SORVEGLIANZA E MANUTENZIONE PROGRAMMATA DEI PONTI ...

SORVEGLIANZA E MANUTENZIONE PROGRAMMATA DEI PONTI
1) Introduzione
La Rip.12 “Servizio Strade” ha in gestione un patrimonio di ca. 1700 ponti, con tipologie molto
diverse tra loro.
Di seguito viene illustrata la strategia che la Rip.12 ha impostato -e sta impostando- per la gestione
di un così numeroso e poco uniforme patrimonio e per farlo si cercherà di rispondere alle seguenti 3
domande:
Sorveglianza: come vengono controllati i ponti
Manutenzione programmata: come si decide su quale ponte intervenire
Costi della manutenzione: qual’è l’importo finanziariamente sostenibile
2) Sorveglianza
2.1) Panoramica normativa
Facendo una veloce panoramica su alcune delle normative d’indirizzo che regolano la sorveglianza
dei ponti, è possibile evidenziare 3 aspetti:
1) progressivo passaggio da una normativa prescrittiva ad una normativa prestazionale: nel ’67
si parlava di vigilanze trimestrali/annuali a tappeto su tutti i ponti, eseguite da
geometri/ingegneri, ma già nel 2001 non viene più indicata la qualifica del vigilatore, che
viene definito “tecnico incaricato” e soprattutto si perde l’imposizione di una frequenza
prefissata delle vigilanze, bensì questa deve essere commisurata alla tipologia del manufatto
o decisa a valle delle vigilanze di livello inferiore
2) Con il DM 2005 il committente diventa parte attiva, assieme al progettista, nella definizione
dei livelli di sicurezza, i quali devono venir decisi considerando il ruolo strategico della
strada, la vulnerabilità dell’opera ed il tipo di collasso che potrebbe verificarsi.
3) Con il DM 2005 viene evidenziato il legame tra la durabilità e una serie di altri fattori, alcuni
dei quali estremamente determinanti, quali la “robustezza” della soluzione
statico/architettonica e l’importanza del controllo sia in fase di progettazione che in fase di
esecuzione dei lavori. Ulteriori fattori che condizionano la durabilità sono il grado di
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aggressività dell’ambiente in cui è inserito il manufatto, il livello ed il numero di cicli dei
carichi accidentali e termici, la scelta di materiali resistenti o meno al degrado
Rif. normativi:
Circolare Ministeriale nr. 6736/61/A del 19/07/67 “Controllo delle condizioni di stabilità delle
opere d’arte stradali”
Circolare Ministeriale nr. 34233 del 25/02/91 nr. 34233 “DM ’90”
CNR-UNI 10011 “Costruzioni in acciaio -Istruzioni per il calcolo, l’esecuzione, il collaudo e la
manutenzione”
C.N.R. nr. 165 del 30/12/93 “
Decreto 14/09/05 “Norme tecniche per le costruzioni”
2.2) Descrizione del patrimonio in gestione
Cosa signifaca dire 1700 ponti Cosa rappresenta realmente questo numero
Di seguito si propongono alcune descrizioni che colgono aspetti diversi:
a) suddivisione per tipologia stradale:
758 ponti sulle strade Statali
946 ponti sulle strade Provinciali
13 ponti sulla MEBO
b) suddivisione per lunghezza: patrimonio di ponti relativamente corti, poiché soltanto pochi
ponti superano i 20m di lunghezza e più della metà hanno lunghezze inferiori ai 10m
ca. 140 ponti L > 20m
ca. 700 ponti L > 10m e < 20m
ca. 880 ponti L > 2m e < 10m
c) l’applicazione alla lettera della Circolare Ministeriale del 19/07/67 “Controllo delle
condizioni di stabilità delle opere d’arte stradali” (=vigilanze trimestrali) comporterebbe una
spesa annua di ben 2,6mil €, soltanto per le vigilanze:
2200 campate x 300,00 €/campata (2tecnicix4ore) x 4 volte/anno = 2.600.000,00
€/anno
d) valore del patrimonio gestito (senza iva):
250.000mq (totale mq d’impalcato) x 2.000,00 €/mq (valore medio comprese le spalle e
considerando il fatto che si sta parlando di ponti relativamente corti) = 500.000.000,00 €
e) il suddetto importo equivale ad un valore medio per ponte pari a:
500.000.000,00€ / 1700 ponti = 294.000,00 €
f) va inoltre ribadito il concetto visto nell’introduzione, secondo cui il patrimonio è costituito da
ponti con tipologie molto diverse tra loro
2.3) Banca dati
Fondamentale è stata la creazione di una banca dati nella quale sono stati fatti convergere i dati
relativi a:
censimento: Km, foto, zona,capocantoniere, caratt. geometriche
tipologia: schema statico, tipologia dell’impalcato
transitabilità: mezzi ordiari, mezzi d’opera e trasporti eccezionali
vigilanza: della quale parleremo nel paragrafo successivo
Esempi di 2 schermate banca dati:
2

Censimento
Transitabilità:
2.4) Vigilanza
Vediamo ora coma la Rip.12 ha affrontato il problema della vigilanza di 1700 (senza poter spendere
2,6mil € all’anno).
