Analisi fluidodinamica computazionale degli effetti del vento su elementi in aggetto da facciate continue di edifici elevati

Currently, the legislation does not provide guidelines for the design of elements projecting from the facades and subject to the action of the wind. Wind tunnel tests still remain the only validated way to deal with numerical analyzes of wind loads, but the scale ratios make it difficult to deal with these elements even in the wind tunnel. The evolution of computational wind engineering (CWE) based on the principles of computational fluid dynamics (CFD) is making the numerical assessment of wind loads an interesting proposition. This thesis work starts from the validation of the CFD method through benchmark tests with results of experimental studies conducted in the wind tunnel, on high buildings with different types of shading louvers. From the goodness of this comparison, this calculation tool was adopted to study buildings with a large circular plan and to analyze the incidence of wind pressure on the facade and on elements projecting from the facade; this interaction was expressed through a factor called Ks. Analyzing the building with a circular plan to evaluate the effects of the wind on the vertical shading louvers, a further study was undertaken on buildings with only a curved corner area and the rest consisting of flat walls and at right angles; in fact, although this type of "mixed" geometry is very frequent in modern architecture, there is no indication in the literature and sector regulations. It was therefore decided to investigate these two types of high-rise buildings, as a possible contribution to the future development of rules and guidelines for the design of facades installed on buildings of this shape.

Attualmente la normativa non fornisce Linee guida per la progettazione di elementi aggettanti dalle facciate e soggetti all’azione del vento. I test in galleria del vento restano ancora l’unico modo validato per affrontare analisi numeriche dei carichi del vento, ma i rapporti di scala rendono comunque difficile trattare questi elementi anche in galleria del vento. L'evoluzione dell'ingegneria del vento computazionale (CWE) basata sui principi della fluidodinamica computazionale (CFD) sta rendendo la valutazione numerica dei carichi del vento una proposta potenzialmente interessante. Il presente lavoro di tesi parte dalla validazione del metodo CFD tramite test benchmark con risultati di studi sperimentali condotti in galleria del vento, su edifici elevati con differenti tipologie di elementi aggettanti. Dalla bontà di tale confronto si è adottato questo strumento di calcolo per studiare edifici a pianta circolare di elevate dimensioni e analizzare l’incidenza delle pressioni del vento incidente sulla facciata e su elementi in aggetto dalla facciata; tale interazione è stata espressa mediante un fattore denominato Ks. Analizzando l'edificio a pianta circolare per valutare gli effetti del vento sugli aggetti verticali si è affrontato uno studio ulteriore su edifici con solo una zona d’angolo curva ed il resto composto da pareti piane e ad angolo retto; infatti nonostante questo tipo di geometria "mista" sia molto frequente nell'architettura moderna, in letteratura e nelle normative di settore non ci sono indicazioni in merito. Si è quindi pensato d'indagare queste due tipologie di edifici elevati, come possibile contributo allo sviluppo futuro di regole e linee guida per la progettazione di facciate installate su edifici di tale forma.