Agostino Messana *
Il R. Decreto-Legge 16 novembre 1939, n. 2229, « Norme per l’esecuzione delle opere in conglomerato cementizio semplice od armato », al Capo V - Norme di collaudo - art. 51, prescrive fra l'altro: « Nelle prove la costruzione deve essere possibilmente caricata nei modi | previsti nella progettazione ed in generale in modo tale da determinare le massime tensioni 0 le massime deformazioni.
La lettura degli apparecchi di misura (flessimetri od estensimetri) sotto carico dev'essere ripetuta fino a che non si verifichino ulteriori aumenti nelle indicazioni ». Nella Circolare N. 494, in data 7-3-1960, del Ministero dei Lavori Pubblici - Consiglio Superiore - riguardante le « Norme per l’impiego delle strutture in cemento armato precompresso e note esplicative », all’Allegato N. 1 - Col laudo - si legge: « Le operazioni di collaudo, da praticarsi in conformità delle norme generali vigenti su opere similari e sulla base dei dati di progetto e delle prescrizioni di capitolato, devono essere condotte con il massimo rigore ed adeguata attrezzatura di apparecchi di misura (flessimetri centesimali sot tratti all'influenza termoigroscopica, estensimetri adeguati alle condizioni particolari, livellazioni di precisione, ecc.) ».
Dello stesso tenore, sempre per quanto attiene alle operazioni di col laudo, sono Je altre circolari emanate in proposito dal Ministero dei Lavori Pubblici.
Nella Circolare citata rispetto a quanto contenuto nel R.D.-Legge 16-11- 1939, per quanto riguarda gli apparecchi di misura, si nota la tendenza a stabilire una maggiore pretesa di precisione.
D'altra parte il progresso nella tecnica costruttiva dei viadotti rappre sentato dall'impiego sempre più generalizzato del precompresso e la ten denza a sfruttarne al massimo le proprietà di resistenza dovevano essere seguiti da una altrettanto accurata tecnica di controllo nelle prove di collaudo.
Quanto detto per le strutture in cemento armato precompresso vale per la grande maggioranza dei viadotti e ponti costruiti recentemente o da realizzare dato l'orientamento attuale di impiegare, nella costruzione di ponti e viadotti stradali ed autostradali, il cemento armato precompresso.
Dalla lettura della parte della Circolare ministeriale su richiamata si evince comunque che per le prove di carico sui viadotti non esiste, da parte * Istituto di Topografia della Facoltà di Ingegneria di Palermo. 11
delle autorità competenti, una preferenza per un metodo rispetto agli altri.
In effetti il problema della scelta degli apparecchi di misura e, conse guentemente, del metodo operativo più idoneo per la determinazione delle deformazioni, elastiche e permanenti, delle strutture sottoposte a prova di carico è molto delicato, principalmente nei casi di ponti e viadotti autostra dali o stradali di notevole importanza. A questi casi ci si riferirà nel prosieguo. i
E’ noto che la prova di carico su un viadotto, in genere eseguita in sede di collaudo, dovrà servire a determinare le deformazioni elastiche e permanenti (frecce) dell’impalcato e delle sottostanti travi (per i viadotti a travate rettilinee)(1) sotto l’azione di opportuni carichi esterni, deforma zioni che confrontate successivamente con le corrispondenti frecce teoriche forniranno al collaudatore un criterio di giudizio sulla stabilità dell’opera permettendo, in ultima analisi, di rilasciare il certificato di collaudo (2).
Rileggendo la parte della Circolare ministeriale sopra citata sì nota che le uniche indicazioni circa la precisione da conseguire nelle prove di carico sono contenute nell'espressione: « devono essere condotte con il massimo rigore ed adeguata attrezzatura di apparecchi di misura (flessimetri ecc.) ». Troppo poco!
SI può disporre di un « flessimetro centesimale sottratto all'influenza termo igroscopica » senza che per questo i risultati di una operazione di misura siano precisi al 1/100 di millimetro; basta vedere in seguito da quali errori possono risultare affetti i risultati di una prova di carico a causa del metodo operativo, indipendentemente quindi dalla precisione consentita dallo strumento,
Lo stesso può dirsi per gli « estensimetri adeguati alle condizioni par ticolari ».