Innanzitutto è stato deciso di suddividere i ponti in due categorie: ponti semplici e ponti complessi.
Ponti semplici
Nei ponti semplici sono ricaduti 1550 ponti con le seguenti caratteristiche:
- Ponti isostatici
- Solettoni realizzati in cemento armato normale
- Solettoni realizzati con travetti in precompresso e soletta integrativa
- Solettoni realizzati con lastre in precompresso e soletta integrativa
- Ponti con travi e traversi in cemento armato normale e soletta integrativa
- Ponti con travi in precompresso e traversi in cemento armato normale e soletta integrativa
- Ponti ad arco in c.a. o pietra
- Ponti realizzati con tubo metallico ondulato
Si ritiene che tale tipologia di ponti abbia delle velocità o meccanismi di degrado sufficientemente
prevedibili ed individuabili anche da personale tecnico non specializzato, purchè sufficientemente
formato (capicantonieri e geometri).
Di seguito vengono riportati alcuni esempi di ponti semplici:
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Ponti complessi
Nel gruppo dei ponti complessi sono stati fatti ricadere i rimanenti 150 ponti:
- Ponti iperstatici
- Ponti con selle gerber
- Ponti con struttura portante in legno
- Ponti con struttura portante in acciaio
- Ponti con struttura portante in acciaio-calcestruzzo
- Ponti con cassone in cemento armato normale o cemento armato precompresso
- Ponti ad arco sospeso, a via inferiore o superiore, in qualsiasi materiale
- Ponti con cavi post-tesi, aderenti o non aderenti
- Ponti con appoggi industriali
Si ritiene che tale tipologia di tali ponti abbia delle velocità o meccanismi di degrado non sempre
prevedibili o facilmente individuabili, per cui si ritiene debbano venir vigilati da personale tecnico
sufficientemente qualificato (ingegneri)
Di seguito vengono riportati alcuni esempi di ponti complessi:
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La vigilanza dei ponti è stata suddivisa su tre livelli:
Vigilanza di 1° livello:
Il personale tecnico di zona (capicantonieri e geometri) esegue, durante i frequenti transiti lungo le
strade di propria competenza, un controllo visivo del piano viabile di tutti i ponti e, nel caso si
evidenzino particolari problematiche (giunti rotti e rialzati, barriere macroscopicamente ammalorate,
evidenti fessure nella pavimentazione, ecc..), contatterà il direttore di zona o coinvolgerà
direttamente i tecnici del Settore Ponti. La frequenza di tale vigilanza visiva si può intendere come
settimanale
Vigilanza di 2° livello ponti semplici:
Vigilanza eseguita sempre dai tecnici di zona, con frequenza biennale (o da piano di manutenzione
standard che la Provincia sta redigendo) compilando delle opportune schede, definite SCHEDE
SEMPLICI, che poi verranno inserite ed archiviate nella banca dati. Tali schede, una per ogni ponte,
riporta 15 possibili danni a cui può essere soggetto il ponte; il tecnico incaricato non deve fare altro
che verificare la presenza o meno di tali difetti, ed eventualmente l’entità (lieve o forte).
