Calcolo Azione Del Vento Secondo La Circolare 21 01 2019

Calcola la pressione del vento secondo le normative italiane aggiornate con la Circolare 21 gennaio 2019 n. 7 C.S.LL.PP.

Guida Completa al Calcolo dell’Azione del Vento secondo la Circolare 21/01/2019

La Circolare 21 gennaio 2019 n. 7 C.S.LL.PP. rappresenta il riferimento normativo italiano per il calcolo delle azioni del vento sulle costruzioni, in attuazione dell’Eurocodice 1 (UNI EN 1991-1-4). Questo documento aggiorna e integra le precedenti normative, introducendo metodologie di calcolo più precise e parametri specifici per il territorio italiano.

1. Ambito di Applicazione

La circolare si applica a:

• Edifici e opere civili con altezza ≤ 200 m
• Ponti con luce ≤ 200 m
• Strutture temporanee (ponteggi, tensostrutture)
• Insegne e pannelli pubblicitari
• Coperture e facciate continue

Sono escluse le strutture speciali come:

• Torri e camini con altezza > 200 m
• Ponti con luce > 200 m
• Strutture offshore

2. Parametri Fondamentali

2.1 Velocità di riferimento del vento (v_b,0)

La velocità di riferimento dipende da:

1. Altitudine (a): Espressa in metri sul livello del mare (m s.l.m.)
2. Periodo di ritorno (T_R):
   • 50 anni per edifici ordinari
   • 100 anni per edifici strategici (ospedali, caserme, etc.)

La formula per il calcolo è:

v_b,0 = v_b,0,50 × (1 + 0.1 × ln(T_R/50)) × (1 + 0.001 × a)^0.5

Dove v_b,0,50 è la velocità di riferimento base (25 m/s per l’Italia, salvo zone specifiche).

2.2 Pressione cinetica di riferimento (q_b)

Si calcola con la formula:

q_b = 0.5 × ρ × v_b²

Dove ρ (densità dell’aria) = 1.25 kg/m³.

2.3 Coefficiente di esposizione (c_e)

Dipende da:

• Categoria di esposizione (I-IV)
• Altezza sul terreno (z)

Categoria	Descrizione	zmin (m)	z0 (m)
I	Mare aperto o laghi con ≥5 km di estensione	1	0.003
II	Terreno pianeggiante con ostacoli isolati	2	0.01
III	Zona con ostacoli ravvicinati (centri urbani, foreste)	5	0.3
IV	Zona con ostacoli alti e ravvicinati	10	1.0

3. Procedura di Calcolo Step-by-Step

1. Determinare la velocità di riferimento (v_b,0)
   • Selezionare il periodo di ritorno (50 o 100 anni)
   • Inserire l’altitudine del sito
   • Applicare le formule di cui al §2.1
2. Calcolare la pressione cinetica (q_b)
   • Utilizzare la velocità v_b,0 calcolata
   • Applicare la formula q_b = 0.5 × 1.25 × v_b²
3. Determinare il coefficiente di esposizione (c_e)
   • Selezionare la categoria di esposizione
   • Calcolare c_e(z) in funzione dell’altezza z
   • Per z ≤ z_min: c_e(z) = c_e(z_min)
4. Calcolare la pressione del vento (w_e)
   • w_e = q_b × c_e × c_p × c_d
   • Dove c_p è il coefficiente di pressione (dipende dalla geometria)
   • c_d è il coefficiente dinamico (generalmente 1.0)

4. Coefficienti di Pressione (c_p)

I coefficienti di pressione dipendono dalla geometria dell’edificio e dalla direzione del vento. La circolare fornisce valori tabellati per:

• Edifici a pianta rettangolare
• Coperture a falda unica o doppia
• Pareti verticali
• Strutture cilindriche

Coefficienti di pressione per pareti verticali di edifici rettangolari (zona D)

h/d	cpe,10 (vento perpendicolare)	cpe,1 (vento parallelo)
1	+0.8 / -0.5	-0.7
2	+0.8 / -0.5	-0.5
≥5	+0.8 / -0.5	-0.3

5. Fattore Topografico (c_t)

Il fattore topografico tiene conto degli effetti di accelerazione del vento dovuti al rilievo. Si calcola con:

c_t = 1 + 2 × s × (x/L) × (1 – x/L) per 0 ≤ x ≤ L
c_t = 1 per x > L

Dove:

• s = fattore di pendio (0.36 per pendenze ≤ 3°)
• x = distanza dal crinale
• L = lunghezza efficace (generalmente 2 × altezza del rilievo)

