sperimentazione in galleria del vento di costruzioni ... · mx max mx min my max my min mz max mz...
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Centro di Ricerca Interuniversitario di Aerodinamica delle Costruzioni ed Ingegneria del Ventohttp://windlab.ing.unifi.it tel. +39 0574 27254
SPERIMENTAZIONE IN GALLERIA DEL VENTO SPERIMENTAZIONE IN GALLERIA DEL VENTO DI COSTRUZIONI CIVILI ED INDUSTRIALIDI COSTRUZIONI CIVILI ED INDUSTRIALI
(BUILDING AERODYNAMICS)(BUILDING AERODYNAMICS)
LE AZIONI DEL VENTO SULLE COSTRUZIONI E LA LE AZIONI DEL VENTO SULLE COSTRUZIONI E LA SPERIMENTAZIONE IN GALLERIA DEL VENTOSPERIMENTAZIONE IN GALLERIA DEL VENTO
Reggio Calabria, 26.11.2010Reggio Calabria, 26.11.2010
Prof. Ing. Claudio BorriProf. Ing. Claudio Borri
Direttore, CRIACIV (Centro di Ricerca Interuniversitario di Direttore, CRIACIV (Centro di Ricerca Interuniversitario di Aerodinamica delle Costruzioni ed Ingegneria del Vento) Aerodinamica delle Costruzioni ed Ingegneria del Vento)
c/o Universitc/o Universitàà di Firenze, Italydi Firenze, Italy
+39 055 4796596
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…3 main sectors of today wind engineering …
Aerodynamics ofCivil Engineering
Structures & Industrial Building
Environmental and climatic
wind engineering
Wind Energy
- flow visualisations- pollutant dispersion- combined climatic effects :- wind + rain; wind+ snow- wind + sun; wind+ sand
- rigid structures- Aeroelastic structures
- generatori eolici
- mappatura velocitàdel vento
+39 055 4796596
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OUTLINEOUTLINE
+39 055 4796596
1) CRIACIV main activity lines
2) Some recent activities of CRIACIV within following topics:
- Tall buildings
- Historical buildings and structures
- Large roofs / industrial buildings and structures
- Large glass structures / facades
- Large bridges / footbridges
- Wind energy structures & Solar Updraft Power Plant Technology
- Environmental wind engineering
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Centro di Ricerca Interuniversitario di Aerodinamica delle Costruzioni ed
Ingegneria del Vento
istituito nel 1991
UniversitUniversitàà di di PerugiaPerugia
UniversitUniversitàà IUAV IUAV di Veneziadi Venezia
UniversitUniversitàà di di ChietiChieti--PescaraPescara
““G. DG. D’’AnnunzioAnnunzio””
UniversitUniversitàà di di TriesteTrieste
UniversitUniversitàà di di FirenzeFirenze
UniversitUniversitàà di di Roma Roma ““La La SapienzaSapienza””
CRIACIV RESEARCH CENTRE IN ITALYCRIACIV RESEARCH CENTRE IN ITALY
+39 055 4796596
…… To join soon: UniversitTo join soon: UniversitààMediterranea (Reggio Calabria)Mediterranea (Reggio Calabria)
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CRIACIV RESEARCH CENTRE IN ITALYCRIACIV RESEARCH CENTRE IN ITALY
CRIACIV has developed since 1991 the Italian first and largest Wind Engineering lab., which is equipped with a 27m long
Boundary-Layer Wind-Tunnel (BLWT), 1.7 x 2.4 sqm cross section, 160 kW powering
system (max speed: 32 m/sec).
2.40 x 1.60
11.00
22.09
Ø1.88
A B C ED
F
F
6.88
direzione del flusso
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THE MAIN LINES
• NATIONAL, EUROPEAN AND INTERNATIONAL RESEARCH (BASIC AS WELL AS APPLIED ONE)
• R & D, CONSULTING (CONTRACTS AND ADVISORIES) FOR THIRD AUTHORITIES
• POST GRADUATE AND CONTINUING EDUCATION
• PRE-NORMATIVE RESEARCH
+39 055 4796596
CRIACIV RESEARCH CENTRE IN ITALYCRIACIV RESEARCH CENTRE IN ITALY
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Some examples:NATIONAL, EUROPEAN AND INTERNATIONAL RESEARCH (EITHER BASIC OR APPLIED ONE):
Research Projects of National Interest (PRIN), co-financed by MIUR on competitive basis (national coordination since the early 90s)
European financed research projects (within the FP programmes of the EU, like …
i) the BEATRICE network in ‘93-’96, the BEATRICE Euroconferences (’94 – ’97), in FP4
ii) the Technology Platform Wind Energy at EWEA (since 2008 (in FP6)
iii) the MARINET project (2010 - 2012): 26 labs, 9 MEuro budget (in FP7)
Research projects for independent, not-for-profit organisations (Bank Foundations, Ministries, NGOs, etc.)
+39 055 4796596
CRIACIV RESEARCH CENTRE IN ITALYCRIACIV RESEARCH CENTRE IN ITALY
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Some examples:R & D, CONSULTING (CONTRACTS AND ADVISORIES) FOR
THIRD AUTHORITIES:
industries, construction companies, power supply agencies,
transportation authorties
city and regional authorities
jurisdictional bodies (Tribunals, Higher Courts and other
legal authorities)
engineering Consulting soc.s, design and planning offices
primary soccer teams (i.e. JUVENTUS AC, Turin)
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Some examples:POST-GRADUATE AND CONTINUING EDUCATION:
Ph. D. programme in Civil and Environmental engineering
International (joined) Ph. D. programme in “Mitigation of risk by Natural Hazards on Structures and Infrastructures” (run with TU-Braunschweig, Prof. U. Peil)
post-graduate training and specialisation courses (in coop. with engineers/architects professional Chambers)
international advanced professional courses (e.g. CISM APT courses; s. Baniotopoulos, Borri & Stathopoulos, 2009; Borri & Gusella 2011)
+39 055 4796596
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Some examples:
PRE-NORMATIVE RESEARCH (only most recent tasks):
Istruzioni CNR (Consiglio Naz. delle Ricerche, CT 207/2008)
NTC 2008: Norme tecniche sulle Costruzioni (italian General Norms on Building and Structures)
EC1: Actions on structures, Part 1.4 Wind actions; Italian National Application Document (2004)
(all these activities are normally dealt with by an “ad-hoc” task force set-up)
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… some facts about CRIACIV (est. in 1991)• not-for-profit interuniversity research organisation (public)
• no direct funding by the Universities’ main administration (salaries are excluded)
• self-sustaining through research projects, programmes, consulting, continuing education and LLL courses
• about 60 staff members involved within the 6 teams (at each University in the Consortium; 25 Profs/Assoc. Profs/assist. Profs; 15 post-docs and Ph. D. students; 10 technicians)
• Governance by 3 major governing bodies: the (Plenary) Scientific Council, the Managing Board and the Director)
