Perchè i ponti crollano e l’ingegneria che cerca di prevenire tali disastri
Il crollo dei ponti è purtroppo uno dei peggiori disastri che possono avvenire ad opere di ingegneria umane
Nella giornata di ieri, il famoso Francis Scott Key Bridge di Baltimora, nel Maryland, è crollato dopo una collisione frontale con una grande nave portacontainer, facendo precipitare nel grande fiume sottostante diversi veicoli passeggeri che erano sul ponte. Wes Moore, il governatore del Maryland, ha già dispiegato risorse di emergenza per gestire le conseguenze dell’incidente, compresa la ricerca e il salvataggio dei civili colpiti e l’inizio delle riparazioni sul ponte di Baltimora.
La semplice idea che una cosa del genere accada è terrificante, di sicuro, ma sfortunatamente nessun ponte è invulnerabile. Costruzione di ponti è un’intera sottoprofessione dell’ingegneria strutturale perché è sia una componente estremamente vitale dei viaggi e dei trasporti moderni sia perché richiede una miriade di conoscenze specializzate. C’è una ragione per cui alcune delle menti più brillanti della storia hanno lasciato il segno nel campo dei ponti: non è facile. Nessun ponte è costruito per crollare, ovviamente, ma a volte le forze sembrano cospirare contro di noi e causare questo tipo di incidenti massicci.
In una tale circostanza, è importante chiedersi perché i ponti crollano nonostante i nostri migliori sforzi e quali passi fanno gli ingegneri strutturali per ridurre la probabilità che accada di nuovo.
Indice
Cosa causa il crollo del ponte
La cosa difficile della costruzione di un ponte su uno specchio d’acqua è che è, per sua stessa natura, ad alto rischio di danni ambientali. Quando si verificano disastri naturali come potenti uragani, le acque alluvionali e i venti che soffiano violentemente possono strappare le fondamenta di un ponte, riducendo la sua integrità strutturale generale. A seconda della posizione del ponte e della vicinanza alle linee di faglia, un terremoto particolarmente grave potrebbe anche scuotere le componenti senza sbocco sul mare.
Purtroppo, un crollo del ponte indotto da un disastro naturale è in realtà uno degli scenari migliori perché implica che il ponte è stato ancora costruito per durare. Ci sono molti ponti in Italia e nel mondo che sono stati considerati strutturalmente carenti a causa di vari fattori causati dall’uomo, tra cui materiali da costruzione economici e inaffidabili, costruzione impropria o decisioni di progettazione generalmente sbagliate. Anche se un ponte è stato costruito con precisione per resistere, il semplice passare del tempo può gradualmente consumarlo, peggiorato ulteriormente dalla mancanza di manutenzione a lungo termine.
Anche se avessi tra le mani un ponte strutturalmente perfetto, costruito con i materiali più recenti e più grandi e mantenuto in forma impeccabile tutto l’anno, potrebbe comunque essere vulnerabile. Come ci ha ricordato il crollo del ponte di Baltimora, ci vuole solo un incidente per annullare anni di lavoro.
Progettare un ponte migliore
Poiché non esiste un ponte a prova di crollo, l’ opzione migliore è quella di progettare un ponte in grado di mitigare il disastro nel miglior modo possibile. Alla base di questa unità ci sono gli standard e i codici presentati dall’American Society of Civil Engineers (ASCE) per quanto riguarda i ponti americani. Questi standard dettano il minimo indispensabile per la costruzione e il funzionamento sicuro del ponte; un nuovo ponte non può nemmeno essere approvato se la sua progettazione non solo soddisfa questi requisiti, ma li supera sufficientemente.
Oltre a soddisfare gli standard stabiliti per la creazione di ponti, gli ingegneri hanno il compito di progettare i loro ponti pensando sia allo scopo che alla posizione. Ad esempio, se un ponte è stato costruito a ovest dove le linee di faglia e i terremoti erano più abbondanti, dovrebbe avere un corpo flessibile e supporti per resistere in sicurezza a intensi scuoti. Allo stesso modo, se un ponte fosse situato più vicino a un grande specchio d’acqua come un fiume o l’oceano, dovrebbe essere costruito più in alto dei livelli di alluvione registrati, oltre ad avere aperture per l’acqua per passare in sicurezza senza accumulare pressione.
