Vibrazioni, Human Comfort e monitoraggio strutturale

Il fenomeno delle vibrazioni che causano disturbo alle persone e danni alle strutture si riferisce a un particolare quadro normativo di carattere comunitario e nazionale.

Il quadro normativo di riferimento comunitario è il seguente:

• ISO 2631/1: Specifiche generali sulla stima dell’esposizione degli individui a vibrazioni globali del corpo;
• ISO 2631/2: Vibrazioni continue ed impulsive negli edifici;
• ISO 4866: Vibrazioni meccaniche ed impulsi, vibrazioni degli edifici e loro conseguenze;
• DIN 4150-3: Effetti sui manufatti delle vibrazioni.

Il quadro normativo di riferimento nazionale è invece il seguente:

• UNI 11048: Metodo di misura delle vibrazioni negli edifici per la valutazione del disturbo;
• UNI 9916: Misura e valutazione degli effetti delle vibrazioni sugli edifici;
• UNI 9670: Misura della risposta delle persone alle vibrazioni;
• UNI 9614: Misura delle vibrazioni negli edifici e valutazione del disturbo;
• UNI 9513: Vibrazioni e urti.

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In questo articolo approfondiremo il quadro normativo definito dalla UNI 9614 e dalla UNI 9916 che mettono al centro la riduzione del rischio esposizione alle vibrazioni di persone ed edifici allo scopo di tutelare la salute umana e la sicurezza delle infrastrutture.

Vibrazioni, Human Comfort e monitoraggio strutturale: la UNI 9614

La UNI 9614 identifica il metodo di misura delle vibrazioni da sorgenti interne ed esterne negli edifici per valutare il disturbo alle persone: intensità, frequenza, direzione e durata, sono i parametri fisici di riferimento per la rilevazione del comportamento umano soggetto a vibrazioni.

Si distinguono tre tipi di vibrazione:

• Vibrazione di livello costante: quando il livello dell’accelerazione complessiva varia in un intervallo inferiore di 5dB;
• Vibrazioni di livello non costante: quando il livello dell’accelerazione complessiva varia in un intervallo superiore di 5dB;
• Vibrazioni impulsive: generate da eventi di breve durata che generano un rapido aumento dell’accelerazione e un decadimento in oscillazione di maggiore o minore durata nel tempo.

Vibrazioni, Human Comfort e monitoraggio strutturale: la UNI 9916

La UNI 9916 definisce una guida ai metodi di misura, trattamento e valutazione dei dati sulle vibrazioni allo scopo di valutare gli effetti sugli edifici, in particolare sugli elementi strutturali e la loro integrità.

L’intervallo di frequenza considerato varia dai 0,1 a 150 Hz e comprende i fenomeni di eccitazione naturale come il vento o i terremoti e fenomeni di eccitazione antropici, causati cioè dalle attività umane, il traffico ad esempio.

La norma UNI 9916 classifica gli edifici in 14 categorie e riguardano:

• Edifici residenziali e per le attività professionali;
• Edifici pubblici;
• Edifici di valore storico;
• Strutture industriali leggere sul tipo degli edifici residenziali.

Il parametro della classificazione è la resistenza strutturale alle vibrazioni e la tolleranza alle stesse che dipendono dalla tipologia di struttura, dalle fondazioni e dalla tipologia di terreno su cui sono state costruite.

La tipologia di struttura viene classificata secondo l’appartenenza a due gruppi:

• Gruppo 1: edifici antichi e vecchi;
• Gruppo 2: edifici moderni.

Alle diverse strutture viene assegnato un livello di resistenza alle vibrazioni che varia da 1 a 8, da maggiore a minore di livello di resistenza alle vibrazioni.

Le fondazioni, invece, sono classificate in 3 classi:

• Classe A: pali legati in calcestruzzo armato e acciaio, platee rigide in calcestruzzo armato, pali di legno legati tra loro e muri di sostegno a gravita;
• Classe B: pali non legati in calcestruzzo armato, fondazioni continue, pali e platee in legno;
• Classe C: muri di sostegno leggeri, fondazioni in pietra e assenza di fondazioni con muri appoggiati sul terreno.

Il terreno, a sua volta, si classifica in 6 tipi:

• Tipo a: rocce solide, non fessurate o poco fessurate, sabbie cementate;
• Tipo b: terreni compattati a stratificazione orizzontale;
• Tipo c: terreni poco compattati a stratificazione orizzontale;
• Tipo d: piani inclinati;
• Tipo e: granulari, sabbie e ghiaie;
• Tipo f: materiale di riporto.

La UNI 9916 contiene anche i criteri di accettabilità dei livelli di vibrazioni con riferimento alla DIN 4150 che indica i punti nei quali procedere con la rilevazione all’interno delle abitazioni e li definisce nelle fondazioni, al centro dei solai e sul solaio più alto rispetto al perimetro murario.

Vibrazioni, Human Comfort e monitoraggio strutturale: sistemi di monitoraggio

Appare immediatamente chiaro come il monitoraggio delle vibrazioni sia un compito necessario per valutare e comparare il livello di esposizione al rischio vibrazioni di persone ed edifici e intervenire in caso di discomfort e degrado degli elementi strutturali degli edifici.

Il comportamento dinamico delle strutture o di elementi strutturali è un aspetto rilevante e può essere rilevato attraverso l’acquisizione di dati che riguardano le grandezze vibratorie artificiali (indagini EMA) o naturali (indagini OMA).

L’analisi modale, così viene definita perché restituisce il modo dinamico in cui reagisce una struttura sottoposta a vibrazione, fotografa in un’istantanea il comportamento della struttura rispetto al modo di vibrare, il periodo di vibrazione e il tempo di oscillazione.

Gea System di Novatest è un sistema di monitoraggio dinamico per la valutazione dei danni strutturali e del comfort abitativo conforme alle norme UNI 9914, UNI 9916 e UNI 11634. Una soluzione completa e innovativa che permette di misurare e analizzare il fenomeno delle vibrazioni nelle infrastrutture civili.

Le principali applicazioni di Gea System sono:

• Monitoraggio delle vibrazioni di siti durante i lavori di costruzione per monitorare il danno strutturale e prevenire eventuali cedimenti nelle strutture o edifici adiacenti;
• Monitoraggio di grandi infrastrutture quali ponti, dighe, edifici di grande elevazione;
• Analisi modale: studiare il comportamento dinamico di una struttura implica il comprendere il comportamento della stessa quando è soggetta a forzanti esterne di tipo dinamico, quali, nel caso di edifici o strutture civili, lo spettro di risposta sismico caratteristico del sito su cui è edificata;
• Monitoraggio durante la costruzione di tunnel per controllare eventuali cedimenti strutturali o crolli;
• Mining e Blasting: il monitoraggio di attività di miniere e cave.

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