Experimental and numerical procedures for the assessment of wind pressure on facade elements

Purpose of this work is the assessment of new methods for the peak pressure determination on building façades. Two methods have been discussed: the first one, analysing a recently engineered device for the direct acquisition of pressure on surfaces (in this thesis renamed Smart Pressure Tap - SPT) and the second one related to the use of transfer functions. The model of a building with a simple geometry (prism with rectangular section) has been studied. Wind action on façade has been evaluated in twenty-four positions, considered the critical ones. Twenty-three versions of the device have been built and each one of them has been tested in each position. Comparing recorded signals with the one obtained from a spatial-averaging of signals recorded by a very dense distribution of single pressure taps, considered as the most precise achievable data, an analysis on errors has been performed. SPT are not always usable: their geometry, in some cases, could make installation complex. An alternative numerical procedure based on transfer functions has been considered.

Obiettivo di questo elaborato è lo sviluppo di nuovi metodi per la determinazione delle pressioni di picco sulle facciate degli edifici. Due sono stati i metodi discussi: il primo, inerente lo studio approfondito di un dispositivo recentemente ideato per l’acquisizione diretta delle pressioni su una superficie (rinominato Smart Pressure Tap); il secondo, legato all’uso di funzioni di trasferimento. L’oggetto delle analisi è stato un modello di edificio dalla semplice geometria, valutando le azioni del vento che agiscono sulle sue facciate in ventiquattro posizioni, ritenute le più critiche. In ognuna di queste zone, è stato posizionato uno dei nuovi dispositivi (SPT). Sono state realizzate ventitré versioni di tale strumento, di forma circolare, ognuna con delle caratteristiche geometriche differenti. Ogni dispositivo è stato testato a rotazione in ognuna delle zone del modello. È stata realizzata inoltre una piastra in alluminio, anch’essa di forma circolare, dotata di una fitta distribuzione di canali di pressione. Tale sarà assunta come punto di riferimento, vista la grande risoluzione ottenibile nella distribuzione delle pressioni. Il confronto tra i ventitré dispositivi e la piastra in alluminio è stato l’oggetto delle analisi: in particolare, è stato valutato l’errore commesso tra il nuovo strumento e quello assunto come riferimento, andando a determinare nello specifico i valori di picco di pressione registrati nelle zone suddette. Successivamente, si è ricercata l’eventuale dipendenza geometrica delle SPT, cercando di capire quale dei parametri caratterizzanti i dispositivi influenzasse maggiormente il fenomeno. Non essendo tale dispositivo sempre utilizzabile, vista la geometria e i conseguenti possibili problemi di installazione, è stata prevista una procedura numerica alternativa basata sulle funzioni di trasferimento. Tramite tale procedura sarà dunque possibile, ricavare i valori di pressione rappresentativi di un area, partendo dal segnale rilevato da una comune presa di pressione puntuale.