Impatto del vento sui grattacieli: le torri Olympiades a Parigi
Impatto del vento sui grattacieli: studio CFD sulle Torri Olympiades di Parigi
Nell’ambito di un progetto di ristrutturazione, a EOLIOS è stato chiesto di analizzare l’impatto del vento su due torri residenziali classificate come grattacieli (grattacieli) situati nel quartiere Olympiades, nel 13ᵉ arrondissement di Parigi. Lo studio si svolge in un contesto urbano denso, con problemi sia strutturali che operativi legati alla grande altezza degli edifici.
L’obiettivo principale della missione era quello di caratterizzare gli effetti del sito attraverso uno studio aerodinamico numerico. La simulazione CFD è stata utilizzata per valutare la distribuzione delle velocità e delle pressioni del vento intorno agli edifici per otto direzioni del vento.
L’analisi si è concentrata su diversi punti critici:
– Identificazione di zone di ricircolo, sovravelocità o protezione indotte dalla configurazione delle torri e degli edifici adiacenti;
– Valutazione dell’impatto degli effetti del sito sull’uso delle gondole di manutenzione, in particolare in funzione delle velocità delle raffiche raggiunte a diverse altitudini;
– Misurazione delle pressioni esercitate sulle facciate, utilizzando sia la CFD che i metodi di calcolo derivati dall’Eurocodice, al fine di verificare le ipotesi di progetto.
Impatto del vento sui grattacieli: le torri Olympiades a Parigi
Anno
2025
Cliente
EIFFAGE
Posizione
Francia
Tipologia
Aria e vento
Continua a navigare :
I nostri altri progetti :
Ultime notizie :
Scheda tecnica :
La nostra esperienza:
Hai bisogno del parere di un esperto?
I nostri ingegneri sono pronti ad ascoltare e ad affrontare qualsiasi sfida.
Caratterizzazione del vento in ambiente urbano
Struttura dello strato limite atmosferico
L’analisi del vento nelle aree edificate si basa su una buona comprensione della struttura verticale dell’atmosfera e degli effetti della topografia e dell’urbanizzazione. Nella simulazione CFD, questa modellazione permette di riprodurre fedelmente i profili di velocità e i fenomeni di interazione vento-edificio.
Il vento osservato a livello del suolo è fortemente influenzato dalle caratteristiche dello strato limite atmosferico, che è composto da tre sotto-strati:
– Il sotto-strato ruvido, vicino al suolo, dove gli ostacoli creano una turbolenza disorganizzata.
– Lo strato superficiale, tra i 10 e i 100 m di altezza, dove c’è un marcato gradiente di velocità e temperatura.
– Lo strato esterno o sub-strato inerziale, più alto e meno disturbato, riflette il vento geostrofico.
In questa stratificazione, la velocità del vento varia secondo un profilo logaritmico con l’altitudine, un fenomeno noto come vertical shear.
Influenza della rugosità del terreno sui profili del vento
La rugosità del terreno o del tessuto urbano modifica fortemente i profili del vento. Un ambiente denso (edifici molto compatti, vegetazione) rallenta il vento a livello del suolo e accentua il gradiente verticale. Al contrario, un terreno aperto (pianura, mare) permette al vento di svilupparsi più liberamente. Questi effetti sono incorporati nella modellazione CFD attraverso un coefficiente di rugosità, derivato dalle caratteristiche del terreno secondo le raccomandazioni dell‘Eurocodice.
Effetti aerodinamici nelle aree urbane dense
Fenomeni di accelerazione locale
La presenza di edifici alti e di un tessuto urbano complesso genera numerosi disturbi del vento. Questi effetti devono essere identificati per garantire la sicurezza e il comfort degli utenti, soprattutto nel caso di lavori in quota.
Alcune configurazioni architettoniche causano un’accelerazione localizzata del vento:
– Effetto Venturi: compressione e accelerazione del flusso tra due edifici vicini.
– Effetto di canalizzazione: concentrazione del vento nelle strade orientate lungo l’asse del vento prevalente.