• Yearly external turn-over (consolidated 2009) : 3,9 MEuro
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4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower
MODEL 1 MODEL 1 (scale 1:350): measurements of pressures and forces(scale 1:350): measurements of pressures and forcesMODEL 2 MODEL 2 (scale 1:75): measurement of pressures and evaluation of ventila(scale 1:75): measurement of pressures and evaluation of ventilationtion
128 pressures taps128 pressures taps16 wind directions spaced by 22.5 16 wind directions spaced by 22.5 °° plus the four directions perpendicular to the facadesplus the four directions perpendicular to the facades
ANALYSES:Pressures:
1. Analysis of pressures in terms of Cp2. Analysis of extreme values of Cp to detect local
actions3. Evaluation of global results by integration of Cp4. Statistical analysis of global resultants to detect
the angle and the instant of the maximum action5. Estrapolation of the Cp configuration which
generates the maximum forceForces:
1. Statistical analysis of global resultant forces (maximum and minimum)
Comparison of results
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4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower 4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower –– Results: global forcesResults: global forces
0 50 100 150 200 250 300 3500
1000
2000
3000
4000
5000
6000Andamento drag minimo e massimo
Angolazioni della tavola rotante
Dra
g m
inim
o e
mas
sim
o
0 50 100 150 200 250 300 350-5000
-4000
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
4000Andamento lift orizzontale minimo e massimo
Angolazioni della tavola rotante
Lift
oriz
zont
ale
min
imo
e m
assi
mo
0 50 100 150 200 250 300 3500
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4x 105 Andamento Mx minimo e massimo
Angolazioni della tavola rotante
Mx
min
imo
e m
assi
mo
0 50 100 150 200 250 300 350-3
-2
-1
0
1
2
3x 105 Andamento My minimo e massimo
Angolazioni della tavola rotante
My
min
imo
e m
assi
mo
0 50 100 150 200 250 300 350-8
-6
-4
-2
0
2
4
6x 104 Andamento Mz minimo e massimo
Angolazioni della tavola rotante
Mz
min
imo
e m
assi
mo
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4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower 4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower –– Global forces resulting from CpGlobal forces resulting from Cp
Lv max Lv min D max D min Lo max Lo min
valore 30.4 -415.6 5819.4 313.7 3841.2 -4193.6
angolo tavola 292.5 337.5 11.0 90.0 337.5 67.5
istante time history 444.0 3540.0 5112.0 5940.0 1774.0 6218.0
Mx max Mx min My max My min Mz max Mz min
valore 352660.0 18681.0 233880.0 -268980.0 57825.0 -61888.0
angolo tavola 11.0 90.0 337.5 67.5 112.5 67.5
istante time history 5112.0 4008.0 6847.0 6221.0 4924.0 6218.0
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4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower 4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower –– Global forcesGlobal forces
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
0
20
40
60
80
100
120
140
Cp di progetto x il massimo DR angolo:11
-1.20 -1.05
-0.90 -0.75
-0.60 -0.45
-0.30
-0.15 0.00
0.15 0.30
0.45
0.60 0.75
0.90 1.05
1.20
1
-0.44
2
-0.52
3
-0.59
4
-0.62
5
-0.48
6
-0.47
7
-0.50
8
-0.53
9
-0.65
10
-0.47
11
-0.50
12
-0.49
13
-0.53
14
-0.53
15
-0.55
16
-0.53
17
-0.51
18
-0.50
19
-0.48
20
-0.50
21
-0.50
22
-0.50
23
-0.49
24
-0.60
25
-0.56
26
-0.57
27
-0.52
28
-0.52
29
-0.58
30
-0.63
31
-0.61
32
-0.60
33
-0.62
34
-0.71
35
-0.71
36
-0.69
37
-0.66
38
-0.66
39
-0.69
40
-0.67
41
-0.65 42
-0.64
43
-0.63
44
0.48
45
0.54
46
0.59
47
0.51
48
0.3749
0.65
50
0.74
51
0.76
52
0.46
53
0.39
54
0.71
55
0.76
56
0.72
57
0.35
58
0.32
59
0.57
60
0.69
61
0.66
62
0.29
63
0.25
64
0.58
65
0.65
66
0.59
67
0.22
68
0.18
69
0.51
70
0.54
71
0.49
72
0.16
73
0.11
74
0.51
75
0.57 76
0.51
77
0.25
78
-0.45
79
-0.45
80
-0.48
81
-0.50
82
-0.54
83
-0.54
84
-0.52
85
-0.51
86
-0.53
87
-0.52
88
-0.62
89
-0.61
90
-0.56
91
-0.56
92
-0.4393
-0.4894
-0.5395
-0.5796
-0.4997
-0.5298
-0.5899
-0.59
100
-0.61
101
-0.54
102
-0.58
103
-0.57
104
-0.50
105
-0.38
106
-0.51
107
-0.53
108
-0.55
109
-0.58
110
-0.57
111
-0.54
112
-0.57
113
-0.54
114
-0.56
115
-0.63
116
-0.62
117
-0.59
118
-0.65
119
-0.67
120
-0.68
121
-0.62
122
-0.60
123
-0.64
124
-0.67
125
-0.70
N
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
0
20
40
60
80
100
120
140
Cp di progetto x il massimo LO angolo:3375
-1.80 -1.58
-1.35 -1.13
-0.90 -0.68
-0.45
-0.23 0.00
0.22 0.45
0.68
0.90 1.13
1.35 1.58
1.80
1
-0.47
2
-0.53
3
-0.59
4
-0.55
5
-0.43
6
-0.48
7
-0.59
8
-0.81
9
-1.00
10
-0.48
11
-0.61
12
-0.82
13
-0.95
14
-0.37
15
-0.36
16
-1.16
17
-1.34
18
-1.32
19
-0.54
20
-1.10
21
-1.29
22
-1.31
23
-1.29
24
-0.90
25
-1.06
26
-1.14
27
-1.02
28
-0.96
29
-0.81
30
-0.92
31
-0.97
32
-1.00
33
-0.97
34
-0.54
35
-0.68
36
-0.91
37
-1.06
38
-1.03
39
-0.34
40
-0.01
41
-0.52 42
-1.01
43
-0.71
44
0.50
45
0.47
46
0.39
47
0.13
48
0.5549
0.66
50
0.62
51
0.46
52
0.10
53
0.65
54
0.75
55
0.63
56
0.46
57
0.08
58
0.70
59
0.65
60
0.61
61
0.43
62
-0.02
63
0.62
64
0.54
65
0.47
66
0.34
67
0.02
68
0.18
69
0.34
70
0.34
71
0.27
72
0.02
73
0.09
74
0.32
75
0.37 76
0.30
77
0.09
78
-0.28
79
-0.31
80
-0.29
81
-0.30
82
-0.34
83
-0.35
84
-0.36
85
-0.38
86
-0.35
87
-0.35
88
-0.33
89
-0.34
90
-0.32
91
-0.32
92
-0.3393
-0.3594
-0.3795
-0.4396
-0.3197
-0.31
98
-0.3499
-0.43
100
-0.46
101
-0.35
102
-0.37
103
-0.37
104
-0.45
105
-0.52
106
-0.44
107
-0.47
108
-0.56
109
-0.58
110
-0.79
111
-0.36
112
-0.47
113
-0.53
114
-0.55
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-0.63
116
-0.30
117
-0.30
118
-0.42
119
-0.54
120
-0.57
121
-0.29
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-0.30
123
-0.31
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-0.50
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N
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
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4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower 4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower –– Comparison of resultsComparison of results
Results are similar. Results are similar.
It is due to the regular shape of the building.It is due to the regular shape of the building.
