Gli Stati Uniti d’America sono uno dei Paesi in cui si registrano, storicamente, la maggior parte dei crolli di strutture civili, tra cui soprattutto ponti e viadotti vari. Nel corso di questa rubrica spesso ci siamo soffermati su eventi accaduti nel territorio americano, ove si annoverano strutture crollate per le cause più disparate, che vanno dall’interazione col vento, alla risonanza indotta dal sisma, agli attacchi terroristici e agli errori umani.

Restiamo quindi in ambito statunitense e analizziamo un evento molto recente che ha avuto un notevole impatto mediatico non solo in patria ma anche all’estero: il crollo del Florida International University pedestrian bridge.

Con un costo complessivo di oltre 14 milioni di dollari, il ponte pedonale doveva servire da passaggio sopraelevato per connettere il campus universitario della Florida International University (o FIU, sita in Miami) al relativo dormitorio degli studenti, ed evitare così l’incrocio tra i flussi pedonali e il traffico veicolare di una grossa arteria stradale (la Tamiami Trail). Alle 13.47 del 15 marzo 2018, con il ponte ancora in fase di costruzione, il collasso di uno degli elementi portanti innescò il crollo della struttura sulla strada sottostante, aperta al traffico, provocando 6 morti e 9 feriti.

Come sempre per comprendere le cause del crollo è necessario analizzare dapprima il tipo di struttura e in seguito capire in che modo si sia innescato il collasso.

Un ponte in C.A.P.

Il ponte pedonale era stato progettato in Calcestruzzo Armato Precompresso e avrebbe dovuto comportarsi, una volta ultimato, come una struttura reticolare, anche se il design ricordava in parte un ponte strallato. Nelle figure sottostanti il ponte com’era al momento del crollo e come avrebbe dovuto essere una volta realizzato.

Stato di realizzazione del ponte poco prima del crollo – Credits: eng-tips.com
Stato finale del ponte una volta ultimato – Credits: bizjournals.com

Il Calcestruzzo Armato Precompresso (o C.A.P.) nasce dall’esigenza di far lavorare il calcestruzzo (debole a trazione) totalmente a compressione. In altre parole ogni sezione trasversale di un elemento in C.A.P., come ad esempio una trave, risulta essere compressa. Il processo si realizza facendo in modo che gli sforzi di trazione presenti nell’acciaio si trasferiscano al calcestruzzo generando la precompressione richiesta. A titolo di esempio si riporta un’immagine che mostra sinteticamente in che modo si realizza la precompressione.

Schema di funzionamento del C.A.P. – Credits: zanichelli.it

Un elemento soggetto al peso proprio, più eventuali carichi accidentali, avrà il lembo superiore compresso ed il lembo inferiore teso (caso di flessione semplice). Nel momento in cui si applica la precompressione si avrà una risultante globale degli sforzi sulla generica sezione trasversale che sarà sempre di compressione. I vantaggi di questa tecnica sono un aumento di resistenza rispetto al calcestruzzo armato ordinario e un degrado minore, visto che l’eliminazione di zone tese evita il fessuramento del calcestruzzo con conseguente intrusione di elementi corrosivi.

Al momento del crollo le uniche parti realizzate erano relative alla prima campata (la più lunga, quella che sovrastava l’arteria stradale), composta da: piano di camminamento, tetto e aste di collegamento diagonali. In una struttura reticolare ordinaria la porzione superiore (tetto in questo caso) porta gli sforzi di compressione, l’impalcato inferiore (piano di camminamento) porta gli sforzi di trazione e le aste diagonali compressione o trazione a seconda della loro inclinazione (N.B.: come detto nel C.A.P. la somma degli sforzi gravanti in un singolo elemento dà come risultato un elemento ancora compresso, in altre parole la componente di compressione deve risultare sempre maggiore di quella di trazione). Nell’immagine sottostante è mostrato lo stato di costruzione del ponte, con i rispettivi elementi, poco prima del crollo.

Foto del ponte in costruzione con indicazione dello stato di lavoro degli elementi – Credits: miamiherald.com

Post-tensione, crollo e conseguenze

Nella tecnica del C.A.P. esistono due differenti metodi per trasferire gli sforzi dall’acciaio al calcestruzzo e generare così la precompressione. Nel primo (sistema a cavi pre-tesi), si mettono inizialmente in tensione i cavi, si esegue il getto di calcestruzzo, si attende la sua maturazione e infine si tranciano gli stessi in maniera tale che il ritorno elastico trasferisca lo sforzo. Nel secondo metodo (sistema a cavi post-tesi) i cavi vengono inseriti quando il calcestruzzo risulta già maturo e vengono in seguito messi in tensione mediante l’utilizzo di appositi martinetti idraulici. Nel FIU pedestrian bridge si scelse di seguire la seconda strada.

Il collasso della struttura avvenne a seguito della rottura di uno degli elementi diagonali del ponte, proprio mentre veniva eseguita l’operazione di post-tesatura dei cavi in acciaio, in particolare le autorità asserirono che era in corso uno “stress-test” per verificare il comportamento dell’opera. Tra le macerie infatti venne ritrovato un martinetto idraulico ancora integro ed ancorato, segno del fatto che le operazioni erano in corso.

Con l’aiuto della figura sottostante, schematicamente, si può ricostruire l’evento: in verde sono rappresentate le parti del ponte realizzate, in blu le parti ancora da costruire e in rosso l’elemento diagonale collassato per primo. La parte in verde è una classica struttura reticolare la quale, una volta privata di uno degli elementi diagonali, redistribuisce gli sforzi nella rimanente parte dell’opera. In questo nuovo scenario statico l’incremento di sollecitazioni, dovuto alla rimozione di un elemento portante, si è rivelato insopportabile per la struttura, che è crollata “spaccandosi” in una delle sezioni mediane dell’impalcato (come è possibile apprezzare nel link al video a fine articolo).

Schematizzazione del ponte con indicazione dell’elemento collassato – Credits: wikipedia.org

Ma qual è stato il motivo preciso che ha portato al collasso dell’asta diagonale? Ad oggi non è ancora chiaro. Il perché l’elemento sia “saltato” durante un’operazione che dovrebbe essere ordinaria è oggetto di discussione tecnica. Parlando per ipotesi potrebbe essersi verificato un errore di costruzione o montaggio (ricordiamo che il C.A.P. è composto da elementi prefabbricati) che ha reso debole localmente la struttura e la “messa in tensione” dei cavi ha irrimediabilmente mandato in crisi il materiale.

Anche a livello legale la vicenda risulta tutt’altro che chiusa, difatti è ancora in corso il processo che ha il compito di ripartire le rispettive colpe tra progettisti, figure tecniche ed imprese esecutrici dei lavori. Il dubbio che ci sia stata negligenza è grosso, infatti due giorni prima (il 13 marzo) gli ingegneri si accorsero di alcune crepe nell’impalcato inferiore a cui non diedero molto peso, decretando che l’integrità strutturale non risultava compromessa. Successivamente, nelle ore precedenti il disastro, un testimone affermò di aver udito alcuni scricchiolii durante una sosta sotto il ponte in costruzione, mentre ancora una volta veniva assicurata la totale sicurezza dell’opera.

Solo quando la questione sarà risolta avremo un quadro completo della situazione e capiremo se la negligenza ha compromesso, di nuovo, la sicurezza delle opere pubbliche.

P.S.:Nel link il video del momento del crollo ripreso da una telecamera.