Una vibrazione di 2 mm/s può provocare crepe o danneggiare un edificio?
Durante i lavori di costruzione, demolizione, scavo o escavazione, questa domanda torna regolarmente tra i professionisti incaricati di monitorare le strutture circostanti.
Tuttavia, una velocità vibratoria non è sufficiente per determinare se un edificio è in pericolo.
La frequenza delle vibrazioni, la loro durata, il tipo di struttura e le soglie normative applicabili sono tutti parametri indispensabili per interpretare correttamente una misura.
Ma allora, cosa significa in realtà una vibrazione di 2 mm/s? Come si fa a capire se rappresenta un rischio? E come si garantisce un monitoraggio delle vibrazioni affidabile?
1. Cosa significa una vibrazione di 2 mm/s?
Nella sorveglianza vibratoria, uno dei principali indicatori utilizzati è il PPV (Peak Particle Velocity) o velocità particellare.
Esprimibile in millimetri al secondo (mm/s), corrisponde alla velocità massima di spostamento di un punto del materiale o della struttura durante un evento vibratorio.
Nota importante: una velocità di 2 mm/s non significa che l'edificio si sia spostato di 2 mm. Si tratta infatti di una velocità, non di uno spostamento.
Il PPV consente in particolare di quantificare le vibrazioni generate da :
I lavori di demolizione e scavo.
Le operazioni di battitura o compattazione.
Il passaggio di macchinari da cantiere e il traffico ferroviario.
Le attività industriali e le attrezzature meccaniche.
Le escavazioni e i lavori realizzati nelle vicinanze di strutture esistenti.
Tuttavia, due vibrazioni con un PPV identico possono avere effetti diversi su un edificio.
Per capire perché, è necessario interessarsi a un secondo indicatore: la frequenza.
2. Perché la frequenza dominante è così importante quanto il PPV ?
La frequenza vibratoria, espressa in hertz (Hz), indica il numero di oscillazioni effettuate ogni secondo.
Prendiamo due eventi vibratori che presentano esattamente la stessa PPV di 2 mm/s :
Evento A : una velocità di vibrazione di 2 mm/s a 5 Hz.
Evento B : una velocità di vibrazione di 2 mm/s a 50 Hz.
La velocità massima misurata è identica, ma le sollecitazioni non sono le stesse.
A velocità uguale, una vibrazione a bassa frequenza è generalmente accompagnata da un'ampiezza di spostamento più importante rispetto a una vibrazione ad alta frequenza.
Inoltre, alcune frequenze possono avvicinarsi alle frequenze proprie di un edificio o dei suoi elementi costitutivi, causando un'amplificazione della risposta vibratoria.
È per questo che i riferimenti tecnici tengono conto della frequenza per definire i loro valori guida.
En pratique, analyser uniquement la PPV revient à disposer d'une information incomplète sur le comportement vibratoire d'une structure.
3. Quali sono le soglie di vibrazione accettabili per un edificio ?
Il n'existe pas de valeur universelle permettant d'affirmer qu'une vibration est dangereuse ou sans danger pour tous les bâtiments.
Le soglie di riferimento dipendono in particolare dalla natura della struttura, dalle frequenze misurate, dal tipo di sollecitazione e dal riferimento utilizzato.
La norma DIN 4150-3
La norma tedesca DIN 4150-3 è frequentemente utilizzata per valutare gli effetti delle vibrazioni sulle strutture.
Per le vibrazioni di breve durata misurate a livello delle fondazioni, essa distingue diverse categorie di edifici.
A titolo di esempio, per frequenze comprese tra 1 e 10 Hz, i valori guida di velocità vibratoria sono :
| Categoria di edificio | Valore guida |
|---|---|
| Edifici industriali e commerciali | 20 mm/s |
| Edifici residenziali | 5 mm/s |
| Strutture particolarmente sensibili | 3 mm/s |
Questi valori riguardano un caso di misura preciso e non devono essere utilizzati come soglie generali applicabili a qualsiasi situazione.
Una vibrazione di 2 mm/s può quindi rappresentare un valore di riferimento per un'abitazione, pur superando quello previsto per alcune strutture sensibili.
La norma BS 7385-2
La norma britannica BS 7385-2 propone anche valori guida per valutare il rischio di danni estetici causati dalle vibrazioni.
Per alcuni edifici residenziali esposti a vibrazioni transitorie, i valori guida variano in particolare da 15 mm/s a 4 Hz fino a 50 mm/s a partire da 40 Hz.
Questi valori riguardano condizioni specifiche, in particolare il tipo di struttura e il punto di misura.
Illustrano una cosa essenziale : un stesso livello di vibrazione non si interpreta allo stesso modo a tutte le frequenze.