INTEGRAZIONE DEI CPtime history time history valori estremi valori medi
DRAG 5819 5284 5170 4006LIFT 11 -73 -814 -144Mx 352660 350010 368880 259600My 4236 -16065 -72018 -3904Mz -32440 -23663 -70427 -15267
11 GRADI
STIMA CON BILANCIA
INTEGRAZIONE DEI CPtime history time history valori estremi valori medi
DRAG 1424 1285 1681 1200LIFT -4193.6 -3886 -3884 -2842Mx 91557 63285 144560 25072My -265320 -250890 -288340 -198780Mz -61888 -50106 -76723 -30375
67.5 GRADI
STIMA CON BILANCIA
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4. TALL BUILDINGS: Garibaldi Tower (Arch.: A. Isozaki)4. TALL BUILDINGS: Garibaldi Tower (Arch.: A. Isozaki)
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PPRREESSSSUURRE E
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Centro di Ricerca Interuniversitario di Aerodinamica delle Costruzioni ed Ingegneria del Ventohttp://windlab.ing.unifi.it tel. +39 0574 27254
4. TALL BUILDINGS: Garibaldi Tower 4. TALL BUILDINGS: Garibaldi Tower –– Results: global forcesResults: global forces
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4. TALL BUILDINGS: Garibaldi Tower 4. TALL BUILDINGS: Garibaldi Tower –– Results: global forcesResults: global forces
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4. TALL BUILDINGS: Garibaldi Tower 4. TALL BUILDINGS: Garibaldi Tower –– Comparison of resultsComparison of results
Prese di Pressione Bilancia (senza antenna) Bilancia (con antenna)FX_media (m^2) 6.64E+03 5.12E+03 5.32E+03FX_std (m^2) 8.62E+02 4.09E+02 4.16E+02FX_max (m^2) 9.86E+03 6.38E+03 6.46E+03FX_min (m^2) 3.73E+03 3.89E+03 4.03E+03FX_max_50 (m^2) 9.03E+03 6.10E+03 6.30E+03FX_min_50 (m^2) 4.17E+03 4.12E+03 4.27E+03
0 (°)
MY_media (m^3) 5.28E+05 4.95E+05 5.41E+05MY_std (m^3) 7.05E+04 4.13E+04 4.32E+04MY_max (m^3) 7.51E+05 6.15E+05 6.61E+05MY_min (m^3) 2.79E+05 3.54E+05 3.94E+05MY_max_50 (m^3) 7.09E+05 5.94E+05 6.42E+05MY_min_50 (m^3) 3.22E+05 3.87E+05 4.23E+05
Results are similar. Differences are caused by the uncomplete maResults are similar. Differences are caused by the uncomplete mapping pping of the model with pressure taps.of the model with pressure taps.
Conclusions: In the Unipol and Garibaldi Towers results are obtaConclusions: In the Unipol and Garibaldi Towers results are obtained both by ined both by measurements of pressures and forces at the tower foot. They aremeasurements of pressures and forces at the tower foot. They are complementary. It is complementary. It is important to collect both kind of data when the shape of the towimportant to collect both kind of data when the shape of the tower is complex (tests on er is complex (tests on the Unipol tower showed similar results because of the regular sthe Unipol tower showed similar results because of the regular shape of the building)hape of the building)
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4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower 4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower –– Aeolic generatorAeolic generator
Evaluation of the possibility to insert aeolic generators:
- Analysis of the windiness of the site
- Qualitative approach by scale model
- PIV analysis to detect the wind field
Aeolian Aeolian generatorsgenerators
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4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower 4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower –– Aeolic generator: model set up Aeolic generator: model set up
Scale 1:75Scale 1:75
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4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower 4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower –– Aeolic generator: resultsAeolic generator: results
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Generatore fermoGeneratore fermo
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4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower 4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower –– Evaluation of internal ventilationEvaluation of internal ventilation
REINGESTIONEREINGESTIONE
VentilazioneVentilazione
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4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower 4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower –– Ventilation: resultsVentilation: results
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4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower 4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower –– Evaluation of internal ventilationEvaluation of internal ventilation
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4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower 4. TALL BUILDINGS: Unipol Tower –– Evaluation of internal ventilationEvaluation of internal ventilation
con griglia senza griglia
angolo lato lungo lato corto angolo lato lungo lato corto
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40° (Reing.) 40° Quasi statico ()
60° (Reing.) 60° Piano ()
80° (Reing.) 80°
100° Quasi statico () 100°
120° (Reing.) 120° (Reing.)
140° (Reing.) 140° (Reing.) Piano ()
160° (Reing.) 160° Quasi statico ()
180° Statico Statico 180° Statico Statico
200° (Reing.) 200° Piano () (Reing.)
220° (Reing.) 220° (Reing.)
240° (Reing.) 240° Statico
260° (Reing.) 260° Quasi statico ()
280° (Reing.) 280° Quasi statico ()
300° (Reing.) 300°
320° 320° (Reing.)
340° 340°
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5. HISTORICAL BUILDINGS AND STRUCTURES: 5. HISTORICAL BUILDINGS AND STRUCTURES: ““San LorenzoSan Lorenzo”” (Florence) (Florence)
Scale of the model 1:300
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Values of Cp measured in the wind tunnel
Values of Cp according to the Eurocode
5 . HISTORICAL BUILDINGS AND STRUCTURES: 5 . HISTORICAL BUILDINGS AND STRUCTURES: ““San LorenzoSan Lorenzo”” (Florence)(Florence)
+39 055 4796596
Period: 1994Client = Comune di Firenze
Objective of research: evaluation of the dynamic wind actions on the roofTests: 8 directions of the wind, 64 pressure taps
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5. HISTORICAL BUILDINGS AND STRUCTURES: 5. HISTORICAL BUILDINGS AND STRUCTURES: ““Palazzo della RagionePalazzo della Ragione””
+39 055 4796596
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0 5 1 0 1 5 2 00
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0
0 . 2
0 . 4
0 . 6
PAVILION
CYLINDRICAL
Eurocode
5. HISTORICAL BUILDINGS AND STRUCTURES: 5. HISTORICAL BUILDINGS AND STRUCTURES: ““Palazzo della RagionePalazzo della Ragione””
+39 055 4796596
Values of Cp measured in the wind tunnel
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5. HISTORICAL BUILDINGS AND STRUCTURES: Leonardo5. HISTORICAL BUILDINGS AND STRUCTURES: Leonardo’’s flying spheres flying sphere
+39 055 4796596
The sketch of this flying machine remained quite The sketch of this flying machine remained quite unknown since it has been discovered only in 1966, as a unknown since it has been discovered only in 1966, as a part of a Code found in Madridpart of a Code found in Madrid’’s Library. s Library.
Its symbolic content is very impressive: the human being Its symbolic content is very impressive: the human being is therefore assigned to the center of the giant flying is therefore assigned to the center of the giant flying object and is always dominating the machine and its object and is always dominating the machine and its elements.elements.
The The ““Museo Ideale Leonardo Da VinciMuseo Ideale Leonardo Da Vinci”” in collaboration in collaboration with with ““Studio MStudio M”” in Florence in Florence has identified in the idea of has identified in the idea of Leonardo's Flying Sphere one of the most ambitious Leonardo's Flying Sphere one of the most ambitious projects with reference to the dream of human flight.projects with reference to the dream of human flight.