In fondo alla scheda il direttore di zona deve dare un giudizio complessivo del manufatto e riportare
eventuali note.
Il personale tecnico incaricato della compilazione è stato formato per la prima volta nel 2001 con un
opportuno corso e per mezzo di un apposito manuale che illustra e commenta i 15 possibili danni.
Nel 2005 tale corso è stato ripetuto.
Di seguito viene riportata la scheda utilizzata.
Vigilanza di 2° livello ponti complessi:
I ponti complessi vanno vigilati esclusivamente da ingegneri. E’ stato scelto di appoggiarsi ad una
procedura (software + schede) definita dalla CIAS “Manuale per la valutazione dello stato dei
ponti”, già in uso presso molte altre amministrazioni.
Le prime vigilanze di 36 dei 150 ponti complessi sono state eseguite a fine 2005.
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La frequenza di tali vigilanze va decisa dall’ingegnere vigilatore: si potranno avere ponti che devono
essere vigilati anche 1 volta all’anno, ed altri che invece sarà sufficiente vigilare ogni 5anni.
A differenza dei ponti semplici, dove viene utilizzata una scheda per ogni ponte, per i ponti
complessi vengono utilizzate più schede, una per ogni elemento che compone il ponte.
Di seguito vengono riportati alcuni esempi delle schede utilizzate, realizzate da CIAS – 4 Emme
Service Spa.
Vigilanza di 3° livello:
A valle delle vigilanze di 2° livello potrebbe essere necessario approfondire le indagini eseguendo
delle verifiche statiche, delle prove dinamiche, dei saggi in sito.
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Scheda per vigilanza ponti semplici:
Autonome Provinz Bozen-Südtirol
Abt. 12 Straßendienst
Provincia Autonoma di Bolzano-Alto Adige
Rip. 12 Servizio Strade
VIGILANZA PONTI SEMPLICI SS/SP
zona n° SS n° SP n° ponte al km:
punto logistico:
data
giorno mese anno
01) ormaie/buche/danni sulla pavimentazione
02) fessurazioni nell'asfalto in corrispondenza del giunto
(o apparecchio di giunto danneggato, se presente)
03) guardrail danneggiati
SI forte SI lieve NO
SI forte SI lieve NO
SI forte SI lieve NO
voce non
presente
voce non
presente
voce non
presente
04) ringhiere/parapetti danneggiati
SI forte
SI lieve
NO
voce non
presente
05) scarichi dell'acqua non efficienti
06) corrosione delle armature dei
cordoli/banchettoni
07) umidità/percolamenti dai giunti
08) umidità/percolamenti attraverso
l'impalcato
09) fessure nel calcestruzzo o muratura di
travi/pile/spalle
10) distacchi di calcestruzzo o muratura di
travi/pile/spalle
11) corrosione delle armature di
travi/pile/spalle
12) danno all'ancoraggio dei montanti del
guardrail
13) danni agli appoggi
SI forte
SI forte
SI forte
SI forte
SI forte
SI forte
SI forte
SI forte
SI forte
SI lieve
SI lieve
SI lieve
SI lieve
SI lieve
SI lieve
SI lieve
SI lieve
SI lieve
NO
NO
NO
NO
NO
NO
NO
NO
NO
voce non
presente
voce non
presente
voce non
presente
voce non
presente
voce non
presente
voce non
presente
voce non
presente
voce non
presente
voce non
presente
14) erosione delle fondazioni di pile o spalle
SI forte
SI lieve
NO
non
visibile
15) cedimenti del terreno/problemi in alveo
SI forte
SI lieve
NO
voce non
presente
16) stato generale di conservazione ( 1-5 )
Da compilare a cura del direttore d'ufficio
1 2
insufficiente
3 4 5
buono
NOTE E CONSIDERAZIONI:
(danni per urto di veicoli, o particolari considerazioni su problematiche riscontrate, eventuali foto)
……………………………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………………………………….
visto:
il tecnico incaricato
il direttore d'ufficio di zona
intervento diretto a cura dell'ufficio di zona
sopralluogo a cura del Settore Ponti
Scheda per vigilanza ponti complessi:
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3) Manutenzione programmata
L’obbiettivo delle vigilanza è quello di stabilire su quali ponti intervenire.
