandi.

Riccardo Morandi (1902 – 1989) è stato un ingegnere italiano.

Ha iniziato la sua attività in Calabria, sullo scorcio degli anni venti, con la progettazione di strutture in cemento armato per il recupero di edifici di pregio (principalmente chiese) che riportavano ancora i danni del terremoto del 1908. Tornò poi a Roma continuando lo studio o la soluzione dei problemi tecnici connessi a questo tipo di struttura (allora nuova per l’Italia).

Nel 1927 Morandi conseguì la laurea in Ingegneria, quindi aprì uno studio professionale. Cominciò col progettare qualche edificio per abitazione e alcuni cinematografi.

Fece studi sulle strutture di calcestruzzo armato precompresso e cercò di mettere a punto un sistema originale italiano di precompressione. Nel 1948 ottenne il primo brevetto sul sistema di precompressione che porta il suo nome. Quindi realizzò varie opere in calcestruzzo armato precompresso (ponti, costruzioni industriali, centrali termoelettriche, ecc.) e al riguardo venne invitato a tenere conferenze presso organismi e centri di ricerca in tutto il mondo.

Nel 1953 diresse i lavori per il rafforzamento di un’ala dell’Arena di Verona mediante l’impiego del suo sistema di precompressione.

Nel 1957 vinse il concorso internazionale bandito dal governo del Venezuela per il progetto del ponte “General Rafael Urdaneta” sul Lago di Maracaibo.

Tenne corsi di forma e strutture di ponti presso la Facoltà di Architettura dell’Università di Firenze e nel 1971 divenne research professor presso l’Università statale della Florida.

Insegnò Tecnologia dei materiali e Tecnica delle costruzioni presso l’Università degli studi di Roma (è stato l’insegnante del mio insegnante di Scienza delle Costruzioni).

Progettò, tra gli altri, il Ponte Amerigo Vespucci a Firenze, il viadotto Fausto Bisantis a Catanzaro, il viadotto Polcevera dell’Autostrada A10 Genova-Ventimiglia, il ponte sul Wadi al-Kuf e il ponte intitolato a Giuseppe Capograssi a Sulmona.

Prima di proseguire, vediamo in sintesi cos’è il cemento armato precompresso (detto c.a.p.).

Le strutture in cemento armato ordinario per loro natura si fessurano. Questo comportamento che per ragioni di durabilità è bene che in fase di esercizio sia limitato, è stato uno dei motivi storici dell’introduzione del c.a.p.

L’auspicato comportamento elastico delle sezioni in esercizio era infatti considerato in contrasto con la parzializzazione del calcestruzzo, nel quale la tensione di trazione doveva essere contenuta entro i limiti di fessurazione.

La sezione interamente reagente era dunque un importante obiettivo da raggiungere per incrementare la resistenza della sezione.

Per rendere la sezione interamente reagente si pensò di introdurre uno stato di presollecitazione, ossia un sistema di forze in grado di provocare tensioni interne (autotensioni) con risultante nulla.

È bene sottolineare che in strutture isostatiche uno stato di coazione è solamente in grado di deformare la struttura ma non di provocarne un’alterazione dello stato tensionale interno. Una trave semplicemente appoggiata soggetta ad una variazione uniforme di temperatura si accorcerebbe o allungherebbe ma non subirebbe tensioni interne.

Se entrambi gli estremi della trave fossero incernierati nascerebbe una tensione interna. Quest’ultima può essere valutata dapprima liberando il grado di iperstaticità e facendo deformare liberamente la struttura e poi ricostituendo la congruenza mediante l’applicazione di una forza (iperstatica) che riporterebbe la trave nella sua configurazione naturale (non deformata).

L’idea è allora quella di deformare l’acciaio prima o dopo la maturazione del calcestruzzo e di bloccare il suo recupero elastico mediante il calcestruzzo. Ciò provoca nel calcestruzzo uno stato tensionale che, se ben progettato, potrebbe risultare utile al raggiungimento di una sezione interamente reagente.

L’esempio più elementare è quello di un tirante di calcestruzzo all’interno del quale passa un cavo di acciaio. Quest’ultimo uno volta teso e bloccato al calcestruzzo, provocherebbe nel calcestruzzo stesso uno stato di tensione opposto a quello provocato dalla sollecitazione esterna (di trazione).