Under this, recently, they Under this, recently, they developed the idea of developed the idea of reproducing, at full scale, Leonardoreproducing, at full scale, Leonardo’’s dream of the s dream of the ““flying sphereflying sphere””, built for the first time in compliance with , built for the first time in compliance with the insights and methods of Leonardo.the insights and methods of Leonardo.
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5. HISTORICAL BUILDINGS AND STRUCTURES: Leonardo5. HISTORICAL BUILDINGS AND STRUCTURES: Leonardo’’s flying spheres flying sphere
+39 055 4796596
Two models were manufactured, in scale of 1:25. Two models were manufactured, in scale of 1:25.
One is very rigid, suited for the measurement of the global forcOne is very rigid, suited for the measurement of the global forces, rigidly mounted on es, rigidly mounted on six load cells.six load cells.
One more light, appropriate for the analyses of stability; mountOne more light, appropriate for the analyses of stability; mounted on a cardanic ed on a cardanic system allowing the three rotations but not the displacement (idsystem allowing the three rotations but not the displacement (identical to the system entical to the system sustaining the man in the centre of the machine). sustaining the man in the centre of the machine).
Equilibrium conditions: an unstable condition happens when one of the three rings is placed perpendicular with respect to the incoming wind direction. In this situation resulting torque moment would result as null; any small perturbation would induce the sphere to move. This initial perturbation could both start a continuous rotation of the sphere or could make the sphere move toward a stable condition.
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5. HISTORICAL BUILDINGS AND STRUCTURES: Leonardo5. HISTORICAL BUILDINGS AND STRUCTURES: Leonardo’’s flying spheres flying sphere
+39 055 4796596
Force and Moment coefficients
- 1. 0 0
- 0 . 7 5
- 0 . 5 0
- 0 . 2 5
0 . 0 0
0 . 2 5
0 . 5 0
0 . 7 5
1. 0 0
0 5 10 15 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0
angle [°]
C/m
ax|C
|CL
CD
CM
Force and Moment coefficients
- 1. 0 0
- 0 . 7 5
- 0 . 5 0
- 0 . 2 5
0 . 0 0
0 . 2 5
0 . 5 0
0 . 7 5
1. 0 0
0 5 10 15 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 8 5 9 0
a ngl e [ ° ]
CL
CD
CM
Force and moment coefficients are reported in a comparative formForce and moment coefficients are reported in a comparative form, i.e. the real , i.e. the real values have been normalized with respect to the maximum absolutevalues have been normalized with respect to the maximum absolute values.values.
Horizontal Horizontal angle angle 00°°
Horizontal Horizontal angle 45angle 45°°
Vertical angle [Vertical angle [°°]]
Vertical angle [Vertical angle [°°]]
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6. LARGE ROOFS: 6. LARGE ROOFS: ““Delle AlpiDelle Alpi”” Stadium in Torino (Juventus F.C.)Stadium in Torino (Juventus F.C.)
+39 055 4796596
Time Period: Fall 2004Client = F.C. Juventus
Objective of research: evaluation of the dynamic wind actions on the roof
Tests: 16 directions of the wind, 256 pressure tapsAnalysis of 2 configurations: with and without the old roof
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6. LARGE ROOFS: 6. LARGE ROOFS: ““Delle AlpiDelle Alpi”” Stadium in Torino (Juventus F.C.)Stadium in Torino (Juventus F.C.)
+39 055 4796596
Shielding effect due to the old roof: positive values.
Funnel effect caused by the old roof at the angles 0° and 180°: light channelling between the two roofs.
Maxima absolute values are higher withot the old roof.
without with
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6. LARGE ROOFS: 6. LARGE ROOFS: ““PiraeusPiraeus”” Stadium in GreeceStadium in Greece
+39 055 4796596
Period: 2003Client = Studio Tecnico MAJOWIECKI
Objective of research: evaluation of the dynamic wind actions on the roof
Tests: 16 directions of the wind, 256 pressure tapsWind profile on the sea
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6. LARGE ROOFS: 6. LARGE ROOFS: ““PiraeusPiraeus”” Stadium in GreeceStadium in Greece
+39 055 4796596
14 16 18 20 22 24 260
10
20
30
40
50
60
70
80
90Approssimazione profilo medio anem. monofilo alfa: 0.170 - alt. rugosità:0.055 -elab. su 14 punti
quot
e [c
m]
[m/sec]
approx esponenzialeapprox logaritmica
Mean wind profile
Cp for different direction of the wind
Turbulence intensity
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6. LARGE ROOFS: 6. LARGE ROOFS: ““Olimpic StadiumOlimpic Stadium”” (Rome)(Rome)
+39 055 4796596
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6. LARGE ROOFS: 6. LARGE ROOFS: ““Olimpic StadiumOlimpic Stadium”” (Rome)(Rome)
+39 055 4796596
1st eigenmode 2nd eigenmode
3rd eigenmode Dynamic response
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7. INDUSTRIAL STRUCTURES: Cooling Towers 7. INDUSTRIAL STRUCTURES: Cooling Towers ““Santa BarbaraSanta Barbara””
+39 055 4796596
Period: 1996Client = ENEL - CRIS
Objective of research: evaluation of the dynamic wind actions on two cooling towers: analysis of interference
effectsTests: 8 directions of the wind, 64 pressure taps
Scale of the model: 1:300
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Values of Cp at different
levels
livello C
1.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00
-1.50
-2.000 50 100 150 200 250 300 350
livello Dlivello E
angle °]
Cp,mean
Da Niemann (1980) - K=1.3
Da Niemann (1980) - K=1.2
z/H=0.95
z/H=0.85
z/H=0.75
z/H=0.50
z/H=0.25A
B
CCDD
EE
+1.5
+1.0
+0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
330°
150°
120°
270°
90°
240°
60°
210°
30°
180° 0°
300°
EE
+1.5
+1.0
+0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
330°
150°
120°
270°
90°
240°
60°
210°
30°
180° 0°
300°
CC
+1.5
+1.0
+0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
330°
150°
120°
270°
90°
240°
60°
210°
30°
180° 0°
300°
AA
7. INDUSTRIAL STRUCTURES: Cooling Towers 7. INDUSTRIAL STRUCTURES: Cooling Towers ““Santa BarbaraSanta Barbara””
+39 055 4796596
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7. INDUSTRIAL STRUCTURES: 7. INDUSTRIAL STRUCTURES: ““Reggio Emilia AV stationReggio Emilia AV station””(Arch. S. Calatrava)(Arch. S. Calatrava)
+39 055 4796596
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7. INDUSTRIAL STRUCTURES: 7. INDUSTRIAL STRUCTURES: ““Reggio Emilia AV StationReggio Emilia AV Station””
+39 055 4796596
Position 1 on the steel structurePosition 1 on the steel structure
Position 2 and 3 on the Position 2 and 3 on the glassesglasses
Position 4 on the noise barrierPosition 4 on the noise barrier
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Experimental campaign
Real case analyzed of witchmeasurements ‘in situ’ were published: pressure measurements on barriers adjacent to the platforms adimensionalized with the train speed.
Model in staircase 1:50:The pressure taps collocated in the same position of the ones in the real case are connected to a Setra System 239 transducer (±6 mm H2O).