Inserendo i risultati delle schede all’interno della banca dati, vengono pesati i singoli difetti e
vengono estrapolati due indici: IDG e S.
IDG = l’indice di danno globale, ha valori che vanno da 0 a 100 ed indica quanto il ponte è
ammalorato
S = indice di sicurezza, ha valori che vanno da 0 a 7 ed indica il numero di difetti potenzialmente
pericolosi del ponte.
Non si ritiene in questa sede di entrare nel dettaglio di come si ottengono i suddetti indici.
Una classifica dei ponti secondo IDG, successivamente riveduta (piccoli spostamenti) per tener
conto dell’importanza della strada e dell’entità dei mezzi pesanti, permette di decidere la priorità
d’intervento.
Due ponti con pari ammaloramento, uno sulla MEBO e l’altro a Braies, hanno una diversa
importanza sociale ed inoltre, a causa della diverse entità del traffico di mezzi pesanti, un eventuale
difetto evolverebbe con velocità nettamente diverse.
Tutti i ponti con S diverso da 0, invece, necessitano della vigilanza da parte di ingegneri, i quali
devono confermare o meno la necessità di interventi per la messa in sicurezza o valutare la necessità
di una vigilanza di livello superiore.
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Di seguito viene riportato un esempio dell’esito della vigilanza sulla SP48. Si può vedere come 6
degli 8 ponti abbiano S=0 per cui non necessitano di particolari approfondimenti, anche per il fatto
che presentano bassi IDG; diversa la situazione degli ultimi due ponti, che invece necessitano di una
ispezione più approfondita (S=2 e 3) da parte di un ingegnere ed inoltre hanno buone possibilità di
essere soggetti ad interventi di manutenzione.
Quanto esposto riguarda la manutenzione programmata dei ponti semplici; procedura analoga vale
per i ponti complessi, per i quali entrano in gioco più parametri. Le schede ed il software per la loro
gestione, sono state prodotte dalla CIAS – 4 Emme Service Spa di Bolzano. Soltanto i risultati
significativi (l’equivalente dell’IDG e della S) vengono esportati nella banca dati generale della
Rip.12.
Importante a questo punto è evidenziare come non sia possibile confrontare le due liste di priorità
(una per i semplici e l’altra per i complessi), poiché vengono ottenute con schede diverse. Questo
comporta l’esigenza della suddivisione dei fondi assegnati alla manutenzione, ma i criteri in base ai
quali dovrebbero essere suddivisi tali fondi, sono ancora oggetto di dibattito: divisi in funzione del
numero, del valore, della vulnerabilità,….
4) Costi della manutenzione
Innanzitutto occorre quantificare con più precisione il valore del patrimonio, suddividendo i ponti in
funzione delle loro luci ed utilizzando dei costi a mq di impalcato o ml di spalla come indicato nella
seguente tabella:
costo mq
impalcato
costo ml spalla
fino a 3m € 800,00 € 1.000,00
da 3m a 8m € 1.000,00 € 2.000,00
da 8m a 20m € 1.200,00 € 3.200,00
da 20m a 40m € 1.400,00 € 3.800,00
oltre 40m € 1.600,00 € 8.000,00
IMPALCATO
SPALLE
= costo mq x larghezza di 9m x luce = € 375.516.000,00
= costo ml di spalla x larghezza 13m x 2 = € 133.156.000,00
PATRIMONIO = € 508.672.000,00
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Del valore totale di ca. 500mil € (senza iva), ca. l’80% è rappresentato dall’impalcato, mentre il
rimanente 20% è costituito dalle spalle.
Iniziamo ora a parlare di manutenzione programmata, dandone la definizione:
Manutenzione programmata = costi di ricostruzione + costi di manutenzione
Per semplicità di calcolo, e poiché la filosofia del ragionamento non cambia, si ipotizza assenza
d’inflazione, in modo da evitare complesse formule finanziarie.
