Esempio Calcolo Azione Del Vento Ntc 2018

Calcola la pressione del vento secondo le Norme Tecniche per le Costruzioni 2018

Guida Completa al Calcolo dell’Azione del Vento secondo NTC 2018

Le Norme Tecniche per le Costruzioni 2018 (NTC 2018) introducono metodologie dettagliate per il calcolo delle azioni del vento su edifici e strutture. Questo calcolo è fondamentale per garantire la sicurezza strutturale contro i carichi eolici, specialmente in zone ad alta ventosità o per strutture particolari.

1. Parametri Fondamentali per il Calcolo

Il calcolo dell’azione del vento secondo NTC 2018 si basa su diversi parametri chiave:

• Velocità di riferimento del vento (v_b,0): Valore base che dipende dalla zona geografica (Tabella 3.3.I NTC 2018)
• Altitudine (a_s): Influenza sulla velocità del vento (maggiore altitudine = maggiore velocità)
• Categoria di esposizione: Dipende dalla rugosità del terreno (da I a V)
• Vita nominale (V_N): Periodo per cui la struttura è progettata (1-100 anni)
• Altezza della struttura (z): Influenza sul profilo di velocità del vento
• Classe della struttura: Determina il coefficiente di importanza (da 1 a 4)

2. Procedura di Calcolo Step-by-Step

1. Determinazione della velocità base di riferimento (v_b,0):

   Secondo la Tabella 3.3.I delle NTC 2018, l’Italia è suddivisa in 9 zone con velocità di riferimento compresa tra 25 m/s (zona 1) e 31 m/s (zona 9).

2. Calcolo della velocità di riferimento (v_b):

   La velocità di riferimento viene corretta in base all’altitudine:
   v_b = v_b,0 · (1 + k_a · ln(a_s/a₀)) dove:
   – k_a = 0.12 (costante)
   – a₀ = 10 m (altitudine di riferimento)

3. Determinazione della pressione cinetica di riferimento (q_b):

   q_b = 0.5 · ρ · v_b² dove ρ = 1.25 kg/m³ (densità aria)

4. Calcolo della pressione cinetica di picco (q_p):

   q_p(z) = c_e(z) · q_b dove c_e(z) è il coefficiente di esposizione che dipende da:
   – Categoria di esposizione
   – Altezza sulla struttura
   – Dimensione dell’area caricata

5. Determinazione della forza del vento:

   F_w = c_sc_d · c_f · q_p(z_e) · A_ref dove:
   – c_sc_d = coefficiente strutturale (1.0 per edifici ≤15m)
   – c_f = coefficiente di forma (dipende dalla geometria)
   – A_ref = area di riferimento

3. Coefficienti di Esposizione (c_e) per Categoria II

Altezza z (m)	ce(z) per area ≤1 m²	ce(z) per area =10 m²	ce(z) per area ≥100 m²
5	1.70	1.50	1.30
10	2.10	1.85	1.60
20	2.50	2.20	1.90
50	3.10	2.70	2.30
100	3.50	3.00	2.60

4. Coefficienti di Forma (c_f) per Edifici

Tipologia	Pareti verticali (sottovento)	Pareti verticali (sopravvento)	Coperture (sottovento)	Coperture (sopravvento)
Edifici a pianta rettangolare (h ≤ b)	-0.4	+0.8	-0.5	-0.2/+0.0
Edifici a pianta rettangolare (h > b)	-0.5	+1.0	-0.7	-0.3/+0.0
Edifici a pianta quadrata	-0.3	+0.7	-0.4	-0.1/+0.0
Edifici a pianta circolare	-0.4	+0.7	-0.5	-0.2/+0.0

5. Confronto tra NTC 2008 e NTC 2018

Le NTC 2018 introducono alcune modifiche significative rispetto alla versione 2008:

• Zonizzazione: Passaggio da 8 a 9 zone di ventosità con valori aggiornati
• Coefficienti di esposizione: Valori rivisti per categorie III, IV e V
• Vita nominale: Introduzione di valori intermedi (5, 10, 25 anni)
• Coefficienti di forma: Maggiore dettaglio per coperture inclinate e strutture particolari
• Effetti dinamici: Nuove indicazioni per strutture snelle (h/b > 4)

Secondo uno studio del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti (MIT), le modifiche introdotte nelle NTC 2018 portano a un aumento medio del 8-12% nei carichi di vento per edifici alti (>20m) nelle zone costiere, mentre per edifici bassi (<10m) in zone interne la variazione è contenuta entro il ±3%.

