Calcolo Azione Del Vento Ntc 2019 Excel

Calcola la pressione del vento secondo le Norme Tecniche per le Costruzioni 2019 (D.M. 17/01/2018)

Guida Completa al Calcolo dell’Azione del Vento secondo NTC 2019

Il calcolo dell’azione del vento sulle strutture è un aspetto fondamentale della progettazione strutturale secondo le Norme Tecniche per le Costruzioni 2019 (NTC 2018), emanate con il Decreto Ministeriale del 17 gennaio 2018. Questo articolo fornisce una guida dettagliata su come eseguire correttamente il calcolo, con particolare attenzione all’implementazione in Excel e agli aspetti normativi.

1. Basi Normative delle NTC 2019 per il Vento

Le NTC 2019 dedicano il § 3.3 all’azione del vento, basandosi sulla norma europea EN 1991-1-4 (Eurocodice 1) con adattamenti specifici per il territorio italiano. I principali parametri da considerare sono:

• Velocità di riferimento del vento (v_b,0): Valore base che dipende dalla zona geografica
• Coefficiente di esposizione (c_e): Dipende dall’altitudine e dalla categoria di esposizione
• Coefficiente di forma (c_p): Dipende dalla geometria della struttura
• Pressione cinetica di picco (q_p): Usata per il calcolo delle pressioni locali

Fonte Ufficiale:

Testo completo delle NTC 2018 (G.U. n.42 del 20-02-2018) sul sito della Gazzetta Ufficiale.

2. Procedura di Calcolo Step-by-Step

Il calcolo dell’azione del vento secondo NTC 2019 segue questi passaggi fondamentali:

1. Determinazione della velocità di riferimento base (v_b,0)
   Valore tabellato in funzione della zona geografica (Tabella 3.3.I delle NTC). Per l’Italia continentale il valore è generalmente 25 m/s (per vita nominale 50 anni).
2. Calcolo della velocità di riferimento (v_b)
   v_b = v_b,0 · c_alt · c_dir · c_season Dove:
   • c_alt = coefficiente altimetrico (1 per altitudini ≤ 800m)
   • c_dir = coefficiente direzionale (1 per analisi standard)
   • c_season = coefficiente stagionale (1 per analisi standard)
3. Determinazione della pressione cinetica di riferimento (q_b)
   q_b = 0.5 · ρ · v_b² Dove ρ = 1.25 kg/m³ (densità dell’aria)
4. Calcolo del coefficiente di esposizione (c_e)
   Dipende dalla categoria di esposizione (I-V) e dall’altezza sopra il terreno. Si calcola come: c_e(z) = k_r² · c_t · ln(z/z₀)/ln(z_min/z₀) per z ≥ z_min, oppure c_e(z) = c_e(z_min) per z < z_min
5. Determinazione della pressione cinetica di picco (q_p)
   q_p(z) = [1 + 7 · I_v(z)] · 0.5 · ρ · v_m²(z) = c_e(z) · q_b
6. Calcolo della pressione del vento (w)
   w = q_p(z_e) · c_p Dove c_p è il coefficiente di forma (positivo per pressione, negativo per depressione)

3. Implementazione in Excel

Per implementare il calcolo in Excel, si consiglia di strutturare il foglio di lavoro con le seguenti sezioni:

Parametro	Formula Excel	Esempio
Velocità di riferimento (vb)	=25*(1+0.001*A2)*(1+0.001*A3)	=25*(1+0.001*200)*(1+0.001*0)
Pressione cinetica (qb)	=0.5*1.25*B2^2	=0.5*1.25*27.5^2
Coefficiente di esposizione (ce)	=SE(A4<8; 1; (0.19*(A4/10)^0.07)*0.9)	=SE(15<8; 1; (0.19*(15/10)^0.07)*0.9)
Pressione del vento (w)	=B3*B4*C2	=450*1.2*0.8

Nota: Le formule sopra sono semplificate. Per un calcolo preciso è necessario implementare tutte le relazioni riportate nelle NTC 2019, inclusi i coefficienti di forma specifici per la geometria della struttura.

