📝1. Introduzione
Le strutture in legno sono sempre più utilizzate per edifici moderni e progetti infrastrutturali grazie alla loro sostenibilità, leggerezza e flessibilità architettonica. Tuttavia, queste stesse caratteristiche rendono le strutture in legno particolarmente sensibili alle azioni del vento. Una corretta considerazione dei carichi del vento è quindi essenziale per garantire sicurezza strutturale, funzionalità e prestazioni a lungo termine. Questo articolo fornisce una panoramica sull'influenza dei carichi del vento sulle strutture in legno, le principali considerazioni di progettazione e i metodi di analisi conformi all'EN 1991-1-4 (Eurocodice 1) e agli annessi nazionali correlati.
🌪️ 2. Caratteristiche dei Carichi del Vento
Il carico del vento sulle strutture è governato da una combinazione di azione del vento media e componenti fluttuanti (turbolente). Le strutture in legno, specialmente i sistemi leggeri e flessibili, sono più reattive agli effetti dinamici rispetto alle strutture massicce in calcestruzzo armato o acciaio.
2.1. Componenti Principali
- Pressione Esterna del Vento: Agisce su pareti, tetti e altre superfici.
- Pressione Interna del Vento: Generata da aperture o perdite; rilevante per edifici in legno leggero con ampie aree vetrate.
- Pressione Netta del Vento: Differenza tra pressioni esterne e interne, determinando gli effetti di carico effettivi sugli elementi strutturali.
- Effetti della Turbolenza: Possono portare a significative fluttuazioni di carico, specialmente su elementi in legno esili o alti.
2.2. Azioni Tipiche del Vento su Strutture in Legno
Tabella 1: Azioni Tipiche del Vento e Considerazioni Strutturali per Strutture in Legno
| Elemento Strutturale | Azione Tipica del Vento | Considerazioni Speciali |
|---|---|---|
| Pannelli del tetto e arcarecci | Aspirazione verso l'alto sottovento e sopravento | Verifica degli ancoraggi e azione del diaframma |
| Montanti e telai delle pareti | Pressione orizzontale + aspirazione | Necessario controventamento contro lo sbandamento |
| Colonne e pali | Flessione dovuta a carichi laterali | Considerare l'instabilità su entrambi gli assi |
| Pareti di taglio in Glulam/CLT | Carichi di sbandamento e ribaltamento | Richiede ancoraggio duttile e connessioni a diaframma |
| Rivestimento della facciata | Aspirazioni locali ai bordi/angoli | Richiede alta resistenza al tiro degli ancoraggi |
🏗️ 3. Considerazioni di Progettazione
3.1. Trasferimento del Carico & Sistema Strutturale
Le strutture in legno si affidano a sistemi di controventamento, pareti di taglio e diaframmi per trasferire i carichi del vento alle fondamenta. I sistemi portanti comuni includono:
- Sistemi di pareti di taglio CLT
- Strutture a telaio in legno con controventature diagonali
- Sistemi ibridi con nuclei in acciaio o calcestruzzo
3.2. Dettagli delle Connessioni
Le connessioni sono spesso i componenti critici sotto il carico del vento:
- Gli ancoraggi devono resistere a forze di sollevamento sugli elementi del tetto.
- La duttilità e la ridistribuzione dei carichi sono cruciali per evitare rotture fragili.
- Particolare attenzione alle distanze dai bordi, al tiro di chiodi/viti e alla resistenza dell'incasso secondo l'EN 1995-1-1.
3.3. Risposta Dinamica
A causa della loro bassa massa, gli edifici in legno possono mostrare maggiori accelerazioni sotto carichi del vento fluttuanti:
- I criteri di comfort (Allegato B dell'EN 1991-1-4) spesso governano la progettazione per edifici in legno di media altezza.
- Gli stati limite di servizio (es. deflessione, vibrazione) possono essere più critici degli stati limite ultimi.
📌Nota: L'implementazione dell'analisi di instabilità aeroelastica e Vibrazione Indotta da Vortici (VIV) in RWIND è programmata come un miglioramento chiave futuro. Questo sviluppo mira ad ampliare le capacità del software verso studi di interazione vento-struttura dinamica completa, consentendo una previsione e una valutazione più accurata delle risposte indotte dal vento su strutture flessibili e snelle.
🌬️ 4. Simulazione del Vento Basata su CFD
Per strutture in legno complesse, gli strumenti di Computational Fluid Dynamics (CFD) come RWIND offrono diversi vantaggi:
- Distribuzione realistica della pressione su tetti e facciate irregolari
- Considerazione del terreno, topografia e turbolenza
- Applicabile a edifici in legno alti, atrii o geometrie libere
- Generazione di carichi superficiali distribuiti trasferibili a RFEM per l'analisi strutturale
Le simulazioni CFD sono particolarmente utili quando:
- La struttura è situata in terreno complesso (es. bordi di foreste, colline)
- La forma dell'edificio devia significativamente dai casi definiti dal codice
- Gli effetti dinamici (risposta al raffica, shedding vorticoso) sono rilevanti
🪵 5. Sfide Speciali per Strutture in Legno
| Sfida | Descrizione | Misure di Mitigazione Tipiche |
|---|---|---|
| Sollevamento su tetti leggeri | Elevate aspirazioni ai bordi sopravento/sottovento | Forte ancoraggio, blocco degli arcarecci, continuità del diaframma |
| Controventamento laterale | Bassa rigidità nel piano dei telai in legno | Uso di pareti di taglio CLT, controventature diagonali o nuclei ibridi |
| Connessioni sotto carico ciclico | Gli ancoraggi in legno possono perdere capacità dopo carichi ripetuti | Progettare per la fatica, usare ancoraggi in acciaio duttile, spaziatura adeguata |
| Umidità & vento | Pioggia wind-driven e differenziali di pressione influenzano la durabilità | Dettagli adeguati, membrane, percorsi di drenaggio |
| Vibrazioni in legno alto | Leggerezza → maggiori accelerazioni sotto raffiche | Masse sintonizzate, sistemi di smorzamento, diaframmi più rigidi |
💡 6. Consigli Pratici per Ingegneri
- Controlla sempre attentamente le forze di sollevamento; spesso governano la progettazione delle connessioni
- Considera i criteri di servizio all'inizio della progettazione per evitare costosi interventi correttivi
- Usa simulazioni CFD per geometrie irregolari o strutture alte per catturare modelli di pressione realistici
- Assicura un percorso di carico continuo dal rivestimento → incorniciatura → controventatura → fondazione
- Documenta chiaramente tutte le ipotesi di carico del vento, categorie di terreno e coefficienti per l'approvazione strutturale
🧠 7. Sommario
I carichi del vento giocano un ruolo decisivo nella progettazione di strutture in legno. La loro natura leggera e flessibile richiede attenzione a sollevamento, controventatura, dettagli delle connessioni ed effetti dinamici. Combinando metodi basati su codice per strutture regolari con simulazioni CFD per geometrie complesse, gli ingegneri possono ottenere sia sicurezza che efficienza nell'architettura moderna in legno.
