DIREZIONE DEL VENTO E COSTRUZIONE

L’Ucraina, con il suo clima variegato, è caratterizzata da notevoli carichi del vento, che variano a seconda della regione e del rilievo del terreno. Secondo la ДБН В.1.2-2:2006 «Carichi e azioni. Norme di progettazione», il territorio dell’Ucraina è suddiviso in zone eoliche (da I a VI), ognuna con il proprio valore normativo di pressione del vento. Ad esempio, le regioni centrali e orientali sono caratterizzate da valori più elevati, che possono raggiungere 0,45 kPa e oltre. Ignorare questi dati in fase di progettazione può portare a deformazioni, alla rottura di elementi strutturali o a un carico vibrazionale eccessivo, che incide sul comfort degli abitanti. I progettisti devono tenere conto non solo della pressione media del vento, ma anche delle raffiche di picco, nonché dei coefficienti di stabilità aerodinamica per le diverse forme di edificio. È importante prestare attenzione anche all’altezza dell’edificio e al contesto circostante, poiché questi fattori modificano sensibilmente l’intensità dell’azione del vento. Per un’analisi completa si raccomanda l’uso di metodi moderni di modellazione dei flussi di vento, come la CFD (Computational Fluid Dynamics), che permette di determinare con precisione la distribuzione della pressione sulla superficie dell’edificio. Ciò è particolarmente rilevante per edifici con forme architettoniche complesse o situati in zone riparate dal vento oppure, al contrario, in aree aperte.

La ДБН В.1.2-2:2006 stabilisce requisiti rigorosi per il calcolo dei carichi del vento, che comprendono la determinazione della componente media della pressione del vento e della componente pulsante. Per gli edifici residenziali fino a 10 metri di altezza, di norma sono sufficienti calcoli standard, ma per edifici alti o con grandi luci sono necessari studi più dettagliati, inclusa un’analisi dinamica. Anche la conformità agli standard europei, come l’EN 1991-1-4 (Eurocodice 1: Azioni sulle strutture. Parte 1-4: Azioni generali. Azioni del vento), sta acquisendo rilevanza in Ucraina, garantendo un elevato livello di sicurezza e affidabilità. Ciò comprende il calcolo dei coefficienti di pressione del vento sulle superfici esterne e interne, nonché la considerazione dell’influenza degli edifici vicini. La conoscenza delle particolarità climatiche regionali e dei documenti normativi vigenti è la base di qualsiasi progetto edilizio responsabile. Un architetto o un ingegnere esperto deve comprendere a fondo questi parametri.

La struttura delle capriate è uno degli elementi più vulnerabili dell’edificio ai carichi del vento. Il vento forte genera sia una pressione positiva sul lato sopravvento, sia una pressione negativa (di aspirazione) sul lato sottovento e in particolare sulle gronde e sui colmi del tetto. Queste forze possono causare il distacco del materiale di copertura, deformazioni o persino la rottura completa della struttura del tetto. La scelta dell’angolo di falda, del tipo di materiale di copertura e dei metodi di fissaggio deve dipendere direttamente dalla direzione prevalente del vento e dalla sua intensità. Ad esempio, per le regioni con frequenti uragani o forti tempeste si raccomandano tetti con angolo di falda ridotto o strutture a padiglione, che distribuiscono meglio i carichi del vento rispetto ai tetti a due falde. La progettazione dei nodi di fissaggio delle travi al cordolo (mauerlat) e agli altri elementi è di fondamentale importanza. I collegamenti devono essere calcolati per resistere sia ai carichi verticali che a quelli orizzontali.

Per garantire la stabilità della struttura del tetto è necessario utilizzare speciali elementi di fissaggio, come squadrette metalliche, ancoraggi e controventi antivento. Questi elementi devono essere calcolati e installati correttamente secondo gli standard ingegneristici. L’importanza dell’uso di materiali di qualità, come il legno lamellare con un’elevata resistenza a flessione, non può essere sottovalutata, poiché garantisce la rigidità e la resistenza alle deformazioni necessarie. Nella progettazione del tetto bisogna considerare non solo la pressione diretta, ma anche i flussi turbolenti che si formano intorno all’edificio, in particolare agli angoli e sui colmi. Queste zone richiedono un fissaggio rinforzato del materiale di copertura e soluzioni costruttive aggiuntive. Ad esempio, per i tetti con grandi sporti, caratteristici di alcuni stili architettonici, è necessario prevedere supporti aggiuntivi o fissaggi rinforzati per evitarne il distacco sotto l’azione della pressione di aspirazione. Un calcolo ingegneristico accurato e una modellazione approfondita sono indispensabili per garantire la durabilità e la sicurezza della struttura del tetto.

