Inoltre, il flusso intorno all'edificio risulta in un comportamento del vento diverso rispetto al caso di un flusso del vento sopra il terreno non sviluppato. A seconda del vento e delle proprietà dell'edificio, questo comportamento del vento ha un'influenza sul microclima intorno all'edificio e sulle persone nell'area circostante. Nel caso peggiore, stare vicino all'edificio diventa scomodo con pericoli parzialmente nascosti per pedoni e ciclisti.
Pertanto, nella tecnologia del vento relativa al settore delle costruzioni, c'è un campo che si occupa non solo della determinazione del carico dei flussi del vento attorno agli edifici, ma anche del comfort del vento per pedoni e ciclisti vicino agli edifici.
Possibili influenze del flusso per edifici
Gli edifici non solo si oppongono al vento, ma influenzano anche il flusso intorno alla forma dell'edificio [1]. Il flusso in questo ambiente vicino si sviluppa in modo molto diverso a seconda della direzione del vento, della forma dell'edificio e delle proprietà del vento. Gli effetti individuali tipici sono mostrati di seguito.
Una somma di tutti questi effetti ha un'influenza sul microclima urbano [1]. Il vento risultante trasporta aria, sporco, neve, odori e calore attraverso il paesaggio urbano, a seconda del vento che si verifica a livello globale, della sua accelerazione locale e della sua distribuzione temporale.
Wind comfort
I flussi del vento accelerati localmente e le turbolenze risultanti dall'interazione tra gli edifici e il flusso del vento effettivo mostrano la situazione del vento nell'area urbana. Nel processo, la turbolenza e le alte velocità del vento dovute agli effetti di incanalamento e venturi tra e vicino agli edifici causano disagio alle persone lì. In primo luogo, il campo di flusso provoca una sensazione sgradevole all'altezza della testa dei pedoni' (da 1,5 a 2 metri dal suolo). In casi particolarmente drastici, il verificarsi di velocità del vento più elevate crea anche il rischio che i pedoni e i ciclisti siano spinti via dal vento, in modo non pianificato.
Al fine di evitare il pericolo di questi effetti del vento e di rendere gli effetti ragionevoli, nel tempo sono stati sviluppati vari criteri. I criteri più noti sono i valori limite secondo Lawson, Davenport e la norma NEN 8100 [2]. Quest'ultima norma specifica i criteri di sicurezza e i criteri di comfort richiesti.
Il comfort del vento in una posizione specifica può essere stimato con questi criteri, utilizzando i dati meteorologici e le condizioni del vento locali. I dati meteorologici nell'area di studio mostrano le velocità del vento che si verificano per direzione nella loro frequenza. Tali set di dati sono spesso visualizzati in quelle che vengono chiamate rose dei venti.
A causa dei vari effetti del flusso, il flusso del vento globale genera un campo di flusso non costante nel distretto urbano o nel complesso edilizio in esame, con effetti di accelerazione a volte significativi vicino e tra gli edifici. Il comfort del vento per i pedoni viene quindi determinato confrontando le velocità del vento locale con le relative frequenze meteorologiche dal flusso del vento globale sottostante [2]. La norma olandese NEN 8100, ad esempio, fornisce una categorizzazione per la determinazione del comfort e della sicurezza.
