Immagine in evidenza di Martha T (05-23-13 Skagit Bridge Collapse) , via Wikimedia Commons

I guasti dei ponti possono portare a lesioni, perdite di vite umane e danni alla proprietà su una scala pari agli incidenti aerei, attacchi terroristici e disastri naturali. Ecco perché i progettisti di ponti, gli ingegneri, i lavoratori della costruzione, i manager e gli ispettori prendono il loro lavoro così seriamente. Il modo migliore per loro di prevenire incidenti catastrofici è quello di capire i fattori che causano il fallimento dei ponti.

In questo articolo, riveleremo le ragioni principali per cui i ponti diventano seriamente compromessi o crollano, insieme alle lezioni apprese da quelli che sono falliti a causa di – o sopravvissuti nonostante – questi fattori.

Una combinazione di problemi

La ragione principale per cui i ponti falliscono è un mix di fattori che, se accadessero individualmente, non causerebbero il collasso di un ponte. Tuttavia, quando si verificano tutti insieme, hanno conseguenze devastanti. Per esempio, i venti forti possono non essere sufficienti a causare il crollo di una struttura. Tuttavia, quando colpiscono un ponte che è strutturalmente troppo rigido per sopportarli, porta al crollo.

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La I-35W Mississippi River Bridge a Minneapolis è crollata improvvisamente nell’agosto 2007. La causa ufficiale fu attribuita alle piastre di rinforzo che erano troppo sottili e si strapparono lungo una linea di rivetti.

Il problema: Le piastre avevano sostenuto un pesante volume di traffico per 40 anni. Ci volle un fattore secondario, il peso aggiuntivo delle attrezzature di costruzione parcheggiate sul ponte in quel momento, per innescare il cedimento. Un altro contributore: L’usura dei tasselli non era stata identificata prima dell’inizio della costruzione perché le ispezioni del ponte erano state saltate.

Così, mentre i tasselli sono stati identificati come la causa principale di questo devastante crollo, sono stati in realtà tre fattori separati che si sono uniti per portare al disastro.

Problemi di infrastrutture

Secondo l’American Society of Civil Engineers, i ponti negli Stati Uniti guadagnano una mediocre valutazione C+ per manutenzione e sicurezza. Il gruppo riferisce che un ponte su nove nel paese è considerato strutturalmente carente, e l’età media dei ponti negli Stati Uniti è più di 42 anni. L’età e le condizioni dei ponti sono un fattore che contribuisce a molti crolli recenti.

Un aspetto positivo: Le attrezzature moderne rendono più facile ispezionare i ponti più vecchi per cercare potenziali problemi strutturali.

Imagine di Martha T (05-23-13 Skagit Bridge Collapse) , via Wikimedia Commons

Il crollo del ponte I-5 Skagit River Bridge nel 2013 è attribuito a problemi legati alle infrastrutture. Un carico sovradimensionato che attraversa il ponte è stata la causa immediata dell’incidente. Tuttavia, molte restrizioni di peso erano state poste sui veicoli che attraversavano il ponte perché era stato dichiarato funzionalmente obsoleto. Questa designazione significa che non aveva le strutture e i sistemi ridondanti che sarebbero necessari se il ponte venisse costruito oggi. Il crollo avrebbe potuto essere evitato se il ponte antiquato fosse stato rinforzato o sostituito prima, sfruttando gli standard più sicuri di oggi.

Inondazioni

Il clima che cambia oggi e gli eventi meteorologici estremi ad esso associati stanno causando più danni ai ponti legati alle inondazioni. La maggior parte di questi danni non è dovuta solo all’acqua. Durante un’alluvione, i fiumi raccolgono detriti, come alberi ed edifici, e li spingono con forza contro i ponti, causando il lavaggio delle loro fondamenta e la rottura degli elementi strutturali.

La maggior parte dei crolli avviene su ponti che sono stati costruiti molto tempo fa quando i progettisti non potevano immaginare il tipo di tempeste che avrebbero dovuto sopportare oggi. Questa è una lezione importante per i progettisti di ponti. Devono pianificare strutture e sistemi di drenaggio che possano resistere alle tempeste di oggi e a eventi meteorologici potenzialmente più estremi in futuro.

Le piogge estreme in Louisiana nell’agosto 2016 hanno causato danni significativi legati alle inondazioni ai ponti Walsh Road e Stein Road a Tangipahoa Parish, richiedendone la sostituzione. Mentre il danno a due ponti locali relativamente piccoli può non sembrare un grosso problema, la loro chiusura per più di sei mesi ha causato un impatto economico significativo per una zona che si sta riprendendo dalle tempeste. Una migliore pianificazione, inclusa l’installazione di sistemi di drenaggio delle tempeste o rinforzi dei ponti, avrebbe potuto evitare questo disagio.

Eventi inaspettati

Quando si tratta di costruzione di ponti, gli ingegneri semplicemente non sanno quello che non sanno. Innumerevoli incidenti sui ponti accadono a causa di problemi strutturali o di progettazione non previsti.

La buona notizia: La modellazione al computer e i test rendono più facile per gli ingegneri vedere come diversi progetti di ponti tengono contro una vasta gamma e combinazione di condizioni impreviste. Tuttavia, è importante per loro costruire ridondanze nelle strutture per coprire le possibilità sconosciute nel mondo di oggi che cambia velocemente.

Lo Tsing Ma Bridge a Hong Kong è tra i più lunghi ponti sospesi del mondo. È costruito su un sito che sperimenta terremoti, venti estremi, acque agitate e tifoni. Prima di essere completato nel 1997, è stato sottoposto a significativi test su modelli in scala, nella galleria del vento e al computer. Questo ha portato a innovazioni che hanno migliorato la progettazione di questo ponte e di altri che sono seguiti.