22 trainair
airbarrierp v
ppc
Comparison between real case and scaled model: set-up
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Experimental campaign
a truk and an elastic propulsion system have been built able to launch the model of a train up to around 95 km/h.
The velocity of the train has been measured positioning two lasers to the mutual distance of around 2 mt and sincroneusly recording their signals.
46/18
Laser 2
Train velocity ≈ 35 m/s
Unlock system
V = D / t
elastic
D = Know distance
t = impulse laser 2 – impulse laser 2
Laser 1Train model
Train station
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Experimental campaign: results
The obtained results show as the passage of the train produces an overpressure, followed by a depression, this is the typical course of the phenomenon.
The image shows the time history of a pressure tap record.
Cp max
00.020.04
0.060.08
0.1
0.120.140.16
0.18
40 60 80 100 120v [km/h]
cp [-
]
real casemodel n.1model n. 2model n.3model n.4
The results in terms of cp don't seem to depend on the train speed.
The values vary instead with the different shapes of train adopted. The one that better reproduces the reference measure is the n.4
Comparison between real case and scaled model: results
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35 cm
6 cm
4.8 cm
n.4
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Case of interest: Reggio Emilia station
The structure of the station is made of 13 steel portal that repeat for a total lenght of 400 mt.The steel portals have a mutual distance of 100 cm and between them there are glass walls.
glass
Noise barrier
Steel structure
12
3
4
The main interest was that to evaluate the pressures produced by the running of a train on the noise barriers and on the coverage realized in steel and glass.
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Case of interest: Reggio Emilia station
Position 1 on the steel structure
Position 2 and 3 on the glasses
Position 4 on the noise barrier
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Industrial structures: Reggio Emilia AV station 50/18
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test cp_max1 cp_min1 v [m/s] v [km/h]
a2 0.058 -0.071 11.308 40.708
a3 0.044 -0.038 18.208 65.549
a4 0.054 -0.022 20.082 72.295
a5 0.045 -0.029 17.133 61.678
g2 0.039 -0.036 18.000 64.800
1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1
-0.015
-0.01
-0.005
0
0.005
0.01
0.015
Case 1a Case 1a –– under the steel structureunder the steel structure
Position n.1 refers to a Position n.1 refers to a pressure tap positioned pressure tap positioned under (case 1a) and on under (case 1a) and on
the side (case 1b) of the side (case 1b) of the portal.the portal.
It is possible to see as the passage of the train It is possible to see as the passage of the train generates a small overpressure followed by a generates a small overpressure followed by a depression. However the entity of the variation depression. However the entity of the variation is comparable to the sensibility of the pressure is comparable to the sensibility of the pressure
transducer.transducer.
7. INDUSTRIAL STRUCTURES: 7. INDUSTRIAL STRUCTURES: ““Reggio Emilia StationReggio Emilia Station””
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test cp_max1 cp_min1 v [m/s] v [km/h]
d2 0.036 -0.034 19.955 71.837
e2 0.047 -0.030 18.329 65.985
1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1
-0.03
-0.02
-0.01
0
0.01
0.02
0.03
Case 1b Case 1b –– on the side of the steel structureon the side of the steel structure
The overpressure caused by the train is hardly The overpressure caused by the train is hardly visible.visible.
Anyway it is so little that its value is not certain.Anyway it is so little that its value is not certain.
7. INDUSTRIAL STRUCTURES: 7. INDUSTRIAL STRUCTURES: ““Reggio Emilia StationReggio Emilia Station””
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test cp_max1 cp_min1 v [m/s] v [km/h]
h2 0.034 -0.038 19.865 71.514
2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7
-0.03
-0.02
-0.01
0
0.01
0.02
0.03
Case 2 and 3 Case 2 and 3 –– on the glasseson the glasses
The overpressure generated by the train The overpressure generated by the train on the glasses is not visibleon the glasses is not visible
7. INDUSTRIAL STRUCTURES: 7. INDUSTRIAL STRUCTURES: ““Reggio Emilia StationReggio Emilia Station””
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test cp_max1 cp_min1 v [m/s] v [km/h]
f2 0.293 -0.153 18.798 67.673
f3 0.315 -0.239 22.205 79.940
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5-0.2
-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
Case 4 Case 4 –– on the noise barrieron the noise barrier
The passage of the train is good The passage of the train is good appreciable.appreciable.
It has the typical course of an It has the typical course of an overpressure followed by overpressure followed by
underpression. underpression.
7. INDUSTRIAL STRUCTURES: 7. INDUSTRIAL STRUCTURES: ““Reggio Emilia StationReggio Emilia Station””
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Centro di Ricerca Interuniversitario di Aerodinamica delle Costruzioni ed Ingegneria del Ventohttp://windlab.ing.unifi.it tel. +39 0574 27254
8. LARGE GLASS STRUCTURES / FACADES: EUR Centre in Rome8. LARGE GLASS STRUCTURES / FACADES: EUR Centre in Rome(Arch. M. Fuksas)(Arch. M. Fuksas)
+39 055 4796596
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Many configurations have been analyzed in order to evaluate the Many configurations have been analyzed in order to evaluate the effect of the internal effect of the internal pressures in relation to the location of the windows and entrancpressures in relation to the location of the windows and entrance doors.e doors.
800 pressure taps were set.800 pressure taps were set.
16 directions of the wind were investigated.16 directions of the wind were investigated.
