Facciate continue con componenti in aggetto: analisi statica, termoacustica e ambientale, con approfondimento sul comportamento aerodinamico indotto dal vento

This thesis was developed in conjunction with an internship carried out at the technical department of Schüco International Italia S.R.L. and is structured in two sections. Part 1 concerns the analysis of the architectural and performance characteristics of the facades designed for the preliminary project of the new hospital in Cambiano (TO), with the aim of identifying an appropriate solution through the use of Schüco systems. The discussion examines the structural sizing of the facade’s load-bearing framework and the determination of the thermal, acoustic, and environmental performance of the entire system, assessing its overall effectiveness. Part 2 consists of a theoretical study regarding the evaluation of wind effects on protruding components, such as the vertical fins that distinguish the building under examination and that frequently characterize facades with complex geometries. These elements are particularly exposed to airflow and, at the same time, significantly influence the distribution of the pressure field acting on the building envelope. This has a strong impact on the sizing of the elements composing the facade’s structural framework and on the design of the connections between these elements and the fins themselves. Within the perspective of integrated building design, the influence of such components on the overall structural behavior of the construction is also evaluated. The study involves assessing wind action on the protruding components according to the procedures provided by national and international standards, comparing their methodological approaches and the resulting outcomes. Finally, this comparison is integrated with experimental data obtained through wind tunnel tests, focused on quantifying the aerodynamic forces acting on individual fins, on the facade surface, and on the entire structure.

La presente tesi è stata sviluppata contestualmente ad un tirocinio svolto presso l’ufficio tecnico di Schüco International Italia S.R.L. e si articola in due sezioni. La Parte 1 riguarda l’analisi delle caratteristiche architettoniche e prestazionali delle facciate sviluppate per il progetto preliminare del nuovo ospedale di Cambiano (TO), con l’obiettivo di individuare una soluzione adeguata mediante l’impiego di sistemi Schüco. La trattazione approfondisce il dimensionamento statico del reticolo strutturale di facciata e la determinazione delle prestazioni termiche, acustiche e ambientali dell’intero sistema, valutandone l’efficacia complessiva. La Parte 2 consiste in un approfondimento teorico relativo alla valutazione dell’effetto del vento su componenti in aggetto, come le fins verticali che contraddistinguono l’edificio oggetto di studio e che spesso caratterizzano facciate dalla geometria complessa. Questi componenti, infatti, sono particolarmente esposti ai flussi d’aria e, al tempo stesso, influenzano in maniera significativa la distribuzione del campo di pressione agente sulla superficie d’involucro. Ciò ha un forte impatto sul dimensionamento degli elementi costituenti il reticolo strutturale di facciata e sulla progettazione delle connessioni tra quest’ultimi e le fins stesse. Nell’ottica di una progettazione edilizia integrata, viene valutato, inoltre, l’impatto dovuto alla presenza di tali componenti sul comportamento strutturale complessivo della costruzione. L’approfondimento su questo tema consiste nel valutare l’azione del vento sui componenti in aggetto secondo le procedure che offre il panorama normativo nazionale ed internazionale, confrontandone gli approcci procedurali e i risultati. Questo confronto viene, infine, integrato con i dati sperimentali ottenuti mediante prove in galleria del vento, focalizzate sulla quantificazione delle forze aerodinamiche agenti sulle singole fins, sulla superficie di facciata e sull’intera struttura.