Tesi di laurea discussa al Politecnico di Torino, corso di laurea in

Analisi del rischio indotto da fenomeni di caduta massi su infrastrutture viarie
Tesi di laurea discussa al Politecnico di Torino, corso di laurea in Ingegneria per l’Ambiente e
il Territorio in data 10 ottobre 2010
Titolo tesi:
Analisi del rischio indotto da fenomeni di caduta massi su infrastrutture viarie
Tesista: Claudia Mignelli
Relatori: Prof. Ing. Daniele Peila, Prof. Ing. Sebastiano Pelizza, Dott. Geol. Stefano Lo Russo
I fenomeni di caduta massi da pareti rocciose (“frane veloci”) sono diffusi nelle regioni di
montagna e lungo le falesie costiere, costituiscono una costante fonte di pericolo per le
infrastrutture viarie e le attività umane in zone generalmente molto attive dal punto di vista del
turismo, talora mettendo a repentaglio anche la vita degli utenti.
Le pubbliche amministrazioni e gli enti gestori di strade e ferrovie dedicano da sempre
molta attenzione alla gestione e salvaguardia delle loro infrastrutture, promuovendo strumenti di
prevenzione dei fenomeni franosi per mitigare la pericolosità e ridurre conseguentemente i rischi.
In dettaglio, l’analisi dei tipi di intervento di messa in sicurezza contro la caduta massi è
condizionata sia dalla tipologia di movimento prevedibile e/o in atto, sia dall’uso del territorio su
cui il pendio incombe. In tal senso, per una corretta progettazione ingegneristica sono necessarie
conoscenze relative tanto alla stabilità dei versanti e alla previsione del moto dei crolli, quanto alla
valutazione della pericolosità del pendio ed alla gestione del rischio ad esso connesso. La scelta del
tipo di intervento (protettivo o preventivo), il suo posizionamento e la conseguente riduzione del
rischio sul territorio costituiscono un ampio campo di applicazione della geo-ingegneria,
coinvolgendo aspetti tecnico-costruttivi, economici, di impatto ambientale e di sicurezza (durante
sia la fase di costruzione che l’ esercizio dell’opera infrastrutturale).
La decisione di investire fondi pubblici per realizzare un’opera di bonifica preventiva o
protettiva del sito soggetto a dinamiche di versante (caduta massi), nasce dalla volontà di ridurre il
rischio gravante sull’infrastruttura viaria e quindi renderla compatibile con il suo esercizio, per
raggiungere questo obiettivo i tecnici gestori delle infrastrutture e le pubbliche amministrazioni
coinvolte necessitano di strumenti in grado di comparare, a differente livello di complessità e di
condizioni “geo”, gli interventi da effettuarsi e di definire una scala di priorità nell’ottica di
ottimizzare l’allocazione delle risorse.
Con riferimento più specifico alle strade, allo stato attuale delle conoscenze sono state
proposte differenti metodologie per la caratterizzazione di una parete rocciosa e del territorio
sottostante soggetto al pericolo di caduta massi, quali ad esempio: l’indice Rockfall Hazard Rating
System (RHRS; Evans and Hungr 1993), il Rock Engineering System (RES; Cancelli and Crosta
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1999); il Rockfall Hazard Assessment Procedure (RHAP; Crosta and Agliardi 2003); Quantitative
Risk Assessment (QRA; Corominas et al. 2005); anche Fell et al (2008a, 2008b) ha proposto estese
linee guida per la valutazione della suscettibilità da frane a cui è soggetto un territorio. Inoltre sono
stati sviluppati numerosi progetti internazionali sulla gestione del rischio in ambiente alpino, nel cui
ambito sono state proposte delle procedure di gestione: ETC Alpine Space PARAmount, Monitor
II, Imiriland, Riskplan. Questi metodi sono utilizzati per la pianificazione territoriale: tuttavia i
gestori delle strade hanno l'esigenza di valutare il rischio in termini numerici, quindi necessitano di
una metodologia quantitativa che permetta il confronto del rischio legato alla caduta massi tra
differenti tratti di strada e differenti condizioni ambientali.
