Si intensificano i fenomeni atmosferici estremi. Per questo i tetti degli edifici devono adeguarsi al cambiamento climatico, che comprende anche venti di velocità eccezionale. E le norme fissano precisi parametri per calcolare posa e materiali necessari
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Seppure sul conto di Eolo vi siano versioni contrastanti riguardo la sua appartenenza o meno agli dei dell’antica Grecia, stando a quanto riportato nei poemi omerici, Zeus dette al figlio di Poseidone e Arne l’incarico di controllare i venti. Ricevuta tale incombenza, il diligente Eolo li dirigeva e li liberava a suo piacimento, custodendoli dentro le caverne e dentro un otre a Lipari, una delle isole Eolie, nella quale risiedeva tra gli agi e le comodità della sua prestigiosa reggia. E in questi ultimi anni Eolo, forse annoiato o stanco di sferzare sempre gli stessi territori, ha deciso di allargare il suo raggio d’azione: ha pensato di dedicare le sue attenzioni alla nostra penisola, colpendo ripetutamente lo Stivale con forti raffiche di vento a cadenze piuttosto frequenti.
Senza andare troppo indietro nel tempo, è possibile rendersi conto come negli ultimi anni si siano intensificati gli allarmi causati da condizioni metereologiche che comportano forti raffiche di vento con velocità che sfiorano in taluni casi i 200 chilometri orari in alta montagna e i 100 in pianura, come è successo nella provincia di Salerno nel 2019, nell’estate del 2020 in Veneto, in Sicilia e Sardegna nel novembre del 2021 e poi nei primi tre mesi di quest’anno, dove i forti venti hanno spazzato il centro-nord Italia causando l’abbattimento di migliaia di alberi e ingenti danni a vetture ed edifici.
Azione del vento: le Linee Guida
Con l’intensificarsi di tali fenomeni metereologici e i conseguenti danni al patrimonio immobiliare nazionale, il problema della resistenza alla forza di estrazione del vento in ambito di applicazioni di sistemi a cappotto e applicazione di sistemi impermeabili in copertura, ha assunto carattere nazionale con l’emanazione di linee guida e normative specifiche, volte a determinare tramite un’analisi di calcolo predittiva, i criteri di dimensionamento e le modalità di fissaggio di tutti gli elementi isolanti o impermeabilizzanti applicati in edilizia.
L’ente normatore nazionale ha già da tempo emanato alcune normative specifiche in tale senso, sia per quanto riguarda il sistema di isolamento a cappotto (la Uni En 1991-1 4:2005: Eurocodice 1 – Azioni sulle strutture – Parte 1-4: Azioni in generale – Azioni del vento) che i sistemi impermeabili (la Uni 11442-1:2015: Criteri per il progetto e l’esecuzione dei sistemi di copertura continua Parte 1: Resistenza al vento).
Azione del vento su sistemi di coperture di tipo continuo
Limitando la nostra analisi e concentrando l’osservazione al solo comparto dell’impermeabilizzazione delle coperture edili, civili e industriali, la norma emanata nel 2015 tratta la tematica dei sistemi di coperture di tipo continuo, eseguita con membrane flessibili ed indica i criteri di progettazione nei riguardi della forza di estrazione del vento, indicando le varie tipologie di fissaggi e sistemi di vincolo del pacchetto adibito a isolamento termico e tenuta impermeabile e fornendo i metodi di calcolo per stabilirne tipologia e quantità.
La norma citata è strutturata secondo la seguente procedura di calcolo: Analisi territoriale e determinazione dell’azione del vento attraverso la stima della forza di sollevamento (espressa come pressione in N/m2). Valutazione e scelta della tipologia di fissaggio tra le seguenti possibilità:
• fissaggio meccanico puntuale
• fissaggio chimico o fisico
• stabilizzazione con zavorra o protezione pesante amovibile
Per la determinazione dell’azione del vento, la norma pone le basi del calcolo prevedendo un’azione orizzontale del vento e dividendo gli effetti in azioni normali (applicabili a strutture convenzionali) e azioni tangenziali (applicabili limitatamente alle sole costruzioni di grandi dimensioni).
Considera l’azione come positiva se la direzione del vento spinge verso l’interno (pressione) e negativa se diretta verso l’esterno (depressione).
