Le vibrazioni generate da cantieri edili, infrastrutture ferroviarie e tranviarie, lavorazioni industriali e attività meccaniche rappresentano un tema tecnico sempre più rilevante nella progettazione e nella gestione del territorio. Scavi, demolizioni, compattazioni, perforazioni, palificazioni, traffico ferroviario e utilizzo di macchinari pesanti possono produrre onde vibrazionali capaci di propagarsi nel terreno e raggiungere edifici, infrastrutture e ricettori sensibili anche a distanze significative.
In questo contesto nasce SoWave, il software sviluppato da Sonora S.r.l. per la modellazione previsionale della propagazione vibrazionale nel terreno e la valutazione tecnica dell’impatto generato da cantieri e infrastrutture. SoWave è pensato per tecnici, consulenti ambientali, studi di ingegneria, imprese ed enti che necessitano di uno strumento professionale per organizzare, simulare e documentare analisi previsionali vibrazionali in modo strutturato e coerente con i principali approcci tecnico-ingegneristici del settore.
Perché effettuare una valutazione previsionale delle vibrazioni
La valutazione previsionale consente di stimare i livelli vibrazionali attesi prima dell’avvio delle lavorazioni, permettendo di:
- individuare i ricettori maggiormente esposti;
- confrontare differenti scenari operativi;
- valutare possibili criticità rispetto ai criteri normativi applicabili;
- pianificare eventuali misure di mitigazione;
- supportare la documentazione tecnica e autorizzativa;
- integrare le verifiche sperimentali con modelli previsionali.
La propagazione delle vibrazioni dipende da numerosi fattori: tipologia della sorgente, contenuto spettrale in frequenza, distanza sorgente–ricettore, caratteristiche meccaniche del terreno, morfologia del territorio, tipologia di onda prevalente, presenza di discontinuità o stratificazioni, risposta dinamica degli edifici interessati. Per questo motivo un approccio puramente geometrico basato sulla sola distanza risulta spesso insufficiente. Le moderne valutazioni vibrazionali richiedono modelli che considerino la propagazione in funzione della frequenza e delle caratteristiche fisiche del mezzo, preferibilmente con un’analisi in bande di 1/3 d’ottava.
Il quadro normativo italiano
La valutazione delle vibrazioni in Italia si basa su un insieme di norme tecniche consolidate che disciplinano sia la misura sia la valutazione dell’impatto. SoWave confronta gli output computazionali con i limiti presenti nella norma UNI 9614:2017 – Misura delle vibrazioni negli edifici e criteri di valutazione del disturbo. Essa definisce le curve di ponderazione in frequenza per la valutazione dell’accelerazione ponderata e indica i valori limite raccomandati per diverse destinazioni d’uso degli edifici.
Valutazione del disturbo e limiti di riferimento
La valutazione del disturbo si basa sul livello di accelerazione ponderata , espresso in dB rispetto al valore di riferimento m/s², secondo la relazione:
dove è il massimo tra le tre componenti di accelerazione. Secondo la norma UNI 9614, la soglia di percezione umana si colloca a 71 dB. Nell’ambito delle valutazioni da disturbo, si fa esplicitamente riferimento al filtro da applicare lungo ciascuno degli assi.
Di seguito i valori limite di disturbo in mm/s² per i diversi ambienti e periodi della giornata:
| Tipo di ambiente | Diurno (mm/s²) | Notturno (mm/s²) | Festivo (mm/s²) |
| Abitativo | 7,2 | 3,6 | 5,4 |
| Luoghi lavorativi | 14 | 14 | 14 |
| Ospedali e case di cura | 2 | 2 | 2 |
| Asili e case di riposo | 3,6 | 3,6 | 3,6 |
| Scuole e università | 5,4 | — | — |
La propagazione delle vibrazioni nel terreno
Le vibrazioni generate da una sorgente meccanica si propagano nel terreno attraverso tre tipologie principali di onde elastiche:
- onde di compressione (onde P) – le più veloci, onde di volume;
- onde di taglio (onde S) – onde di volume, più lente delle onde P;
- onde superficiali (onde di Rayleigh e di Love) – si propagano sull’interfaccia terreno-aria.