– Effetto angolo: la comparsa di turbolenze e raffiche ad angoli acuti rispetto agli edifici.
Questi fenomeni possono generare velocità del vento elevate, che possono essere fonte di disagio o di rischio.
Impatto dei grattacieli sull'aeraulica urbana
Gli edifici alti (IGH ) producono marcati effetti di downwash: il flusso che colpisce la facciata superiore viene reindirizzato verso il suolo, aumentando la velocità ai piedi dell’edificio. Questa configurazione è spesso problematica in prossimità di ingressi, terrazze o aree pedonali. Con la CFD, questi effetti possono essere quantificati per anticipare le tracimazioni e progettare una protezione adeguata. Nell’immagine a fianco, gli effetti dell’angolo sono chiaramente visibili.
Effetto del sito sul vento intorno a un grattacielo
Pressione sulle facciate ed effetti strutturali
Distribuzione della pressione - Zone di vigilanza
I grattacieli sono soggetti a carichi aerodinamici significativi. Queste pressioni devono essere valutate accuratamente per garantire la solidità dell’involucro.
Il vento esercita pressioni dinamiche sulle pareti esposte e sulle depressioni sui lati opposti. Queste forze si concentrano in particolare :
– Bordi verticali, aree in cui il flusso ristagna e si stacca;
– Sulle superfici esposte al vento prevalente, dove l’ampiezza del carico è maggiore.
La forma della torre, il suo orientamento e la rugosità del sito sono parametri determinanti per la distribuzione dei carichi.
Influenza della distribuzione della pressione della facciata sulla progettazione
Gli elementi della facciata (facciate continue, vetri, fissaggi) devono essere progettati per resistere a pressioni localizzate senza subire eccessive deformazioni. La modellazione CFD permette di individuare le aree soggette a maggiori sollecitazioni e di testare l’effetto delle varianti di progetto prima dell’esecuzione.
Integrazione dello standard Eurocodice attraverso la simulazione CFD
Parametri di input del modello CFD
Per garantire la validità delle simulazioni e l’allineamento con le pratiche normative dello studio presentato di seguito, la modellazione CFD tiene conto dei requisiti della norma EN 1991-1-4 (Eurocodice Vento), nonché dei risultati di un ampio studio meteorologico.
Le simulazioni utilizzano :
– La velocità di base del vento (
) è determinata in base alla posizione e alla topografia del sito.
– Coefficienti di rugosità () e coefficienti di orografia (
), adattati al tipo di terreno studiato. Questi coefficienti tengono conto della struttura del terreno o dell’ambiente circostante, in particolare della sua influenza sul profilo verticale della velocità del vento, e degli effetti della topografia (rilievo) sui flussi del vento.
– Un profilo logaritmico di velocità verticale(Vm(z)), definito sulla base di questi parametri e regolato in base alle caratteristiche specifiche del sito.
Questa struttura permette di simulare velocità del vento rappresentative a diverse altitudini e di confrontarle con le soglie di sicurezza stabilite.
Uso di un modello CFD specifico per l'analisi multidirezionale
Il modello specifico utilizzato può simulare diverse direzioni del vento (ad esempio 8 orientamenti principali). Sulla base di un profilo di riferimento, vengono analizzati gli effetti del sito per ogni direzione, evidenziando accelerazioni locali, zone di ricircolo o effetti di deflessione.
Il profilo di velocità all’ingresso del dominio, corrispondente a una velocità di base uniforme e a parametri di rugosità legati a un terreno specifico, viene calcolato in conformità all’Eurocodice utilizzando la seguente formula:
Il profilo medio standard della velocità del vento all’ingresso del dominio è calcolato come segue:
Rendere più sicuri i lavori in quota: il CFD supporta la sicurezza
Standard di sicurezza per le piattaforme aeree
La simulazione CFD può essere utilizzata per prevedere i rischi legati al vento, oltre alle raccomandazioni di sicurezza, quando si lavora con una gondola su una facciata.
