Le vibrazioni prodotte dai mezzi di trasporto

Le vibrazioni, in generale, traggono origine da forze variabili nel tempo in intensità e direzione.

Tutti i mezzi di trasporto (sia su gomma, sia su rotaia), interagendo direttamente o indirettamente con il suolo generano degli impulsi meccanici. Tali impulsi agiscono in specifici punti del suolo (sia in superficie, sia in galleria, sia in rilevato) immettendo energia meccanica che si propaga nel terreno e che può essere riflessa da strati più profondi prima di giungere al ricettore. Il fenomeno vibratorio è governato dall’accoppiamento meccanico tra il veicolo e il terreno.

Gli effetti delle vibrazioni sulle strutture sono particolarmente critici in corrispondenza di determinate frequenze; in particolare si possono generare dei fenomeni di amplificazione della risposta strutturale anche a fronte di “piccole” sollecitazioni. Ciò è ancora più critico quando la struttura (o il terreno di sottofondazione) versa in uno stato tensionale gravoso (presenza di un quadro fessurativo esteso, non coesione delle masse murarie e del terreno) e oltre il limite elastico.

Per ridurre le vibrazioni indotte dal traffico veicolare e ferroviario possono essere attuate diverse azioni, come ad esempio il miglioramento della sovrastruttura stradale (o ferroviaria), la realizzazione di schermi e barriere nel terreno … .

Ad oggi, in Italia, non esiste una Legge che stabilisce i limiti ammissibili dei livelli vibrazionali in ambiente di vita; pertanto, nelle valutazioni tecniche si fa riferimento alle procedure e ai limiti raccomandati da norme tecniche internazionali (soprattutto ISO e DIN).

In Italia, si fa riferimento alla norma tecnica UNI 9614 che stabilisce i limiti per gli effetti del disturbo sulle persone in ambiente di vita e alla norma tecnica UNI 9916 per la valutazione delle vibrazioni sugli edifici.

Criteri di misurazione e valutazione degli effetti delle vibrazioni sugli edifici 

La Norma UNI 9916 “Criteri di misura e valutazione degli effetti delle vibrazioni sugli edifici” fornisce una guida per la scelta di appropriati metodi di misurazione, di trattamento dei dati e di valutazione dei fenomeni vibratori per permettere la valutazione degli effetti delle vibrazioni sugli edifici, con riferimento alla loro risposta strutturale ed integrità architettonica.

La norma tratta la diffusa problematica dei danni agli edifici derivanti dalle vibrazioni. Essa non ha valenza strutturale e ancor meno sismica e non riguarda la possibilità di danneggiamenti pericolosi per la stabilità degli edifici, ma inquadra il cosiddetto danno architettonico o “di soglia" che consistono tipicamente nella formazione di fessure, crepe, distacchi di intonaco e fenomeni affini.

Essa disciplina una realtà assai vasta e interessa tanto edifici posti nelle vicinanze di sorgenti legate al traffico veicolare e ferroviario, quanto edifici prossimi ad aree di cantiere, senza dimenticare vibrazioni indotte da attività industriale (macchinari in generale e, in particolare, presse, magli e similari) o anche da sorgenti interne agli edifici.

Fissare dei limiti che indichino la pericolosità delle sollecitazioni meccaniche rispetto alla formazione di danni di soglia è arduo e complesso: la stessa sollecitazione, in funzione della tipologia costruttiva, può dare luogo a danni in un edificio e non ad un altro, così come all’interno di uno stesso edificio sollecitato a vibrazione i danni si manifestano in alcune zone e non in altre. Il medesimo edificio, invecchiando (si pensi agli intonaci, per esempio) può cambiare il comportamento in risposta alle vibrazioni. In molti casi la via di propagazione della sollecitazione meccanica dalla sorgente all’edificio oggetto di indagine non è chiara, ma diventa ignota o non conoscibile se occorre individuare con esattezza la via meccanica attraverso la quale la sollecitazione si propaga.

Infine, non è sempre facile stabilire se il danno visibile sia dovuto alle vibrazioni oppure a fenomeni d’altra natura come per esempio l’assestamento statico. La norma richiede indagini volte ad appurare il legame di causa ed effetto fra vibrazioni e danno visibile.

I parametri di valutazione da prendere in considerazione sono:

• velocità di picco puntuale (p.p.v.), ovvero il valore massimo del modulo del vettore velocità misurato in un dato punto; la determinazione della velocità di picco puntuale (p.p.v.) richiede la misurazione simultanea delle tre componenti mutuamente perpendicolari della velocità nel punto considerato (di solito due componenti orizzontali e quella verticale);
• velocità di picco di una componente puntuale (p.c.p.v.) (peak component particle velocity), ovvero il valore massimo del modulo di una delle tre componenti ortogonali misurate simultaneamente in un punto o ottenute mediante integrazione.

Nello stabilire i valori limite di accettabilità per gli edifici, la norma richiama i valori di riferimento indicati dalla norma DIN 4150-3 per vibrazioni di breve durata. Essa prevede la misurazione ed il controllo del livello di vibrazione sia in fondazione, sia ai piani superiori, con particolare riferimento al piano più elevato per quanto riguarda le componenti orizzontali della velocità. Tali misurazioni forniscono un quadro della risposta globale dell’edificio; sono inoltre necessarie misurazioni relative alla risposta dei solai ai singoli piani, che possono essere limitate alla misurazione della componente verticale della velocità, registrata al centro del solaio.

I valori di riferimento relativi alle vibrazioni permanenti, che possono indurre fenomeni di fatica e/o di amplificazioni dovute a fenomeni di risonanza della struttura interessata, sono individuati ancora dalla norma DIN 4150-3. Questi valori di riferimento sono utilizzati per tutti i piani e per le fondazioni; in generale, risulterà più significativa la misurazione al piano alto, ma non sono da escludere controlli ai piani intermedi o in fondazione qualora vi sia la possibilità di risonanza