Vibrazioni nelle strutture civili

Il volume costituisce una raccolta, organizzata per livello di approfondimento crescente, di varie tematiche in ambito di vibrazioni strutturali che hanno un immediato risvolto operativo nell'ambito professionale. Il testo non intende presentarsi come un trattato o un manuale esaustivo, ma come uno strumento operativo che in modo agile individui e segnali lo stato dell'arte con riferimento alle varie sorgenti vibrazionali che possono interessare sia i progettisti sia i committenti. Nell'esposizione sono riportati gli approcci di modellazione e le formule di più immediato utilizzo per poterli inserire nella moderna progettazione. Si è deciso di impostare la trattazione su due livelli di approfondimento: uno generale, individuato al capitolo II, e uno più specifico, con l'analisi di equazioni, grafici e tabelle, in dettaglio al capitolo III per le problematiche più operative. Sono forniti gli elementi per trattare tipologie anche molto specialistiche quali tribune, solai soggetti ad azioni ritmiche, fondazioni di macchine vibranti, sempre con un'ottica di tipo pratico-operativo, lasciando al lettore i riferimenti per i necessari approfondimenti.
L'Autore ha anche inserito alcuni studi personali, utili in ambito pratico di collaudo, e alcune variazioni teoriche su temi di base.

Nicola Mordà, ingegnere civile con pluriennale esperienza professionale, autore di varie pubblicazioni di carattere tecnico, è titolare di uno studio di progettazione strutturale e sismica, con sedi a Torino e all'estero. Ha collaborato e seguito importanti progetti di notevole impegno statico. Si occupa di temi di carattere normativo, con particolare riferimento al settore delle strutture, e di nuove tecnologie in ingegneria civile.

Indice
Capitolo I - Elementi di base della dinamica dei sistemi
1.1. Introduzione alla dinamica strutturale
1.2. Elementi di base della dinamica dei sistemi discreti
1.2.1. Forze non conservative e potenziale generalizzato
1.2.2. La dissipazione nei sistemi meccanici
1.2.3. Funzione di dissipazione di Rayleigh
1.3. Piccole oscillazioni attorno a una posizione di equilibrio
1.4. Oscillatore semplice
1.4.1. Esempi di oscillatori semplici
1.4.2. Oscillatore semplice libero non smorzato
1.4.3. Oscillatore semplice libero smorzato
1.4.3.1. Sistema sottosmorzato
1.4.3.2. Sistema con smorzamento critico
1.4.3.3. Sistema sovrasmorzato
1.4.4. Oscillatore semplice forzato
1.4.4.1. Oscillatore semplice con forzante armonica
1.4.4.2. Moto impresso ai vincoli
1.4.5. Isolamento dalle vibrazioni
1.4.5.1. Vibrazioni trasmesse dalla macchina
1.4.5.2. Vibrazioni trasmesse alla macchina
1.4.6. Sovrapposizione di oscillatori della stessa frequenza
1.5. Oscillatori a più gradi di libertà
1.5.1. Equazioni del moto
1.5.2. Sistemi in moto libero: modi propri
1.5.2.1. Problema agli autovalori: frequenze e modi propri
1.5.2.2.Metodo della matrice dinamica
1.5.2.3.Approccio classico al problema agli autovalori
1.5.2.4.Proprietà dei modi propri
1.5.2.5. Moto del sistema libero
1.5.3. Sistemi forzati. Considerazioni
1.6. Analisi nel dominio delle frequenze
1.6.1. Serie di Fourier: analisi armonica
1.6.2. Trasformate di Fourier
1.6.3. Il dominio delle frequenze: concetti base
1.7. Introduzione all'approccio computazionale nella dinamica strutturale

Capitolo II - Aspetti specifici relativi alle strutture civili
2.1. Aspetti generali sulle vibrazioni
2.1.1. Sorgenti vibrazionali
2.2. Contesto normativo relativo alle vibrazioni
2.2.1. Norme tecniche per le costruzioni
2.2.2. Norme in materia ambientale
2.2.3. Norme per la sicurezza sul lavoro
2.2.3.1. Cenni sugli effetti sulla salute dei lavoratori
2.2.3.2. Effetti delle attività di lavoro sull'ambiente esterno
2.2.3.3. Norme di buona pratica
2.3. Azioni indotte da macchine vibranti
2.3.1. Macchine rotanti
2.3.2. Studio dell'interazione macchina-struttura
2.3.3. Azioni indotte da macchine impulsive
2.3.4. Azioni indotte da altre macchine
2.4. Vibrazioni indotte da fenomeni ambientali
2.4.1. Azioni del vento
2.4.2. Azioni del sisma
2.4.2.1. Onde sismiche: aspetti generali
2.4.2.2. Onde di superficie
2.4.2.3. Il fenomeno della dispersione
2.4.2.4. Velocità di fase e velocità di gruppo
2.4.2.5. Piani nodal
2.4.2.6. Vibrazioni delle strutture per effetto delle onde sismiche
2.4.2.7. Effetti idrodinamici indotti dal sisma
2.5. Vibrazioni trasmesse tramite il terreno
2.5.1. Azioni da traffico veicolare
2.5.2. Azioni indotte da traffico ferroviario
2.5.3. Attività di cantiere
2.5.4. Esecuzione di palificazioni
2.6. Vibrazioni indotte da attività antropica sulle strutture
2.6.1. Vibrazioni dei solai
2.6.1.1. Considerazioni in fase di collaudo
2.6.1.2. Progettazione e rapporti con la committenza
2.6.2. Vibrazioni di passerelle pedonali
2.6.3. Vibrazioni nelle tribune di stadi
2.6.4. Vibrazioni nelle tribune temporanee