Effetto del sito sul vento intorno a un grattacielo
Secondo la norma NF EN 280, le navicelle non devono essere utilizzate a velocità superiori a 12,5 m/s. In un contesto urbano complesso, gli effetti del sito possono amplificare localmente questa velocità, per cui è necessaria una valutazione dettagliata tramite simulazione.
Vantaggi dell'analisi CFD - Valutazione della conformità agli standard
La CFD viene utilizzata per identificare le aree di sovravelocità che potrebbero avere un impatto sulla stabilità della navicella. Vengono inoltre individuate aree di riparo o di bassa turbolenza per definire aree di intervento sicure. I risultati ottenuti vengono incrociati con i dati meteorologici per formulare raccomandazioni che possono essere utilizzate sul campo.
Utilizzare la CFD per analizzare i grattacieli
Configurazione architettonica delle torri Olympiades
Il sito di studio comprende due torri residenziali nel quartiere di Olympiades, situato in un ambiente urbano denso. Una delle torri, chiamata Tokyo Tower, ha una geometria rettangolare con 29 piani, una facciata piatta e lunghi balconi. La seconda, la Torre di Osaka, è alta 35 piani, ha una facciata che alterna sezioni piene e vetrate e incorpora anche balconi a corda.
I due edifici sono situati parallelamente l’uno all’altro e hanno un orientamento simile. La loro altezza e il loro posizionamento creano un complesso contesto aeraulico, favorevole a marcati effetti del sito come la canalizzazione del vento, l’accelerazione locale e i vortici, soprattutto perché l’ambiente è fortemente limitato dalla densità degli edifici circostanti.
Analisi CFD multidirezionale
Sono stati analizzati diversi scenari per riflettere la variabilità della direzione del vento:
– Vento del Nord
– Vento da nord-est
– Vento dell’est
– Vento da sud-est
– Vento del sud
– Vento da sud-ovest
– Vento da ovest
– Vento da nord-ovest
Queste simulazioni hanno permesso di osservare la dinamica dei flussi d’aria e di valutare la velocità e la direzione del flusso intorno alle due torri.
Studio CFD degli effetti del sito, delle raffiche di vento e delle pressioni sui grattacieli - Tours Olympiades
Evidenziare gli effetti del sito utilizzando la simulazione CFD
Lo studio ha identificato chiaramente gli effetti del sito associati alla posizione degli edifici nel loro ambiente urbano. Modellando le otto direzioni principali della rosa dei venti, la simulazione numerica ha evidenziato fenomeni specifici a seconda della direzione del vento:
– In caso di vento da nord, la torre a sud beneficia di una zona di ricircolo generata dalla torre a nord, riducendo significativamente la velocità del vento sulla sua facciata.
– Al contrario, in caso di vento da sud-ovest, la torre nord è a sua volta protetta dalla torre sud.
– Per i venti da est e da sud-est, si osserva un marcato effetto Venturi tra le due torri, con una significativa accelerazione delle velocità del vento nello spazio.
In tutte le configurazioni, i bordi esposti generano vortici che inducono velocità elevate a livello locale, ma creano anche zone di relativa calma sulle pareti stesse. Questi effetti sono fondamentali per prevedere l’uso sicuro dei dispositivi di accesso alle facciate.
Piani di velocità di 80 metri per le 8 direzioni di studio
Aumento della velocità ai bordi degli edifici
Effetto Venturi per un vento da ovest
Valutazione CFD delle velocità delle raffiche e del loro impatto sull'uso delle navicelle in quota
Utilizzando i risultati della CFD, le velocità medie del vento sono state convertite in velocità di raffica a diverse altitudini, sulla base di formule standard che incorporano l’intensità turbolenta e la pressione dinamica. In questo modo è stato possibile calcolare un coefficiente di amplificazione della velocità dovuto agli effetti del sito per ogni direzione del vento.
Ad esempio, per un vento da nord-ovest :
– A 20 m: +26% di amplificazione,
– A 50 m: +48%,
– A 80 m: +77%.
Incrociando questi dati con quelli meteorologici, è stato possibile stimare per quanto tempo le navicelle non saranno disponibili a causa delle velocità locali che superano il limite standard di 12,5 m/s. Si tratta di circa 250 ore all’anno.
