Analisi dei temporali per un’edilizia più al sicuro dal vento
I temporali mettono a rischio la vita delle persone e sono causa di notevoli danni per gli edifici,le infrastrutture dei trasporti e quelle energetiche. Gli scienziati sono d’accordo sull’ipotesi secondo cui il riscaldamento della superficie terrestre favorisce l’attività convettiva alla base dei temporali, motivo per cui se ne verificano sempre di più. «Nel passato, la breve durata e l’entità relativamente ridotta dei temporali hanno limitato la nostra capacità di misurarli in modo accurato», osserva la coordinatrice del progetto THUNDERR Maria Pia Repetto, docente presso l’Università di Genova. «Di conseguenza, nonostante le numerose ricerche effettuate in questo campo, non esiste alcun modello condiviso dei temporali o del loro impatto sulle infrastrutture.» Ciò rappresenta una grave lacuna nel settore dell’ingegneria strutturale e civile, enfatizzata dai frequenti danneggiamenti di cui sono vittime gli edifici di piccole e medie dimensioni in seguito ai temporali. Questo problema è dovuto in parte al fatto che la potenza massima delle raffiche discendenti (downburst, in inglese) si sviluppa per lo più in prossimità del terreno, solitamente a una distanza compresa tra i 50 e i 100 m.
Comprendere il comportamento dei temporali
Partendo da questo presupposto, il progetto THUNDERR, che è stato finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, ha cercato di sviluppare simulazioni e modelli più precisi degli impatti esercitati dai temporali allo scopo di agevolare una progettazione di strutture più sicure contro il vento in maniera economica. Per cominciare, una rete di monitoraggio del vento già esistente è stata potenziata con sensori e software innovativi, in modo da registrare dati in tempo reale. «Questa rete ci ha fornito un’accurata descrizione della struttura temporale a livello locale che caratterizza le raffiche discendenti», spiega Repetto. «Ciò non è stato tuttavia sufficiente a ricavare un modello dettagliato della struttura spaziale dei temporali.» Per questo motivo sono state condotte prove in galleria del vento e simulazioni di dinamica dei fluidi computazionale. In particolare, sono state condotte simulazioni in scala presso la cupola WindEEE Dome, una galleria del vento unica nel suo genere della University of Western Ontario, in Canada. In seguito sono stati sviluppati modelli matematici per sintetizzare i dati raccolti al fine di acquisire le principali caratteristiche fisiche dei flussi temporaleschi. «Un altro obiettivo chiave era quello di valutare l’azione esercitata dai temporali sulle strutture», afferma Repetto. «Sappiamo che i flussi temporaleschi hanno un carattere transitorio e di breve durata, e inoltre che le risposte strutturali possono essere valutate tramite uno spettro, in modo analogo a ciò che avviene con l’impatto dei terremoti.» Per analizzare in tempo reale il comportamento di due strutture, rispettivamente di 18 e 50 m di altezza, esse sono state equipaggiate con apparecchiature basate su sensori, ciò ha aiutato il team a sviluppare nuovi strumenti per valutare la resilienza di strutture di bassa e media altezza durante un temporale.
Un’edilizia più al sicuro dal vento
THUNDERR ha raggiunto con successo una serie di obiettivi, quali l’ampliamento di una rete di monitoraggio del vento esistente, lo sviluppo di nuovi metodi analitici per la spiegazione dei fenomeni temporaleschi e la scoperta di nuove modalità per la misurazione della risposta delle strutture ai temporali. Tutti i risultati sono stati raccolti e messi a disposizione della comunità scientifica. «Il catalogo ad accesso aperto fornisce agli scienziati di tutto il mondo una documentazione affidabile sui temporali», aggiunge Repetto. I miglioramenti nel monitoraggio e nella modellizzazione andranno a vantaggio di settori quale quello portuale, in cui le operazioni sono fortemente influenzate dalle condizioni atmosferiche. Anche altre infrastrutture esposte ai pericoli del vento possono trarre beneficio da un monitoraggio migliore. Nuovi modelli di carico dei temporali apporteranno vantaggi al settore edilizio, che li potrà applicare per costruire strutture più economiche e più sicure contro il vento. Repetto si augura inoltre che il progetto lascerà un’eredità duratura nel campo dell’istruzione, consentendo di combinare corsi di ingegneria e scienza del vento in un modo davvero multidisciplinare. Le prossime fasi comprendono l’analisi dell’impatto esercitato dai temporali nell’ambito dei cambiamenti climatici, l’applicazione dell’intelligenza artificiale e dell’analisi dei megadati e lo studio degli effetti dei temporali sui sistemi di trasporto.
Parole chiave
THUNDERR, temporale, ingegneria, raffica discendente, vento, condizioni atmosferiche, trasporti, energia, infrastrutture
