Gli effetti delle vibrazioni sugli edifici

I lavori di revisione della norma UNI 9916:1991 “Criteri di misura e valutazione degli effetti delle vibrazioni sugli edifici”- norma importante ma ormai considerata obsoleta – si sono appena conclusi, grazie all’impegno della Commissione Vibrazioni dell’UNI.
Il risultato è il progetto di norma U21.02.043.0 – approvato lo scorso aprile dalla Commissione suddetta – attualmente nella fase di inchiesta pubblica, disponibile e scaricabile dalla banca dati ProgettON-LINE sul sito Internet UNI.

Il problema delle vibrazioni degli edifici ha assunto, negli ultimi anni, sempre maggiore importanza sia in relazione alla diversa tipologia strutturale delle costruzioni moderne – più snelle e più leggere grazie ad un più razionale utilizzo dei materiali con migliori caratteristiche di resistenza meccanica – sia in relazione al moltiplicarsi delle fonti di vibrazione, in special modo quelle generate dalle attività dell’uomo. Sorgenti di vibrazione quali attività di cantiere, scoppi di mine, funzionamento di macchine e traffico stradale e ferroviario, possono essere causa di disturbo e apprensione degli occupanti di edifici e ciò può portare alla necessità di verificare se le vibrazioni siano tali da indurre o meno danni alla costruzione, soprattutto in presenza di evidenti danni architettonici generati da altre cause.

In generale danni strutturali all’edificio nel suo insieme attribuibili a fenomeni vibratori sono estremamente rari e quasi sempre derivano dal concorso di altre cause. Perché le vibrazioni possano arrecare danni strutturali è comunque necessario che le vibrazioni raggiungano livelli tali da causare, prima, fastidio e disturbo agli occupanti; sono invece frequenti altre forme di danno, di entità definita “di soglia”, che, senza compromettere la sicurezza strutturale degli edifici, ne possono determinare una riduzione del valore d’uso.
I danni di soglia si presentano sottoforma di fessure nell’intonaco, accrescimenti di fessure già esistenti, danneggiamenti di elementi architettonici: nella terminologia anglosassone questi danni si indicano come “danni estetici” (“cosmetic damage”).
Il problema è particolarmente sentito con riguardo alla conservazione degli edifici monumentali.
Le vibrazioni possono essere anche causa di danneggiamenti o malfunzionamenti di apparecchiature all’interno degli edifici.

Conseguentemente la misurazione delle vibrazioni degli edifici è diventata un problema di rilevante importanza. Essa può essere finalizzata a diversi obiettivi:

riconoscimento del problema: per valutare se i livelli di vibrazione riscontrati possano determinare danni all’edificio o limitarne la funzionalità specifica e si renda quindi necessario un approfondimento dello studio;
verifiche o controlli: per rapportare il livello delle vibrazioni ai limiti suggeriti o imposti da normative specifiche, relative per esempio alle condizioni di esercizio di apparecchiature;
caratterizzazione a scopo di diagnostica: per verificare, rispetto a ipotesi progettuali o a condizioni precedentemente note, l’insorgenza di modifiche strutturali dovute a carichi accidentali severi (per esempio terremoti) o a degrado dei materiali;
caratterizzazione a scopo di previsione: per valutare l’attitudine dell’edificio a sopportare carichi dinamici accidentali, quali le raffiche di vento, o per stimare l’efficacia di provvedimenti per l’attenuazione dei fenomeni vibratori. Una tale caratterizzazione può anche essere effettuata al solo scopo di ottenere informazioni sulle proprietà strutturali dell’edificio, attraverso la stima dei suoi parametri dinamici.
Questi differenti obiettivi richiedono diversi metodi d’approccio, sia per quanto riguarda la misurazione delle vibrazioni, sia per quanto riguarda il trattamento dei dati e la loro valutazione.

La nuova norma UNI 9916 fornisce una guida per la scelta delle metodologie appropriate per la misurazione, il trattamento dei dati e la valutazione degli effetti delle vibrazioni sugli edifici. Essa identifica inoltre le possibili sorgenti di vibrazione ed i fattori che influenzano la risposta strutturale dell’edificio alle vibrazioni.
Le vibrazioni possono essere generate dall’esterno, trasmesse attraverso il terreno o causate da sovrappressioni d’aria (per esempio traffico aereo, vento), ovvero dall’interno, dovute ad attività antropiche o ad azioni di macchinari. Si considerano vibrazioni di carattere sia transitorio che continuo. Sono presi in considerazione solo gli effetti diretti delle vibrazioni sugli edifici: altri effetti delle vibrazioni, quali il movimento di oggetti non fissati all’interno degli edifici, la possibilità di danni ad apparecchiature e gli effetti delle vibrazioni sugli occupanti non sono trattati nella norma.
La norma fornisce criteri e metodologie atti a valutare la potenzialità delle vibrazioni a causare danni di tipo architettonico e fornisce nell’Appendice D valori indicativi di riferimento, i quali non possono tuttavia essere considerati come limiti assoluti di accettabilità o non accettabilità.

La norma si applica in generale a tutte le tipologie di edifici di carattere abitativo, industriale e monumentale. Ciminiere, ponti e strutture sotterranee, quali gallerie e tubazioni, non vengono considerate. Effetti di vibrazioni generate da terremoti e da onde marine sono al di fuori del campo di interesse della norma. Inoltre essa non considera le molte altre cause di danno negli edifici che possono manifestarsi anche in assenza di vibrazioni (vedere Appendice B).

Le raccomandazioni fornite nella nuova UNI 9916 sulla risposta strutturale degli edifici, si limitano agli effetti delle vibrazioni che possono comportare l’insorgere di “danno architettonico o di soglia”. I valori e le metodologie semplificate riportati non sono generalmente applicabili ai casi di insorgenza di “danno maggiore” per il quale è necessario ricorrere a valutazioni ed approfondimenti specifici da parte di esperti.

Per informazioni
UNI, Roberto Bottio
Comparto Meccanica
meccanica@uni.com

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