Vibrazioni delle passerelle pedonali: un approccio integrato tra simulazione numerica e prove sperimentali per garantire il comfort

Le passerelle pedonali moderne sono sempre più leggere e slanciate, ma questa evoluzione progettuale le rende anche più sensibili alle vibrazioni generate dal passaggio degli utenti. Garantire il comfort di chi le attraversa è quindi diventato un requisito fondamentale, da verificare già in fase di progetto e da confermare con prove sperimentali dopo la realizzazione. A FABRE 2026, Anna Brunetti (Università Politecnica delle Marche) ha presentato uno studio che integra modellazione numerica e test in campo, evidenziando punti di forza, criticità e prospettive per definire procedure di verifica sempre più affidabili delle passerelle pedonali.

Le vibrazioni indotte dai pedoni: una sfida crescente per le passerelle moderne

Le passerelle pedonali moderne sono sempre più leggere, snelle e architettonicamente innovative, ma proprio queste caratteristiche le rendono maggiormente sensibili alle vibrazioni indotte dal passaggio delle persone. Valutare il comfort degli utenti è quindi diventato un requisito progettuale fondamentale, tanto quanto la verifica della sicurezza strutturale. Durante FABRE 2026, Anna Brunetti dell'Università Politecnica delle Marche ha presentato unO studio che propone un approccio integrato, capace di unire modellazione numerica e sperimentazione in campo su una passerella reale. Il lavoro mette inoltre in evidenza le attuali lacune della normativa italiana e suggerisce un possibile percorso verso procedure di verifica più standardizzate.

L'evoluzione dei materiali e delle tecnologie costruttive ha consentito negli ultimi anni di realizzare passerelle sempre più leggere e slanciate. Se da un lato questa tendenza rappresenta un vantaggio dal punto di vista architettonico e strutturale, dall'altro comporta una maggiore suscettibilità alle azioni dinamiche, in particolare a quelle generate dal traffico pedonale.

Il problema nasce quando la frequenza propria della struttura coincide con quella prodotta dalla camminata dei pedoni. In queste condizioni si può instaurare il fenomeno della risonanza, che normalmente non compromette la sicurezza dell'opera ma può ridurre sensibilmente il comfort percepito dagli utenti.

Per questo motivo la verifica dello stato limite di esercizio assume un ruolo centrale sia durante la progettazione sia nella fase di collaudo. Tuttavia, come evidenziato dalla relatrice, la normativa italiana non fornisce oggi indicazioni specifiche per questo tipo di analisi, rendendo necessario fare riferimento a documenti internazionali consolidati, come le linee guida francesi SETRA per le simulazioni numeriche e le raccomandazioni AIVOS per le verifiche sperimentali.

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Dalla simulazione numerica alle prove in campo: un approccio integrato

Lo studio propone una metodologia articolata in due fasi complementari.

La prima riguarda la progettazione, nella quale viene sviluppato un modello agli elementi finiti della passerella per determinarne le frequenze proprie mediante analisi modale. Individuate le frequenze che ricadono nell'intervallo critico di possibile risonanza, vengono eseguite analisi vibrazionali simulando il passaggio dei pedoni attraverso carichi armonici distribuiti sull'impalcato. Il parametro di riferimento per valutare il comfort è l'accelerazione della struttura.

Successivamente, una volta realizzata l'opera, la metodologia viene completata con prove sperimentali di vibrazione ambientale (Ambient Vibration Tests) e con test di camminata e corsa, nei quali uno o più pedoni cercano deliberatamente di eccitare le frequenze naturali della passerella per verificarne il comportamento reale.

L'integrazione tra simulazione e sperimentazione permette quindi di confrontare le previsioni progettuali con la risposta effettiva della struttura, offrendo una validazione estremamente affidabile del progetto.

Il caso studio della passerella sul fiume Cesano

La metodologia è stata applicata a una passerella ciclopedonale di recente realizzazione sul fiume Cesano, progettata dallo studio del professor Dezzi.

L'opera presenta caratteristiche particolarmente interessanti dal punto di vista dinamico: una larghezza di cinque metri, uno sviluppo complessivo di circa 200 metri distribuito su tre campate e, soprattutto, un grande arco eccentrico centrale con pendini che genera forme modali accoppiate di tipo flesso-torsionale.

Attraverso un modello FEM sviluppato con SAP2000 sono state individuate dieci frequenze ricadenti nell'intervallo critico di risonanza. Le verifiche numeriche hanno mostrato che le accelerazioni orizzontali risultavano contenute, mentre in direzione verticale alcune frequenze producevano accelerazioni più significative.

Particolare attenzione è stata dedicata al quarto modo di vibrare, la cui frequenza si colloca in prossimità dei 2 Hz, valore molto vicino alla prima armonica della camminata umana. Pur registrando accelerazioni relativamente elevate, le analisi hanno evidenziato il rispetto del livello minimo di comfort previsto dalle raccomandazioni tecniche. Qualora fossero richieste prestazioni superiori, potrebbero essere adottati dispositivi di controllo delle vibrazioni come i Tuned Mass Damper (TMD).

La sperimentazione conferma il modello ma apre nuove riflessioni

Terminata la costruzione della passerella, il gruppo di ricerca ha eseguito una campagna sperimentale particolarmente estesa.

Sono state realizzate sei prove di vibrazione ambientale non sincrone, distribuite su ventitré sezioni di misura e settanta punti di acquisizione lungo l'intera struttura. La caratterizzazione dinamica ottenuta ha mostrato un ottimo accordo con il modello numerico, sia in termini di frequenze naturali sia nella corrispondenza delle forme modali.

Successivamente sono stati effettuati trentacinque test di camminata e corsa con un numero crescente di pedoni. Come prevedibile, all'aumentare delle persone coinvolte aumentavano anche le accelerazioni registrate, con i valori più elevati osservati durante l'eccitazione del quinto modo di vibrare.

Un ulteriore approfondimento mediante trasformata di Fourier (FFT) ha consentito di interpretare correttamente alcuni risultati apparentemente anomali, dimostrando come la risposta locale di alcuni sensori fosse in realtà il risultato della sovrapposizione di più modi di vibrare contemporaneamente eccitati.

Questo aspetto suggerisce che limitare le misure esclusivamente alla sezione di massimo spostamento modale, come indicato dalle raccomandazioni AIVOS, potrebbe non essere sempre sufficiente a descrivere completamente il comportamento dinamico della struttura.

Verso procedure più affidabili per la verifica del comfort

Tra le conclusioni più interessanti dello studio emerge la necessità di sviluppare procedure maggiormente standardizzate per la valutazione vibrazionale delle passerelle.

L'assenza di una normativa nazionale dedicata obbliga infatti i progettisti a combinare documenti tecnici differenti, mentre le prove di camminata presentano inevitabilmente una componente di variabilità legata al comportamento umano che rende difficile ripetere le stesse condizioni sperimentali.

Per questo motivo il gruppo di ricerca intende sviluppare in futuro campagne sperimentali mediante vibrodina, in grado di generare eccitazioni perfettamente controllate e ripetibili. Una simile metodologia consentirebbe di determinare con maggiore precisione parametri fondamentali come lo smorzamento strutturale, migliorando la calibrazione dei modelli numerici e contribuendo alla definizione di un protocollo condiviso per la progettazione, il collaudo e il monitoraggio delle passerelle pedonali.

DI SEGUITO L'INTERVENTO INTEGRALE DI ANNA BRUNETTI.

Il testo è stato elaborato mediante la videoregistrazione dell'intervento, con l'aiuto di strumenti di IA (ChatGpT)