E’ importante sottolineare che i ragionamenti a seguire possono risultare inapplicabili al
singolo manufatto, ma si ritiene siano realistici nell’ottica dei grandi numeri.
4.1) Costi di ricostruzione
Estremizzando, si potrebbe adottare la strategia di non fare manutenzione, lasciare decadere il
patrimonio, recuperare il patrimonio residuo e ricostruire. Si può stimare che un patrimonio di ponti
nuovi, sui quali non viene eseguita manutenzione, dopo 30anni necessiti di una ricostruzione
completa degli impalcati e parziale delle spalle:
Patrimonio da ricostruire = 400.000.000,00 €
Patrimonio residuo = 100.000.000,00 €
Il patrimonio attualmente in gestione è mediamente vecchio (soprattutto i ponti sulle statali) e si può
stimare che, sempre mediamente, abbia una vita utile residua di 25anni. I costi di ricostruzione,
intesi come il capitale che l’amministrazione deve accantonare ogni anno, dipendono dalla vita utile.
Oggi: ammortizzare 400mil in 25 anni significa dover accantonare 16mil € all’anno 4%annuo del
patrimonio da ricostruire
Allungare la vita utile del patrimonio ad almeno 50 anni, come previsto dalla normativa,
comporterebbe un abbattimento della spesa annua a 8mil € 2%annuo.
Inoltre, più si aspetta a partire con le ricostruzioni, e più importante sarà la spesa annua (se si attende
5 anni, il patrimonio avrà vita utile di 20anni, per cui la spesa annuale sarà di 20mil, anziché 16mil).
A valle di queste semplici e banali considerazioni, emerge l’importanza di ricostruire ponti con
lunga vita utile, il che significa:
- costruire strutture “robuste”: evitare soluzioni magari pregievoli esteticamente, ma vulnerabili
- curare la scelta dei materiali: spendere qualcosa in più per impermeabilizzazioni di qualità, quali
per esempio malte polimeriche anziché singole guaine bituminose.
- controllare la progettazione e l’esecuzione: curare quei piccoli dettagli costruttivi che hanno
grossissime ripercussioni sulla durabilità, quali per esempio il dettaglio dell’interfaccia tra un giunto
di sottopavimentazione ed il banchettone.
Al fine di dare supporto ai singoli progettisti, interni o esterni all’amministrazione, la Rip.12 sta
redigendo un elenco di disegni standards o voci di capitolato.
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Assessorat für Bauten, ladinische Schulen und Kultur
Assessorato lavori pubblici, scuola e clutura ladina
Assessorat ai laûrs publics, scora y cultura ladina
Viatec 2006
2
0
0
6
COSTI DI RICOSTRUZIONE
Ipotizzando una vita media dell’attuale patrimonio ponti di 25 anni
400 mil. 25 anni 400 / 25 =16 mil./anno
400 mil. 35 anni 400 / 35 = 11,4 mil./anno
400 mil. 50 anni 400 / 50 = 8 mil./anno
Bisogna aumentare la vita utile:
-Scelta tipologia
-Scelta materiali
-Controllo progettazione ed esecuzione
4.2) Costi di manutenzione
2% annuo
per ricostruzione
La manutenzione può essere definita come quell’insieme di attività, ordinarie e straordinarie, che
permettono di portare la vita di servizio del manufatto a quella minima prevista dalla normativa
(50anni). Abbiamo ipotizzato che senza manutenzione (ponte abbandonato a se stesso), la durata
potrebbe aggirarsi attorno ai 30anni, per cui la manutenzione dovrebbe allungare la vita utile di
20anni.
Ma quanto è lecito spendere in manutenzione
Se per un ponte da 1mil spendo in 50anni 650.000€ in manutenzione è tanto o poco
Per cercare di rispondere a queste domande un ragionamento potrebbe essere il seguente.
