Un colpo di vento

Ottobre 2015, Villanova di Albenga (Savona) crolla, per fortuna senza danni alle persone, una tettoia di copertura per il parcheggio dei motoveicoli dei dipendenti di una nota azienda. Chiaramente in sede di progetto sono state sottovalutate le sollecitazioni strutturali che possono essere indotte dall’azione del vento.

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L’azione del vento è una delle azioni più importanti per le strutture caratterizzate da elevata leggerezza e deformabilità.

Il vento è uno spostamento di masse d’aria, caratterizzato da un campo di velocità che varia casualmente nel tempo e nello spazio. Esso esercita sulle costruzioni e sui loro elementi azioni aerodinamiche, dovute al flusso incidente e alla scia vorticosa prodotta dai corpi investiti, che variano casualmente nel tempo e nello spazio provocando, in generale, effetti dinamici.

L’oscillazione delle costruzioni e degli elementi dotati di particolare deformabilità modifica inoltre il flusso incidente e le azioni aerodinamiche, dando luogo a fenomeni d’interazione vento-struttura chiamati aeroelastici.

mappa_italia_vento Con riferimento alle istruzioni del CNR, e precisamente al NTC 2008, (scaricabile direttamente dal sito del CNR) segue una sintetica trattazione dell’argomento.tabella_regioni_vento

La valutazione delle azioni e degli effetti del vento sulle costruzioni e sui loro elementi deve procedere secondo lo schema seguente:

(a) definite le caratteristiche del sito ove sorge la costruzione, si valuta la velocità di progetto e la pressione cinetica di picco del vento.

(b) definita la forma, le dimensioni e l’orientamento della costruzione, si valutano le azioni aerodinamiche di picco esercitate dal vento sulla costruzione e sui suoi elementi.

(c) definite le proprietà meccaniche della costruzione e dei suoi elementi si valutano, secondo le diverse situazioni e ove necessario le seguenti azioni:

  • c.1 le azioni statiche equivalenti.
  • c.2 la risposta dinamica alle azioni del vento.

c.3• le azioni e gli effetti dinamici e aeroelastici dovuti al distacco dei vortici da costruzioni ed elementi snelli.

c.4• l’insorgere di altri fenomeni aeroelastici, quali il galoppo, la divergenza e il flutter, o di situazioni aeroelastiche d’interferenza..

E’ compito del Progettista garantire la sicurezza e l’efficienza della costruzione e dei suoi elementi nei riguardi del vento. E’ inoltre necessario tenere in debito conto il problema dell’abitabilità degli edifici e della fiducia dei loro abitanti nei riguardi delle accelerazioni strutturali indotte dal vento. E’ altresì necessario salvaguardare l’incolumità delle persone non solo all’interno ma anche all’esterno delle costruzioni esposte al vento, ad esempio evitando la caduta di elementi non strutturali delle facciate e delle coperture degli edifici.

Senza voler entrare nello specifico argomento del dimensionamento, e’ rilevante osservare che un dato fondamentale per la valutazione dell’azione del vento e’ la “Velocita’ base di riferimento”,che caratterizza la ventosità della zona ove sorge la costruzione.

Essa è definita come il valore della velocità media del vento su un intervallo di tempo di dieci minuti, a 10 m di altezza sul suolo, su un terreno pianeggiante e omogeneo con lunghezza di rugosità pari a 0,05 m riferito a un periodo di ritorno TR = 50 anni.

Per avere un’idea dei valori in gioco, per la Liguria il valore della velocita’ tabellata prevista e’ di 28 metri al secondo, pari a circa 100 km/ora.

La pressione cinetica di riferimento qb (in N/m²) è data dall’espressione:

qb = ½ ῤ vb²

dove vb è la velocità di riferimento del vento (in m/s);

ῤ è la densità dell’aria assunta convenzionalmente costante e pari a 1,25 kg/m3.

Nel caso specifico, trascurando i coefficienti di forma e di esposizione, avremmo una pressione specifica di circa 490 N/m² che e’ di tutto rilievo.

Bisogna naturalmente tenere conto anche del carico neve e dell’effetto combinato di entrambi i fattori. Nel caso nostro, essendo una localita’ ligure vicino al mare,quindi classificata in zona III, con altitudine inferiore ai 200 metri sul livello del mare, indicativamente il carico neve previsto e’ di 0,60 kN/m² pari a circa 60 kg/ m².