I primi ponti non erano altro che tronchi d’albero piazzati sui corsi d’acqua da uomini primitivi. Da allora le tecniche di costruzione sono piuttosto migliorate: dal legno siamo passati alla pietra, poi al ferro e all’acciaio. Nel ventesimo secolo è apparso il cemento armato. Il cemento è un materiale molto solido, soprattutto se combinato con l’acciaio. Eppure questa settimana, a Genova, il ponte Morandi è crollato improvvisamente, provocando decine di vittime e rafforzando i timori degli ingegneri civili, preoccupati che in tutto il mondo i ponti costruiti in cemento armato si stiano deteriorando più rapidamente del previsto.

Il Morandi è un ponte sospeso, o strallato (in cui i cavi, o stralli, sono ancorati a piloni o torri di sostegno), anche se presenta variazioni insolite rispetto al progetto classico. Questo tipo di ponte usa uno o più piloni da cui partono cavi d’acciaio che sostengono le campate. È diverso da un ponte sospeso come il Golden Gate di San Francisco, in cui i cavi che reggono le campate sono appesi verticalmente a un cavo principale ancorato a una delle estremità del ponte. I ponti strallati sono molto diffusi, soprattutto per coprire distanze minori rispetto a quelle dei ponti sospesi.

Un elemento comune nei ponti strallati è il motivo a ventaglio disegnato dai cavi che partono dal pilone. Se uno dei cavi è danneggiato o si spezza, il carico del ponte è calcolato in modo che gli altri cavi possano reggere la struttura. Il ponte Morandi, però, è particolare, perché era sostenuto da stralli in cemento armato precompresso, composti da fasci di cavi d’acciaio stretti tra loro e rivestiti di cemento. Il ponte è stato progettato da Riccardo Morandi, un sostenitore di questo modello. In tutto il mondo i ponti progettati come il Morandi sono pochi.

Già in passato erano stati sollevati dubbi sullo stato di salute del ponte di Genova. Nel 2016 Antonio Brencich, esperto di cemento armato dell’università di Genova, aveva definito il ponte “un fallimento dell’ingegneria”, sostenendo che avrebbe dovuto essere sostituito al più presto. Daniele Zonta, ingegnere civile dell’università britannica di Strathclyde, a Glasgow, spiega che fin dall’inaugurazione del ponte, nel 1967, è stata necessaria una manutenzione continua degli stralli.

Nonostante il progetto del ponte sia poco comune, è troppo presto per stabilire se questa sua particolarità sia stata la causa principale del crollo. In ogni caso c’è un aspetto in cui il ponte Morandi non è affatto un’eccezione. In tutto il mondo i ponti più vecchi, specialmente quelli in cemento armato, si stanno rapidamente deteriorando. Uno studio del 1999 ha riscontrato che circa il 30 per cento dei ponti stradali europei presenta una qualche criticità, spesso dovuta alla corrosione dell’armatura d’acciaio o dei tiranti precompressi.

Le conclusioni di un rapporto pubblicato a gennaio dall’American road & transportation builders association sono ancora più preoccupanti. Secondo lo studio, 54.259 ponti statunitensi (su un totale di 612.677) presentano “carenze strutturali”. Questi ponti problematici hanno un’età media di 67 anni e ogni giorno li attraversano 174 milioni di veicoli. Con il ritmo attuale di riparazioni e sostituzioni, serviranno 37 anni per risolvere tutte le carenze, spiega Alison Premo Black, capo economista dell’organizzazione.

Cosa sta accadendo a questi ponti? Il cemento, o piuttosto l’acciaio usato per rinforzarlo, può presentare una grande varietà di problemi. Il sale, il ghiaccio e altri fenomeni atmosferici possono provocare piccole crepe sulla superficie del cemento. Allargandosi e diventando sempre più profonde, queste crepe lasciano entrare l’acqua, che raggiunge i tiranti o l’armatura e corrode l’acciaio. A sua volta, la corrosione provoca un allargamento delle crepe, aumentando il rischio di crollo del cemento. La prova evidente di questo processo sono le strisce arrugginite sulle macerie.