L’ultima indicazione, « livellazioni di precisione », consente invece di stabilire l'ordine di grandezza della precisione da conseguire. Infatti nelle livellazioni di precisione, con riferimento in particolare alla livellazione geometrica, sia con linea di livellazione chiusa sia con stazione fissa e bat tute successve alla stadia posta sui vari punti da osservare e sui caposaldi di riferimento, si può determinare a priori la precisione conseguibile nella determinazione degli spostamenti dei punti della struttura, stabiliti la stru mentazione ed il metodo operativo (3).
In occasione del XVI Convegno Nazionale della S.I,F.E.T., svoltosi a Fiuggi, da parte di più di un intervenuto è stato espresso l'auspicio che 1 metodi operativi facenti capo all'uso di flessimetri siano definitivamente accantonati, per l'esecuzione delle prove di carico su ponti e viadotti, a favore di una generalizzazione d’adozione dei metodi topografici che pre vedono, principalmente, l’impiego dei livelli di precisione.
I motivi che si possono portare a sostegno di questa proposta sono essenzialmente i seguenti: a) - L'uso dei livelli è sempre agevole e garantisce sempre lo stesso grado di precisione qualunque sia l'altezza del viadotto sottoposto a prova (1) Eventuali altre prove potranno essere eseguite sulle spalle e sulle pile. (2) E’ da dire che le operazioni di collaudo vengono iniziate, in genere, all’inizio del. opera e nel corso di esse si tiene conto dei dati ottenuti nel corso dell’esecuzione dell’opera stessa; la prova di carico viene a costituire pertanto l’atto finale e, forse, più delicato. (3) R. GaLerto, Le tecnica topografica nei collaudi e controlli di grandi strutture. Bollettino SIFET, N. 1, 1971. 12
di carico, Nel caso di impiego dei flessimetri ha importanza, invece, l’altezza del viadotto, o per l’onerosità derivante dall'impiego di fili tanto più lunghi quanto più alto è il viadotto, se si impiegano, come dovrebbe sempre avve nire, fili in invar in modo da sottrarre lo strumento all’influenza termica, o per la minore garanzia di precisione se si ricorre, invece che a fili ìn invar, a fili in acciaio armonico, come generalmente avviene nella pratica.
In casi particolari rappresentati dalle prove di carico sui cavalcaferrovia e sui cavalcavia stradali ed autostradali le difficoltà obbiettive che si frap pongono all'uso dei flessimetri (basti pensare all’interruzione del traffico sulla strada o ferrovia sottostante), non sussistono se sì adotta il metodo to pografico. b) - Con i metodi operativi topografici con un solo strumento e con l'ausilio di opportune scale di lettura è possibile esaminare il comporta mento di un viadotto — s'intende avuto riguardo ai massimi valori ammis sibili delle lunghezze di battuta — in quanti punti si voglia. Impiegando 1 flessimetri occorre sistemarne uno per ogni punto della struttura di cui sì vogliono determinare i movimenti.
Conseguenza pratica di quanto ora detto è che tutte le volte che si impiegano i flessimetri ci sì limita a tenere sotto controllo la struttura soltanto in corrispondenza di pochi punti: in genere, mezzeria ed appoggi. Così facendo potrà sfuggire un eventuale anomalo comportamento della struttura (per es. di una delle travi trasversali di irrigidimento, nel caso di viadotti a travate rettilinee, specialmente quando si impiegano travi prefab bricate, pre-tese o pre-compresse)(4). c) - Ultimo punto, forse il più rilevante.
Si è d'accordo nell’affermare che ia precisione con la quale debbono determinarsi le deformazioni di un viadotto sottoposto a prova di carico deve essere all’incirca di 0,1 mm, qualungue sia il metodo operativo adot tato: a questo proposito nella Circolare minìsteriale sopra citata si parla di flessimetri centesimali (espressione non certo felice per indicare che sì tratta di strumenti con i quali le letture al quadrante possono eseguirsi con la stima del centesimo di millimetro) e di livellazioni di precisione (5).
Si supponga ora di volere determinare la freccia di deformazione in un punto ben determinato di una campata del viadotto in esame, in una data condizione di carico. Si sa che la freccia di deformazione in un punto qual. siasi della struttura si ottiene, in sede di collaudo, determinando lo spo stamento accusato dalla struttura, in quel punto e in quella determinata condizione di carico, e sottraendo ad esso l’eventuale spostamento riscon trato in corrispondenza dei vincoli, spostamento che può essere dovuto a cedimento della spalla (o pila intermedia, per viadotti a più campate) o a schiacciamento dei cuscinetti d'appoggio o alle due cause concomitanti, e la deformazione permanente.