Per fornire uno strumento in grado di rispondere a queste esigenze, nella presente tesi
di laurea è stata sviluppata una nuova metodologia per il calcolo del rischio da fenomeni di
crollo su un’infrastruttura stradale, basato sullo schema dell’analisi ad albero degli eventi, già
adottato per l’analisi di rischio in molte altre applicazioni ingegneristiche.
Tale metodo è stato denominato Rockfall Risk Managment (Ro.Ma.): la figura 1 riporta in
via grafica lo schema elaborato. Nella tesi di laurea è stata sviluppata la formulazione teorica ed
analitica del metodo: essa è stata convalidata dall’applicazione ad un caso reale, all’interno di uno
specifico contratto di ricerca tra il Politecnico di Torino e l’ente territoriale Fin Bard Spa (Regione
Autonoma Valle d’Aosta), svolgendo anche indagini conoscitive con rilievi in situ, esecuzione di
calcoli di caduta massi e proposta di interventi di protezione.
Il punto chiave dell’approccio Ro.Ma. è la possibilità di valutare quantitativamente il
rischio da caduta massi, sulla base di parametri misurabili e disponibili negli archivi delle
pubbliche amministrazioni, esprimendolo nella unità di misura quantificabile [n°morti/anno], valore
confrontabile con soglie di rischio utilizzate in altri settori dell'ingegneria, quali la valutazione dei
rischi industriali, della sicurezza dei lavoratori e dell’incidentalità stradale.
L’approccio sviluppato prende in considerazione molteplici parametri inerenti le
caratteristiche della strada (volumi di traffico, tracciato, velocità dei veicoli, distanza media di
arresto), le caratteristiche dell’ammasso roccioso (lunghezza parete soggetta a crolli, numero di
crolli nel periodo di osservazione) e l’analisi delle traiettorie; pertanto può essere applicato sia a
tratti di strada di lunghezza pluri-metrica su scala locale sia ad estensioni chilometriche eseguendo
analisi su scala regionale, ad esempio lo strumento può risultare utile al gestore di una strada
regionale.
In dettaglio, il metodo Ro.Ma. è basato sull’analisi statistica ad albero degli eventi: utilizza i
principali teoremi delle probabilità e i dati di probabilità incidentale disponibili nella letteratura
tecnica e/o provenienti da banche dati ISTAT, ricercati ed elaborati a tale scopo.
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Il valore del danno è stato considerato proporzionale al numero di persone presenti sulla strada, alle
caratteristiche del traffico (passeggeri di veicoli, motociclisti, ciclisti, pedoni) e al suo volume
(numero di veicoli /ora, giorno o stagione). Queste informazioni devono provenire da un attento
monitoraggio della strada da parte del gestore e costituiscono i parametri di ingresso dell’analisi.
Dopo aver calcolato il rischio utilizzando il metodo ad albero degli eventi è possibile
valutarne l’accettabilità ed eventualmente prevedere di ridurlo, mediante adeguate opere di
prevenzione o protezione.
Per la fase decisionale è stato sviluppato un abaco di rischio che distingue, mediante tre
fasce numeriche, i campi di rischio: accettabile, ALARA (As Low As Reasonably Achievable, cioè
ragionevolmente accettabile, tenendo in considerazione i tempi, i costi e i mezzi tecnici a
disposizione) e non accettabile. Il confronto del rischio calcolato con valori ritenuti accettabili per
altri settori dell’ingegneria, permette la comprensione in termini relativi del grado di sicurezza della
strada: ad esempio è possibile confrontare il rischio di incidenti mortali causati dal crollo di un
masso, con il rischio di incidenti mortali dovuti dallo scontro tra veicoli sulla medesima strada.
