Windlasttests

Im Wesentlichen zielen Windkanaltests auf leistungsbasierte Designkriterien ab. Der Zweck der strukturellen Windlast besteht darin, die Fundament- und Seitenwindkräfte zu bestimmen, die vor dem Bau auf ein Gebäude einwirken. Generell gilt: Je höher die Windlast, desto mehr Baumaterialien sind erforderlich, damit das Bauwerk diesen Windkräften standhalten kann. Es wurde nachgewiesen, dass die tatsächlichen Windlasten viel geringer sind als diejenigen, die durch einen normbasierten Ansatz ermittelt wurden. Daher ermöglichen Windkanaltests eine Reduzierung des Materialaufwands und der damit verbundenen Kosten.

Es wurde festgestellt, dass durch Windkanalversuche eine messbare Reduzierung der Windlasten (durchschnittlich etwa 40 Prozent) erreicht werden kann, teilweise sogar noch größere Lastreduzierungen.

Für die allgemeine Tragwerksplanung von Gebäuden werden Windlasten in zwei Gruppen eingeteilt:

• Vertikale Lasten, wie das Gewicht der Struktur selbst (d. h. Eigenlasten) oder das Gewicht des Gebäudeinhalts (d. h. Verkehrslasten), bestimmen häufig die Bemessung von Decken und Stützen
• Seitenlasten, wie z. B. Windlasten, bestimmen im Allgemeinen die Gestaltung des Kerns und etwaiger Wandscheiben.

Beides kann einen erheblichen Anteil an der Gebäudemasse ausmachen.

Bei hohen Gebäuden hat der Wind einen erheblichen Einfluss auf die Gebäudegestaltung. Bei niedrigen Gebäuden sind vertikale Lasten in der Regel wichtiger, obwohl dies nicht immer der Fall ist.

In der Norm „EN 1991-1-4 Einwirkungen auf Bauwerke – Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen – Windeinwirkungen“, einer europäischen Norm, sind die Grundsätze zur Bestimmung natürlicher Windeinwirkungen für die Tragwerksplanung von Hoch- und Tiefbauwerken festgelegt Für jeden der betrachteten Belastungsbereiche werden detaillierte Informationen bereitgestellt und die Regeln erläutert. Hierzu zählen das gesamte Bauwerk oder Teile des Bauwerks bzw. an das Bauwerk angebaute Elemente wie Bauteile, Verkleidungseinheiten und deren Befestigungen, Sicherheits- und Lärmschutzwände.

Diese Norm gilt für:

• Hoch- und Tiefbauarbeiten bis zu einer Höhe von 300 m
• Brücken mit einer Spannweite von mehr als 200 m

Ziel dieser Norm ist es, charakteristische Windeinwirkungen auf landgestützte Bauwerke, deren Komponenten und Erweiterungen vorherzusagen.

Diese Norm gilt auch für Bauwerke, die weniger als 1 km von der Hauptküste entfernt liegen. Für Bauwerke vor der Küste, die mehr als 1 km von der Hauptküste entfernt sind, gelten die in dieser Norm definierten Geländeeinflüsse nicht.

Diese Norm bietet keine Anleitung zu gemischten Windklimaten wie nicht-synoptischen Winden, z. B. Sturmböen, Abwinden, Mikroböen, Tornados, und zur Berücksichtigung lokaler Effekte, z. B. thermischer Effekte, Trichterbildung, starker arktischer thermischer Oberflächeninversion und ähnlicher Effekte. Bietet keine Anleitung dazu.

Diese Norm befasst sich mit vereinfachten Verfahren für dynamische Effekte, die meist auf der Annahme einer dominanten unimodalen Reaktion basieren. Allgemeine Kriterien für die Durchführung einer vollständigen dynamischen Analyse unter aerodynamischer Anregung liegen außerhalb des Geltungsbereichs dieser Norm. Ebenso fallen Winddruckauswirkungen vorbeifahrender Fahrzeuge nicht in den Anwendungsbereich dieser Norm. Für die Windeinwirkungen eines vorbeifahrenden Zuges gilt die Norm EN 1991-2.

Für die Zwecke dieser Norm gelten die folgenden Definitionen sowie die in EN 1990, ISO 2394, ISO 3898 und ISO 8930 angegebenen Begriffe und Definitionen.

• Die tatsächliche Basiswindgeschwindigkeit ist die charakteristische 10-Minuten-Durchschnittswindgeschwindigkeit.
• Die Basiswindgeschwindigkeit ist die tatsächliche Basiswindgeschwindigkeit, die unter Berücksichtigung der jährlichen Überschreitungswahrscheinlichkeit, der Windrichtung, der Jahreszeit und der Höhe (falls erforderlich) modifiziert wird.
• Die mittlere Windgeschwindigkeit ist die Basiswindgeschwindigkeit, die geändert wurde, um den Einfluss der Geländerauheit und der Höhe über dem Meeresspiegel zu berücksichtigen.
• Der Scheitelfaktor für Turbulenzen ist der Faktor, der einer Winddauer von ca. 3 Sekunden entspricht, was standardisierten Winddauern an Wetterstationen entspricht.
• Der Druckkoeffizient ist der Koeffizient, der den Druck auf die Oberflächen von Gebäuden oder Tiefbauwerken angibt. Außendruckkoeffizienten werden auf Außenflächen angewendet, Innendruckkoeffizienten werden auf Innenflächen angewendet.
• Der Nettodruckkoeffizient ist der Koeffizient, der den Druckunterschied über eine Oberfläche berücksichtigt.
• Der Kraftkoeffizient ist der Koeffizient, der die Gesamtwirkung oder die Wirkung pro Längeneinheit des Windes auf eine Struktur, ein Strukturelement oder eine Komponente berücksichtigt, einschließlich der Reibung, sofern nicht ausdrücklich ausgeschlossen.
• Der Reibungskoeffizient ist der Koeffizient, der die Auswirkungen der Windreibung auf die Außenflächen von Gebäuden und Bauwerken berücksichtigt.
• Der Hintergrundreaktionsfaktor ist der Faktor, der das Fehlen einer vollständigen Korrelation des Drucks an Strukturoberflächen berücksichtigt.

Neben den zahlreichen Test-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien, die es für Unternehmen in verschiedenen Branchen anbietet, bietet unsere Organisation mit ihrem geschulten und fachkundigen Personal und ihrer fortschrittlichen technologischen Ausrüstung auch Windlasttests an.