Le lezioni
Per questa oggettiva insufficienza di conoscenza e di Normative su questa tipologia di ponti e sulle loro connessioni, la FHWA si è preoccupata immediatamente di fornire ai progettisti una metodologia corretta: dopo circa sei mesi dal crollo, nel Febbraio del 2008, ha così pubblicato una bozza di Linee Guida e successivamente in Marzo ha fatto iniziare una campagna di ispezioni su 25 ponti. Da queste ispezioni è risultato che quattro ponti non soddisfacevano i requisiti di sicurezza, ma nessuno, fortunatamente, presentava lo stesso errore progettuale del I-35W. In particolare solo uno, il St. Cloude Bridge, è stato chiuso al traffico, mentre gli altri tre – Hastings Bridge, Winona Bridge e Blatnik Bridge – hanno subito tuttavia impegnative attività di manutenzione straordinaria.
Nell’ispezione dell’ Hastings Bridge, si è trovato nel lato libero di alcuni gusset plates un imbozzamento probabilmente dovuto alla fase di montaggio e alla corrosione sviluppatasi; nel Winona Bridge, invece, si è valutato che la corrosione aveva ridotto il fattore di sicurezza in ben 15 connessioni, mentre nel Blantink Bridge la stessa corrosione aveva creato problemi in ben 29 connessioni; la manutenzione in questo ultimo ponte ha portato ad un lavoro di manutenzione straordinaria costato circa 900.000 Euro. Un anno dopo, nel Febbraio 2009, sono state pubblicate le Linee Guida definitive della FHWA: qui si forniscono formule che permettono la stima della massima capacità portante dei gusset plates soggetti a taglio, compressione, trazione e via dicendo. Tuttavia, alcuni aspetti importanti, come ad esempio gli effetti di imperfezioni strutturali sulla massima capacità portante, non risultano pienamente affrontati. Per questo motivo, il National Institute of Standards and Technology (NIST) ha concentrato l’attenzione allo studio di queste particolari connessioni in un programma specifico chiamato “NIST Physical Infrastructure Program” a cui uno degli autori ha partecipato come guest researcher.
Il Nist Physical Infrastructure Program
Questo programma, collaborazione tra FHWA e il Dipartimento di Metallurgia del NIST (MSEL), si è occupato di due aspetti:
- tecniche di monitoraggio non distruttive applicate a test a scala reale di gusset plate;
- implementazione di modelli numerici semplificati per svolgere analisi che siano sufficientemente accurate ma non richiedano un proibitivo onere computazionale.
Su quest’ultimo punto, l’idea era quella di trovare soluzioni che potessero essere intermedie tra le più avanzate e complesse modellazioni numeriche e le note formulazioni analitiche da svolgere a mano. Nei risultati di analisi non lineari svolte sul modello del ponte avente in un caso tutti i nodi rigidi (rigid joints) e nell’altro tutti i nodi rigidi ad eccezione proprio del nodo U10W, modellato con i cinque elementi di connessione (semi-rigid joint), si nota come – introducendo non linearità anche solo in un nodo – si produca una riduzione notevole del carico ultimo della struttura in esame: nel caso di modello a nodi rigidi (rigid joints), il carico ultimo risulta essere pari a 6,5 volte circa i carichi verticali e il collasso avviene a seguito delle plasticizzazioni degli elementi strutturali, mentre nel caso di modello con un solo nodo modellato come semirigido (semi-rigid joints) si nota che già per un moltiplicatore pari a 0,92 il sistema strutturale inizia a perdere di rigidezza fino ad arrivare al valore di collasso di 1,6. Relativamente le sollecitazioni e le massime capacità di resistenza assiale dei cinque elementi componenti la connessione, si nota come in corrispondenza di un load factor pari a 0,9, l’elemento di connessione diagonale raggiunge il suo massimo valore di capacità per compressione e solo grazie a una ridistribuzione delle forze, la struttura raggiunge un valore di moltiplicatore ultimo di 1,6.
Conclusioni
La vicenda dell’I-35W Bridge # 9340 crollato nell’Agosto del 2007 è esemplare. Nel ripercorrere i fatti che caratterizzano questo evento e la sua incubazione, si riconosce che il modello generale di Reason può fornire un quadro coerente di interpretazione dell’incidente: si è arrivati al crollo per deficienze nelle Normative, nel progetto, nella realizzazione, nelle ispezioni, nella manutenzione. Tutte queste mancanze si sono allineate e hanno consentito la realizzazione dell’evento incidentale: allo stesso tempo, se almeno una di queste fallacie fosse stata contrastata, il crollo probabilmente non sarebbe avvenuto. Questo è il lato triste che sempre accompagna le attività dell’Ingegneria Forense. Accanto a questa discesa, esiste però un processo in risalita, che concerne tutto quanto si impara da un crollo, in termini di aumento di conoscenza sulla progettazione strutturale e sulla realizzazione e gestione delle opere: questo è la faccia positiva della Ingegneria Forense.