Danni da vibrazioni: come individuare le cause e classificare il danno

Una crepa da vibrazione sul muro di un edificio

Le vibrazioni possono danneggiare anche gravemente gli edifici: ecco perché e come valutare i danni, così da potervi mettere rimedio.

I danni da vibrazioni possono minacciare la stabilità degli edifici. Le costruzioni offrono infatti una certa resistenza, soprattutto quelle progettate con criteri antisismici, ma l’azione continua di vibrazioni anche a bassa intensità, oppure improvvise e ad alte intensità, come nel caso di un sisma, hanno effetti importanti sulla sicurezza degli edifici.

Danni da vibrazioni: sorgenti e tipologie

Le vibrazioni si possono distinguere in base alla loro origine:

  • interne all’edificio, prodotte cioè da impianti per esempio di produzione, come nel caso di edifici a destinazione industriale,
  • esterne, provenienti cioè dall’ambiente circostante.

Queste ultime si possono ulteriormente distinguere in artificiali, cioè prodotte dell’impatto dell’attività umana (traffico, passaggio di treni, metro, mezzi pesanti, scavi, trivellazioni, attività produttive ad alto impatto o estrattive, solo per fare alcuni esempi), o naturali, dovute ad eventi quali un terremoto, una frana o altri fenomeni non dovuti all’attività umana.

La vibrazione è un’oscillazione più o meno ampia di un corpo: quando la forza di queste oscillazioni supera la forza “legante” di un materiale si genera la lesione.
Le oscillazioni si propagano come onde e il principale mezzo attraverso cui si diffondono è il terreno.

Tipologia di propagazione delle onde

Esistono diversi tipi di onde: le onde P (di compressione) che si propagano in semicerchi sotto la sorgente, le onde S (onde di taglio), più lente e ondulate delle P, e le onde R (orizzontali) e L (verticali), che provocano danni maggiori e si propagano sulla superficie del terreno.

La tipologia di terreno è un elemento determinante per controllare la propagazione o al contrario per estenderla, come anche la qualità delle fondazioni dell’edificio, essenziali per determinare la resistenza alle vibrazioni.

Come individuare e classificare i danni da vibrazione

Abbiamo visto che le vibrazioni impattano sugli edifici: ma quali tipi di danni possono provocare?

Si possono avere lesioni di minore entità (di soglia) che riguardano le superfici di rivestimento, quindi danni ad intonaci e fessure su giunti e laterizi, oppure lesioni di maggiore entità che riguardano elementi strutturali, come travi, pilastri e pareti.

La norma UNI 9916:2004 dal titolo “Criteri di misura e valutazione degli effetti delle vibrazioni sugli edifici” si occupa proprio di stabilire i limiti di vibrazioni da applicare alle diverse tipologie di edifici per garantire la loro stabilità. In questo modo è possibile determinare a priori i requisiti minimi delle diverse tipologie di edifici.

I parametri

Individuare e classificare i danni da vibrazioni è un lavoro di natura ingegneristica da affidare a esperti perché devono essere valutati diversi parametri. Sottovalutare il problema potrebbe infatti comportare rischi di non poco conto per chi abita o frequenta gli edifici lesionati, mentre sopravvalutarli potrebbe comportare opere e dunque spese che si potevano evitare.

In primo luogo vanno rilevate e comprese le caratteristiche meccaniche del terreno, composizione e compattezza. Poi occorre conoscere la tipologia delle fondazioni, che possono essere isolate, continue, dirette e su pali, e i materiali di costruzione degli edifici. Questi criteri consentono all’esperto di individuare la classe dell’edificio.
A questo punto, attraverso l’utilizzo di appositi strumenti, gli accelerometri, si misurano le vibrazioni a cui è sottoposto l’edificio e attraverso modelli matematici si valuta l’impatto e si stabiliscono eventuali “contromisure”.

Le soluzioni

Se la sorgente delle vibrazioni non può essere eliminata occorre procedere con interventi che in qualche modo possano mitigarle: un esempio è l’aggiunta di masse opportunamente collocate e realizzate con materiali elastici e viscosi all’edificio. La variazione della massa produce una risposta diversa alle vibrazioni.
Questa è una soluzione non sempre praticabile perché la variazione della massa può richiede interventi strutturali.

Un’alternativa è la variazione della rigidezza che si ottiene applicando interventi di rinforzo alla struttura e alle fondazioni: è possibile praticare delle armature alle pareti o alle fondazioni o posizionare elementi dissipatori all’interno delle fondazioni.

Una terza possibilità è rappresentata dal posizionamento di uno schermo tra la sorgente delle vibrazioni e l’edificio ricettore. Di solito lo “schermo” è costituito da due paratie parallele da posizionare nel terreno e realizzate in materiali assorbenti come il cemento armato.

È evidente che ogni edificio, date le sue caratteristiche proprie e quelle del terreno su cui si trova, così come la situazione ambientale in cui è immerso, necessita di interventi personalizzati e studiati ad hoc.

Per risolvere o prevenire danni da vibrazioni è essenziale dunque affidarsi ad esperti in grado di eseguire specifici calcoli e valutazioni strutturali e di individuare la soluzione più idonea per risolvere il problema.