MIDAS/WIND v.1 CDF per l'ingegnere civile

Capire il comportamento di vento ed agenti inquinanti in un ambiente tridimensionale complesso è una sfida dell’ingegneria odierna.


MIDAS/Wind può supportare l’ingegnere in questo campo.

Con una esperienza pluriennal e nella ricerca e sviluppo di software ed applicativi per iol calcolo di soluzioni complesse di flussi turbolenti e di visualizzazione tridimensionale di dati di flusso e pressione, MIDAS IT e RWDI portano oggi i fenomeni fisici reali sul vostro computer.

La simulazione, la visualizzazione e la sofisticata interfaccia grafica di MIDAS/Wind nascono con il preciso obiettivo di permettere all’ingegnere civile strutturista, all’architetto, all’urbanista, al paesaggista, di predire, interpretare e valutare con rapidità complessi fenomeni dovuti al vento.

Applicazioni:

• Azioni del vento sulle strutture secondo Testo Unitario, Par. 3.3.1. (edi fici a pianta ed elevazione irregol are, tettoie, pensiline, muri, tabelloni, parapetti, tralicci, torri, etc.)
• Pianificazione e progettazione urbanistica
• Valutazione del possibile disturbo recato a persone ed oggetti nelle vicinanze esterne degli edi fici (TU, Par.3.3.1.)
• Azioni del vento su impianti HVAC esposti al vento
• Valutazione degli effetti del vento per posizioni topografiche particolari
• Caratterizzazione realistica dei coefficienti amplifi cativi dell’azione del vento:
  • Ct (TU, Par.3.3.5.),
  • Cp/Cpe/Cpi/Cf (TU, Par.3.3.7.1., 3.3.7.2, 3.3.7.3, Cd (TU, Par.3.3.11.)
• Azioni del vento su impianti a fune
• Azioni del vento su ponti (torri, pile, impalcati), passerelle pedonali
• Azioni del vento su impianti di sollevamento (gru)
• Azioni del vento su impalcature esposte al vento
• Azioni del vento su statue, monumenti
• Azioni del vento su palchi, stages, strutture temporanee
• Azioni del vento su beni monumentali, storici, artistici
• Progetto di campi da golf

Introduzione
Per strutture sollecitate dal sisma tutti gli ingegneri conoscono la differenza, in termini di Taglio alla base, nell’usare un metodo statico equivalente od un metodo dinamico. Il metodo statico, in quanto semplificato, comporta sovrastime dell’azione sismica. Analogamente accade in strutture soggette al vento utilizzando il metodo semplificato "quasi statico equivalente" citato nelle normative e nel recente.

Per questo in strutture speciali (edifi ci alti, ciminiere, impianti, edifici particolari, edifici con esposizioni topografiche particolari, cart elloni, antenne, etc.) è talvolta vitale conoscere meglio il comportamento fluidodinamico col risultato di risparmiere su costi di struttura o addirittura di dimensionare un’opera altrimenti non fattibile. Questo in accordo col nuovo Testo Unitario (Cap. 3.3.1.).

MIDAS/Wind per l’ingegnere strutturista
Le simulazioni numeriche delle strutture mediante il metodo degli Elementi Finiti sono una normale prassi per l’ingegnere strutturista consentendo un calcolo più preciso delle tensioni e sollecitazioni e dunque un più efficiente dimensionamento di strutture più economiche e più sicure.
Ora il Testo Unitario consente l’uso di strumenti di simulazione numerica anche per gli effetti del vento. Sino ad oggi l’analisi Computazionale Fluidodinamica (CFD) era di appannaggio di pochi esperti, ma ora, grazie alla collaborazione tra RWDI (l’engineering leader mondiale per l’analisi degli effetti del vento) e MIDAS IT, è finalmente disponibile uno strumento dedicato all’ingegnere strutturista: MIDAS/Wind.

Con MIDAS/Wind è possibile creare rapidamente:

• la struttura (come un volume impermeabile al vento),
• le strutture adiacenti,
• il terreno (colline, valli, etc.),
• generare automaticamente la mesh (aria),
• applicare le condizioni al contorno (flusso del vento).

La simulazione permetterà di valutare:

• le forze indotte dal vento sulla struttura,
• gli effetti sullo spazio circostante (altri edi fici, impalcature, cartelloni, antenne, etc.)
• gli effetti sulle persone in prossimità della struttura (marci apiedi, piazze, terrazze, etc.)