Ora, mentre con l’impiego dei livelli è possibile in ogni caso misurare gli spostamenti della struttura in corrispondenza dei vincoli e determinare quindi la freccia netta in corrispondenza di ogni punto della struttura, non così può affermarsi che avvenga con l'impiego dei flessimetri per l’im (4) Si vedano i « diagrammi delle frecce » ricavati nelle prove di carico sui viadotti Landro e Allume: figg. 1 e 2. (5) In Germania, ad es., secondo le norme DIN 1045 le deformazioni di costruzioni in cemento armato è prescritto chiaramente che debbono essere misurate con la pre cisione di 0,1 mm. 13
possibilità pratica di sistemarli in corrispondenza dei vincoli. Infatti all’appoggio delle travi longitudinali sulle spalle e sulle pile intermedie vi èsempre una mensola di lunghezza variabile: l'appoggio avviene attraversopiastre, di piombo o neoprene, lunghi anche più di 50 cm.Si vede chiaramente che con i flessimetri non è possibile determinarele frecce nette in quanto quelli che si danno come spostamenti dei vincoliin effetti sono spostamenti riscontrati in corrispondenza di punti della campata libera, distanti dagli effettivi punti di appoggio anche più di 1 m.Di che entità sono gli errori che così vengono a commetetersi?Un'idea può ricavarsi utilizzando alcuni risultati ottenuti in una delleprove di carico eseguite dal nostro Istituto sui viadotti dell'autostradaMessina-Catania.Nella figura 1 è riportato il diagramma delle frecce ottenuto nella provadi carico sul ponte sul torrente Itala (6). In detto diagramma si notanoinnalzamenti nei punti di appoggio (7), dei quali è da tenere conto per ilcalcolo delle frecce nette in qualsiasi punto della campata; inoltre, nellaterza condizione di carico (carico massimo), a distanza di 1,00 m dal puntodi appoggio (distanza al di sotto della quale non è ragionevole pensare dipotere disporre il flessimetro) si è misurata una freccia di deformazionedi 0,7 mm e a distanza di 1,5 m addirittura di 1,4 mm. Questi valori rappresentano gli errori che si commetterebbero con l’uso dei flessimetri.Indicazioni qualitativamente analoghe si possono trarre dall'esame dellaficura 2 nella quale è riportato il diagramma delle frecce relativo alla provadi carico sul viadotto Allume della stessa autostrada.Evidentemente si tratta di indicazioni numeriche ricavate da due particolari prove di carico ed è chiaro che l'entità dei valori numerici varieràcaso per caso. Resta però valido, in ogni caso, il principio generale di nonritenere assolutamente idonei i flessimetri per la determinazione dei movimenti eventuali dei vincoli di una campata di un viadotto e, di conseguenza,per il calcolo delle frecce nette — cioè depurate dei cedimenti dei vincolioltrecchè delle deformazioni permanenti — di qualsiasi punto della campatasottoposta a prova di carico, indipendentemente dalla precisione intrinsecadello strumento e dalla cura posta nel metterlo in opera.Quali le conseguenze di quanto sopra scritto?A parere dello scrivente occorrerebbe che la normativa riguardante ilcollaudo in generale e, in particolare, le prove di carico su ponti e viadottiautostradali o stradali di notevole importanza — in cemento armato sempliceo precompresso e metallici (8) — prevedesse un metodo operativo ben determinato e che, coerentemente con le argomentazioni fin qui svolte, talemetodo fosse di tipo topografico; sarebbe opportuno poi che si fissasse ilgrado di precisione non già degli strumenti ma dei risultati delle operazionidi prove di carico rifacendosi eventualmente, ove fosse accolto il principiodi adottare esclusivamente il metodo topografico, alle norme in uso per lelivellazioni di precisione.(6) Per maggiori dettagli sulla prova di carico si veda: A. MESSANA, Prove di caricosu viadotti con l’uso di livelli di precisione. Bollettino SIFET, N. 4, 1971.(7) Individuati nel baricentro di tutta la zona di appoggio considerando una distribuzione triangolare dei carichi sulla piastra, in questo particolare caso di piombo elunga 60 cm. circa.(8) Indispensabili nelle prove di carico su viadotti metallici gli estensimetri per lostudio delle tensioni indotte nelle varie parti costituenti la struttura portante dai caricAi esterni.14