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5. November 2024

E2.2 Spitzenfaktormethode

Die von Davenport entwickelte Spitzenfaktormethode stellt einen fortgeschrittenen Ansatz zur Abschätzung von Windlasten dar, insbesondere wenn die Last stärker durch Turbulenz als durch den Mittelwert beeinflusst wird. Bei diesem Verfahren werden sowohl die mittleren Druckbeiwerte als auch deren Standardabweichungen zu charakteristischen Spitzendruckbeiwerten berücksichtigt. Diese charakteristischen Beiwerte werden dann unter Annahme eines Spitzenbeiwerts k_p aus der Extremwertstatistik wie folgt bestimmt:

mit
c 'p : Spitzendruckbeiwert für das Minimum
c ⊣p : Spitzendruckbeiwert für das Maximum
σc_p : Standardabweichung des Druckbeiwertes

Vorteil dieser Methode ist die Berücksichtigung von zwei extremen Lastkomponenten, was vor allem dann relevant ist, wenn unterschiedliche Vorzeichen im Spiel sind. Der Spitzenfaktor kann auch angepasst werden, um lastmindernde Effekte aufgrund von Korrelationseigenschaften zu berücksichtigen. Die Spitzenbeiwerte variieren jedoch je nach Lage am Bauwerk, was in der Praxis häufig mit einheitlichen Beiwerten vereinfacht wird. Zunächst wurden Werte für k_p zwischen 3 und 5 vorgeschlagen, jedoch haben Windkanalversuche gezeigt, dass lokal, insbesondere an Gebäudedurchdringungen und Wandecken, auch deutlich höhere Werte (bis zu 10 oder mehr) auftreten können.
Dieses Verfahren wurde in erster Linie zur Beurteilung von Windlasten auf Gebäuden entwickelt und ist auch für böeninduzierte Kraftwirkungen in Windrichtung im Eurocode vorgesehen. Für kleinteilige Elemente wie Ecken, Kanten und einzelne Bauteile ist er jedoch weniger geeignet, da die Spitzenfaktoren dort stark streuen können. Die größte Herausforderung liegt in der geeigneten Wahl der Spitzenfaktoren, die sich auf die Genauigkeit des Verfahrens auswirken können.

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