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Im ersten Beispiel führen wir eine vorläufige Bemessung durch, die sich insbesondere auf die Berechnung der Gesamtkraft konzentriert. Sie wird als quadratische 2D-Ebene gewählt. Die Zugehörigkeit zur Gruppe 1 gemäß WTG-Merkblatt-M3 ist:
- G1: Qualitative Größen mit geringen Genauigkeitsanforderungen zur Verwendung in der Grundlagenuntersuchung bzw. Vorbemessung. Der Aufwand und die Anforderungen an den Detaillierungsgrad verringern sich, da oftmals nicht alle Randbedingungen vollständig geklärt sind.
- R1: Solitär (ohne umgebende Bebauung), Analyse einzelner wichtiger Windrichtungen.
- Z1: Statistische Mittelwerte, sofern es sich um stationäre Strömungsvorgänge handelt, bei denen Schwankungen (z. B. durch herannahende Strömungsturbulenzen) ausreichend durch andere Maßnahmen erfasst werden können.
- S1: Statische Effekte. Diese reicht aus, um das Strukturmodell mit den notwendigen mechanischen Details, jedoch ohne Massen- und Dämpfungseigenschaften abzubilden.
Die Dimension des Beispiels ist in Bild 1 dargestellt, und die Eingabeannahmen werden in Bild 2 veranschaulicht:
In diesem Beispiel werden die Windkraftwerte in EN 1991-1-4 und RWIND verglichen. Die Windkraftformel im Eurocode Abschnitt 5.3 ist definiert:
| cscd ... | Strukturbeiwert |
| cf ... | Kraftbeiwert für die Struktur oder das Bauteil |
| qp (ze ) | Böengeschwindigkeitsdruck in der Bezugshöhe ze |
| Aref ... | Bezugsfläche der Struktur oder des Bauteils |
Die Kraftbeiwerte (d=b=1 → C f,0 =2.10) von Rechteckprofilen mit scharfen Ecken und ohne freien Endlauf können Bild 7.23 in EN 1991-1-4 entnommen werden, ebenso der Abminderungsfaktor (ψ r ) für einen quadratischen Querschnitt mit ausgerundeten Ecken (r/b=0 → ψ r =1) kann Bild 7.24 in EN 1991-1-4 entnommen werden. Richtwerte des Abminderungsfaktors ψλ =0.63 in Abhängigkeit des Völligkeitsgrades φ=1 gegenüber der Schlankheit λ=2 können Bild 7.36 in EN 1991-1-4 entnommen werden.
Der Kraftbeiwert cf von Bauteilen mit Rechteckprofil, der Wind senkrecht zu einer Fläche anströmt, sollte mit Gleichung (7.9) in EN 1991-1-4 ermittelt werden:
| cf,0 ... | Der Kraftbeiwert von Rechteckprofilen mit scharfkantigen Ecken und ohne Fluss mit freien Enden |
| ψr | Der Abminderungsfaktor für Quadratprofile mit ausgerundeten Ecken |
| ψλ | Der Abminderungsfaktor für Elemente mit unendlicher Schlankheit |
- Mittlere Windgeschwindigkeit
Die mittlere Windgeschwindigkeit vm (ze ) in der Bezugshöhe z_e hängt von der Geländerauigkeit, Geländeorographie und der Grundwindgeschwindigkeit vb ab. Sie ermittelt sich nach EN1991-1-4 Gleichung (4.3):
- Turbulenz des natürlichen Windes
Die Turbulenzintensität Iv (ze ) in der Bezugshöhe ze ist definiert als die Standardabweichung der Turbulenz, dividiert durch die mittlere Windgeschwindigkeit. Ihre Berechnung erfolgt nach EN1991-1-4 Gleichung 4.7 . Für den untersuchten Fall ze kleiner als zmin :
- Basisgeschwindigkeitsdruck
Der Basisgeschwindigkeitsdruck q_b ist der Druck, der dem bei der Basiswindgeschwindigkeit vb ermittelten Windmoment entspricht. Der Basisgeschwindigkeitsdruck berechnet sich nach dem in EN1991 -14 §4.5(1) angegebenen Fundamentalzusammenhang:
wobei ρ die Dichte der Luft gemäß EN1991-1-4 §4.5(1) ist. Bei dieser Berechnung wird folgender Wert angesetzt ρ=1,225 kg/m3.
- Böengeschwindigkeitsdruck
Der Böengeschwindigkeitsdruck qp (ze ) in der Bezugshöhe ze beinhaltet mittlere und kurzzeitige Geschwindigkeitsschwankungen. Sie ermittelt sich nach EN1991-1-4 Gleichung 4.8:
Dann kann die Windkraft berechnet werden:
The Ergebnisse in RWIND und Vergleich zu Eurocode
In RWIND sind die Ergebnisse (in Bild 3 und Bild 4) der Gesamtkräfte im Info-Register des Bearbeitungsmodells verfügbar. Die Differenz zwischen RWIDIN und Eurocode beträgt etwa 2,5% (weniger als die Kriterien in WTG), was eine gute Übereinstimmung zeigt:
