Experimental and numerical analysis for the comfort optimisation of a new designed tall building in Medellin

Abstract

La progettazione di un edificio alto in un contesto urbano già definito comporta numerose difficoltà. In particolar modo, lo studio della ventilazione, del "pedestrian wind comfort" e della qualità degli spazi aperti in quota è fondamentale e rappresenta una delle sfide per l'architettura contemporanea. In questo studio, è stata analizzata un'area di Medellín (Colombia) in cui è prevista, da piano urbanistico, la realizzazione di due torri: la prima progettata dallo studio "Officina Architetti - Hembert Penaranda", mentre la seconda pensata ex-novo per questa tesi. La complessità architettonica di quest'ultima ha richiesto uno studio approfondito sia sulle condizioni di vento al contorno che all'interno della torre stessa. Il lavoro presentato si compone di numerose fasi, talvolta cronologicamente coincidenti, atte a creare una consapevolezza progettuale sull'aerodinamica di una torre, cioè del rapporto tra forma e flusso di vento. In primo luogo, è stata studiata l'orografia del sito ed estratti i dati sul vento registrati dalla stazione meteorologica più vicina al sito, con lo scopo di eseguire l'analisi climatologica. Avendo, così, ottenuto informazioni circa le direzioni prevalenti del vento, è stata intrapresa la progettazione della cosiddetta "Torre Sud", un edificio multifunzionale caratterizzato dalla presenza di un parco verde in quota aperto sull'esterno, una galleria commerciale ed un hotel costituito da due volumi collegati reciprocamente da passerelle. In particolare, l’area destinata ad ospitare il giardino, che si sviluppa ad un’altezza compresa tra i +43.00 m e i +64.50 m ed è composto da percorsi sospesi e zone per il relax e lo svago, rappresenta il cuore dell’edificio e risponde alla richieste di spazi verdi alternativi per le città. Questo tipo di soluzione architettonica, costituisce un campo relativamente poco indagato e, in questa tesi, è stato proposto un iter per definirne la qualità. Al fine di valutare il "pedestian wind comfort" nelle zone più interessanti, si è proceduto realizzando un modello in scala 1:250 delle due Torri da sottoporre a test in galleria del vento presso il Laboratorio di Ingegneria del Vento del DICCA (UNIGE). Parallelamente, è stata scelta la modellazione CFD ( Computational Fluid Dynamics ) quale strumento ottimale per implementare i risultati ottenuti dalla tecnica sperimentale. Tramite due modelli, il primo con il contesto limitrofo ed il secondo senza (come quello per la galleria del vento), è stato possibile fornire valori di velocità puntuali in ogni punto di interesse alle diverse quote della torre. Infine, è stato valutato il vero e proprio "pedestrian wind comfort" nell'edificio di nuova progettazione sia a livello qualitativo che quantitativo e, nel caso della ventilazione, solo qualitativo. Sulla base di ciò, è stato possibile proporre delle strategie progettuali che migliorino le condizioni di comfort laddove fossero risultate scarse o insufficienti. In conclusione, questo studio ci ha permesso di ottenere una prima verifica di fattibilità delle proposte avanzate per un parco in quota, il quale rappresenta, oggi, una soluzione architettonica dal grande potenziale. L’iter seguito ha, inoltre, messo in luce quelle che sono le interazioni tra lo sviluppo del percorso progettuale ed i costanti stimoli dettati dalle metodologie e dalle analisi, scelte per testarne la validità.