La direzione del vento ha un impatto diretto e significativo sugli indicatori di tenuta all’aria dell’edificio, misurati dal coefficiente n50. Questo parametro determina il volume d’aria che attraversa l’involucro dell’edificio in un’ora, con una differenza di pressione di 50 Pa. Un valore elevato di n50 indica un’infiltrazione significativa, ossia una penetrazione incontrollata dell’aria esterna, che porta a notevoli perdite di calore e a una riduzione dell’efficienza energetica. Secondo la ДСТУ EN 13829 (equivalente dello standard europeo), i valori raccomandati di n50 per gli edifici ad alta efficienza energetica non dovrebbero superare 1,5–2,0 vol/h. Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica con recupero di calore, questo indicatore deve essere ancora più basso — 0,6–1,0 vol/h. Il vento amplifica l’infiltrazione creando una differenza di pressione sui diversi lati dell’edificio, che letteralmente «spinge» l’aria fredda attraverso fessure e giunti non a tenuta.

Per garantire un’elevata tenuta all’aria è necessario prestare attenzione a ogni nodo e giunzione. È obbligatorio l’uso di membrane freno vapore di qualità, nastri sigillanti e guarnizioni per finestre e porte. Particolare attenzione va rivolta ai raccordi tra muri e fondazione, tra tetto e muri, nonché ai punti di passaggio degli impianti tecnologici attraverso le strutture di involucro. L’esecuzione del test «Blower Door» in diverse fasi della costruzione permette di individuare ed eliminare le fonti di dispersione d’aria prima del completamento del progetto. Un controllo sistematico della qualità dei lavori di montaggio, soprattutto nelle zone esposte al vento o nei punti dove il vento può creare una forte pressione, è la chiave per raggiungere gli obiettivi progettuali di efficienza energetica. Ignorare il fattore vento in fase di progettazione della tenuta all’aria può far sì che anche i migliori materiali isolanti non riescano a svolgere efficacemente la propria funzione a causa della continua dispersione di calore.

Un corretto orientamento dell’edificio sul terreno, tenendo conto della rosa dei venti, è una decisione architettonica chiave. Posizionare le finestre principali e gli ingressi sul lato sottovento permette di ridurre le perdite di calore nella stagione fredda e di proteggere l’edificio dalle raffiche dirette. Anche per un progetto Barnhouse, dove le ampie vetrate sono un tratto caratteristico, un posizionamento strategico può migliorare notevolmente il microclima. Nella stagione calda, al contrario, si può sfruttare la ventilazione passiva, lasciando che il vento raffreddi gli ambienti. Anche la progettazione del paesaggio svolge un ruolo importante nella creazione di un microclima confortevole intorno all’edificio. La piantumazione di fasce frangivento con alberi e arbusti, la costruzione di pergole, recinzioni o muri di sostegno può reindirizzare efficacemente i flussi di vento, creando zone riparate nel terreno. Ad esempio, una fitta piantumazione di conifere sul lato sopravvento può ridurre la velocità del vento del 30-50% nell’area della loro influenza.

Nella pianificazione del paesaggio è necessario tenere conto dell’altezza e della densità del verde, nonché della sua posizione rispetto all’edificio. Alberi alti posizionati troppo vicino possono creare ombra e accumulare umidità, mentre se sono troppo lontani non garantiranno una protezione adeguata dal vento. La distanza ottimale di una fascia frangivento dall’edificio è, di norma, pari a 2-5 altezze degli alberi, il che permette al vento di salire sopra le chiome e ridiscendere dietro l’edificio, senza creare eccessiva turbolenza vicino ai muri. Inoltre, un corretto posizionamento degli elementi frangivento può favorire una distribuzione ottimale del manto nevoso, prevenendone l’accumulo eccessivo vicino agli ingressi o sui tetti. Ciò è importante anche per i sistemi di drenaggio, poiché uno scioglimento non uniforme della neve può causare problemi di scolo dell’acqua. Un approccio complesso, che unisce la progettazione architettonica al design del paesaggio, permette di sfruttare al massimo le condizioni naturali e di ridurre al minimo l’effetto negativo del vento.