Questi dati sono essenziali per pianificare le operazioni di ristrutturazione e garantire la sicurezza dei lavori in quota.
Pressione del vento sulle facciate: validazione CFD per il dimensionamento Eurocode
Le simulazioni hanno anche permesso di determinare le pressioni esercitate sulle facciate in base alle diverse direzioni del vento. L’orientamento più restrittivo è stato individuato per un vento da est, con pressioni massime raggiunte sulla facciata ovest e sul tetto di una torre.
Le aree più sollecitate sono i bordi superiori delle facciate direttamente esposte. Questi dati sono stati poi confrontati con i valori derivati dall’approccio analitico dell’Eurocodice, con un buon livello di accordo.
Questa coerenza tra il metodo numerico e quello analitico convalida l’importanza della simulazione CFD come strumento di progettazione complementare, in particolare per i piccoli elementi di fissaggio esposti ai carichi più severi.
Pressione a parete - Vento da est
EOLIOS può aiutarti a - Prevedere i vincoli del vento per tutti i tuoi progetti
Lo studio CFD condotto sulle Torri Olympiadi ha evidenziato significativi effetti del sito, legati alla densa configurazione urbana e all’interazione dei venti con i volumi edificati circostanti. Grazie alla simulazione numerica, è stato possibile mappare con precisione le zone di sovravelocità, ricircolo e protezione in funzione della direzione del vento e ricavare risultati importanti per la progettazione del vento.
I risultati hanno permesso di identificare le altezze critiche e le direzioni del vento che limitano maggiormente l’uso delle gondole per la manutenzione, incrociando le velocità delle raffiche locali con i dati meteorologici. Questo approccio ha permesso di stimare con precisione il numero di ore all’anno in cui le condizioni di vento superano le soglie di sicurezza, fornendo informazioni preziose per la pianificazione delle operazioni di manutenzione in quota.
Questo studio illustra l’importanza della modellazione dei flussi d’aria nelle fasi di progettazione e ristrutturazione, fornendo una comprensione precisa delle interazioni tra il vento e l’ambiente costruito. In questo modo, aiuta a garantire la sicurezza degli interventi, aottimizzare le scelte tecniche e a rafforzare la resilienza dei grattacieli alle sollecitazioni climatiche.
Stai lavorando a un progetto di costruzione di un grattacielo o a un sito ad alta densità? Rivolgiti alla nostra esperienza in CFD per garantire le tue scelte e ottimizzare le tue operazioni fin dalla fase di progettazione.
Video riassuntivo dello studio
Sintesi dello studio
Lo studio condotto da EOLIOS riguarda il dimensionamento e l’implementazione di torri di raffreddamento sui tetti degli uffici ICPE. Le ART sono sistemi di raffreddamento che utilizzano l’aria esterna per dissipare il calore, offrendo un’alternativa più efficiente dal punto di vista energetico rispetto al condizionamento tradizionale. Lo studio utilizza la simulazione CFD per modellare e analizzare i flussi di fluidi in entrata e in uscita dalle CCR.
I risultati dello studio evidenziano l’influenza del vento sulle correnti d’aria intorno all’edificio e mostrano il fenomeno del TAR looping, che influenza la temperatura e l’umidità dell’aria aspirata.
Questi risultati permettono di ottimizzare il dimensionamento e la posizione dei CCR per garantire un raffreddamento efficiente degli uffici.
Video riassuntivo della missione
Scopri altri progetti
Impatto del vento sui grattacieli: le torri Olympiades a Parigi
Comfort – Tetto di un palazzo – Casablanca
Tour Liberté – La Défense
Impatto del vento su un impianto solare
Torri di raffreddamento – ICPE
Studio sul comfort dei pedoni – La Défense
Confort au Vent – Centro di formazione PSG
Studio del vento – La Défense
Catturare le particelle fini in una stazione della metropolitana
Sharaan di Jean Nouvel resort
Raffreddatori ad aria – Studio critico – Ondata di calore
Misurazione delle polveri sottili
Balenciaga – Potenziale del vento