MIDAS/Wind è un software CFD che nasce dalla collaborazione di due Aziende esperte nel Metodo degli Elementi Finiti, ma è soprattutto il primo e l’unico dedicato completamente alle necessità dell’ingegnere civile strutturista.

Con MIDAS/Wind l’ingegnere trova uno strumento che permette di indagare il comportamento delle varie geometrie dei volumi scegliendo quella più efficace, proprio come in una galleria del vento.

Il TU oltre a permettere l’utilizzo di tali software richiede simulazioni (numeriche o in galleria del vento) in diversi casi, e cita espressamente:

• "Analisi specifiche dovranno essere sviluppate nel caso di costruzioni speciali vicine, quali edifici alti o torri di raffreddamento, poste ad esempio in scia l’una con l’altra, dove si possano innescare fenomeni di interazione con campi di velocità del vento amplificati particolarmente severi"
• "…valutare il possibile disturbo recato a persone ed oggetti nelle vicinanze esterne degli edi fici."
• "…strutture comunque aventi estensione in altezza o in lunghezza maggiori di 200 metri (…) dovranno essere verificate nelle loro capacità prestazionali e di sicurezza utilizzando teorie e metodi che tengano esplicitamente in conto la natura dinamica dell’azione del vento ed i possibili fenomeni di interazione."

Quando l’ingegnere affronta il calcolo delle azioni del vento secondo il metodo quasi statico equivalente descritto nel TU, Par, 3,3. si pone le seguenti domande:

• La mia struttura ha le caratteristiche geometri che adatte ad utilizzare i coefficienti riportati nel metodo?
• Nel mio caso sono tali coefficienti (Ct, Cp, Cpi, Cpe, Cd, Cf) a favore della sicurezza?
• Se sì, quanto sto sovradimensionando la struttura rispetto al suo reale comportamento aerodinamico?
• Posso ottimizzare aerodinamicament e la mia struttura in modo da ridurre le azioni indotte dal vento?

L’ingegnere abituato ad usare i codici FEM per il dimensionamento delle proprie strutture trova in MIDAS/Wind lo strumento ideale per avere le risposte a queste domande. MIDAS/Wind per l’architetto, il paesaggista, l’urbanista.

L’ambiente di progettazione è sempre più complesso a causa delle interazioni con la natura e con il costruito. Ogni nuovo edificio di dimensioni considerevoli (grattacieli, capannoni, ciminiere, …) modifica l’ambiente anche in termini di qualità dell’aria.

Cambiano i flussi e le correnti di vento, creando disagio acustico, effetti aerodinamici, vortici d’aria, … La modifica di un paesaggio, per la creazione di un giardino o di un campo di golf, la forma della struttura di uno stadio rispetto al tappeto erboso di un campo di gioco, richiedono, per il loro investimento, una previsione dei flussi d’aria rispetto ai venti dominanti.

Anche in ambito urbano, la creazione di una piazza, o la presenza di un edificio nuovo, sia che si tratti di edificio alto, sia che si tratti di un edi ficio di forma complessa in un ambito ventoso, è estremamente utile simulare cosa potrà accadere ai flussi d’aria soprattutto nei confronti di persone e cose.

Una previsione corretta di tali flussi, evita clamorosi fallimenti di progettazione, porta una maggiore qualità di progettazione e soddisfa le recenti richieste di normativa espresse dal "Testo Unitario, Norme Tecniche per le Costruzioni" al Capitolo 3.3. "Azioni del vento".

MIDAS/Wind è un software di simulazione di flussi di aria in ambienti tridimensionali complessi. L’interfaccia è studiata per una rapida creazione di volumi complessi (edifici) e di superficie articolate (terreno). MIDAS/Wind ha semplificato l’analisi fluidodinamica computazionale con l’obiettivo di permettere una corretta analisi anche da parte dell’ingegnere civile e dell’architetto.

MIDAS/Wind è il primo software CFD completamente dedicato all’architettura permettendo al progettista di studiare il comportamento delle proprie strutture come il designer studia gli oggetti di industrial design (auto, moto, scafi, scarponi, etc.) in galleria del vento.

Tuttavia spesso gli alti budget di una galleria del vento impediscono ai progettisti architettonici un suffi ciente approfondimento degli aspetti aerodinamici e degli effetti sull’ambiente circostante.