Se un ponte si trova in un porto di commercio affollato, deve anche essere dotato di caratteristiche di sicurezza affidabili, come luci luminose per illuminarlo al buio e un sistema di traffico per impedire alle barche di scontrarsi con il ponte o tra loro.
Misure di monitoraggio avanzate
Se un ponte prima o poi affronterà qualche tipo di problema, una delle cose migliori che gli ingegneri possono fare è dotarlo di un sistema di monitoraggio progettato per rilevare e segnalare le vulnerabilità. In questo modo, se i primi segni di un problema si rendono evidenti, la città può chiudere il ponte al traffico commerciale e sistemare le cose in un ambiente sicuro e contenuto.
Un componente importante di un tale sistema è uno estensimetro, un dispositivo elettronico attaccato a un filo metallico o a una trave che misura la quantità di forza di trazione che viene pressata su di esso. Se un estensimetro collegato ai componenti di un ponte rileva una deformazione tangibile dal peso o una sovrabbondanza di peso su una certa parte del ponte, gli ingegneri possono vedere la lettura elettronica e muoversi per affrontarla. Anche se non rileva alcuna deformazione immediata al ponte, lasciare uno estensimetro incorporato in un ponte per un lungo periodo di tempo può fornire dati di base inestimabili. Monitorare come il ponte sta rispondendo ai diversi livelli di peso e stimolazione nel corso degli anni dipinge un quadro molto chiaro di come sta restando alla prova del tempo.
Riabilitazione dei ponti usurati
Un ponte è un’installazione importante per qualsiasi città, poiché spesso funge da unico punto di collegamento tra due masse di terra altrimenti disconnesse e un importante mezzo di commercio e turismo. Questo è il motivo per cui qualsiasi città con un ponte dovrebbe fare in modo di mantenerla non solo in condizioni immacolate in generale, ma anche adattarla gradualmente alle esigenze del tempo.
La maggior parte dei ponti sono progettati per funzionare per circa 75 anni, anche se i danni intensi causati da disastri naturali e incidenti possono ridurre l’aspettativa di vita di quasi della metà. Anche se il ponte è fisicamente a posto, le mutevoli esigenze della città, come ulteriori corsie di viaggio e modifiche di budget, possono anche richiedere revisioni e manutenzione aggiuntiva.
Per fortuna, ci sono misure disponibili per ristrutturare i ponti che sono in circolazione da un po’. Se le travi di un ponte sono state piegate o danneggiate da un incidente o da un sovraccarico di peso, per esempio, gli ingegneri possono impiegare la saldatura e i trattamenti termici per riattaccarle e raddrizzarle. Le travi possono anche essere rafforzate avvolgendole con lastre di cemento o di acciaio. Una delle misure di manutenzione più sottilmente importanti è il trattamento della superficie, affrontando eventuali crepe o imperfezioni nel ponte. Rattoppando, riparando e rafforzando la superficie, i veicoli possono muoversi più facilmente, il che aiuta a distribuire meglio il peso e la pressione attraverso il ponte e ad aumentarne la durata.
Cosa avviene dopo un crollo
Lo stato del Maryland ha già mobilitato risorse per affrontare la perdita temporanea del ponte Francis Scott Key, ma sarà ancora difficile per un po’. Quel ponte è stato un importante ricevitore di importazioni ed esportazioni da camion a terra e barche via mare, e con i suoi resti che bloccano il fiume, il commercio avrà un colpo decisivo.
Poiché il ponte è appena crollato, al momento non si sa quanto tempo ci vorrà prima che il ponte sia di nuovo in condizioni operative, se può esserlo. A seconda della portata del danno e di quanto è recuperabile, il ponte potrebbe dover essere abbattuto e ricostruito, un processo che potrebbe richiedere da mesi a anni di pianificazione, budget e costruzione. È un processo estremamente arduo, anche con l’aiuto di moderni metodi di costruzione come il processo di stampa 3D utilizzato per costruire un ponte ad Amsterdam o il calcestruzzo sperimentale senza cemento. Questo evidenzia ulteriormente l’importanza vitale di prevenire i crolli dei ponti in primo luogo.