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-0.19
valore massimo: 0.41 poligono: 41valore minimo: -0.42 poligono: 11
-3.0 -2.6 -2.3 -1.9 -1.5 -1.1 -0.8 -0.4 0.0 0.4 0.8 1.1 1.5 1.9 2.3 2.6 3.0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
Cp medi di progetto [angolo: 2700] - copertura - fin. ap. - front. ch
-0.01
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
0.00
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
0.11
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
0.00
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
0.03
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
0.01
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.02
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.23
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.26
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.17
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.27
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.22
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.25
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.16
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.16
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.19
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.23
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.15
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.17
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.17
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.04
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.07
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.13
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.09
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.18
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.12
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.12
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.09
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.19
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.17
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.13
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.17
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.14
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.16
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.24
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.24
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.24
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.18
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.09
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.11
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
0.06
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
0.04
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
0.01
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
0.02
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
0.17
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
0.13
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.46
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.21
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.08
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
0.00
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-1.01
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-1.29
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-1.19
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-1.06
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-1.08
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-1.14
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-1.02
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.32
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-0.28
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
0.17
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
0.51
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
0.41
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
0.20
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
0.16
valore massimo: 0.51 poligono: 61valore minimo: -1.29 poligono: 52
-3.0 -2.6 -2.3 -1.9 -1.5 -1.1 -0.8 -0.4 0.0 0.4 0.8 1.1 1.5 1.9 2.3 2.6 3.0
Results on Results on the roofthe roof
8. LARGE GLASS STRUCTURES / FACADES: EUR Centre in Rome8. LARGE GLASS STRUCTURES / FACADES: EUR Centre in Rome
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Centro di Ricerca Interuniversitario di Aerodinamica delle Costruzioni ed Ingegneria del Ventohttp://windlab.ing.unifi.it tel. +39 0574 27254
8. LARGE GLASS STRUCTURES / FACADES: EUR Centre in Rome8. LARGE GLASS STRUCTURES / FACADES: EUR Centre in Rome
+39 055 4796596
-5 0 5 10 15 20 25 30 35-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
relativ mean pressure coefficient [angle: 1800] closed windows
0.53
0.51
0.37
0.85
0.24
0.37
0.15
0.19
0.24
0.36
0.06
0.12
0.04
-0.10
0.02
-0.09
-0.39
-0.27
-0.59
-0.71
-0.51
-0.27
-0.96
-0.94
-0.76
-0.87
-1.00
-0.03
-1.5 -1.3 -1.1 -0.9 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 0.9 1.1 1.3 1.5
-5 0 5 10 15 20 25 30 35-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
relativ mean pressure coefficient [angle: 1800] open windows
1.01
0.95
0.75
1.52
0.64
0.83
0.54
0.62
0.71
0.93
0.52
0.59
0.41
0.39
0.48
0.29
0.17
0.23
-0.17
-0.23
-0.09
0.13
-0.51
-0.53
-0.38
-0.46
-0.48
0.14
-1.5 -1.3 -1.1 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.1 1.3 1.5
-5 0 5 10 15 20 25 30 35-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
relativ mean pressure coefficient [angle: 0900] closed windows
0.69
0.63
0.39
0.08
1.00
0.59
0.54
0.55
0.55
0.06
0.52
0.39
0.27
0.26
0.21
0.14
0.21
0.14
0.02
0.08
0.07
0.20
0.26
0.26
0.55
0.67
0.73
0.75
-1.5 -1.3 -1.1 -0.9 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 0.9 1.1 1.3 1.5
-5 0 5 10 15 20 25 30 35-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
relativ mean pressure coefficient [angle: 0900] open windows
1.11
1.04
0.78
0.47
1.35
1.02
0.87
0.94
1.00
0.11
0.93
0.83
0.60
0.73
0.65
0.24
0.73
0.62
0.40
0.51
0.51
0.38
0.64
0.61
0.87
1.03
1.17
1.16
-1.5 -1.3 -1.1 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.1 1.3 1.5
Mean cp – closed windows – 180°
Mean cp – opened windows – 180°
Mean cp – closed windows – 90°
Mean cp – opened windows – 90°
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Centro di Ricerca Interuniversitario di Aerodinamica delle Costruzioni ed Ingegneria del Ventohttp://windlab.ing.unifi.it tel. +39 0574 27254
Local aerodynamic coefficients
Location of the wall with
respect to the wind direction
Wall 1 (North side, external) Wall 2 (South side, external)
Coefficienti di pressione Pressure coefficient
CNR-DT 207/2008 Wind Tunnel CNR-DT
207/2008 Wind Tunnel
Windward + 1.30 + 1.10 (337°) + 1.30 + 1.17 (202°)
Leeward – 0.70 – 1.38 (135°) – 0.70 – 1.24 (45°)
Lateral – 1.60 – 1.82 (90°) – 1.60 – 1.29 (112°)
Location of the wall with
respect to the wind direction
West side East side
Pressure coefficient Pressure coefficient
CNR-DT 207/2008 Galleria CNR-DT
207/2008 Galleria
Windward + 1.30 + 0.95 (67°) + 1.30 + 0.75 (247°)
Leeward – 0.70 – 0.34 (315°) – 0.70 – 0.54 (135°)
Lateral – 1.60 – 0.69 (180°) – 1.60 – 0.63 (0°)
Pressure coefficientsRoof
CNR-DT 207/2008 Wind Tunnel
Maximum + 0.50 + 0.55 (0°)
Minimum – 2.70 – 2.85 (67°)
Location of the wall with respect to the wind direction
Pressure coefficient in wind tunnel
Wall 3(North side, internal)
Wall 4(South side, internal)
Windward + 0.80 (45°) + 0.90 (135°)
Leeward – 1.61 (135°) – 1.48 (45°)
Lateral – 1.96 (112°) – 1.48 (67°)
00°°
180180°°
9090°° 270270°°
Wall 1Wall 1
Wall 2Wall 2
Wall 3Wall 3
Wall 4Wall 4
West West sideside
East East sideside
RoofRoof
8. LARGE GLASS STRUCTURES / FACADES: EUR Centre in Rome8. LARGE GLASS STRUCTURES / FACADES: EUR Centre in Rome
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Centro di Ricerca Interuniversitario di Aerodinamica delle Costruzioni ed Ingegneria del Ventohttp://windlab.ing.unifi.it tel. +39 0574 27254
ev
Dd zI71
Gc
Frames on the edge Frames on the edge →→ 0.81 0.81 ≤≤ ccdd ≤≤ 1.161.16
Central frames Central frames →→ 0.81 0.81 ≤≤ ccdd ≤≤ 1.041.04
EXPERIMENTAL TESTSEXPERIMENTAL TESTSCODE (CNR 207/2008)CODE (CNR 207/2008)
b = 174.9 mb = 174.9 m
Frames on the edge Frames on the edge →→ ccd,maxd,max = 0.98= 0.98
Central frames Central frames →→ ccd,maxd,max = 0.84= 0.84
sta max,
dyn max,dc
ii,prifpi AczqF
ξξ = 1.0 %= 1.0 %
8. LARGE GLASS STRUCTURES / FACADES: EUR Centre in Rome8. LARGE GLASS STRUCTURES / FACADES: EUR Centre in Rome
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Centro di Ricerca Interuniversitario di Aerodinamica delle Costruzioni ed Ingegneria del Ventohttp://windlab.ing.unifi.it tel. +39 0574 27254 +39 055 4796596
9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: 9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: ““Rio HiguamoRio Higuamo””
Period: 2000Client = Fortunato Federici S.p.a
Objective of research: evaluation of the aerodynamic coefficients
Tests: static and aeroelastic tests
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CM
-0,15
-0,1
-0,05
0
0,05
0,1
0,15
-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8
Angle [°]
CM
CD
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8
Angle [°]
CD
CL
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8
Angle (°)
CL
Drag, lift and torque coefficients measured on the bridge deck
+39 055 4796596
9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: 9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: ““Rio HiguamoRio Higuamo””
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Centro di Ricerca Interuniversitario di Aerodinamica delle Costruzioni ed Ingegneria del Ventohttp://windlab.ing.unifi.it tel. +39 0574 27254 +39 055 4796596
9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: 9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: ““Ponte della MusicaPonte della Musica””, Rome, Rome
The bridge will connect the Flaminio district, with its important sport facilities and art settlements, and the Victoria district. The structure consists of a scaffold supported by two arches of steel - 190 meters long and 18 meters in maximum width at the center - resting on a platform of reinforced concrete, which will open a kind of square on the River.
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Centro di Ricerca Interuniversitario di Aerodinamica delle Costruzioni ed Ingegneria del Ventohttp://windlab.ing.unifi.it tel. +39 0574 27254 +39 055 4796596
9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: 9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: ““Ponte della MusicaPonte della Musica””, Rome, Rome
Two sectional models were made, in scale 1:75 and 1:60; the special anchor systems allows measurements of force or displacement, depending on the type of test.Different type of test were performed:1- to assess the static polars and the aeroelastic response of the deck;2- to verify the deck’s response to vortex shedding.
All the test were conducted in laminar flow condition (turbulence intensity < 1%).
Model’s details during the test for the assessment of the static polars.