Vediamo ora come nacque il progetto del Polcevera, partendo dal sud America.

Negli anni cinquanta del XX secolo, data la continua espansione e la sempre maggiore importanza economica di Maracaibo, Capitale dello stato federato di Zulia, si iniziò a valutare la costruzione di un’infrastruttura atta a collegare più velocemente la città al resto del Venezuela. Il progetto preliminare, presentato a livello internazionale durante il governo del generale Marcos Pérez Jiménez, fu affidato nel 1956 alla Campenon Bernard de Venezuela per elaborare un sito per la realizzazione di un ponte che attraversasse il lago di Maracaibo congiungendo le due sponde da ovest ad est.

Dei cinque percorsi ipotizzati, Capitán Chico-Altagracia, La Ciega-Punta Leiva, Punta Santa Lucía-Palmarejo, San Francisco-Punta Chamado e Punta Piedras-Punta Iguana, fu scelto quest’ultimo, ritenuto più idoneo dato che l’erosione litoranea era più contenuta, per la zona maggiormente libera per la costruzione della cittadella di servizio per i lavori e per il più facile accesso alla zona occidentale. L’iniziale progetto prevedeva di realizzare un ponte in struttura metallica, tuttavia venne in seguito accantonato principalmente a causa del clima che, per la sua elevata umidità, avrebbe richiesto molta manutenzione.

La gara d’appalto per progettare il ponte iniziò nel 1957 e fu vinta da Morandi. Il suo progetto era l’unico sugli altri dodici presentati da realizzare in cemento armato, che avrebbe dovuto essere meno costoso da mantenere, oltre che a fornire esperienza sulla tecnologia del calcestruzzo precompresso per il Venezuela.

Realizzato in calcestruzzo armato e precompresso, il ponte strallato si estende per 8.678 metri da una costa all’altra. Le cinque campate principali hanno una lunghezza di 235 metri, sono sorrette da torri alte 92 metri con la struttura che è distante 46 metri sopra l’acqua del lago.

In Italia l’aumento del traffico in quegli anni era stato sensibile. Quindi venivano costruiti anche qui ponti per velocizzare il traffico e liberare le strade cittadine.

Il viadotto Polcevera fu costruito fra il 1963 e il 1967 per opera della Società Italiana per Condotte d’Acqua: era fondamentale in quanto parte del tracciato dell’autostrada A10, costituendone un’infrastruttura strategica per il collegamento viabilistico fra il nord Italia e il sud della Francia oltre a essere il principale asse stradale fra il centro-levante di Genova, il porto container di Voltri-Pra’, l’aeroporto Cristoforo Colombo e le aree industriali della zona genovese.

Ma il 14 agosto 2018, il cedimento del Ponte Morandi ha sommerso il rumore dei tuoni del temporale sotto il quale Genova si era svegliata: son venuti giù più di duecento metri del ponte, trascinandosi appresso anche il pilone centrale e tutti gli ignari e inconsapevoli automobilisti che viaggiavano su di esso.

Cosa è accaduto?

Una volta completato, nel giro di pochi anni il ponte iniziò a manifestare problemi strutturali e di precoce obsolescenza, palesando un vistoso degrado edilizio già a partire dagli anni settanta.

Il traffico aumentava a vista d’occhio e questo non era prevedibile al momento della sua costruzione.

Infatti, con l’avanzare degli anni il viadotto divenne obsoleto anche dal punto di vista della portata: nel 2009, secondo uno studio della Società Autostrade sulla gronda di Genova, il ponte Morandi sosteneva 25,5 milioni di transiti l’anno, con un traffico quadruplicato rispetto al precedente trentennio e con un’ulteriore crescita del 30% prevista per i successivi trent’anni.

Lo studio sottolineava come il volume del traffico, foriero di code quotidiane alle ore di punta (specialmente all’estremità settentrionale, a causa dell’innesto sull’autostrada Genova-Milano), producesse un aggravio delle sollecitazioni della struttura, accelerandone il degrado. A conferma di ciò, con l’avvento del terzo millennio, le attività manutentive sul manufatto si erano fatte praticamente quotidiane, con un conseguente aggravio dei costi gestionali.

Il crollo del viadotto Morandi è stato visto da molti come una tragedia annunciata in quanto due anni fa l’ingegnere Antonio Brencich, professore associato di Costruzioni in cemento armato all’Università di Genova, aveva lanciato l’allarme in un articolo pubblicato nel 2016 su “Ingegneri.info”.