Capitolo III - Aspetti di esercizio
3.1. Il controllo delle vibrazioni
3.2. Stati limite di esercizio e controllo vibrazioni
3.3. Limiti di tolleranza, raccomandazioni e linee guida
3.3.1. Disturbo agli occupanti
3.3.1.1. Norme di riferimento
3.3.1.2. Definizioni UNI 9614
3.3.1.3. Soglie di percezione: valori limite
3.3.2. Effetti sulle strutture
3.3.2.1. Indicatori pratici del moto
3.3.2.2. Limiti di esposizione: contesto normativo
3.3.2.3. Limiti di esposizione nella letteratura tecnica consolidata
3.3.2.4. Calcolo di PPV: approccio empirico
3.3.3. Controllo delle deformazioni: cedimenti in fondazione
3.4. Vibrazioni nelle fondazioni di macchine
3.4.1. Metodi di analisi
3.4.2. Modelli a parametri concentrati
3.4.3. Modello del semispazio: impedenze dinamiche
3.4.3.1. Definizioni generali
3.4.3.2. Procedure di calcolo delle impedenze dinamiche
3.4.3.3. Risposta della fondazione reale: uso delle impedenze dinamiche
3.4.4. Propagazione delle vibrazioni intorno alla fondazione
3.4.5. Terreno non omogeneo - stratificato
3.4.6. Linee guida sugli effetti ed il controllo della risonanza
3.4.7. Linee guida sulla funzionalità delle macchine
3.5. Vibrazione nei solai degli edifici
3.5.1. Vibrazioni indotte sui solai da attività umana
3.5.2. Vibrazioni indotte dall'attività umana
3.5.3. Considerazioni qualitative sull'eccitazione dinamica
3.5.4. Metodologie di verifica
3.5.5. Metodologia di verifica USA
3.5.5.1. Eccitazione da camminata
3.5.5.2. Eccitazione da attività ritmica
3.5.6. Metodologia di verifica europea
3.5.7. Vibrazioni nei solai in legno
3.6. Edifici speciali e strutture sensibili: gli ospedali
3.6.1. Sorgenti di vibrazioni
3.6.2. Limitazioni delle vibrazioni
3.6.2.1. Sale operatorie
3.6.2.2. Limiti per macchine MRI
3.6.3. Raccomandazioni UK
3.6.4. Considerazioni generali sulle strutture ospedaliere
3.7. Vibrazioni indotte dalla folla sulle tribune
3.7.1. Modellazione del carico indotto dalla folla
3.7.2. Stato limite di servizio
3.8. Prescrizioni e protocolli di valutazione dell'impatto delle vibrazioni
3.8.1. Protocolli di valutazione dell'impatto delle vibrazioni
3.8.2. Esempi di prescrizioni da parte degli enti locali

Capitolo IV - Introduzione alla misura e controllo delle vibrazioni
4.1. Aspetti generali
4.2. Pianificazione della prova
4.2.1. Metodi di eccitazione dinamica
4.2.2. Strumenti di misura e acquisizione
4.2.3. Fase di indagine
4.2.4. Fase di analisi dei risultati
4.2.5. Fase di modellazione e conclusioni
4.3. Indagine dinamica come strumento di collaudo
4.3.1. Collaudo in fase dinamica
4.3.2. Nota di giurisprudenza
4.4. Limitazioni dell'indagine dinamica
4.4.1. Fenomeni di non linearità
4.4.2. Effetti dello smorzamento
4.5. Controllo delle vibrazioni
4.5.1. I sistemi di dissipazione di energia
4.5.2. Isolamento dalle vibrazioni
4.5.3. Note di teoria
4.5.4. Isolamento dalle macchine vibranti
4.5.5. Determinazione dei parametri degli isolatori
4.5.6. Alcune considerazioni pratiche