Cercetarile de ingineria vântului, având ca obiectiv interactiunea stratului limita atmosferic cu zonele urbane construite, cu urmarirea fenomenelor de aerodinamica urbana si de confort pietonal, au o dezvoltare tot mai intensa, atât pe plan national, dar mai ales pe plan international. Astfel, cercetarile sunt orientate catre modelari matematice si fizice ale acestor fenomene de ingineria vântului, prioritare fiind testele efectuate în tunele aerodinamice cu strat limita, pe modele la scara redusa. În perspectiva, orientarea principala a unor astfel de cercetari consta în realizarea unor modele numerice, tot mai perfectionate, care sa modeleze în conditii mai economice si pentru mai multe variante aceste fenomene de ingineria vântului.      Aerodinamica de mediu a fost initial privita ca o activitate conexa, fara implicatii majore in luarea deciziilor privind proiectarea ansamblurilor de locuinte sau in elaborarea planurilor de urbanism pentru aglomerarile urbane. Acest domeniu de studiu s-a impus in ultima vreme mai mult ca urmare a unor accidente celebre (poduri distruse de fenomene aeroelastice – cel mai celebru in SUA) sau ca urmare a unor proiecte realizate in zone cu expunere masiva la vant, in zone montane sau de coasta. Deasemeni, platformele marine au fost primele ansambluri care au scos in evidenta analiza impactului vantului asupra conditiilor de munca si viata, ca o cerinta importanta inca din activitatea de proiectare.      Treptat atentia si interesul proiectantilor a fost deplasat catre proiectarea constructiilor tinand cont de impactul vantului ca o conditie impusa si nu numai ca o actiune de verificare in vedrea acordarii autorizatiei de construire. Acesta tendinta presupune insa schimbarea modului de investigare si prescriere a solicitarilor critice, in sensul in care analiza clasica nu mai satisface cerintele impuse de particularitatile constructive sau de amplasare.

Figura 1 – Efecte ale vantului in mediu urban

     Modelarea numerica si analizele teoretice sunt inca departe de a putea oferi un instrument de predictie sigur si avantajos. Timpul mare de calcul necesitat de simulari CFD, ca si gradul mare de necunoscute implicate (directia si intensitatea vantului, efecte termo-climatice, interactiuni viscoase, etc.) fac ca aceste evaluari a conditiilor de simulare sa fie mai usor de realizat in suflerii aerodinamice, in programe specifice de aerodinamica de mediu. In cadrul acestor instalatii experimentale, in conditiile simularii startului limita citadin si a conditiilor de vant impuse, sunt analizate atat constructii izolate, cat si ansambluri arhitectonice si proiecte de urbanism, cu toate detaliile impuse de solicitarile crescande privind confortul urban.      Concomitent cu dezvoltarea tehnicilor specifice de masuratori in suflerii aerodinamice au fost elaborate programe complexe de analiza a unor fenomene din ce in ce mai complexe, mergand de la distributii de presiuni si analiza curentilor, pana la analiza fenomenelor de depunere de particule specifice inzapezirilor sau a aglomerarii prafului, precum si in analiza dispersiei noxelor la nivelul marilor aglomerari urbane. In momentul actual se constata un interes crascand in utilizarea aerodinamicii de mediu in simularea unor fenomene atmosferice/meteorologice nefaste, precum si ca un criteriu de validare si omologare a unor solutii de urbanism din prisma cerintelor impuse de societatea civila privind confortul citadin.      

Calculul structurilor expuse la solicitarea vantului a fost initial o activitate secundara, privita ca o verificare in conditiile in care criteriile principale de dimensionare proveneau din cerinte impuse de alte criterii (statice, solicitari externe, etc.). Practia traditionala in proiectarea structurilor utilizeaza verificarea la vant in baza unui standard de vant, ca activitate aposteori proictarii si numai in conditii speciale, impuse de anumite particularitati pentru ansambluri complexe.      In consecinta si proiectarea ansamblurilor urbanistice, ca si elaborarea planurilor de urbanism, nu au considerat actiunea vantului ca element definitoriu, iar interactiunile si influentele induse de un element asupra ansamblului nu au fost elemente de studiu si analiza. Acest fapt se datoreaza in principal incapacitatii modelelor traditionale de simulare si prognoza de a oferi date suficiente si credibile pentru asemena analize. In consecinta, evaluarile se fac in baza unor ipoteze simplificate, iar rezultatele sunt interpretate ca informative.      In prezent, pentru verificare se utilizeaza un standard de vant invechit, care contine evaluari orientative pentru solicitari statice, insa fara elemente de baza pentru evaluarea solicitarilor dinamice. In aceste conditii, calculele structurale conduc la erori importante, asa cum a

fost dovedit de partenerul INCAS in cazul unor accidente rasunatoare (cupola ROMEXPO, Sala Polivalenta Craiova, Casa Poporului, etc.)      Deasemeni, este evidenta tendinta de utilizare a unor solutii constructive moderne in noile ansambluri urbanistice la nivelul PUG Bucuresti. Pentru aceste ansambluri, lipsa unei metodologii specifice de calcul pentru solicitari induse de vant constituie un puternic handicap, fapt compensat in prezent fie prin supradimensionari pentru elementele expuse, fie prin solutii ce conduc la un grad sporit de inconfort. Devine din ce in ce mai stringenta solicitarea de a se elabora noi metode de analiza a structurilor pentru solicitarea la vant, ca element important definitoriu pentru solutia constructiva adoptata.      Pentru a se putea utiliza in practica curenta de proiectare si design noile concepte si informatii oferite de aerodinamica de mediu sunt necesare schimbari importante in modalitatile traditionale de lucru. In acest domeniu se fac simtite puternice limitari impuse fie din considerente tehnice obiective (lipsa instrumentelor de analiza specializate), fie din lipsa informatiei specializate.