0°
-10°
+10°
Wind
Asse trasversale della
coperturaConventions adopted for the forces and load cells’ position.
Static polar and aeroelastic response
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9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: 9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: ““Ponte della MusicaPonte della Musica””, Rome, Rome
-0.40
-0.30
-0.20
-0.10
0.00
0.10
0.20
0.30
-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6
CL
CD
CM
-0.40
-0.30
-0.20
-0.10
0.00
0.10
0.20
0.30
-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6
CL
CDCM
Static polar around 0°: configuration with open grid under the deck
Static polar around 0°: configuration with closed grid under the deck
Static polar and aeroelastic response
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Model’s details: set-up for aeroelastic tests.
In the set-up for aeroelastic tests, the section model is suspended elastically. The system allows two degrees of freedom: vertical translation and rotation around the longitudinal axis.
9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: 9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: ““Ponte della MusicaPonte della Musica””, Rome, Rome
Static polar and aeroelastic response
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9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: 9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: ““Ponte della MusicaPonte della Musica””, Rome, Rome
0 5 10 15 20 25 30-25
-20
-15
-10
-5
0
5
UR
= 0° - LIFT
H1*
H2*
H3*
H4*
0 5 10 15 20 25 30-0.5
0
0.5
1
1.5
2
UR
= 0° - MOMENTO
A1*
A2*
A3*
A4*
Aeroelastic response around 0°: estimation of the aerodynamics coefficients H and A
Static polar and aeroelastic response
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9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: 9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: ““Ponte della MusicaPonte della Musica””, Rome, Rome
The model used to analyze the forcing caused by vortex shedding (ie the detachment of vortices) is also a section model, assembled in a similar manner to that used for testing static polar but different in material and scale, in order to try to maintain, wherever possible, the similarity of the Scruton number with the real case.
A sensitivity analysis of the results to the variation of the porosity of the side parts was made; a configuration where a grid was positioned at the bottom of the deck was also tested.
Vortex shedding
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9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: 9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: ““Ponte della MusicaPonte della Musica””, Rome, Rome
Example of spectral density of the signal of one
of the pressure taps.
In order to further investigate the phenomenon of detachment of vortices, we proceeded to measure the Strouhal number of the deck in the configurations of interest. This measure was carried out with a rake of 13 pressure taps positioned in the wake of the deck itself.
0 0.1 0.2 0.3 0.40
5
10
0 0.1 0.2 0.3 0.40
10
Sketch and photograph of the
pressure rake positioned in the
wake of the section model.
Vortex shedding
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9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: 9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: ““Messina BridgeMessina Bridge””
+39 055 4796596
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9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: 9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: ““Messina BridgeMessina Bridge””
+39 055 4796596
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9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: Wind barriers9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: Wind barriers
+39 055 4796596
The aim of this study is to investigate the possibilities of protecting the vehicles on viaducts in parts of the newly reconstructed Rijeka-Zagreb highway. The effects of
wind barrier porosity on a flow field at the viaduct Bukovo and at the viaduct Hreljin are presented.
LaserOttica
Laser sheet
Camera
Seeding
Flow
The flux in the area behind the barrier was The flux in the area behind the barrier was tested trough the nontested trough the non--intrusive PIV technique. intrusive PIV technique. The free stream velocity during the tests was of The free stream velocity during the tests was of about from 10 to 19 m/sabout from 10 to 19 m/s
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99. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: Wind barriers. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: Wind barriersIsovelocity field - Free velocity wind [m/s]: 11.657
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H barrier = 4 mH barrier = 4 m
Porosity: 30 %Porosity: 30 %
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No barrierNo barrier
H barrier = 4 mH barrier = 4 m
Porosity: 43 %Porosity: 43 %
H barrier = 4 mH barrier = 4 m
Porosity: 53 %Porosity: 53 %
Results: Isovelocity
maps Hreljin
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99. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: Wind barriers. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: Wind barriers
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H barrier = 4 mH barrier = 4 m
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Wind Wind >>
H barrier = 4 mH barrier = 4 m
Porosity: 30 %Porosity: 30 %
Wind Wind <<
H barrier = 4 mH barrier = 4 m
Porosity: 43 %Porosity: 43 %
Wind Wind >>
H barrier = 4 mH barrier = 4 m
Porosity: 43 %Porosity: 43 %
Wind Wind <<
H barrier = 4 mH barrier = 4 m
Porosity: 53 %Porosity: 53 %
Wind Wind >>
H barrier = 4 mH barrier = 4 m
Porosity: 53 %Porosity: 53 %
Wind Wind <<
Results: Isovelocity maps Bukovo
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99. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: Wind fences on footbridge. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: Wind fences on footbridge
This work aims to estimate the global performance of a footbridgThis work aims to estimate the global performance of a footbridge designed in North e designed in North Italy, both in terms of structural response to wind loads and inItaly, both in terms of structural response to wind loads and in terms of pedestrian terms of pedestrian comfort in the walking area.comfort in the walking area.
Section model in scale 1:20 Aeroelastic tests
4 typologies of wind shields:4 typologies of wind shields:Barrier # 1: (porosity ~ 40%, f holes = 8mm) Barrier # 2: (porosity ~ 23%, f holes = 5mm)Barrier # 3: (porosity ~ 23%, f holes = 1mm)
Barrier # 4: (plain)
All the test have been madeAll the test have been made for two configuration for two configuration of the barrier: concave and convex. of the barrier: concave and convex.
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99. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: Wind fences on footbridge. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: Wind fences on footbridge
HA = 0° IT = 17% Conc2
Mappa di Isovelocità - Velocità di riferimento [m/s]: 8.5
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HA = 0° IT = 17% Conc3
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Mappa di Isovelocità - Velocità di riferimento [m/s]: 8.5
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HA = 0° IT = 17% Vuoto
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HA = 0° IT = 17% Conc1
Mappa di Isovelocità - Velocità di riferimento [m/s]: 8.5
0 50 100 150 200 250
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No barrierNo barrier Configuration 1Configuration 1 Configuration 2Configuration 2
Configuration 3Configuration 3 Configuration 4Configuration 4
Shelter effect
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9. 9. LARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: Wind fences on footbridgeLARGE BRIDGES / FOOTBRIDGES: Wind fences on footbridge
No barrierNo barrier Configuration 1Configuration 1 Configuration 2Configuration 2
Configuration 3Configuration 3 Configuration 4Configuration 4
Shelter effect
HA = 0° IT = 17% Vuoto
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Mappa di Vorticità - Velocità di riferimento [m/s]: 8.5
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10. WIND ENERGY STRUCTURES10. WIND ENERGY STRUCTURES
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11. SOLAR UPDRAFT POWER PLANT TECHNOLOGY11. SOLAR UPDRAFT POWER PLANT TECHNOLOGY
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11. SOLAR UPDRAFT POWER PLANT TECHNOLOGY11. SOLAR UPDRAFT POWER PLANT TECHNOLOGY
Distribution of yearly solar radiation
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11. SOLAR UPDRAFT POWER PLANT TECHNOLOGY11. SOLAR UPDRAFT POWER PLANT TECHNOLOGY
(courtesy of Krätzig
& Partners, Bochum)
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Centro di Ricerca Interuniversitario di Aerodinamica delle Costruzioni ed Ingegneria del Ventohttp://windlab.ing.unifi.it tel. +39 0574 27254 8282
•• SELF WEIGHT
• WIND LOAD
• TEMPERATURE EFFECTS
• SHRINKAGE EFFECTS
• DIFFERENTIAL SOIL SETTLEMENTS
• SEISMIC ACTION
• CONSTRUCTION LOADS
1.1. Mean wind loadMean wind load
2.2. Fluctuating wind load due to Fluctuating wind load due to
turbulenceturbulence
3.3. Load induced crossLoad induced cross--wind by wind by
regular vortex sheddingregular vortex shedding
Actions on Solar Towers
Solar towers reach far beyond the Prandtl layer into the Ekman layer
How to model the wind action at large height?How to model the wind action at large height?