Ci sono altri fattori che aggravano il deterioramento dei ponti, come per esempio la costante vibrazione dovuta al traffico, spiega Mehdi Kashani, esperto di meccanica strutturale dell’università di Southampton. Si tratta di un aspetto particolarmente problematico per i ponti costruiti negli anni sessanta, quando il traffico era minore, le auto erano più piccole e i camion molto più leggeri.

Inoltre, bisogna considerare l’effetto delle condizioni climatiche estreme: il calore e il freddo espandono e contraggono la struttura, le inondazioni erodono le fondamenta e i venti fanno oscillare il ponte. È per questo motivo che le ispezioni e la manutenzione periodica sono fondamentali.

La tecnica viene in aiuto
Oggi possiamo contare su nuovi metodi di monitoraggio delle strutture che aiutano gli ingegneri a individuare un problema prima che sia troppo grave. Anziché doversi arrampicare su un ponte o erigere un’impalcatura, oggi è possibile utilizzare i droni per scattare fotografie dettagliate di ogni area del ponte. I sensori elettronici forniscono una lettura costante dei movimenti della struttura. Gli scanner laser possono creare immagini tridimensionali di un dettaglio della struttura. Tutto ciò dovrebbe bastare, se soltanto le autorità riuscissero a garantire il monitoraggio e la manutenzione preventiva. Se queste procedure vengono saltate, per qualsiasi motivo, i risultati possono essere disastrosi. “Il ponte di Genova non è il primo a crollare”, sottolinea Kashani. “E sfortunatamente non sarà l’ultimo”.

Il monitoraggio e la manutenzione non sono le uniche opzioni. Quando i ponti sono stati costruiti, tra gli anni cinquanta e settanta, si pensava che molti di essi sarebbero sopravvissuti per oltre un secolo. Ma il decadimento del cemento armato ha spinto gli ingegneri a ridimensionare l’aspettativa di vita dei ponti, portandola a cinquanta-sessant’anni. Questo significa che migliaia di ponti si stanno avvicinando alla fine dei loro giorni. Ristrutturarli è possibile, ma anche molto costoso. In molti casi potrebbe essere più economico costruire un nuovo ponte.

Le nuove strutture, tra l’altro, offrono il vantaggio di poter sfruttare i progressi dell’ingegneria. La scienza dei materiali ha fatto passi da gigante, e oggi è possibile manipolare la struttura interna di una sostanza per rendere il cemento più solido e l’acciaio più resistente. Il cemento a elevate prestazioni è già stato utilizzato in diversi paesi per rafforzare gli edifici permettendogli di reggere l’impatto di terremoti o esplosioni. Oltre alla sabbia e al cemento, questi “super-cementi” contengono altre sostanze, come il quarzo e altri materiali rinforzanti. In alcuni test, l’aggiunta di fibre vegetali ha prodotto un cemento nettamente più solido.

Un’altra ipotesi in fase di studio è quella del cemento autoriparante. Per ottenerlo possono essere impiegati diversi metodi, ma l’idea di fondo è che, in caso di comparsa di crepe in superficie, si inneschi automaticamente una reazione chimica capace di sigillarle.

La sostituzione massiccia dei ponti più vecchi sarebbe un’operazione estremamente costosa. Il ponte Governor Mario M. Cuomo, costruito per sostituire il vecchio Tappan Zee che attraversa il fiume Hudson a New York, diventerà pienamente operativo prima della fine dell’anno. È un ponte strallato, ma dal progetto più tradizionale rispetto al ponte Morandi. Il costo complessivo dovrebbe aggirarsi sui quattro miliardi di dollari. Il vecchio ponte, costituito in gran parte di cemento e acciaio e costruito negli anni cinquanta, era costato appena 60 milioni di dollari, corrispondenti a 564 milioni di dollari attuali. Un affare. La sua vita prevista era di cinquant’anni, è arrivato a 62. Il sostituto dovrebbe restare in piedi per un secolo. Il tempo ci dirà se sarà così.

(Traduzione di Andrea Sparacino)