Per sorgenti poste in superficie su terreno omogeneo, come la maggior parte delle lavorazioni di cantiere, le onde di Rayleigh assumono un ruolo predominante nella propagazione dell’energia vibrazionale. La propagazione è fortemente dipendente dalla frequenza: le componenti ad alta frequenza si attenuano più rapidamente, mentre le basse frequenze possono propagarsi a distanze molto maggiori. Questo rende indispensabile una valutazione spettrale in bande anziché un unico valore globale.
I modelli di propagazione implementati in SoWave
SoWave implementa due modelli previsionali distinti.
Modello di G. Bornitz (sorgenti di cantiere e infrastrutture superficiali)
Questo modello, di tipologia equivalente a quello descritto da G. Bornitz nella pubblicazione “Über die Ausbreitung der von Großkolbenmaschinen erzeugten Bodenschwingungen in die Tiefe” e ripreso in italia con il contributo tecnico di A. Farina “Valutazione dei livelli di vibrazioni in edifici residenziali”, è applicabile a sorgenti superficiali di cantiere: escavatori, rulli compattatori, battipali, perforatrici, demolitori, vibroinfissori.
Il modello descrive l’attenuazione in funzione della distanza e della frequenza secondo la relazione:
dove:
- è l’ampiezza della vibrazione alla distanza e alla frequenza ;
- è l’ampiezza nota alla distanza di riferimento (tipicamente 5 m dalla sorgente);
- è l’esponente di attenuazione geometrica: 0,5 per onde superficiali da sorgente concentrata in superficie; 1 per onde di volume da sorgente profonda (es. fondazione su pali);
- è il fattore di perdita del terreno (adimensionale);
- è la velocità di propagazione dell’onda nel terreno (m/s).
Il rapporto dipende dalla tipologia di terreno: assume valori elevati per terreni soffici coltivati e valori modesti per pavimentazioni rigide in calcestruzzo. Come valori indicativi per la pianura padana in zone extraurbane coltivate, Farina riporta m/s e .
Il calcolo viene eseguito banda per banda nello spettro di 1/3 d’ottava. Solo successivamente i livelli per singola banda vengono ricombinati applicando la curva di ponderazione per ottenere il livello complessivo .
Modello a bassa velocità
Il secondo modello implementato in SoWave è basato sull’approccio descritto da Marsico, Monaco, Amoroso, Limone, Curcuruto, Atzori, Betti e Mazzocchi nel contributo “Propagation of vibrations induced on track: implementation of previsional models for low and high speed trains and comparison with experimental measurements” (Acoustics 2012, Nantes, Francia).
Anche questo modello adotta un’analisi in bande, con caratterizzazione esplicita dei contributi di onde P, S e superficiali. La validazione del modello è stata effettuata mediante confronto diretto con misure sperimentali acquisite in campo su infrastrutture ferroviarie e tranviarie a bassa velocità, evidenziando la necessità di caratterizzare sia la sorgente vibrazionale (il binario) sia il percorso di propagazione nel terreno per stimare con sufficiente accuratezza i livelli ai ricettori.
Approccio spettrale e analisi in frequenza
Una previsione vibrazionale affidabile richiede la caratterizzazione della sorgente non solo tramite un valore globale, ma anche tramite il suo spettro in bande di 1/3 d’ottava. Macchinari e lavorazioni differenti generano distribuzioni energetiche molto diverse in funzione della frequenza. A titolo d’esempio, Farina riporta spettri di emissione misurati a 5 m dalla sorgente per un tram (livello complessivo ponderato 73,5 dB) e per una ruspa cingolata (livello complessivo 90,1 dB), con contenuti spettrali significativamente diversi.
SoWave permette di associare parametri vibrazionali specifici a ciascun macchinario e lavorazione, consentendo al tecnico di costruire scenari coerenti con le reali condizioni operative del cantiere o dell’infrastruttura analizzata.
Il ruolo del terreno e dei modelli DEM
Il terreno è uno degli elementi più critici nella modellazione vibrazionale. Le sue proprietà meccaniche influenzano direttamente il risultato del calcolo: velocità di propagazione, smorzamento interno, densità, rigidezza, stratigrafia, discontinuità e morfologia superficiale determinano come l’energia vibrazionale si propaga e si attenua.