11. SOLAR UPDRAFT POWER PLANT TECHNOLOGY11. SOLAR UPDRAFT POWER PLANT TECHNOLOGY
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Vibration modes: the role of the stiffening rings
f 1= 0.172 Hz f 1= 0.172 Hz f 3= 0.311 Hz f 3= 0.311 Hz f5= 0.395 Hzf5= 0.395 Hz
TENTENSTIFFENINGSTIFFENING
RINGSRINGS
WITHOUT WITHOUT STIFFENING STIFFENING
RINGSRINGS
f1 = 0.073 Hz f1 = 0.073 Hz f 3= 0.086 Hz f 3= 0.086 Hz f5 = 0.118 Hzf5 = 0.118 Hz
11. SOLAR UPDRAFT POWER PLANT TECHNOLOGY11. SOLAR UPDRAFT POWER PLANT TECHNOLOGY
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…3 main “pillars” of today wind engineering …
Civil-Structural Engineering
Environmental and climatic
wind engineering
Wind Energy
- flow visualisations- pollutant dispersion- combined climatic effects :- wind + rain; wind+ snow- wind + sun; wind+ sand
- rigid structures- Aeroelastic structures
- generatori eolici
- mappatura velocitàdel vento
+39 055 4796596
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12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING: 12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING: ““Pitti PalacePitti Palace”” in Florencein Florence
Wind tunnel tests inside a scaled model of the hystorical building of “Pitti Palace” in Florence, were performed to investigate the internal air flow induced by the present natural ventilation system.
During a survey inside the Pitti Palace some ducts covered by grids in the floor between the ground level and the basement were noticed; these ducts let air free to circulate between the two floors.
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Boboli GardenBoboli Garden
inletinlet
outletoutlet
The physical model, at a scale of 1:200, resulted in 1.5 x 2.0 m.
The single part of the palace that concerns the left summer apartments were made of transparent material so that flow visualization and PIV (Particle Image Velocimetry) measurements can be done using smoke tracer.
All the doors and windows were constructed to be opened or closed.
Evaluation of the micro-climate
12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING: 12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING: ““Pitti PalacePitti Palace””
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Measuring set-up:
the camera was positioned in front of the investigated rooms, while a laser sheet was highlighting a vertical plane inside the rooms
C
D
D E F
E FC
Laser sheet
Camera
Wind
12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING: 12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING: ““Pitti PalacePitti Palace””
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An interesting consideration is that in the configuration with forced wind the flow in the zone of the back yard completely differs from the configuration with the flow generated by the evaporation of dry ice (the vorticity changes
its direction).
0 5 10 15 20 25 30 35 400
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Campo vettoriale
0 5 10 15 20 25 30 35 400
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Campo vettoriale
The important air flux is the one coming from the basement and reaching the ground level through the air duct positioned in the floor of the rooms.
12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING: 12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING: ““Pitti PalacePitti Palace””
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12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING: 12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING: ““Pitti PalacePitti Palace””
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Obtained results confirm that a flux of air is generated coming from the Boboli Garden, entering in the basement rooms and then streaming towards the ground level rooms through the ducts in the floor.
The analysis inside the wind tunnel, using tracers, will allow the simulation of air flows dynamic effects through the rooms of building, taking into account shape and roughness of different surfaces and the urban morphology around the palace.
12. 12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING: ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING: ““Pitti PalacePitti Palace””
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12. 12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERINGENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING
Period: 1998 - 2001Objective of research: Waste disposal aand
branding plant at Ca’ del Bue (Verona): evaluation of the gas emissions from two chimneys
Tests: 8 directions of the wind, use of probes for the analysis of concentration (FID)
Scale of the model 1:400
chimneys
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0
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Exp.RURALURBANADMS2
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Z (m
)
Exp.RURALURBANADMS2
02468
10
-150 -100 -50 0 50 100 150Y (m)
CU r
efH2 /Q
Exp.RURALURBANADMS2
02468
10
-150 -100 -50 0 50 100 150Y (m)
CU r
efH2 /Q
Exp.RURALURBANADMS2
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
X (m)
-200
-100
0
100
200Y
(m)
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
3.0
3.2
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
X distance (m)
URBAN
-200
-100
0
100
200
Y di
stna
ce (m
)
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
Simulations with ADMS2
Experimental results
X=640m
+39 055 4796596
12. 12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERINGENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING
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Centro di Ricerca Interuniversitario di Aerodinamica delle Costruzioni ed Ingegneria del Ventohttp://windlab.ing.unifi.it tel. +39 0574 27254 +39 055 4796596
12. 12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERINGENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING
Time Period: 2003Client: ESSCO – New York
Objective of research: Wind tunnel tests on cooling towers. Optimization of a barrier to reduce
the release of steam on the highwayTests: 3 main directions of the wind, use of
probes for the analysis of concentration
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0
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-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40
Position Y (m)
Adi
men
sion
al c
once
ntra
tion
No barrierBarrier 1Barrier 2Barrier 3
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100Position Y (m)
Adi
men
sion
al c
once
ntra
tion
No barrierBarrier 1Barrier 2Barrier 3
+39 055 4796596
12. 12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING: Cooling TowersENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING: Cooling Towers
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12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING
Objective of research: evaluation of the diffusion of pollutants issued by a model of a landfill in complex
orographyTests: analysis of concentration of pollutants through FID:
use of PIV in complex orography
Horizontal and vertical maps of concentration
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12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING: Comfort12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING: Comfort
“Delle Alpi” Stadium in Torino: analysis of comfortThe model represents the cross-sections passing through the principal axes of the structure.Distance between tribunes can be changed.Both configurations – with and without the old roof – can be studied
Wind
Laser source532 nm –
220mJ
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Maps of the mean velocity
12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING
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12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING
Streamlines
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12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING12. ENVIRONMENTAL WIND ENGINEERING
+39 055 4796596
0 8 142 4 6 10 12
valori percentuali riferiti a Vref = 3.64 m/s
Maps of isovelocity
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GRAZIE PER LA CORTESEGRAZIE PER LA CORTESEATTENTIONE !ATTENTIONE !
CRIACIV Secretariat:CRIACIV Secretariat:http://criaciv.unifi.ithttp://criaciv.unifi.ittel. +39 055 4796 217/tel. +39 055 4796 217/--596596fax +39 055 4796 230fax +39 055 4796 230E_mail: E_mail: [email protected]@dicea.unifi.it
+39 055 4796596
Credits: Credits: Ingg. F. Lupi e L. ProcinoIngg. F. Lupi e L. Procino