Tesi di laurea discussa al Politecnico di Torino, corso di laurea in Ingegneria per l Ambiente e il Territorio in data 10 ottobre 2010

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1 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: 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 1

2 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. 2

3 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 m 3 ), 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. 3

4 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 /S (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. 4

5 Fig1: Schema del metodo Rockfall Risk Management 5