Una corretta analisi delle strutture non può prescindere da un’accurata valutazione dell’azione del vento. La computazione della pressione del vento, infatti, gioca un ruolo determinante sulla corretta previsione della risposta delle strutture. Ripercorriamo insieme le regole di calcolo e analizziamo il caso di una parete ventilata installata su facciata in muratura.
Nella progettazione di edifici in calcestruzzo armato, acciaio, legno o di elementi secondari come insegne o pareti ventilate ancorate a un supporto edilizio esistente, la corretta computazione della pressione del vento gioca un ruolo determinante sulla previsione della risposta delle strutture.
Analizziamo insieme i passi principali per la corretta computazione della pressione del vento secondo quanto prescritto dal §3.3 delle NTC 2018. Nello specifico, trattiamo il caso pratico di una parete ventilata installata su facciata in muratura affrontando:
- la valutazione della velocità e della pressione di riferimento
- la valutazione della pressione del vento
- l’analisi di una parete ventilata sottoposta alla pressione e depressione del vento.
Il calcolo dell’azione del vento sulle strutture e le NTC del 2018
Il calcolo del vento è affrontato nel §3.3 delle NTC 2018:
Il vento, la cui direzione si considera generalmente orizzontale, esercita sulle costruzioni azioni che variano nel tempo e nello spazio provocando, in generale, effetti dinamici. Per le costruzioni usuali tali azioni sono convenzionalmente ricondotte alle azioni statiche equivalenti.
Con TRAVILOG è possibile effettuare la valutazione dell’azione del vento computando tutte le variabili in gioco con una procedura semplice e guidata fino alla redazione di una completa relazione riepilogativa.
Il modulo TOOLS di TRAVILOG permette di analizzare singoli elementi strutturali come solai in laterocemento e pareti ventilate oltre alla computazione di tutte le azioni ambientali: vento, neve e temperatura.
Per calcolare con precisione l’azione del vento sulle strutture
L’azione del vento sulle strutture: la velocità di riferimento del vento
Il primo passo per valutare l’azione del vento sugli edifici è calcolare la velocità di base di riferimento del vento vb che caratterizza il sito dell’edificio in condizioni standard. Si parte dalla valutazione della velocità base di riferimento al livello del mare vb,0. Tale velocità è assegnata in funzione della zona in cui sorge la costruzione corretta successivamente con il coefficiente di altitudine ca.
La velocità di riferimento vb,0, l’altitudine di riferimento a0 e il parametro ks sono valori forniti dalla seguente tabella in funzione della zona in cui sorge la costruzione.
L’ultimo passo per determinare la velocità di riferimento vr del vento a cui sottoporre la struttura è valutare l’incidenza del tempo di ritorno di progetto dell’edificio.
Le NTC 2018 al §3.3.2 definiscono:
La velocità di riferimento vr è il valore medio su 10 minuti, a 10 m di altezza dal suolo su un terreno pianeggiante e omogeneo di categoria di esposizione II, riferito al periodo di ritorno di progetto TR.
Il coefficiente di ritorno cr è definito come
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Pressione del vento
Per una corretta computazione del vento, le strutture vanno sottoposte ad azioni di pressione e depressione esercitate dal vento in direzione ortogonale alle superfici che compongono l’edificio. Gli effetti del vento sugli elementi resistenti vanno determinati considerando la combinazione più gravosa delle pressioni agenti.
La pressione cinetica qr di riferimento è valutata in funzione della velocità di riferimento vr e della densità dell’aria:
Il coefficiente di esposizione ce dipende dall’altezza del punto considerato lungo la facciata investita dall’azione del vento rispetto al suolo, dalla topografia del terreno e dalla categoria di esposizione del sito su cui sorge la costruzione.
Per la valutazione del coefficiente di pressione cp le NTC 2018 rimandano a dati suffragati da opportuna documentazione o a prove sperimentali. L’Appendice G della CNR DT207 del 2008, ripresa successivamente dalla Circolare applicativa n. 7 del 21 gennaio 2019, riporta:
Il vento esercita sulle due facce delle superfici degli edifici una distribuzione di pressione esterna pe e di pressione interna pi. Tali pressioni sono quantificate attraverso la definizione di coefficienti di pressione esterna cpe ed interna cpi. I coefficienti di pressione esterna cp dipendono dalla forma dell’edificio, dalla direzione del vento incidente e dall’estensione dell’area considerata.
Il comportamento aerodinamico degli edifici dipende, principalmente, dai rapporti tra le dimensioni in pianta e l’altezza.
Il coefficiente dinamico cd tiene conto degli effetti riduttivi associati alla non contemporaneità delle massime pressioni locali e degli effetti amplificativi dovuti alla risposta dinamica della struttura. Esso può essere assunto cautelativamente pari ad 1 nelle costruzioni di tipologia ricorrente.
Analisi strutturale di una parte ventilata
Se si parla di parete ventilata ci viene subito in mente l’aspetto energetico dell’edificio e l’ottimo contributo che questa soluzione può apportare alla riduzione degli apporti solari nel periodo estivo. Ma gli aspetti strutturali? Soprattutto nelle fasi di predimensionamento è di fondamentale importanza capire se il supporto edilizio esistente è in grado di sostenere l’incremento delle sollecitazioni dovuto all’installazione di questo un nuovo elemento.
Il modulo TOOLS di TRAVILOG permette di verificare gli ancoraggi installati su una facciata di un edificio esistente e l’effetto che hanno sulla parete esistente . Affrontiamo insieme il caso di un edificio in muratura.
Il modulo PARETE VENTILATA permette di estendere la valutazione a una intero prospetto. Il software posiziona infatti tutte le aperture e considera le tipologie di montaggio previste dalla UNI 11018 del 2003 – Rivestimenti e sistemi di ancoraggio per facciate ventilate a montaggio meccanico.
Per calcolare l’azione del vento quando si progettano strutture
L’analisi, oltre al peso proprio della pannellatura che compone la parete ventilata, considera le azioni di pressione e depressione del vento che investono la facciata.
Definito lo schema statico del sistema di montaggio della contro parete, si conducono tutte le verifiche previste dalle EOTA-TR-0544 del 2016:
In conclusione
Le azioni ambientali ricoprono un ruolo determinante per la progettazione di tutte le strutture resistenti. Il vento può condizionare le scelte progettuali non solo delle membrature principali, ma anche degli elementi secondari come ad esempio le pareti ventilate.
Nel caso di installazione di facciate ventilate su un supporto edilizio esistente è fondamentale computare correttamente la pressione, la depressione del vento e le combinazioni più gravose poiché tale azione condiziona direttamente il sistema di ancoraggio dei pannelli alla parete esistente e la risposta strutturale dell’edificio.
Ingegnere civile dedicato al calcolo strutturale, svolge l’attività di analista strutturale per lo sviluppo di codici di calcolo strutturali.
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Ingegnere civile dedicato al calcolo strutturale, esperto in materia di calcolo strutturale e analisi sismica di edifici nuovi ed esistenti in calcestruzzo armato, muratura, acciaio e legno.
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