Conforto dos peões — La Défense.

Os desafios do conforto ao vento

Estudo CFD do conforto ao vento em meio urbano

O conforto ao vento designa a sensação de bem-estar sentida pelas pessoas expostas a condições ventosas. O objetivo é encontrar um equilíbrio entre uma ventilação suficiente e velocidades de vento excessivas, a fim de criar um ambiente agradável e seguro. O estudo visa compreender as características do vento, velocidade e direção, bem como o impacto dos obstáculos envolventes nos escoamentos, para conceber espaços exteriores (ou interiores) ótimos.

O estudo do conforto ao vento é essencial na conceção dos edifícios, em particular nas zonas urbanas densas como La Défense, em Courbevoie. Construir nestes ambientes impõe compreender o impacto dos obstáculos (edifícios vizinhos) nos escoamentos e no conforto das pessoas presentes no local.

Estudo do potencial eólico — La Défense

Avaliar o potencial eólico de um local e estudar o conforto ao vento são dois aspetos complementares. A avaliação do potencial eólico exige compreender as características do vento: analisar a frequência das diferentes classes de velocidade e determinar a disponibilidade do vento permite avaliar a viabilidade de um projeto eólico.

O estudo do conforto ao vento, por seu lado, avalia o impacto do vento sobre o bem-estar e a segurança das pessoas presentes. Um dos objetivos do estudo EOLIOS era compreender as características quotidianas do vento na zona do projeto. Os dados de uma estação meteorológica representativa da região permitiram determinar as velocidades médias anuais, as direções dominantes, os períodos de rajadas e as frequências de velocidades e de direções.

Rugosidade do terreno e efeito de Venturi

Definir as características do vento

Para os estudos numéricos de conforto ao vento, é essencial definir com precisão as condições de fronteira: delimitar o domínio de simulação tendo em conta as características geográficas e urbanas, especificar a rugosidade do solo, integrar os dados meteorológicos, definir as propriedades dos edifícios e dos obstáculos, e precisar as zonas de saída de ar. A consideração da variabilidade meteorológica e de detalhes precisos permite simulações realistas e resultados mais fiáveis.

A camada limite atmosférica

Para aplicar as boas condições de fronteira, é preciso compreender o perfil de velocidade do vento próximo do solo. O vento descreve-se pela noção de camada limite atmosférica, dividida em três subcamadas. A camada externa (subcamada inercial) mede cerca de um quilómetro de espessura. Por baixo, a camada limite de superfície (10 a 100 m) apresenta um forte gradiente de velocidade e de temperatura. Por fim, a subcamada rugosa, de alguns metros, é afetada pelos obstáculos de superfície.

Ao nível do solo, o vento é abrandado pela rugosidade e pelos obstáculos. Acima da camada rugosa, nas camadas de ar não perturbadas do vento geostrófico, o vento deixa de ser influenciado pela superfície terrestre. Entre os dois, a velocidade evolui com a altitude segundo um perfil logarítmico, chamado corte vertical do vento.

Definir os parâmetros de rugosidade

A rugosidade do terreno desempenha um papel crucial no estudo do conforto ao vento. É definida pelo conjunto dos obstáculos, edifícios, árvores e outros elementos, que afetam o escoamento do vento à superfície. Quanto mais elevada é a rugosidade, mais o vento é abrandado. Influencia a forma do perfil vertical de velocidade, que aumenta com a distância ao solo. É portanto importante tê-la em conta para obter o perfil de vento o mais realista possível.

O anexo do « Eurocódigo Vento » propõe valores de rugosidade consoante a natureza do ambiente.

Identificar os efeitos de Venturi à escala urbana

Nas zonas fortemente urbanizadas com forte concentração de edifícios, o efeito de Venturi desempenha um papel importante: a presença dos edifícios reduz a secção de passagem do vento, o que acelera o seu escoamento. Estas zonas de sobrevelocidade devem ser tidas em conta quando se avalia o conforto e a segurança dos utilizadores.

Estudo da segurança ao vento dos utilizadores

Os estudos de vento desempenham um papel crucial na segurança das instalações e das estruturas. Compreender as características do vento, velocidade, direção e impacto sobre os obstáculos envolventes, permite avaliar os riscos ligados às condições ventosas. Ao identificar as zonas expostas a fortes velocidades, podem ser implementadas medidas de segurança adaptadas para proteger as pessoas e os bens.

Os estudos de vento permitem igualmente conceber estruturas resistentes às cargas de vento, reduzindo os riscos de danos ou de falha. Uma análise aprofundada desde a fase de conceção garante a segurança dos ocupantes e fixa padrões de construção adaptados. No âmbito deste projeto, garantir a segurança dos ocupantes, em particular das crianças, é primordial.

Simulação numérica do conforto ao vento

Simulação CFD em torno do modelo 3D do projeto e do bairro

A EOLIOS Engenharia modelou os escoamentos de vento nas imediações do projeto com o apoio de um modelo de mecânica dos fluidos computacional (CFD). Este modelo permitiu resolver as equações fundamentais da dinâmica dos fluidos e obter uma simulação precisa dos escoamentos de ar, a fim de estudar o conforto ao vento.

Ao reproduzir fielmente a geometria 3D do bairro, edifícios existentes e edifícios do projeto, a EOLIOS obteve resultados detalhados sobre o conforto ao vento. Isto permitiu quantificar o impacto do projeto e identificar as zonas mais expostas. Os resultados mostraram que certas zonas eram fortemente afetadas pelos ventos de sudoeste.

Ao invés, os terraços revelaram-se relativamente protegidos do vento dominante, e a zona norte do local beneficia igualmente de uma certa proteção graças aos edifícios do projeto.

Soluções propostas para melhorar o conforto

Simulações com soluções para melhorar o conforto dos utilizadores

Para as zonas mais expostas aos ventos de sudoeste, a EOLIOS recomendou proteções complementares. Sob a forma de corta-ventos ou de ordenamentos paisagísticos, reduzem a velocidade do vento e criam zonas mais confortáveis. Ao modificar os escoamentos e ao minimizar as turbulências, estas soluções tornam as atividades exteriores mais seguras e agradáveis.

Para os terraços e espaços exteriores expostos ao vento, a EOLIOS Engenharia recomendou uma conceção adaptada: utilização de paredes para criar zonas protegidas e de espaços vegetais formando uma barreira natural. Estes ordenamentos criam ambientes propícios às atividades exteriores, mesmo com vento forte.

Estas soluções melhoram o conforto dos utilizadores otimizando o uso dos espaços exteriores nas imediações do projeto, locais mais convidativos e atrativos. Ao ter em conta a exposição ao vento e a rugosidade do solo, e ao propor proteções complementares, a EOLIOS garante espaços agradáveis e seguros, conformes às exigências do caderno de encargos.