6. Applicazione Pratica: Esempio di Calcolo

Consideriamo un edificio residenziale con le seguenti caratteristiche:

• Località: Roma (Zona 3, v_b,0 = 27 m/s)
• Altitudine: 50 m s.l.m.
• Categoria esposizione: II (area suburbana)
• Vita nominale: 50 anni
• Altezza: 12 m
• Classe: II (edificio ordinario)
• Dimensione in pianta: 10m × 15m

Passo 1 – Velocità di riferimento corretta per altitudine:
v_b = 27 · (1 + 0.12 · ln(50/10)) = 27 · 1.16 = 31.32 m/s

Passo 2 – Pressione cinetica di riferimento:
q_b = 0.5 · 1.25 · (31.32)² = 606.3 Pa

Passo 3 – Coefficiente di esposizione a 12m (area 10 m²):
c_e(12) ≈ 2.0 (interpolazione tra 10m e 20m)

Passo 4 – Pressione cinetica di picco:
q_p = 2.0 · 606.3 = 1212.6 Pa

Passo 5 – Forza del vento su parete sopravvento (c_f = +0.8):
F_w = 1.0 · 0.8 · 1212.6 · (10 · 3) = 29.1 kN

7. Errori Comuni da Evitare

1. Sottovalutazione dell’altitudine: Un errore di 100m può portare a sovrastime del 10-15% nella velocità del vento
2. Scelta errata della categoria di esposizione: La categoria IV (coste) può dare pressioni fino al 40% superiori alla categoria II
3. Trascurare gli effetti di scia: Per edifici vicini, i coefficienti di forma possono variare significativamente
4. Dimenticare il coefficiente strutturale: Per edifici alti (h > 20m), c_sc_d può raggiungere 1.1-1.2
5. Approssimazione eccessiva nei coefficienti di forma: Per coperture a falda, i valori variano con l’angolo di inclinazione

8. Strumenti e Risorse Utili

Per approfondimenti e verifiche:

• Testo ufficiale NTC 2018 (Ministero delle Infrastrutture)
• Linee guida ReLUIS per l’applicazione delle NTC
• Dati storici venti INGV (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia)
• Software di calcolo strutturale: SAP2000, ETABS, STAAD.Pro

9. Normative Internazionali a Confronto

Le NTC 2018 si allineano parzialmente con altre normative internazionali:

Parametro	NTC 2018 (Italia)	Eurocodice 1 (EN 1991-1-4)	ASCE 7-16 (USA)
Velocità base di riferimento	25-31 m/s	22-30 m/s	85-170 mph
Coefficiente di esposizione	5 categorie	5 categorie	3 esposizioni
Coefficiente di forma	Tabelle dettagliate	Valori simili	Metodo direzionale
Effetti dinamici	Per h > 20m	Per h > 15m	Per h > 60m
Vita nominale	1-100 anni	50 anni	50-100 anni

Secondo una ricerca pubblicata sul Journal of Structural Engineering (ASC), le NTC 2018 presentano un approccio più conservativo rispetto all’Eurocodice 1 per edifici bassi (<10m) nelle zone costiere, mentre per strutture alte (>50m) i risultati sono comparabili con l’ASCE 7-16.

10. Domande Frequenti

D: Qual è la zona con la maggiore ventosità in Italia?
A: La zona 9 (Sardegna meridionale e Sicilia occidentale) con v_b,0 = 31 m/s.

D: Come si determina la categoria di esposizione per un sito specifico?
A: Bisogna analizzare la rugosità del terreno in un raggio di 1-2 km (5 km per categorie IV-V) secondo la Tabella 3.3.II NTC 2018.

D: È obbligatorio considerare gli effetti dinamici del vento?
A: Sì, per strutture con altezza >20m o rapporto h/b >4 secondo §3.3.6 NTC 2018.

D: Come si calcola il vento per strutture non edificatorie (torri, antenne)?
A: Si applicano i coefficienti di forma specifici per strutture snelle (§3.3.7 NTC 2018) e si considera l’effetto di scia.

D: Qual è la differenza tra pressione e suzione del vento?
A: La pressione agisce sulle facce sopravvento (coefficiente positivo), la suzione sulle facce sottovento e coperture (coefficiente negativo).