Ovviamente sulle cause ci sarà una commissione di esperti che trarrà delle conclusioni migliori di quelle che potrei ipotizzare io in queste righe.

Riporto solo quello che diceva Morandi.

“Se avessi previsto dei semplici tiranti di acciaio mi sarei imbattuto, per il passaggio dei carichi accidentali (penso in particolare a quelli severissimi ferroviari) in due serie difficoltà: la prima che l’allungamento dei tiranti dovuti al suddetto passaggio dei carichi avrebbe lesionato qualsiasi guaina in calcestruzzo gettata a loro protezione e che l’allungamento stesso sarebbe stato di tale entità da disturbare addirittura il transito dei veicoli ferroviari sul ponte (l’abbassamento della sede stradale sarebbe stato di circa 1 metro).

Ho pensato quindi che se i cavi di acciaio fossero stati pretesi in maniera tale che una guaina di calcestruzzo preventivamente disposta intorno ad essi fosse risultata compressa, il passaggio dei carichi avrebbe operato su di essa soltanto una diminuzione di compressione, senza mai raggiungere il valore zero, per cui fossero da escludersi concettualmente le fessurazioni e le deformazioni sarebbero state ridotte dal rapporto tra modulo elastico dell’acciaio e quello del calcestruzzo. È da considerare inoltre che la componente orizzontale della reazione, in corrispondenza del punto di innesco del tirante della travata orizzontale, costituisce uno sforzo di autocompressione della travata che contribuisce sensibilmente alla buona risoluzione economica del problema.”

Morandi, in degli appunti di una lezione tenuta proprio sul ponte sul Polcevera, scriveva:

“Il tema era molto difficile in quanto si trattava di costruire un ponte e di andare a mettere gli appoggi  in zone urbane: industriale, ferroviaria e stradale.

Per quanto poi riguarda la zona ferroviaria, c’era l’assoluta impossibilità non solo di mettere le pile, ma addirittura di mettere gli appoggi provvisionali.

Si tratta infatti dei fasci di svincolo a monte di Genova, dove in media passa un treno ogni due minuti, ciò che classifica questo punto come il più importante nodo ferroviario italiano.

Ecco quindi come il discorso della grande luce è direttamente derivato da queste esigenze fondamentali.

Le due luci più importanti, sostenute da 3 sistemi bilanciati, sono infatti superiori ai 200 metri.

L’opera è complicata anche da un altro fatto e cioè dalla coincidenza del terminale dell’opera con il terminale dell’autostrada Ponte S.Luigi-Savona-Genova. Questo terminale si andava a innestare con un angolo retto sull’autostrada Genova-Serravalle, il che ha determinato una serie di raccordi su 3 livelli, che ha fatto parte integrale della risoluzione generale del problema. Si è cioè dovuto fare una progettazione compatta, unitaria, che tenesse conto di tutte queste componenti”.

E dopo alcune descrizioni scrive:

“Si ricorda che tutte queste operazioni richiedono sempre una grande possibilità di controllo della geometria del sistema, poiché qualsiasi cambiamento del regime tensionale all’interno di una struttura rappresenta sempre un momento critico.

Le deformazioni quindi vanno sempre controllate, in modo che, all’apparire delle prime avvisaglie di anormalità, si possano immediatamente ricercare le cause e correre ai rimedi, altrimenti si corre il rischio di lasciar innestare dei fenomeni irreversibili. Da notare il vantaggio, sotto questo punto di vista, dei cavi provvisionali, che permettono la loro ritesatura”.

Quindi Morandi le aveva pensate, le cose che ha fatto. Con criterio, direi.

Ma ora?

Che ne sarà del Ponte sul Polcevera?

Va abbattuto?

Non è dello stesso parere Edoardo Cosenza, professore Ordinario di Tecnica delle Costruzioni all’Università di Napoli Federico II, e Componente del Consiglio dei Lavori Pubblici.

“Qualunque sia lo stato di degrado della rimanente parte del Ponte Morandi di Genova, a mio parere il recupero si può fare. E se potessi decidere io: si deve fare.

Nulla in generale contro gli abbattimenti e le ricostruzioni, anzi in Italia si usano pochissime volte ed è un male. Anche le strutture si possono ed a volte si devono rottamare.