Il calcolo analitico della pressione del vento si ottiene con la formula: p = qb Ce Cp Cd
Nella formula si moltiplicano i parametri:
qb = pressione cinetica di riferimento,
Cp = coefficiente di forma,
Ce = coefficiente di esposizione,
Cd = coefficiente dinamico
I parametri si ottengono dalle tabelle riportate nei seguenti riferimenti normativi e legislativi:
• D.M. 17 gennaio 2018 – Nuove Norme Tecniche per le costruzioni (Ntc)
• Circolare 11 febbraio 2019 n. 7
• Uni En 1991-1-4:2010 Eurocodici
Calcolo analitico della pressione del vento: un esempio applicativo
Per meglio comprendere i passaggi del procedimento di calcolo, vediamo un esempio applicativo.
Ipotizziamo di dover progettare una copertura piana impermeabilizzata con membrane flessibili, per un capannone in zona industriale a Milano. L’edificio ha un bordo rialzato di 20 centimetri sul perimetro della copertura, delle finestrature di superficie inferiore a un terzo del totale e le dimensioni seguenti:
Altezza = h = 8 m
Larghezza = La = 30 m
Lunghezza = Lu = 60 m
Per la velocità di riferimento del vento ci si riferirà alla tabella contenuta nella Ntc 2018, nel caso oggetto dell’esempio la zona dell’edificio ricade in zona 1 a cui corrispondono i seguenti valori:
Per il calcolo della pressione di riferimento qb, si utilizzerà la seguente formula: qb = 1/2 r Vb2
Vb = velocità di riferimento del vento ricavata dalla tabella precedente = 25 m/s
r = densità dell’aria, assunta convenzionalmente come costante e pari a 1,25 kg/m3
qb = 390,7 N/m2
A questo punto si determina, sempre per via tabellare, il coefficiente di esposizione necessario a contestualizzare il calcolo in base alla rugosità del terreno, che potrebbe influenzare la velocità del vento e all’altezza del punto considerato.
In base alla classe appena determinata, alla quota sul livello del mare e alla distanza dalla costa, tramite tabelle delle Ntc 2018 da cui identificare il coefficiente di topografia (sempre = 1 per zone pianeggianti, collinari o montuose) sarà possibile ottenere il coefficiente di esposizione (di cui si omette il calcolo per non appesantire troppo la trattazione): Ce = 1,632
Per calcolare il coefficiente di forma si dovrà fare riferimento alla Circolare del’11.02.2019 da cui selezionare i coefficienti di pressione esterna ed interna, Cpi e Cpe validi per coperture piane con aperture < 1/3 S totale: Cp = Cpe + Cpi = -0,6
L’ultimo coefficiente da determinare è quello dinamico, Cd, che può essere assunto pari a 1 nelle tipologie costruttive ricorrenti, quali edifici di forma regolare non eccedenti gli 80 m di altezza ed i capannoni industriali, oppure ricavato mediante analisi specifiche o facendo riferimento ai grafici di seguito riportati.
Una volta calcolata la pressione di riferimento e stabiliti tutti i coefficienti, sarà possibile determinare la pressione del vento sulla copertura con la relazione iniziale:
p = qb Ce Cp
Cd = – 382,6 N/m2
da cui si evince che la copertura è sottoposta a una forza di estrazione o sollevamento (depressione) rappresentata dal segno negativo, pari a circa 382 Newton per ogni metro quadrato.
La distribuzione dell’azione del vento non è però uniforme su tutta la copertura, in corrispondenza delle zone perimetrali e negli angoli, per esempio, la sollecitazione risulta superiore anche di tre volte, rispetto alle zone centrali, per tale ragione gli Eurocodici suddividono le zone di una copertura in diverse aree grafiche su cui andare a valutare la pressione puntuale.
Dimensionamento del sistema di fissaggio
Nota la forza di estrazione/sollevamento esercitata dal vento nelle varie porzioni della copertura, si procederà al dimensionamento di ciascun sistema di fissaggio, scegliendo tra le seguenti tipologie:
– fissaggio meccanico (tasselli)
– fissaggio chimico (collanti o materiali fusi tipo bitume)
– zavorra o protezione pesante
Per ottenere il numero di fissaggi adeguato alla condizione a progetto, si divide la forza del vento per il valore più basso tra il carico al vento ammissibile di progetto e il valore di resistenza del fissaggio misura in situ con apposita strumentazione: n = Fw / min (Wadm;Fw-min)
Per ricavare il valore del massimo carico ammissibile del fissaggio (Wadm), è necessario procedere ad un test secondo la Norma EN 16002:2019, in tale prova la stratigrafia dovrà comprendere l’isolante, il fissaggio e la membrana impermeabilizzante.