Incidenti

Che si tratti di un camion che colpisce un palo di sostegno, un treno che cade dai binari o una barca che si scontra con una fondazione, gli incidenti sono una delle ragioni principali per cui i ponti sono danneggiati o cadono. Gli ingegneri dei ponti devono pianificare per tutti i tipi di incidenti, compresi quelli causati dai veicoli che esistono oggi e quelli come le auto senza conducente, le petroliere oceaniche più grandi e le navi da crociera, insieme ai droni senza pilota che potrebbero avere un impatto sui ponti in un futuro prossimo e lontano.

Nel 1982, un aereo decollò dal Washington National Airport e 30 secondi dopo si schiantò contro il 14th Street Bridge sul fiume Potomac. Sette veicoli che viaggiavano sul ponte furono colpiti dall’aereo e finirono nell’acqua gelata. Quattro delle persone a bordo morirono. Sorprendentemente, solo poche centinaia di metri di guardrail e di muro dal lato del ponte sono stati strappati via. Questo è un testamento alla forza e alla durata della struttura costruita vicino al centro della capitale della nazione.

Incidenti di costruzione

Alcuni ponti non arrivano mai al completamento. Crollano durante la costruzione. Una lezione appresa da questi incidenti è che è altrettanto importante per i progettisti e gli ingegneri pianificare tutti gli aspetti della costruzione del ponte passo dopo passo, analizzando l’impatto che le nuove fasi avranno su quelle precedenti.

Nel 1907, un epico fallimento del ponte avvenne durante la costruzione a Quebec City. I progettisti furono informati che il ponte pesava otto milioni di libbre in più di quanto stimato ad un certo punto del processo di costruzione. Tuttavia, non pensavano che questo fosse un problema abbastanza significativo per fare delle modifiche. Poco dopo, un ingegnere in loco ha notato che il telaio del ponte stava iniziando a piegarsi. Tuttavia, altri non presero sul serio l’osservazione, sostenendo che le travi erano piegate quando furono consegnate. Non molto tempo dopo, la struttura è venuta giù, uccidendo 75 lavoratori. Alla fine, è stato determinato che le travi non erano adeguate a gestire il carico aggiuntivo di otto milioni di libbre.

Falle di progettazione ed errori di fabbricazione

Anche se sta diventando meno comune che in passato, alcuni ponti falliscono quasi immediatamente dopo il completamento a causa di significativi errori di progettazione o problemi associati ai materiali utilizzati nel processo di costruzione. Ispezioni frequenti durante il processo di costruzione possono fornire gli “occhi freschi” necessari per identificare problemi e difetti. Nuovi tipi di ascensori e attrezzature rendono più facile per gli ispettori raggiungere aree difficili da raggiungere dei ponti.

L’originale Tacoma Narrows Bridge fu costruito per attraversare il Puget Sound nello stato di Washington nel 1940. Quasi quattro mesi dopo l’apertura al pubblico, è crollato in acqua.

Il problema: Un difetto di progettazione lo faceva tremare violentemente con il vento. Questo ponte, soprannominato “Galloping Gertie”, è ancora citato nei libri di testo di ingegneria come esempio di come NON costruire ponti in zone di vento estremo.

Incendi

Gli incendi un tempo contribuivano molto di più ai guasti dei ponti rispetto ad oggi. La ragione? Molti ponti erano costruiti con legno altamente infiammabile. Tuttavia, gli incendi possono ancora abbattere un ponte, soprattutto quando le collisioni tra camion o autocisterne o gli incidenti di costruzione portano a incendi estremamente caldi che possono fondere i componenti in acciaio dell’infrastruttura.

Un passo che i progettisti di ponti possono fare per evitare conflagrazioni surriscaldate: proteggere le infrastrutture di servizio sui ponti in modo che il gas, l’elettricità e altre linee di servizio non causino o contribuiscano agli incendi.

L’88enne Liberty Bridge di Pittsburgh è stato danneggiato significativamente a causa di un incendio legato alla costruzione nel settembre 2016. Una scintilla da uno strumento di saldatura ha acceso un tubo di plastica altamente infiammabile e un telo. Il fuoco è bruciato così caldo che ha piegato una trave d’acciaio critica lunga 30 piedi di sei pollici. La trave era progettata per sostenere 2,4 milioni di libbre di pressione. Sono stati necessari rinforzi e trattamenti termici per riportarla all’allineamento strutturale.

Terremoti

Anche se rari, i crolli di ponti causati da terremoti possono essere devastanti. Ponti che oscillano o sezioni crollate di essi sono spesso le immagini iconiche di video e foto che la gente associa a questi potenti eventi naturali. Gli ingegneri dei ponti hanno trovato il modo di costruire ponti che sono più leggeri e aggiungono flessibilità e rigidità nei punti giusti che rendono più probabile sopravvivere anche alle scosse più violente e alle scosse di assestamento.

Chi può dimenticare le immagini della sezione del San Francisco – Oakland Bay Bridge che cadde durante il terremoto di Loma Prieta nel 1989? Fortunatamente, il crollo devastante costò solo una vita. Dopo l’incidente sono stati apportati significativi miglioramenti al ponte, compresa la sostituzione dei rivetti esistenti con altri più resistenti e trattati termicamente e l’aggiunta di travi a scatola diagonale che forniscono una maggiore stabilità quando il ponte oscilla da un lato all’altro.

Conclusione

Il modo migliore per evitare i guasti dei ponti è aspettarsi che accadano e pianificarli. È l’unico modo per proteggere il pubblico da lesioni, perdite di vite umane, danni alla proprietà e distruzione. Siete interessati a conoscere i modi per migliorare la qualità della progettazione e della costruzione dei ponti? Contattate un fornitore esperto per saperne di più.