Ma la struttura di Riccardo Morandi nella sua semplicità si presta a qualunque rinforzo. Ed a tornare a nuova vita.

Le pile (diciamo in generale gli elementi subverticali della struttura) sono degradate? Si rimuove il calcestruzzo superficiale, si trattano le armature che credo siano solo esterne, si ripristina il tutto con malte ed a mio parere si rinforza pure significativamente con materiali fibrorinforzati, soprattutto per aumentare il confinamento. Più resistente e più durevole.

Problemi agli stralli rimanenti? Non credo perché sono stati cambiati di recente. Se ricordo male ed invece qualcuno non è stato ancora sostituito, lo si può fare tranquillamente.

Problemi nelle travate e nelle solette? Sono casi comuni, direi interventi standard. Le stesse vanno irrigidite per problemi dinamici? Anche questo non è complicato, specie con il ponte non in esercizio.

Il Ponte deve rimanere per ricordo della grande ingegneria e dei problemi dell’ingegneria, della manutenzione ecc. E in memoria delle povere vittime.

E anche per non sprecare altro denaro. Che certo deve andare per altre opere, non per far risparmiare il Concessionario.

Poi sulla parte da ricostruire, anche spazio alla fantasia ingegneristica, oppure che lo si rifaccia uguale ma con tecniche modernissime. Per me su questo va bene qualunque idea.

Questo è il mio modesto pensiero. Abbattere solo per abbattere? Come simbolo politico? Per me: no grazie.

A me piacerebbe che rimanesse come il Ponte della Memoria.”

Io non ho, come premettevo, le competenze tecniche per decidere ma sono sicuro che:

  • Il ponte aveva una struttura innovativa per l’epoca ed era stata progetta da un ingegnere competente quale Riccardo Morandi;
  • I materiali 50 anni fa erano di gran lunga meno resistenti e durevoli di quelli di oggi;
  • L’intensità del traffico negli ultimi decenni ha di gran lunga superato le previsioni di progetto;
  • Considerando le tre premesse sopracitate risulta chiaro che per questo ponte un continuo controllo ed una scrupolosa manutenzione erano fondamentali, e presumibilmente sono stati realizzati, compatibilmente con le risorse disponibili (e questo forse è il vero problema);
  • I ponti di oggi, che beneficiano di conoscenze e tecnologie molto avanzate, vengono progettati per una vita utile di circa 100 anni, e sempre nell’ipotesi che ricevano adeguato controlli e manutenzione durante il tempo. Viceversa, i ponti costruiti ieri non erano espressamente progettati per lunghe e definite vite utili, in quanto il concetto di vita utile delle strutture è relativamente recente. E quando raggiungono una certa età, hanno spesso necessità di cure difficili, assidue e costose.

Parlando con i miei amici ingegneri, siamo tutti concordi su una cosa: puoi costruire una cosa bene o male, ma come (e quanto spesso) farai la manutenzione è fondamentale per la vita dell’opera.

In fondo, non è la stessa cosa per noi?

7 pensieri riguardo “Il ponte della discordia

  1. L’unica cosa che posso dire è che ho evitato di prendere parte alla lunga teoria di esperti infrastrutturali italiani che poi sono in genere anche esperti immunologhi, militari, economisti, informatici e ovviamente allenatori vincenti di calcio! Ma mi sono informato e anche questo post concorre a ciò.Poi le indagini diranno di più forse in maniera definitiva. Stendo solo un velo pietoso sui politici marionetta attuali che, ancor prima degli esperti e della magistratura hanno individuato i colpevoli…e sono certo, che, in epoca di social, se Morandi fosse stato vivo lo avrebbero ucciso a colpi di tweet e similari…

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  2. Mio figlio, dopo il millesimo telegiornale sull’argomento, mi ha chiesto: “ma questo Morandi, sapeva fare i ponti oppure no?”
    Domanda pertinente, direi, dato che tutti additano l’ingegnere come colpevole.
    Ma colpevole, per un uomo della strada come me, non lo è affatto.
    Il ponte era perfetto considerando:
    – i materiali conosciuti in quel tempo
    – la tecnologia conosciuta in quel tempo
    – il traffico in quel tempo
    Senza considerare l’argomento ‘manutenzione’, per quale l’Italia è “leggermente” deficitaria.
    No, secondo me lui non è colpevole affatto.

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