Chiarimenti sulle verifiche di vibrazione dei solai fornite dalla Circolare alle NTC 2018
Le norme Tecniche trattano gli stati limite di esercizio al paragrafo 4.4.7, specificando che “nel caso di impalcati, si raccomanda la verifica della compatibilità della deformazione con la destinazione d’uso”, senza fornire ulteriori indicazioni.
Il paragrafo C4.4.7 della Circolare chiarisce che:
“Si dovrà verificare che le azioni previste sulla struttura non producano vibrazioni che ne possano compromettere la normale utilizzazione o comunque ridurre il comfort degli utenti.
Si raccomanda che gli effetti provocati sui solai da vibrazioni e urti indotti dal calpestio siano limitati, in modo da garantire un accettabile livello di comfort per gli utilizzatori. Per solai aventi una frequenza fondamentale maggiore o uguale a 8 Hz, le verifiche devono essere effettuate limitando il valore massimo di freccia verticale indotto da un carico concentrato F agente su qualsiasi punto del solaio, nonché limitando il valore di velocità iniziale derivante da un carico impulsivo agente nel punto del solaio che fornisce la massima risposta. A tal proposito è possibile fare riferimento a quanto proposto all’interno della UNI EN 1995-1-1. Nel caso in cui la frequenza fondamentale del solaio risulti inferiore a 8 Hz, si raccomanda, al fine di scongiurare possibili fenomeni di amplificazione, di limitare opportunamente la massima accelerazione verticale indotta da un carico dinamico rappresentativo del fenomeno di calpestio lungo il solaio, anche facendo utile riferimento a documenti di comprovata validità.
Nel calcolo dei parametri necessari alle verifiche sopra riportate, si raccomanda di tenere in conto la collaborazione laterale dipendente dalla rigidezza trasversale del solaio. Si suggerisce inoltre di adottare un valore di massa del solaio corrispondente alla combinazione di carico quasi-permanente.
Nel caso si ritenga opportuno svolgere analisi più dettagliate si può far riferimento ai metodi di verifica proposti all’interno di normative di comprovata validità.”
La Circolare fornisce quindi indicazioni sui criteri di verifica da adottare, rimandando alle verifiche dell’Eurocodice 5 e di altri documenti di comprovata validità.
L’essere umano, durante la sua normale attività, provoca carichi dinamici: la frequenza media dei passi nel caso di andatura normale è attorno ai 2 Hz (due passi al secondo). Per questo motivo un primo criterio di dimensionamento è quello di garantire che la frequenza fondamentale del solaio sia sufficientemente alta così da evitare possibili fenomeni di risonanza.
L’Eurocodice 5 richiede che i solai in legno abbiano una frequenza fondamentale maggiore di 8 Hz e il rispetto di due criteri: una verifica di rigidezza minima del solaio, che si ottiene limitando la freccia massima verticale dovuta ad una forza statica concentrata di 1 kN, da applicarsi in un qualsiasi punto del solaio, ed una verifica relativa alla massima velocità di vibrazione del solaio causata da un impulso unitario. Si tratta di formulazioni basate sugli studi di Ohlsson, che si possono applicare a solai caratterizzati da massa particolarmente ridotta, mentre mal si prestano alla valutazione di solai pesanti, molto diffusi nel nostro paese. Ricordiamo che nel caso di solai con una frequenza propria al di sotto di 8 Hz l’Eurocodice 5 richiede analisi particolari, senza tuttavia specificare quali siano i criteri da rispettare.
Successivamente, basandosi su studi teorici e sperimentali, diversi studiosi (citiamo Kreuzinger e Mohr) si sono occupati del problema proponendo metodologie di verifica valide anche nel caso di frequenze inferiori a 8 Hz e basate, oltre che su un criterio di rigidezza minima (freccia sotto l’azione di una forza unitaria) su una limitazione dell’accelerazione del solaio ad un valore di 0,1 m/s2.
Il software TimberTech Buildings risulta essere uno strumento efficace e veloce per valutare il comportamento dei solai nei confronti delle vibrazioni poiché implementa le indicazioni e le verifiche citate in precedenza e richieste o suggerite dalla normativa.
In particolare, elemento per elemento e considerando di volta in volta l’effettivo schema statico, il software valuta la frequenza fondamentale di vibrazione f1 sulla cui base vengono poi eseguite le seguenti verifiche:
- criterio di rigidezza (deformazione sotto un carico statico concentrato con intensità pari ad 1 kN)
- criterio di accelerazione (per frequenze f1 inferiori od uguali a 8 Hz)
- criterio di velocità (per frequenze f1 maggiori di 8 Hz, punto 7.3 norma UNI EN 1995-1-1)
Il software tiene inoltre in considerazione la collaborazione laterale degli elementi costituenti il solaio in funzione dalla rigidezza trasversale degli strati strutturali e degli eventuali strati non strutturali.