Situatia domeniului pe plan international      Aerodinamica de mediu este pe plan international unul din cele mai active domenii de studiu. In cadrul unor programe dedicate, analizele elaborate stau la baza intregii politici de dezvoltare regionala si a politicii in domeniul constructiilor si amenajarii teritoriului. Cazurile cele mai semnificative unde aceste studii au schimbat radical conceptele traditionale sunt in SUA si Canada (Boundary Layer Wind Tunnel Laboratory, South Ontario University din Canada - prof. A. Davenport), unde au avut un impact deosebit atat solicitarile induse de vant asupra cladirilor inalte, cat si analizele pentru evitarea depunerilor si a aglomerarilor de zapada in regiuni intinse.      In Europa, marile aglomerari urbane au planuri generale de urbanism validate si dezvoltate pe baza incercarilor de aerodinamica de mediu (de exemplu sufleria de mediu CSTB din Franta – prof. J. Gandemer). Exemplul cel mai rasunator in domeniu il reprezinta implicarea institutului von Karman din Bruxelles in dezvoltarea orasului in conformitate cu cerintele impuse de indeplinirea criteriilor de confort citadin. In mod corespunzator, intreaga Comunitate Europeana a aderat ulterior la principiile si recomandarile elaborate, astfel incatz in prezent se impune un standard in privinta analizei impactului vantului ca o conditie importanta in vederea acordarii certificatelor de constructie si a avizelor de mediu.      Studii de mare anvergura sunt in desfasurare in Asia, indeosebi in Japonia, Korea si China, unde noile ansambluri impun solutii tehnice deosebite, iar aerodinamica de mediu joaca rolul important. Se preconizeaza chiar dezvoltarea unor structuri fundamental noi,

proiectate din considerente de vant, aidoma structilor de aviatie.      In Europa, tendinta de dezvoltare si integrare este materializata prin programul COST – 14, inceput in cadrul FP5, cu o continuare la o scara extinsa in cadrul FP6. In cadrul acestui program, partenerul INCAS este activ si cauta sa inglobeze capacitatile experimentale si de calcul cu cele existente la nivel EU.

Situatia domeniului in Romania      Principalele preocupari in acest domeniu apartin domeniul universitar, cu particularizari in domeniul constructiilor civile, drumuri si poduri. In cadrul Universitatii Tehnice de Constructii Bucuresti precum si in cadrul Universitatii Politehnica din Bucuresti au fost abordate o serie de probleme teoretice si experimentale privind aerodinamica de mediu. S-au efectuat cercetari pe baza de contract în ceea ce priveste modelarea în tunel aerodinamic a unor fenomene de interactiune aerodinamica rezultate din interactiunea vântului din SLA cu aglomerari urbane atât în cadrul Laboratorului de Ingineria Vântului (LAIV) de pe lânga Catedra de Hidraulica si Protectia Mediului (CHPM) din Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti (UTCB) cât si la Laboratorul de Aerodinamica Constructiilor din Universitatea Tehnica “Gheorghe Asachi” Iasi. Aceste cercetari au privit doar rezolvarea unor situatii concrete, fara sa urmareasca o generalizare a procedurilor de cercetare si o stabilire a unei metodologii cu larga valabilitate.      In domeniul calculului la solicitarile induse de vant un rol important l-au avut studiile dezvoltate pentru aeroelasticitate, cu aplicatii indeosebi la poduri, dezvoltate in cadrul Facultatii Aeronave (prof. Petre Augustin). Aceste analize au permis in premiera analiza conditiilor de stabilitate si definirea criteriilor de analiza in regim dinamic si tranzitoriu, specifice divergentei aeroelastice si flutter.      In cadrul instalatiilor experimentale existente la INCAS au fost realizate activitati complexe de analiza experimentala pentru o serie de obiective civile de importanta nationala. Aceste studii insa nu au fost inglobate intr-un studiu sitematizat in acest domeniu.      Deasemeni, INCAS a dovedit in cazul unor obiective civile de mari dimensiuni ca actuala metodologie de calcul la verificare, bazata pe actualul standard de vant este foarte deficitara, conducand la erori importante in procesul de proiectare. Totodata, prin experimentarile efectuate, INCAS a dovedit capacitatea sa de a realiza lucrari complexe de aerodinamica de mediu, la nivelul cerintelor actuale, posibile a fi inglobate intr-un program de anvergura ca cel propus in prezenta oferta. UTCB a obtinut rezultate similare in activitatea de cercetare din instalatiile sale experimentale.