SoWave integra modelli digitali di elevazione (DEM) per rappresentare la geometria reale del territorio, supportando l’analisi in presenza di dislivelli, scarpate, aree collinari, infrastrutture lineari e morfologie complesse. Il software supporta i dataset altimetrici:
- Copernicus GLO-30 (risoluzione 30 m);
- SRTM v3 (risoluzione 30 m);
- NASADEM (risoluzione 30 m).
Gestione di ricettori, cantieri e lavorazioni
SoWave consente di costruire il modello direttamente su base cartografica, organizzando in modo strutturato tutti gli elementi del progetto.
I ricettori vengono posizionati sulla mappa interattiva e classificati per destinazione d’uso. Per ciascun ricettore è possibile definire:
- coordinate geografiche reali;
- dati catastali (Comune, Foglio, Particella) recuperabili direttamente dall’Agenzia delle Entrate;
- classificazione NEHRP del terreno locale () e parametri elastici per entrambi i modelli di propagazione;
- limiti normativi applicabili (diurno, notturno, festivo) per il confronto automatico con UNI 9614.
Le sorgenti possono essere rappresentate mediante punti e linee. Ecco un esempio di tutti i percorsi più brevi tracciati tra un insieme di ricettori e una linea di cantiere.
Catalogo lavorazioni e macchinari
Il software dispone di un database strutturato di lavorazioni e macchinari. Ogni lavorazione raggruppa uno o più macchinari, ciascuno caratterizzato da:
- spettro vibrazionale (valori per banda di frequenza da inserire manualmente o da catalogo);
- tipo di propagazione (onde superficiali o onde di volume);
- distanza di riferimento .
Il catalogo è gestibile tramite la finestra dedicata, che consente di aggiungere, modificare, duplicare o rimuovere sia le lavorazioni sia i singoli macchinari. I template di lavorazione sono riutilizzabili tra progetti diversi.
Mappa di propagazione vibrazionale
Oltre alla valutazione puntuale ai ricettori, SoWave genera una mappa di propagazione vibrazionale sull’area di studio. Sono disponibili due viste:
- Vista 3D: superficie tridimensionale del livello vibrazionale sull’area, con gradiente cromatico configurabile;
- Contorni iso-livello: mappa geografica con linee iso-vibrazionali sovrapposte alla cartografia reale, con passo dei contorni regolabile tramite slider.
I parametri del modello (coefficienti di attenuazione, velocità di propagazione) sono configurabili nella finestra dedicata prima del calcolo. La mappa è ricalcolabile in qualsiasi momento al variare della configurazione.
Esempio mappa di propagazione 3D con soglia:
Esempio isolinee:
Analisi e risultati
Esecuzione del calcolo
L’analisi calcola la propagazione vibrazionale da ogni linea di cantiere verso ogni ricettore, applicando il modello selezionato e i dati DEM del territorio. La barra di avanzamento consente di monitorare l’elaborazione in tempo reale.
Tabella dei risultati e conformità normativa
I risultati sono presentati in una tabella che riporta, per ciascun ricettore e per ciascun periodo (diurno, notturno, festivo):
- il livello di accelerazione ponderata calcolato (dB);
- il valore di accelerazione in mm/s²;
- il confronto con i limiti UNI 9614 tramite badge di conformità (verde = entro i limiti, rosso = limite superato).
Le righe che superano i limiti normativi vengono evidenziate automaticamente. Dal menu contestuale sulla singola riga è possibile aprire la finestra spettro, che mostra il grafico dello spettro vibrazionale banda per banda con la linea di soglia di riferimento.
Workflow operativo
Il flusso operativo è progettato per guidare il tecnico attraverso le fasi dell’analisi in sequenza logica:
- creazione del progetto e definizione dell’area di studio sulla cartografia;
- inserimento dei ricettori con classificazione, parametri del terreno locale e limiti normativi;
- configurazione delle sorgenti (linee di cantiere);
- definizione delle lavorazioni e associazione dei macchinari con i relativi spettri vibrazionali;
- selezione del modello di propagazione (Modello di G. Bornitz oppure Modello a bassa velocità G. Marsico et al.) e configurazione dei parametri del terreno;
- esecuzione del calcolo spettrale banda per banda;
- visualizzazione ed esportazione dei risultati in forma tabellare e documentale.
