Calcolo Azione Del Vento Ntc 2018 Esempio

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

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

Le Norme Tecniche per le Costruzioni 2018 (NTC 2018) definiscono con precisione i criteri per il calcolo delle azioni del vento su costruzioni e infrastrutture. Questo calcolo è fondamentale per garantire la sicurezza strutturale contro uno dei carichi ambientali più critici.

In questa guida approfondiremo:

• I parametri fondamentali per il calcolo (velocità di riferimento, coefficienti di esposizione, ecc.)
• Le formule chiave previste dalle NTC 2018
• Esempi pratici di applicazione
• Confronto con le normative precedenti (NTC 2008)
• Errori comuni da evitare

1. Parametri Fondamentali per il Calcolo

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

Parametro	Descrizione	Valori tipici
Velocità di riferimento vb,0	Velocità di riferimento base a 10m di altezza in terreno di categoria II	25-32 m/s (dipende dalla zona)
Coefficiente di esposizione ce	Tiene conto della variazione della velocità del vento con l’altezza e la rugosità del terreno	1.0-3.5 (dipende da categoria e altezza)
Coefficiente aerodinamico cp	Dipende dalla forma della struttura e dalla direzione del vento	-2.0 a +1.5
Coefficiente dinamico cd	Tiene conto degli effetti riduttivi associati alla non contemporaneità delle massime pressioni locali	0.85-1.0

2. Procedura di Calcolo Step-by-Step

La procedura per calcolare l’azione del vento secondo NTC 2018 segue questi passaggi:

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

   La velocità di riferimento base dipende dalla zona di vento in cui ricade la costruzione. L’Italia è suddivisa in 9 zone con velocità di riferimento compresa tra 25 m/s (zona 1) e 32 m/s (zona 9).

2. Calcolo della velocità di riferimento (v_b):

   La velocità di riferimento si ottiene moltiplicando v_b,0 per un coefficiente che tiene conto dell’altitudine (k_a) e della vita nominale (k_r):

   v_b = v_b,0 · k_a · k_r

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

   La pressione cinetica di riferimento si calcola con la formula:

   q_b = 0.5 · ρ · v_b²

   dove ρ è la densità dell’aria (1.25 kg/m³ alle condizioni standard).

4. Determinazione del coefficiente di esposizione (c_e):

   Il coefficiente di esposizione tiene conto della variazione della velocità del vento con l’altezza z sopra il terreno e della rugosità del terreno stesso. Si calcola come:

   c_e(z) = k_r² · c_t · ln(z/z₀) / ln(z_min/z₀)

   dove:

   • k_r = coefficiente di rugosità
   • c_t = coefficiente di topografia (1.0 per terreno pianeggiante)
   • z₀ = lunghezza di rugosità
   • z_min = altezza minima (8m per categoria II)
5. Calcolo della pressione cinetica di picco (q_p):

   La pressione cinetica di picco si ottiene moltiplicando la pressione cinetica di riferimento per il coefficiente di esposizione:

   q_p(z) = q_b · c_e(z)

6. Determinazione dei coefficienti aerodinamici (c_p):

   I coefficienti aerodinamici dipendono dalla forma della costruzione e dalla direzione del vento. Per edifici a pianta rettangolare, i valori tipici sono:

   Zona	Vento perpendicolare alla facciata	Vento parallelo al tetto
   Facciata sopravento	+0.8	–
   Facciata sottovento	-0.5	–
   Tetto (sopravento)	-0.8	-0.6
   Tetto (sottovento)	-0.3	-0.4

7. Calcolo della pressione del vento (w):

   La pressione del vento si ottiene moltiplicando la pressione cinetica di picco per il coefficiente aerodinamico e per il coefficiente dinamico (c_d = 1.0 per edifici con altezza ≤ 15m):

   w = q_p(z) · c_p · c_d

Attenzione: Per strutture con altezza superiore a 15m o con forme particolari (come tetti a shed o edifici a torre), è necessario considerare effetti dinamici aggiuntivi e fare riferimento alla sezione 3.3.7 delle NTC 2018.

