Procedures to Evaluate Wind-Induced Acceleration
RELATORI: Prof. Ing. Maurizio Froli (Università di Pisa); Dr.-Ing. Wolfgang Sundermann (Werner Sobek Group)
TESISTA: Alessandro Bordigoni
SOMMARIO:
Lo sviluppo di materiali ad elevate prestazioni, di nuove tecniche di costruzione e di metodi di calcolo avanzati ha permesso negli ultimi decenni la costruzione di una nuova generazione di strutture di altezze molto importanti, fino a poco tempo fa considerate irraggiungibili.
Figure – Shanghai Tower
Data la loro elevata altezza e snellezza, questi edifici sono molto flessibili e particolarmente sensibili a fenomeni dinamici, come l’azione del vento.fa
Le vibrazioni dinamiche indotte dal vento infatti causano oscillazioni in direzione longitudinale e trasversale, così come deformazioni torsionali variabili nel tempo, quindi anche accelerazioni.
Essendo i movimenti dell’edificio critici nei riguardi dei livelli di servizio e del comfort degli abitanti, l’influenza dell’azione del vento deve essere presa in considerazione già nelle prime fasi della progettazione.
Non è semplice valutare le accelerazioni dovute al vento nel caso di grattacieli, specialmente in direzione trasversale, non essendo disponibili soluzioni esatte.
L’obiettivo di questa tesi è comparare vari metodi analitici ed empirici per calcolare l’accelerazione massima indotta dal vento in edifici alti e snelli, in direzione longitudinale e trasversale, e sviluppare un metodo di calcolo pratico, utile soprattutto nelle prime fasi di progettazione e in studi di fattibilità.
Sono state prese in considerazione cinque diverse procedure, suggerite dalle principali normative internazionali (come gli Eurocodici, ASCE 7 degli USA e le norme giapponesi) o sviluppate da studi specifici di ingegneria del vento.
Tali procedure sono state dettagliatamente studiate, comparate e implementate in uno strumento di calcolo Excel.
Figure – Excel Tool
Dati ottenuti da test in galleria del vento e misurazioni in vera grandezza, disponibili per quattro importanti grattacieli, sono stati comparati con i risultati ottenuti dai metodi studiati.
Figure – Test in galleria del vento
È stato trovato che i metodi considerati forniscono valori realistici, in accordo con i risultati ottenuti da prove più sofisticate; per ottenere questi dati attendibili è necessario però porre particolare attenzione nella scelta dei vari parametri di input.
Figure – Accelerazione Along-wind (Nanjing Tower)
Figure – Accelerazione Across-wind (Nanjing Tower)
Lo strumento Excel sviluppato può quindi essere una risorsa efficace e particolarmente utile per architetti e ingegneri, per
ottenere facilmente valori di accelerazione approssimati ma realistici, specialmente nelle prime fasi della progettazione quando i risultati da metodi più sofisticati (come test in galleria del vento) non sono ancora disponibili.