| Categoria di comfort | Velocità media del vento [m/s] | Probabilità di occorrenza [%] | Attività | |
|---|---|---|---|---|
|
5 | < 2.5 | Seduto a lungo | |
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B | 5 | < 5 | Seduto corto |
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C | 5 | < 10 | Passeggiando |
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d | 5 | < 20 | Camminando veloce |
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E | 5 | ≥ 20 | Inaccettabile |
| Categoria di sicurezza | Velocità media del vento [m/s] | Probabilità di occorrenza [%] | Pericolo | |
|---|---|---|---|---|
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15 | < 0,05 | Nessun rischio | |
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B | 15 | < 0,30 | Rischio limitato |
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C | 15 | ≥ 0,30 | Pericoloso |
Nuovi edifici Modifica impostazione del vento
In passato, ci sono stati vari esempi in cui i nuovi edifici hanno cambiato drasticamente il microclima urbano e il campo di flusso del vento associato. In passato, il Flatiron Building a New York e, più recentemente, il grattacielo al 20 di Fenchurch Street a Londra, noto come The Walkie-Talkie o The Pint per la sua forma, sono stati gli esempi più importanti di una struttura scomoda ambiente. Questi e altri casi hanno dimostrato che quando si costruisce un nuovo edificio in un paesaggio urbano esistente, si deve avere a che fare non solo con l'edificio stesso, ma anche con l'ambiente. Soprattutto, gli edifici con un'altezza di 25 m o più possono modificare in modo significativo il comfort del vento nell'area circostante, a causa delle correnti del vento verticali di nuova creazione sulla facciata. Le condizioni del vento di tali strutture critiche possono essere migliorate solo in misura molto limitata in seguito. Le misure di miglioramento includono alberi posizionati in modo ottimale per la decelerazione e l'inflessione di correnti di vento sgradevoli.
Al fine di evitare tali difficoltà, è meglio conoscere il cambiamento delle condizioni del vento circostante durante la fase di progettazione di un nuovo edificio o di un complesso edilizio. Con queste informazioni, è possibile riconoscere eventuali zone di comfort del vento sgradevole anche prima della costruzione e modificare di conseguenza la forma dell'edificio. Poiché queste ottimizzazioni della forma di solito devono essere eseguite in modo iterativo, si consiglia una simulazione numerica del flusso. Questo metodo digitale può determinare con precisione le opzioni di forma dell'edificio da analizzare senza sprecare risorse e produrre velocità del vento locali, tenendo conto della situazione del vento globale sull'area urbana. Questo metodo può essere molto economico rispetto ai veri test in galleria del vento su un modello di città ridotta, a causa dei passaggi del modello omessi.
Analisi del flusso del vento con RWIND Simulation
RWIND Simulation consente di eseguire una simulazione numerica del flusso per tali modelli di città. Il programma può importare il modello di città a volte robusto e molto filigranato 1:1 senza ridimensionare le dimensioni tramite le interfacce VTP (ParaView Poly Data) o STL (stereolitografia) nella galleria del vento numerica. La situazione globale del vento nell'area urbana deve essere definita nella galleria del vento per mezzo di un campo di velocità del vento e di turbolenza che è variabile sull'altitudine. In alternativa, il modello può anche essere importato come modello di analisi strutturale con le sue proprietà globali del vento da RFEM direttamente nella galleria del vento numerica di RWIND Simulation. RWIND Simulation quindi crea la mesh dell'area del volume libero e determina il campo di flusso locale attorno al modello con il suo risolutore stazionario per flussi incomprimibili e turbolenti rispetto all'algoritmo SIMPLE (Metodo semi-implicito per equazioni collegate alla pressione).
L'esempio di riferimento E "Complessi di edifici con forma di edificio semplice nell'area urbana reale (, Niigata)" mostra in modo impressionante come la nuova costruzione di edifici più alti influenzi il campo di flusso del vento locale nell'area pedonale.
La velocità del vento locale per il caso di carico del vento da ovest aumenta con una velocità globale del vento di 3,93 m/s all'altezza di riferimento di 15,9 m sopra l'area urbana dietro l'edificio da 1,3 m/s prima della costruzione a 4,43 m/s. s dopo la costruzione. Ciò significa un aumento di circa 3,4 volte la velocità del vento con il concomitante deterioramento del comfort del vento per i pedoni sul piazzale dell'edificio.
Con RWIND Simulation, questo set di risultati molto significativo è stato determinato senza molto sforzo di input, incluso il meshing su un computer standard. Con tali risultati, urbanisti, sviluppatori di progetti, architetti e ingegneri possono dedurre il comfort del vento attorno a un edificio da pianificare.