4. Coefficienti di Forma per Diverse Geometrie

I coefficienti di forma (c_p) dipendono fortemente dalla geometria della struttura. La Tabella 3.3.IV delle NTC 2019 fornisce valori per:

• Pareti verticali di edifici a pianta rettangolare
• Tetti a falda singola o doppia
• Strutture cilindriche
• Pannelli e insegne

Coefficienti di forma per edifici a pianta rettangolare (h ≤ b)

Zona	Vento perpendicolare alla facciata	Vento parallelo alla facciata
Parete sopravvento (A)	+0.8	-0.7
Parete sottovento (B)	-0.5	-0.3
Pareti laterali (C)	-0.7	-0.8
Tetto (D, α=0°)	-0.8	-0.3
Tetto (E, α=0°)	-0.5	-0.4

5. Errori Comuni da Evitare

Nella pratica professionale, si osservano frequentemente questi errori:

1. Utilizzo di coefficienti di forma errati: Applicare coefficienti per geometrie diverse da quella reale della struttura.
2. Trascurare l’effetto dell’altitudine: Il coefficiente c_e varia significativamente con l’altezza, soprattutto oltre i 500m s.l.m.
3. Dimenticare le combinazioni di carico: Il vento può agire contemporaneamente con altri carichi (neve, sisma).
4. Approssimazioni eccessive nella modellazione: Semplificare troppo la geometria della struttura nei calcoli.
5. Non considerare le pressioni locali: Le zone di bordo e gli angoli richiedono coefficienti di pressione locali (c_pe).

6. Confronto con Eurocodice 1

Sebbene le NTC 2019 si basino sull’Eurocodice 1 (EN 1991-1-4), esistono alcune differenze chiave:

Confronto NTC 2019 vs Eurocodice 1

Parametro	NTC 2019	Eurocodice 1
Velocità di riferimento base	25 m/s (Italia continentale)	Varia per zona (22-30 m/s)
Categorie di esposizione	5 (I-V)	5 (0-IV)
Coefficiente di forma per tetti	Tabella 3.3.IV	Figura 7.4-7.8
Fattore di picco	7 · Iv	3.5-4.5 (dipende dalla rugosità)
Applicabilità	Solo Italia	Tutta Europa

Per progetti in paesi europei diversi dall’Italia, è necessario fare riferimento direttamente all’Eurocodice 1 o alle normative nazionali specifiche.

7. Strumenti e Risorse Utili

Oltre al nostro calcolatore, questi strumenti possono essere utili per i professionisti:

• Software specializzati: SAP2000, ETABS, STAAD.Pro (con moduli per carichi da vento)
• Fogli Excel certificati: Disponibili su siti come Ingenio
• Atlante eolico italiano: Dati storici sui venti dal ENEA
• Normative di riferimento:
  • Direttiva 2010/31/UE (prestazione energetica degli edifici)
  • ISO 4354:2009 (azioni del vento su strutture)

Risorsa Accademica:

Il Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale dell’Università di Padova offre corsi avanzati sulla progettazione strutturale secondo NTC 2019, inclusi moduli specifici sul calcolo dei carichi da vento.