Misure sperimentali e modellazione
La modellazione previsionale non sostituisce le misure sperimentali quando queste risultano necessarie, ma le integra e le supporta, consentendo di valutare se una sorgente è potenzialmente impattante oppure sicuramente accettabile. SoWave è particolarmente utile in tre fasi della valutazione:
- Fase preliminare: stima dell’impatto atteso prima dell’avvio del cantiere, individuazione dei ricettori critici e pianificazione delle eventuali campagne di misura;
- Fase progettuale: confronto tra scenari operativi alternativi, valutazione dell’efficacia di misure di mitigazione;
- Fase documentale: esportazione dei risultati.
Applicazioni professionali
SoWave può essere utilizzato in numerosi ambiti applicativi:
- cantieri edili in prossimità di edifici residenziali o sensibili;
- infrastrutture ferroviarie e linee tranviarie;
- opere stradali e infrastrutture lineari;
- demolizioni, compattazioni, perforazioni e palificazioni;
- impianti industriali con sorgenti vibrazionali continue;
- studi previsionali di impatto vibrazionale;
- supporto tecnico per pratiche autorizzative e valutazioni di impatto ambientale.
Caratteristiche tecniche principali
| Caratteristica | Descrizione |
| Interfaccia cartografica | OpenStreetMap con layer Mappa, Satellite e Rilievo |
| Modelli DEM supportati | Copernicus GLO-30, SRTM v3, NASADEM (30 m) |
| Modelli di propagazione | Modello G. Bornitz; Modello bassa velocità G. Marsico et al. |
| Analisi spettrale | Calcolo banda per banda in 1/3 d’ottava |
| Gestione ricettori | Classificazione NEHRP, dati catastali, limiti normativi per ricettore |
| Catalogo lavorazioni | Database di lavorazioni e macchinari riutilizzabile tra progetti |
| Mappa di propagazione | Vista 3D e contorni iso-livello configurabili |
| Conformità normativa | UNI 9614:2017 |
| Import/Export | KMZ (ricettori e cantieri), esportazione risultati in formato documentale |
| Protezione licenza | Dongle hardware (licenza obbligatoria) |
Conclusione
La previsione dell’impatto vibrazionale richiede competenze tecniche, organizzazione dei dati territoriali e strumenti di modellazione adeguati. I modelli implementati in SoWave — il modello di Bornitz (nella formulazione di A. Farina) e il modello di Marsico et al. si basano su riferimenti tecnici consolidati in letteratura e operano in coerenza con la norma tecnica UNI 9614,
Con SoWave, Sonora S.r.l. mette a disposizione una piattaforma professionale progettata per supportare tecnici e consulenti nella gestione strutturata delle analisi vibrazionali previsionali, dall’analisi spettrale della sorgente alla produzione della documentazione tecnica.
SoWave — analisi previsionale della propagazione vibrazionale. Dalla sorgente al ricettore, con metodo tecnico e controllo del risultato.
Sonora S.r.l.
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Riferimenti bibliografici
- Bornitz, G. (1931). Über die Ausbreitung der von Großkolbenmaschinen erzeugten Bodenschwingungen in die Tiefe. Berlin: Julius Springer.
- Farina, Valutazione dei livelli di vibrazioni in edifici residenziali, contributo tecnico.
- Marsico, Giuseppe & Monaco, Ernesto & Amoroso, Francesco & Limone, Vincenzo & Curcuruto, Saalvatore & Atzori, Delio & Betti, Rinaldo & Mazzocchi, Enrico. (2012). Propagation of vibration induced on track: Implementation of previsional models for low and high speed trains and comparison with experimental measurements. 19th International Congress on Sound and Vibration 2012, ICSV 2012. 4.
- UNI 9614:2017 — Misura delle vibrazioni negli edifici e criteri di valutazione del disturbo.