6. Esempio Pratico di Calcolo

Consideriamo un edificio in zona urbana (Categoria III) con:

• Altitudine: 200 m s.l.m.
• Altezza: 15 m
• Periodo di ritorno: 50 anni
• Fattore topografico: 1.0 (terreno pianeggiante)

1. Velocità di riferimento:

   v_b,0 = 25 × (1 + 0.1 × ln(50/50)) × (1 + 0.001 × 200)^0.5 = 25 × 1 × 1.183 = 29.58 m/s

2. Pressione cinetica:

   q_b = 0.5 × 1.25 × (29.58)² = 545.6 N/m²

3. Coefficiente di esposizione (z = 15 m):

   Per Categoria III, z₀ = 0.3 m, z_min = 5 m

   c_e(15) = 2.5 × ln(15/0.3) = 2.5 × 3.51 = 1.755

4. Pressione del vento (c_p = +0.8):

   w_e = 545.6 × 1.755 × 0.8 = 775.7 N/m²

7. Differenze rispetto alle Normative Precedenti

La Circolare 2019 introduce importanti novità rispetto al D.M. 14/01/2008:

Aspetto	D.M. 2008	Circolare 2019
Velocità base	Fissa per zona (25-30 m/s)	Variabile con altitudine e periodo di ritorno
Categorie esposizione	3 categorie	4 categorie (più dettagliate)
Coefficiente topografico	Valori tabellati	Formula analitica
Periodi di ritorno	Solo 50 anni	50 e 100 anni

8. Errori Comuni da Evitare

• Sottostimare l’altitudine: Un errore di 100 m può portare a sottostimare la velocità del vento del 5-10%.
• Categoria di esposizione errata: Confondere Categoria II con III può portare a errori del 20-30% sul coefficiente c_e.
• Ignorare il fattore topografico: In zone collinari, c_t può raggiungere 1.4-1.6, aumentando significativamente i carichi.
• Periodo di ritorno sbagliato: Usare 50 anni per edifici strategici invece di 100 anni sottostima i carichi del ~10%.
• Trascurare la direzione del vento: I coefficienti c_p variano significativamente con la direzione.

Fonti Ufficiali e Documenti di Riferimento

Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti – Circolare 21/01/2019 n. 7 C.S.LL.PP. UNI EN 1991-1-4:2018 – Eurocodice 1: Azioni sulle strutture – Azioni generali – Azioni del vento Consiglio Nazionale Ingegneri – Linee guida applicative Circolare 2019

9. Domande Frequenti

9.1 Qual è la velocità di riferimento base per l’Italia?

La velocità di riferimento base v_b,0,50 è 25 m/s per la maggior parte del territorio italiano, con eccezioni per:

• Sardegna, Sicilia e zone costiere tirreniche: 27 m/s
• Valle d’Aosta e zone alpine sopra 1000 m: 28 m/s

9.2 Come si determina la categoria di esposizione?

La categoria dipende dalla rugosità del terreno nel settore di 30° intorno alla direzione del vento considerata:

1. Categoria I: Mare aperto o laghi con fetch ≥5 km
2. Categoria II: Terreno pianeggiante con ostacoli (alberi, edifici) distanziati ≥20h
3. Categoria III: Zona urbana o forestale con ostacoli distanziati ≤20h
4. Categoria IV: Centri città con edifici alti e ravvicinati

9.3 Quando è necessario considerare il periodo di ritorno di 100 anni?

Il periodo di ritorno di 100 anni deve essere utilizzato per:

• Edifici strategici (ospedali, caserme, centrali elettriche)
• Strutture con conseguenze catastrofiche in caso di collasso
• Edifici con vita nominale > 50 anni
• Infrastrutture critiche (ponti principali, dighe)

9.4 Come si applica il calcolo a edifici di forma irregolare?

Per edifici con pianta non rettangolare o coperture complesse:

1. Suddividere la struttura in parti semplici
2. Applicare i coefficienti di pressione per ciascuna parte
3. Considerare gli effetti di interferenza tra le parti
4. Utilizzare analisi CFD per geometrie particolarmente complesse

9.5 È possibile utilizzare valori ridotti per strutture temporanee?

Sì, per strutture con vita nominale ≤2 anni (ponteggi, tensostrutture temporanee) è possibile:

• Utilizzare un periodo di ritorno di 2 anni
• Applicare un fattore riduttivo di 0.85 alla pressione del vento
• Verificare la stabilità con carichi ridotti del 20%

Tuttavia, per strutture temporanee in zone ad alta frequentazione pubblica, si raccomanda di mantenere i valori standard.