8. Casi Studio Reali

Analizziamo due casi studio per comprendere l’applicazione pratica delle NTC 2019:

Caso 1: Edificio Residenziale in Zona Urbana (Categoria II)

• Dati: h=12m, b=20m, d=10m, altitudine=150m, vita nominale=50 anni
• Risultati:
  • v_b = 26.25 m/s
  • q_b = 420.31 N/m²
  • c_e(z=12m) = 1.76
  • q_p = 740.15 N/m²
  • w (parete sopravvento) = +592.12 N/m²
  • w (parete sottovento) = -370.08 N/m²

Caso 2: Capannone Industriale in Zona Costiera (Categoria IV)

• Dati: h=8m, b=30m, d=50m, altitudine=5m, vita nominale=25 anni
• Risultati:
  • v_b = 27.50 m/s (maggiore esposizione)
  • q_b = 465.31 N/m²
  • c_e(z=8m) = 2.12
  • q_p = 986.46 N/m²
  • w (tetto, zona F) = -789.17 N/m²

Questi esempi dimostrano come la categoria di esposizione e l’altitudine influenzino significativamente i risultati finali.

9. Aggiornamenti e Novità nelle NTC 2019

Rispetto alle precedenti NTC 2008, le versioni 2018/2019 introducono queste novità per il calcolo del vento:

• Mappa del vento aggiornata: Nuovi valori di velocità di riferimento basati su dati meteorologici più recenti
• Maggiore dettaglio sulle categorie di esposizione: La categoria V (zone marine aperte) è ora meglio definita
• Coefficienti di forma più dettagliati: Nuove tabelle per geometrie complesse e strutture non convenzionali
• Integrazione con l’Eurocodice: Miglior allineamento con EN 1991-1-4 pur mantenendo specificità italiane
• Nuovi fattori di combinazione: Per l’azione combinata vento-neve e vento-sisma

10. Domande Frequenti

D: Qual è la velocità di riferimento base per l’Italia?
R: Per la maggior parte del territorio italiano (zona 1), la velocità di riferimento base v_b,0 è 25 m/s per una vita nominale di 50 anni. Per la Sardegna e alcune zone costiere (zona 2) il valore sale a 28 m/s.

D: Come si calcola il coefficiente di esposizione per altezze superiori a 200m?
R: Per altezze z > 200m, il coefficiente di esposizione c_e(z) deve essere determinato secondo la formula: c_e(z) = 2.5 · (z/200)^0.24 Questo tiene conto dell’aumento della velocità del vento con l’altitudine in modo più accurato.

D: È necessario considerare l’azione del vento in combinazione con il sisma?
R: Sì, secondo il § 3.2.4 delle NTC 2019, per le verifiche allo stato limite ultimo (SLU) si deve considerare la combinazione: E = G₁ + G₂ + P + Q_k,1 + Σψ_0,iQ_k,i Dove Q_k,1 è l’azione variabile dominante (che può essere il vento) e le altre azioni variabili sono combinate con i rispettivi coefficienti ψ₀.

D: Quali sono i coefficienti di forma per le strutture cilindriche?
R: Per strutture cilindriche con vento perpendicolare all’asse, il coefficiente di forma c_p varia con il numero di Reynolds. Per un cilindro liscio con d=1m e v=25m/s, c_p ≈ +0.7 (lato sopravvento) e -0.4 (lato sottovento). Per dettagli precisi si rimanda alla Tabella 3.3.VI delle NTC 2019.

11. Conclusioni e Best Practices

Il corretto calcolo dell’azione del vento secondo le NTC 2019 richiede:

1. Una precisa classificazione della zona geografica e della categoria di esposizione
2. L’attenta applicazione delle formule normative senza approssimazioni eccessive
3. La verifica delle combinazioni con altri carichi (neve, sisma, carichi permanenti)
4. L’uso di strumenti validati (software certificati o fogli di calcolo verificati)
5. La documentazione dettagliata di tutti i parametri e le assunzioni nel progetto

Per progetti complessi o strutture non convenzionali, si consiglia sempre di affidarsi a specialisti in ingegneria del vento o di eseguire analisi in galleria del vento per validare i risultati analitici.

Approfondimento Tecnico:

Il Consorzio ReLUIS (Rete dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica) pubblica regolarmente studi e linee guida sull’applicazione delle NTC, inclusi approfondimenti sull’azione del vento in combinazione con altre azioni sismiche.