Tornando al nostro caso studio di Milano, avremo che ipotizzando un valore Wadm = 500 N si otterrebbero
La norma specifica inoltre che il numero minimo di fissaggi per metro quadrato, deve essere pari a 3 per le zone d’angolo, 2 per le fasce perimetrali ed 1 per le zone centrali.
Per la valutazione dei fissaggi chimici o fisici, si procede sempre con una prova secondo la En 16002 da cui si ottiene il valore del massimo carico ammissibile.
Ipotizzando che siano disponibili quattro diversi sistemi di fissaggio chimico o fisico (come ad esempio collanti o bitume fuso) e che abbiano fatto registrare i seguenti valori, a seguito del test di estrazione effettuato con diversi materiali isolanti:
Nell’ipotesi che la linea azzurra sia il livello di resistenza richiesto per la copertura di Milano, avremmo ottenuto che tutti i sistemi di fissaggio sono da ritenersi idonei con ampio margine di garanzia; se fosse invece la linea rossa a determinare la resistenza minima richiesta, avremmo ottenuto che solo il sistema 4 sarebbe idoneo.
Applicazione dei fissaggi a regola d’arte
Conclusa la valutazione di progetto, determinati il numero e la tipologia di fissaggio, la norma pone in risalto un altro tema molto importante in ambito di posa, l’applicazione dei fissaggi a regola d’arte.
Su questo tema specifico è importante spendere due parole per chiarire definitivamente come debbano essere effettuati i fissaggi per non incorrere in difformità o per non trovarsi con tetti scoperchiati come purtroppo accade con una certa frequenza.
Diversamente da quanto mutuato dalle modalità applicative del sistema a cappotto, che nulla ha a che vedere con i sistemi impermeabili, i fissaggi devono essere eseguiti in numero strettamente dipendente dalle dimensioni dei pannelli e dalla tipologia specifica di applicazione degli elementi impermeabili, come chiarisce la norma 11442-1:2105, di cui di seguito si riporta un estratto.
In buona sostanza, l’incontro degli angoli di quattro diversi pannelli in copertura risulterà con quattro fissaggi meccanici anziché con un solo fissaggio che comprenda tutti gli angoli dei pannelli, come evidenziato dall’immagine.
Il dimensionamento e la progettazione di una copertura impermeabile, deve essere sempre eseguito con la massima attenzione e competenza, al fine di evitare di incappare in situazioni spiacevoli o in veri e propri disastri.
Un approccio corretto alla progettazione deve analizzare e risolvere una lunga serie di temi ed approfondire tutte le seguenti tematiche:
• un’analisi del supporto volta a capire la tipologia e la consistenza dello stesso, la planarità, la compattezza e coesione, l’eventuale presenza di umidità, la stabilità dimensionale e l’adeguata pendenza, sono tutte caratteristiche salienti per poter garantire una corretta adesione del pacchetto adibito alla tenuta all’acqua
• un’analisi delle sollecitazioni a cui sono sottoposte le coperture in termini di gradiente termico, resistenza al vento, esposizione e condizioni d’esercizio (destinazione d’uso)
• una corretta analisi dei materiali impermeabilizzanti ed isolanti termici, che ne consenta la giusta sinergia e la tenuta nel tempo (durabilità)
• una valutazione sulle metodologie di protezione del manto (ghiaia, cemento, pittura, vegetazione….)
• una precisa analisi dei dettagli esecutivi (risvolti verticali, giunti strutturali, impluvi, pozzetti, canali di gronda, soglie…)
• una valutazione sulle eventuali ulteriori opere accessorie (profili di finitura, predisposizioni per impianti fotovoltaici, presenza di macchinari,…)
• un programma di manutenzione calendariale che comprenda un elenco di ispezioni ed eventuali interventi manutentivi
L’obiettivo è fornire una copertura allineata alle aspettative della committenza ed evitare di incorrere in spiacevoli contenziosi o situazioni come quelle di seguito mostrate in cui, i pannelli isolanti accoppiati a membrane impermeabilizzanti, sono stati posati con un solo fissaggio per pannello, su un supporto incoerente e per giunta con tasselli da cappotto, non idonei alla necessità.
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