In un hangar per aeroplani a Miami, gli ingegneri stanno ricreando alcuni dei più potenti uragani che abbiano mai colpito la terra. Tempeste di categoria 5 che possono mandare in frantumi un edificio di prova in un batter d’occhio.
Eppure le ventole giganti che li creano non sono abbastanza potenti per stare al passo con la natura.
Quando gli ingegneri costruirono l’impianto di prova Wall of Wind 10 anni fa presso la Florida International University, si ispirarono all’uragano Andrew, un mostro che devastò il sud della Florida nel 1992.
La struttura fu progettata per testare la capacità delle strutture di resistere a uragani fino a 160 miglia orarie (257 chilometri orari). Ora stiamo assistendo a eventi come l’uragano Dorian, che ha distrutto i quartieri delle Bahamas con venti a 296 km/h nel 2019, e l’uragano Patricia, con venti a 346 km/h al largo della costa. del Messico nel 2015.
Gli studi mostrano che le tempeste tropicali e gli uragani stanno aumentando di intensità mentre i cambiamenti climatici e le temperature dell’oceano e dell’aria aumentano. Progettare case e infrastrutture per resistere a future tempeste come quelle di Dorian richiederà nuove strutture di prova che vadano ben oltre le capacità odierne, per le future tempeste di categoria 6 (oggi ci fermiamo a 5).
Il muro del vento
Attualmente esiste solo una struttura di prova a grandezza naturale in un’università statunitense in grado di generare venti di categoria 5. Ed è il Muro del Vento.
A un’estremità della struttura c’è una parete curva di 12 ventole giganti, ciascuna alta quanto una persona media. Lavorando insieme, possono simulare un uragano di 250 chilometri orari (160 mph). I getti d’acqua simulano la pioggia spinta dal vento. All’altra estremità, l’edificio si apre su un grande campo dove gli ingegneri possono vedere come e dove le strutture si guastano e dove i detriti volano spinti dagli uragani.
Le potenti tempeste che si creano qui consentono ai ricercatori di sondare i punti deboli nella costruzione e nella progettazione, tenere traccia dei guasti che si verificano a cascata attraverso un edificio e testare soluzioni innovative in condizioni di tempesta simili a quelle del mondo reale. Telecamere e sensori catturano ogni millisecondo mentre edifici, materiali di copertura e altri oggetti si rompono o, cosa altrettanto importante, non si guastano.
L’obiettivo? Aiutare costruttori e progettisti a ridurre il rischio di danni.
Lezioni dai test sugli uragani
I test in strutture simili cambiano del tutto la percezione di come si interviene in caso di disastri, e di come si progettano le strutture. Tra le scoperte fondamentali, quella che una struttura può rompersi in meno di un secondo se il vento penetra nel punto più debole.
Quando l’uragano Dorian ha colpito le Bahamas, molte case mal costruite si sono trasformate in schegge, creando un altro problema. Quando un edificio si rompe, anche le case vicine costruite per resistere a venti più forti sono nei guai: I test nel muro del vento hanno mostrato come i detriti di un edificio, sotto venti continui di 200km/h (130-140 mph) o più, possono distruggere l’edificio successivo, e quello successivo ancora, come in un domino.
I tetti sono spesso l’anello più debole. Un tetto è soggetto a una forza di sollevamento durante una tempesta, quindi il vento che colpisce la superficie dell’edificio deve poter sfuggire. Quando il vento incontra oggetti in quel percorso, può causare danni.
Nuovi design stanno migliorando il modo in cui gli edifici resistono ai venti estremi. Ad esempio, le tempeste e gli uragani possono creare potenti vortici che, come un cavatappi su una bottiglia di vino, possono strappare via il materiale di copertura e alla fine sollevare il tetto stesso. Un nuovo dispositivo appena sviluppato dissipa il vento degli uragani e produce anche energia: si tratta di una turbina eolica orizzontale che corre lungo il bordo del tetto.
Anche la forma degli edifici può rappresentare un punto di debolezza (o di forza). Non è un caso che i grattacieli più moderni evitino gli angoli acuti. I test dimostrano che bordi più trapezoidali o arrotondati possono ridurre la pressione del vento sugli edifici.
I prossimi test: uragani ad oltre 300 all’ora e mareggiate
Mentre gli ingegneri acquisiscono nuove conoscenze attraverso i test, la natura degli uragani cambia con il riscaldamento del pianeta.
Le temperature più calde, frutto dei gas serra, permettono all’aria di trattenere più umidità, e i mari più caldi forniscono più energia alle tempeste. Uno studio ha stimato che i prossimi uragani potranno essere più forti del 13%, più lenti del 17% (è una pessima notizia) e più umidi del 34%.
Ecco perchè si progettano nuove strutture per testare le costruzioni contro uragani anche di 322 km/h (200 mph), e con bacini d’acqua per testare anche l’impatto di mareggiate con onde alte fino a 6 metri (20 piedi). I computer possono simulare i risultati, ma questi devono essere verificati con esperimenti fisici. Le nuove strutture permetteranno di simulare tante componenti che interagiscono in un uragano.
I test di emergenza e il muro del vento stanno aiutando a rendere le case più sicure: ora la palla passa ai proprietari. Spetta a loro individuare i punti deboli delle loro strutture e ‘puntellarli’.