3. Confronto tra NTC 2018 e NTC 2008

Le NTC 2018 hanno introdotto alcune modifiche significative rispetto alla versione 2008:

Parametro	NTC 2008	NTC 2018	Variazione
Numero zone di vento	8	9	Aggiunta zona 9 (Sardegna settentrionale)
Velocità base zona 1	25 m/s	25 m/s	Invariata
Velocità base zona 9	–	32 m/s	Nuova zona
Coefficiente di esposizione	Formula semplificata	Formula più dettagliata con kr e zmin	Maggiore precisione
Coefficienti aerodinamici	Tabelle generiche	Tabelle più dettagliate con distinzione per altezza	Migliore adattamento

Le modifiche introdotte dalle NTC 2018 hanno portato a un aumento medio del 5-10% nelle azioni del vento calcolate, soprattutto per strutture alte e in zone costiere.

4. Esempio Pratico 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 di esposizione: II (terreno pianeggiante)
• Vita nominale: 50 anni (classe d’uso II)
• Altezza: 12 m
• Dimensioni in pianta: 15m × 10m

Passo 1: Velocità di riferimento base

Per Roma (zona 3), v_b,0 = 27 m/s

Passo 2: Coefficienti correttivi

• Coefficiente di altitudine (k_a): 1 + 0.001·Δa = 1 + 0.001·50 = 1.05
• Coefficiente di ritorno (k_r): 1.0 (per vita nominale 50 anni)

Passo 3: Velocità di riferimento

v_b = 27 · 1.05 · 1.0 = 28.35 m/s

Passo 4: Pressione cinetica di riferimento

q_b = 0.5 · 1.25 · (28.35)² = 496.3 N/m²

Passo 5: Coefficiente di esposizione a 12m

Per categoria II, z₀ = 0.05m, z_min = 8m, k_r = 0.19

c_e(12) = (0.19)² · 1 · ln(12/0.05) / ln(8/0.05) = 1.36

Passo 6: Pressione cinetica di picco

q_p(12) = 496.3 · 1.36 = 675.1 N/m²

Passo 7: Pressione del vento (facciata sopravento)

Con c_p = +0.8 e c_d = 1.0:

w = 675.1 · 0.8 · 1.0 = 540.1 N/m²

Questo valore rappresenta la pressione esercitata dal vento sulla facciata sopravento dell’edificio.

5. Errori Comuni da Evitare

Nel calcolo dell’azione del vento secondo NTC 2018, è facile incorrere in errori che possono compromettere la sicurezza strutturale. Ecco i più frequenti:

1. Sottostima della categoria di esposizione:

   Scegliere una categoria di esposizione troppo “favorevole” (ad esempio categoria II invece di III per un’area urbana) porta a sottostimare le azioni del vento. Verificare sempre la reale rugosità del terreno nel raggio di 500m.

2. Trascurare l’altitudine:

   Il coefficiente di altitudine (k_a) può aumentare la velocità di riferimento fino al 20% per località montane. Sempre includere l’altitudine reale del sito.

3. Utilizzare coefficienti aerodinamici errati:

   I coefficienti c_p variano significativamente con la forma del tetto e la direzione del vento. Consultare sempre le tabelle 3.3.III e 3.3.IV delle NTC 2018.

4. Dimenticare il coefficiente dinamico:

   Per edifici alti (>15m) o snelli, c_d può essere < 1.0. Valutare sempre la snellezza della struttura (h/b).

5. Non considerare la pressione interna:

   La pressione interna (w_i) può sommarsi o sottrarsi a quella esterna. Calcolare sempre entrambi i casi (massima e minima pressione interna).

Avvertenza: Per strutture particolari (come serre, tensostrutture o edifici con aperture dominanti), le NTC 2018 prescrivono metodi di calcolo specifici. In questi casi, è obbligatorio fare riferimento al §3.3.8 delle norme.