La circolare francese del 23 luglio 1986
In Francia, la circolare del 23 luglio 1986 costituisce un altro riferimento per la valutazione delle vibrazioni meccaniche emesse nell'ambiente da alcune installazioni classificate.
Prende in particolare in considerazione :
La categoria di resistenza delle costruzioni.
Le bande di frequenze vibranti.
Il carattere continuo o impulsivo delle vibrazioni.
La sua applicazione deve essere valutata in base al quadro normativo dell'installazione interessata.
4. Una vibrazione di 2 mm/s può causare delle crepe?
Una vibrazione che raggiunge i 5 mm/s non significa automaticamente che un edificio si crepi.
Il rischio dipende da diversi fattori.
Lo stato iniziale dell'edificio. Una struttura che presenta già crepe, disordini o fragilità può richiedere un monitoraggio particolare.
La ripetizione delle sollecitazioni. Una vibrazione puntuale e vibrazioni ripetute per diverse settimane non presentano necessariamente gli stessi problemi.
Le caratteristiche costruttive. I materiali, le fondazioni, la rigidità e la configurazione dell'edificio influenzano la sua risposta alle vibrazioni.
Le condizioni di trasmissione. La distanza dalla fonte, la natura del suolo e le interazioni suolo-struttura possono modificare le vibrazioni realmente ricevute.
È quindi importante distinguere un superamento del valore guida da un danno accertato.
Un superamento della soglia costituisce un segnale che richiede una verifica o un'analisi, non una prova automatica di degrado dell'edificio.
5. Come interpretare correttamente i dati di un monitoraggio vibrazionale?
Per sfruttare efficacemente le misure vibrazionali di un cantiere, sono essenziali diverse fasi.
1. Identificare l'edificio monitorato
Determinare il suo uso, la sua configurazione, il suo stato iniziale e la sua sensibilità alle vibrazioni.
2. Scegliere il riferimento adeguato
Selezionare la norma o le prescrizioni applicabili al progetto, tenendo conto delle condizioni di misura e della natura delle vibrazioni.
3. Misurare la velocità vibrazionale e la frequenza
Non limitarsi a un valore massimo: analizzare le componenti vibrazionali e le caratteristiche degli eventi registrati.
4. Confrontare le misure con i valori di riferimento
Identificare eventuali superamenti ed esaminare le circostanze in cui si verificano.
5. Assicurare un monitoraggio nel tempo
Osservare l'evoluzione delle sollecitazioni durante i lavori e disporre di una cronologia utilizzabile per le analisi tecniche.
Questo approccio consente di passare da un semplice valore di vibrazione a un vero e proprio processo di monitoraggio strutturale.
6. DELTA V : misurare e comprendere le vibrazioni di un edificio
Per supportare i professionisti in questo processo, FEELBAT ha sviluppato DELTA V, un sensore connesso dedicato al monitoraggio vibratorio e strutturale.
In modalità vibratoria, DELTA V consente in particolare di seguire :
La velocità particellare (PPV) sui diversi assi
La frequenza dominante degli eventi vibratori.
L'inclinazione e la temperatura.
Gli eventi vibratori registrati durante il monitoraggio.
I dati sono accessibili dalla piattaforma FEELBAT, con standard integrati quali DIN 4150-3, BS 7385 e la circolare francese del 1986.
I professionisti possono così visualizzare le loro misure, identificare gli eventi significativi e facilitare il loro confronto con i limiti di riferimento adattati al progetto.
Che si tratti di monitorare un edificio vicino a un cantiere, accompagnare lavori di scavo o strumentare un'infrastruttura sensibile, DELTA V consente di centralizzare le informazioni necessarie al monitoraggio vibratorio.
L'obiettivo : rendere il monitoraggio vibratorio più semplice da implementare e i dati più facili da utilizzare.
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Conclusione: 2 mm/s, un valore da interpretare, non un verdetto
Allora, una vibrazione di 2 mm/s è pericolosa per un edificio?
Non necessariamente. Ma merita sempre di essere contestualizzata. La PPV è un indicatore indispensabile, ma deve essere analizzata insieme alla frequenza, alla durata delle sollecitazioni, alle caratteristiche dell'edificio e ai limiti applicabili.
È questa interpretazione globale che consente di valutare meglio gli effetti potenziali delle vibrazioni sulle opere e di prendere decisioni adeguate.
Con soluzioni di monitoraggio connesse come DELTA V, i professionisti dispongono di strumenti per misurare, seguire e analizzare le sollecitazioni vibratorie durante i loro progetti.
Sources :
- DIN 4150-3:2016 : valori guida differenziati a seconda dei tipi di edifici e delle frequenze, con distinzione tra vibrazioni di corta e di lunga durata.
- BS 7385-2:1993 : valori guida relativi in particolare ai danni estetici sugli edifici esposti alle vibrazioni transitorie.