L’uso del legno lamellare, in particolare della classe di resistenza GL24h, nelle strutture edilizie soggette a notevoli carichi del vento presenta vantaggi sostanziali. GL24h indica il legno lamellare incollato (Glued Laminated Timber) con un valore caratteristico di resistenza a flessione di 24 MPa. Questo materiale si distingue per un’elevata omogeneità, stabilità dimensionale e maggiore capacità portante rispetto al legno massiccio ordinario. Grazie alla struttura multistrato e all’orientamento controllato delle fibre, il legno lamellare riduce al minimo i difetti tipici del legno massiccio, come nodi e fessure, il che ne aumenta notevolmente la resistenza ai carichi di flessione e compressione generati dal vento. Ciò lo rende ideale per muri portanti, travi di solaio e in particolare per le strutture del tetto nelle regioni con clima aggressivo.

Nella progettazione con legno lamellare è necessario calcolare accuratamente le sezioni degli elementi e i nodi delle loro giunzioni, tenendo conto dei carichi del vento specifici per un determinato terreno. Per le strutture a grande luce e gli elementi a sbalzo, come tettoie o mensole, il legno lamellare GL24h garantisce la rigidità necessaria senza il ricorso a ingombranti elementi metallici. Ciò permette di realizzare strutture eleganti e leggere, mantenendo al contempo un elevato livello di sicurezza. Inoltre, le proprietà prevedibili del legno lamellare permettono agli ingegneri di modellare con maggiore precisione il comportamento della struttura sotto l’azione del vento, riducendo i rischi di deformazioni eccessive o di rottura. Rispetto ad altri materiali, il legno lamellare mostra anche una migliore resistenza ai carichi dinamici, il che è importante quando si considera la componente pulsante del vento. La scelta corretta della classe di resistenza e un calcolo preciso sono la chiave per la durabilità e l’affidabilità delle strutture in legno. Inoltre, per i sistemi di ventilazione può essere utile la documentazione sugli impianti tecnologici.

La sottovalutazione del fattore vento è all’origine di molti errori tipici nell’edilizia, che possono avere conseguenze gravi. Uno dei più diffusi è il fissaggio insufficiente dei materiali di copertura. L’uso di un numero minimo di fissaggi o di elementi non adeguati fa sì che, sotto l’azione della pressione di aspirazione, la copertura si deformi nel tempo e poi si stacchi. Ciò è particolarmente rilevante per i materiali di copertura leggeri, come le lamiere profilate o le tegole bituminose, che richiedono il rigoroso rispetto della tecnologia di posa. Un altro errore è la progettazione errata o l’assenza di strati frangivento nei muri e nel tetto, il che provoca infiltrazioni d’aria nelle strutture e notevoli perdite di calore. Ciò peggiora gli indicatori di U-value (coefficiente di trasmissione termica) e R-value (resistenza termica) delle strutture di involucro, rendendole meno efficienti di quanto previsto dal progetto.

Il terzo errore tipico è ignorare gli effetti aerodinamici intorno all’edificio. Posizionare ingressi, terrazze o aree aperte sul lato sopravvento provoca disagio, oltre a un’usura eccessiva degli elementi della facciata. I passaggi stretti tra edifici possono creare un effetto «galleria del vento», amplificando la velocità del vento in queste zone e creando condizioni pericolose. Si osserva spesso anche una sottovalutazione dell’effetto del vento sulle vetrate. Per gli edifici con ampie superfici vetrate, caratteristica delle moderne soluzioni architettoniche, i carichi del vento possono causare deformazioni eccessive dei vetrocamera o persino la loro rottura. Per questo, per gli infissi è necessario utilizzare sistemi di profili ad alta rigidità e vetrocamera speciali, in grado di resistere a carichi del vento significativi. Anche progettare senza tenere conto della fondazione, che deve sostenere non solo il peso dell’edificio ma anche i carichi del vento, è un errore critico. Correggere questi errori dopo il completamento della costruzione è un processo estremamente costoso e complesso, il che sottolinea l’importanza di un approccio complesso in fase di progettazione.