Abbiamo visto che una strategia della manutenzione potrebbe essere quella di non fare
manutenzione; in questo caso l’amministrazione dovrebbe accantonare ogni anno 13,3mil per la
ricostruzione. La manutenzione finanziariamente sostenibile per allungare la vita di ulteriori 20anni
non deve “costare” all’amministrazione di più di quello che costerebbe ricostruire l’intero
patrimonio ogni 30anni = 13,3mil, da cui risulta un valore totale della manutenzione pari a 264mil
che, rapportato su 50 anni, equivale ad una spesa annua di 5,3mil.
Tale importo di manutenzione può essere investito poco alla volta (soluzione auspicabile per non
ridurre eccessivamente il livello di servizio) oppure, al limite, in un’unica soluzione quando si è
prossimi allo scadere della vita utile.
Come meglio esplicitato dal grafico sotto riportato, si ottiene che la percentuale massima da
destinare alla manutenzione è pari all’ 1,3%annuo del valore del patrimonio (o del ponte).
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Assessorat für Bauten, ladinische Schulen und Kultur
Assessorato lavori pubblici, scuola e clutura ladina
Assessorat ai laûrs publics, scora y cultura ladina
Viatec 2006
100%=
400 mil.
€
COSTI DI MANUTENZIONE
66,6%=
264 mil.
Man
Man
Man
Man
Man
importo sostenibile totale
della manutenzione:
100 : 30 = X : 20
x = 66,6% 264mil
30 anni
senza manutenzione
400mil/30anni=
13,3 mil
50 anni
con manutenzione
(400mil + 264mil)/50anni=
t
13,3 mil
264 mil / 50 anni = 5,3 mil annui = 1,3% annuo
per manutenzione
Ovviamente questo ragionamento è plausibile se fatto sui grandi numeri, ma non è applicabile al
singolo ponte (che può avere svariate curve di decadimento, del tipo di quelle indicate tratteggiate);
la percentuale dell’ 1,3%annuo rimane, comunque, un risultato interessante per 2 motivi:
- Fornisce all’amministrazione uno strumento per la definizione di un budget giustificato per
la manutenzione
- rappresenta un termine di confronto per interpretare i piani di manutenzione
In 20-30anni miglioreranno notevolmente le tecnologie ed i materiali, per cui sicuramente si
assisterà ad una riduzione della pendenza della retta che rappresenta l’ammaloramento e di
conseguenza, a parità di spesa, aumenterà la vita utile; tale risparmio, però, verrà parzialmente
annullato a causa del fatto che nella realtà è impossibile effettuare, a causa di una serie di motivi, una
manutenzione programmata veramente ottimizzata.
4.3) Costi della manutenzione programmata
La tabella sotto riportata riassume i costi della manutenzione programmata (ricostruzione +
manutenzione) nella condizione:
a regime, con vita utile media del patrimonio di 50anni,
ed a oggi, con vita utile media di 25 anni.
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Assessorat für Bauten, ladinische Schulen und Kultur
Assessorato lavori pubblici, scuola e clutura ladina
Assessorat ai laûrs publics, scora y cultura ladina
Viatec 2006
Costi annui per manutenzione programmata
A REGIME (con vita media del patrimonio di 50 anni)
1,3% = 5,3 mil
per manutenzione
+
2% = 8 mil
per ricostruzione = 3,3% = 13,3
mil+iva
OGGI (con vita media del patrimonio di 25 anni)
1,2% = 5 mil
per manutenzione
+
4% = 16 mil
per ricostruzione = 5,2% = 21 mil +iva
BUDGET PER RICOSTRUZIONE
BUDGET PER MANUTENZIONE
GESTIONE COORDINATA
Va evidenziata l’importanza di una stretta correlazione tra i fondi per la ricostruzione e quelli per la
manutenzione, ottenuta per mezzo di una gestione coordinata/centralizzata.
5) Conclusioni
Alla domanda iniziale su quale fosse la strategia per gestire un così numeroso e poco omogeneo
patrimonio, la Rip.12 ha cercato di rispondere impostando una strategia basata su:
Metodologia oggettiva
Gestione coordinata dei fondi
In ambiti così poco standardizzati, come quello appena descritto, va sottolineata l’importanza di
rimanere aperti agli scambi d’esperienze con altri enti gestori, creando magari un gruppo di
lavoro.
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