Calcolo carico del vento

Metodo di calcolo del carico del vento

Questo calcolatore valuta il carico del vento per zone per un edificio rettangolare, un tetto a due falde e una parete o una recinzione autoportante. Il metodo si basa su EN 1991-1-4 (azioni del vento) e applica l’impostazione generale dei coefficienti di sicurezza di EN 1990.

I risultati sono forniti come coefficienti di zona e come pressione di calcolo finale per zona. La pressione è indicata in kN/m² e può essere positiva o negativa a seconda della direzione dell’azione sull’elemento dell’involucro.

Riferimenti e raccomandazioni

Velocità di base del vento si inserisce come v_b,0 in m/s. È il valore regionale di base dell’Appendice Nazionale a EN 1991-1-4. È il dato iniziale per valutare la pressione includendo gli effetti di terreno e quota.

Pressione di riferimento deriva dall’energia cinetica del flusso d’aria. Il calcolatore usa la densità dell’aria ρ = 1.25 kg/m³ e la formula q0 = 0.5 · ρ · v_b,0² / 1000. La divisione per 1000 converte il valore in kN/m².

Effetti del terreno e della quota sono considerati tramite il fattore di esposizione k(z) in funzione della categoria di terreno e della quota di riferimento z. Le quote sono inserite in mm e convertite in metri con z = z_mm / 1000. Per stabilità numerica la quota è limitata a z ≥ z_min e z ≤ 200 m, dove z_min dipende dalla categoria di terreno.

Fattore di esposizione è calcolato con un profilo logaritmico di rugosità. Si utilizza ln = ln(z / z0), c_r = k_r · ln, I_v = 1 / ln e k(z) = (1 + 7·I_v) · c_r², dove z0 e k_r sono definiti in base alla categoria di terreno.

Pressione di picco alla quota z è calcolata per zona come q_p(z) = q0 · k(z). In seguito si applicano il coefficiente aerodinamico di zona e il coefficiente parziale di sicurezza.

Coefficiente aerodinamico è mostrato in tabella come coefficiente finale di zona c. Per edificio e tetto può includere la pressione interna. Se la pressione interna è attiva, il calcolatore sceglie il caso più sfavorevole in valore assoluto tra c_pi = +0.2 e c_pi = -0.3 e usa la differenza c = c_pe - c_pi.

Pressione di calcolo per zona è determinata con w = q_p(z) · c · γ, dove γ è il coefficiente parziale per le azioni. Il calcolatore usa γ = 1.5 come valore tipico per l’azione variabile dominante in ULS secondo EN 1990. L’Appendice Nazionale definisce i valori finali e le regole di combinazione.

Zonizzazione dell’edificio dipende dal rapporto tra l’altezza h e la profondità della facciata sopravento. Per la direzione del vento selezionata, la profondità è presa dalle dimensioni in pianta e si assegnano quote di riferimento z_e per più livelli. Questi livelli determinano k(z) e quindi le pressioni nelle diverse zone.

Coefficienti del tetto sono determinati dall’angolo di falda. L’angolo è calcolato geometricamente come α = arctan((h - h1) / (d/2)) in gradi. I coefficienti di zona sono ricavati da valori tabellati in funzione dell’angolo e interpolati tra punti adiacenti. L’angolo è limitato all’intervallo tabellato usato per l’interpolazione.

Parete o recinzione autoportante è trattata come una struttura separata senza volume interno chiuso. Per questo motivo in questa modalità non si applica la pressione interna c_pi e i coefficienti di zona sono usati direttamente in w = q_p(z) · c · γ.

• Unità di input: geometria in mm, v_b,0 in m/s.
• Unità di output: pressione in kN/m².
• Il segno indica la direzione dell’azione rispetto alla superficie. I valori negativi rappresentano spesso l’aspirazione.
• Norme: EN 1991-1-4 (vento), EN 1990 (principi, coefficienti parziali, combinazioni).

FAQs

Perché i coefficienti e le pressioni possono essere negativi

Il segno indica la direzione dell’azione sulla superficie. I valori negativi spesso corrispondono ad aspirazione, quando il flusso crea una depressione e tende a “tirare” l’elemento verso l’esterno. Per rivestimenti e fissaggi, il segno può essere importante quanto il valore assoluto.

Cosa cambia passando dalla direzione del vento A a B

Cambia la facciata sopravento. Di conseguenza cambiano profondità, rapporti geometrici e zonizzazione. Per il tetto, il cambio seleziona l’insieme corrispondente di coefficienti tabellati in EN 1991-1-4 per vento parallelo al colmo o perpendicolare al colmo.

Perché la categoria di terreno influisce così tanto sul risultato

La categoria di terreno definisce la rugosità e il profilo verticale della velocità del vento. Entra nel calcolo tramite k(z), che scala la pressione con la quota. Terreno aperto e tessuto urbano denso possono dare pressioni sensibilmente diverse a parità di v_b,0.

Cosa cambia con la pressione interna cpi

La pressione interna tiene conto della differenza di pressione tra esterno e interno dell’involucro. EN considera entrambi i segni di c_pi perché la direzione dipende dalle aperture e dalle condizioni di esposizione al vento. Il calcolatore sceglie il caso più sfavorevole in valore assoluto usando valori standard EN.

Perché si usa il coefficiente parziale γ e se può essere modificato

Il fattore γ trasforma l’azione caratteristica del vento in un valore di calcolo per le verifiche agli stati limite. In molte verifiche ULS si usa γ = 1.5 per l’azione variabile dominante secondo EN 1990, mentre l’Appendice Nazionale definisce le regole finali. Se serve un valore caratteristico, si usa la stessa formula senza moltiplicare per γ.