La conoscenza della direzione del vento è estremamente importante per la progettazione efficace e il funzionamento degli impianti tecnologici, in particolare di ventilazione e riscaldamento. Il vento può sia favorire che ostacolare la ventilazione naturale. Un corretto posizionamento di finestre e aperture di ventilazione permette di sfruttare l’effetto della differenza di pressione generata dal vento per uno scambio d’aria passivo, riducendo la necessità di impianti meccanici. Tuttavia, se le finestre sono posizionate sul lato dei venti dominanti senza un’adeguata protezione, ciò può portare a un raffreddamento eccessivo degli ambienti, correnti d’aria e maggiori perdite di calore. Per gli edifici dotati di ventilazione meccanica con recupero di calore (come previsto dalla DIN 1946-6), il carico del vento sulle prese d’aria e sulle bocchette di scarico può influire sulla loro efficienza e creare resistenza aerodinamica aggiuntiva.

Anche nella progettazione degli impianti di riscaldamento è necessario tenere conto del fattore vento. Il vento aumenta notevolmente le perdite di calore per convezione attraverso le strutture di involucro esterne, in particolare attraverso muri e finestre. Per i terreni con carichi del vento elevati, la potenza dell’impianto di riscaldamento deve essere calcolata di conseguenza, con un opportuno coefficiente di sicurezza. Inoltre, il vento può influire sul funzionamento di camini e canali di ventilazione, creando un tiraggio inverso o riducendone l’efficacia. Ciò può causare problemi nell’evacuazione dei prodotti della combustione e un peggioramento della qualità dell’aria interna. Per evitare questi problemi bisogna utilizzare deflettori speciali e cappelli antivento sui camini, che stabilizzano il tiraggio indipendentemente dalla direzione del vento. Un approccio progettuale complesso, che tenga conto dell’interazione tra l’edificio e il regime eolico, permette di creare condizioni ottimali per il funzionamento degli impianti tecnologici e garantisce un elevato livello di comfort e di efficienza energetica.

Il vento, come carico dinamico esterno, ha un impatto significativo sull’efficacia dell’isolamento termico e sull’integrità della struttura dei muri dell’edificio. La scelta corretta dei materiali e delle tecnologie di isolamento, tenendo conto della rosa dei venti, è di fondamentale importanza per garantire durabilità ed efficienza energetica. Le moderne strutture murarie, in particolare nell’edilizia in legno, prevedono una stratificazione multipla. Ogni strato svolge la propria funzione: portante, termoisolante, freno vapore e frangivento. Le membrane frangivento (membrane traspiranti ad alta diffusione) con elevata permeabilità al vapore e bassa permeabilità all’aria vengono installate sul lato esterno dell’isolante. Il loro compito principale è impedire la dispersione di calore dall’isolante e proteggerlo dall’umidità atmosferica, permettendo al contempo al vapore acqueo di uscire liberamente dalla struttura.

Un aspetto importante nel montaggio delle membrane frangivento è la creazione di giunzioni a tenuta nelle sovrapposizioni e nei raccordi con i vani di finestre e porte. Un montaggio di scarsa qualità, fessure residue o danni alla membrana annullano le sue proprietà frangivento, portando alla formazione di ponti termici e a una riduzione dell’efficacia dell’isolamento. Nella scelta dell’isolante, ad esempio la lana minerale, bisogna tenerne conto la densità e la struttura. I materiali più densi resistono meglio all’attraversamento del vento, ma anche questi necessitano di una protezione frangivento affidabile. Per un funzionamento efficace dell’isolante e dello strato frangivento, tra i due si lascia spesso una piccola intercapedine di ventilazione (20-40 mm), che garantisce l’allontanamento dell’umidità e ne previene l’accumulo nella struttura. Questa intercapedine può anche contribuire a equalizzare la pressione, riducendo i carichi del vento sul rivestimento esterno. Tenere conto di questi aspetti in fase di progettazione e il controllo della qualità di esecuzione dei lavori durante la costruzione garantiscono la massima protezione dei muri dal vento e mantengono un microclima ottimale all’interno degli ambienti, in particolare per le case a telaio o le strutture in legno lamellare.