Il metodo Ro.Ma. è stato applicato ad un caso studio ed è diventato parte integrante del
progetto di ricerca: “Identificazione degli scenari di intervento strutturali e non strutturali
finalizzati a generare una condizione di rischio residuo minimo nell'ottica dell’accessibilità
pedonale e veicolare attraverso la strada romana di grande importanza storico–paesaggisticamonumentale e archeologica al centro storico ed al complesso monumentale del comune di Bard”
(contratto di ricerca N°278/2010 tra Finbard S.p.A. – DITAG Politecnico di Torino ) a cui la
scrivente ha partecipato in modo diretto durante la stesura della tesi di laurea.
Nel progetto, il metodo Ro.Ma. è stato applicato alla strada di origine romana che permette
l'accesso al Forte di Bard in Valle d'Aosta (Nord-Ovest d'Italia), percorso al elevato flusso turistico.
Negli anni la strada è stata più volte soggetta a diffusi fenomeni di crollo (anche con blocchi di
dimensioni maggiori di 2 m3), portandone alla temporanea chiusura. Nell’ambito della tesi di laurea
sono stati svolti diversi sopralluoghi in situ per la valutazione delle caratteristiche dell’ammasso
roccioso, seguiti da indagini traiettografiche e dal dimensionamento, contestualmente al sopracitato
contratto di ricerca, delle opere di protezione (rilevato paramassi, reti paramassi e reti in aderenza).
Applicando il metodo Ro.Ma. è stato calcolato il rischio iniziale delle strada; successivamente sono
stati inseriti nel calcolo i parametri relativi agli interventi di protezione e quindi è stato ripetuto il
calcolo ottenendo il valore di rischio residuo. La procedura ha permesso di confrontare le
condizioni di rischio in assenza e in presenza di opere di protezione, evidenziando in termini
quantitativi l’apporto di sicurezza per la strada, quindi agevolando il confronto con i valori
consigliati in letteratura tecnica.
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In conclusione, il metodo sviluppato dal punto di vista applicativo consente una valutazione
quantitativa delle condizioni di rischio da caduta massi su un’infrastruttura viaria e il suo confronto
con valori soglia, in modo da facilitare la pianificazione territoriale degli interventi.
I risultati della tesi e del metodo presentato per la loro originalità e rilevanza scientifica sono
stati pubblicati sulla rivista internazionale Natural Hazards: Mignelli C, Peila D, Lo Russo S (2012)
“ROckfall risk MAnagement assessment: The RO.MA. approach”. Natural Hazards, DOI
10.1007/S11069-012-0137-1 (riportato in allegato).
e in alcuni convegni internazionali:
-
Mignelli C., Peila D., Lo Russo S. (2011) “Analysis of risk induced by rockfall on roads.
Proposal of management procedure”, Proceedings of the Second World Landslide Forum –
3-7 October 2011, Rome;
-
Peila D., Mignelli C., Lo Russo S (2011) “An approach to rockfall risk calculation: the
RO.MA Method” Proceedings of Natural Risk Evaluation, 11 Maggio 2011, Aosta.
Inoltre il metodo sarà presentato nella sessione poster del convegno EGU - Vienna 22, 27 aprile
2012, con un intervento dal titolo “Proposal of a management method of rockfall risk induced on a
road” Mignelli C., Peila D., Lo Russo S..
Sulla base dei risultati conseguiti la Regione Valle d’Aosta ha proposto di estendere la
valutazione dei rischi con tale approccio all’intero territorio regionale; è stato pertanto attuato un
progetto di ricerca triennale per la classificazione e il calcolo del rischio da caduta massi dal titolo:
“Elaborazione di una metodologia operativa per la quantificazione del rischio naturale da caduta
massi su infrastrutture viarie di competenza regionale in Regione Autonoma Valle d’Aosta”,
nell’abito di un percorso di dottorato di ricerca in “Ambiente e Territorio” al Politecnico di Torino
sul tema “Opere di difesa da caduta massi, rischi indotti sulle infrastrutture viarie e analisi
progettuali”.
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Fig1: Schema del metodo Rockfall Risk Management
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