6. Riferimenti Normativi e Approfondimenti

Per un’applicazione corretta delle NTC 2018, si consiglia di consultare:

1. Testo ufficiale delle NTC 2018:

   Decreto Ministeriale 17 gennaio 2018 (G.U. n.42 del 20-02-2018)

2. Circolare esplicativa 21 gennaio 2019, n.7:

   Circolare MIT n.7/2019 (Istruzioni per l’applicazione delle NTC 2018)

3. Eurocodice 1 – EN 1991-1-4:

   Sebbene le NTC 2018 siano il riferimento nazionale, l’Eurocodice 1 fornisce ulteriori dettagli sui coefficienti aerodinamici per forme strutturali complesse. Testo dell’Eurocodice 1 (Commissione Europea)

Per approfondimenti tecnici, si consiglia inoltre la consultazione di:

• “Azioni sulle costruzioni: vento, neve, temperatura” di G. Ballio e C. Bernuzzi (Hoepli, 2020)
• “Progettazione di strutture in zona sismica secondo le NTC 2018” di A. Ghersi (Dario Flaccovio Editore, 2019)

7. Strumenti Software per il Calcolo

Oltre al calcolatore presente in questa pagina, esistono diversi software professionali per il calcolo dell’azione del vento:

Software	Caratteristiche	Link
SAP2000	Analisi avanzata con generazione automatica dei carichi di vento	Sito ufficiale
ETABS	Ottimizzato per edifici multipiano con calcolo automatico delle pressioni	Sito ufficiale
STAAD.Pro	Generazione dei carichi di vento secondo multiple normative internazionali	Sito ufficiale
Wind Load Calculator (Autodesk)	Strumento gratuito per calcoli preliminari	Autodesk Structural Analysis

Per progetti semplici, il calcolatore presente in questa pagina è sufficiente per una valutazione preliminare. Per strutture complesse o in zone con microclima particolare, si raccomanda sempre l’utilizzo di software professionali e la consulenza di un ingegnere strutturista.

8. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la differenza tra pressione esterna e interna?

R: La pressione esterna dipende dalla forma della struttura e dalla direzione del vento. La pressione interna dipende invece dalle aperture presenti (finestre, porte, ecc.) e può essere positiva (spinta verso l’esterno) o negativa (aspirazione). Le NTC 2018 prescrivono di considerare entrambi i casi.

D: Come si determina la categoria di esposizione?

R: La categoria di esposizione dipende dalla rugosità del terreno nel raggio di 500m dalla struttura:

• I: Mare aperto o laghi con estensione ≥5km
• II: Terreno pianeggiante con ostacoli isolati (alberi, edifici bassi)
• III: Area urbana o industriale con edifici alti e ravvicinati
• IV: Area con ostacoli alti e molto ravvicinati (centri storici)

D: Quando è necessario considerare effetti dinamici?

R: Gli effetti dinamici (come il vortex shedding) devono essere considerati per:

• Strutture con altezza > 15m e rapporto altezza/larghezza > 4
• Strutture snelle (camini, torri, pali)
• Strutture con frequenza propria < 1Hz

In questi casi, è necessario fare riferimento al §3.3.7 delle NTC 2018 o alla norma UNI EN 1991-1-4.

D: Come si calcola la pressione del vento su un tetto a falda?

R: Per tetti a falda, i coefficienti aerodinamici c_p dipendono dall’angolo di inclinazione (α):

Angolo α	Zona sopravento	Zona sottovento
0° ≤ α ≤ 5°	-1.8	-1.2
5° < α ≤ 30°	-0.8	-0.5
30° < α ≤ 45°	-0.4	-0.3

Per angoli >45°, fare riferimento alla tabella 3.3.IV delle NTC 2018.

D: È possibile utilizzare valori ridotti per strutture temporanee?

R: Sì, per strutture con vita nominale ≤ 2 anni, le NTC 2018 permettono una riduzione del 10% delle azioni del vento, a condizione che:

• La struttura non sia strategica o rilevante per la protezione civile
• Venga garantita un’adeguata manutenzione
• Siano previsti controlli periodici