Windlasten sind Klimalasten auf Gebäuden, die veränderliche Einwirkungen darstellen. Sie ergeben sich aus der Druckverteilung um das Gebäude, das der Windströmung ausgesetzt ist. Im Allgemeinen werden Windlasten als Flächenlasten aufgebracht, die senkrecht auf die Flächen wirken, die Druck- und Saugwirkungen aufweisen.
Die Windlasten sind in spezifischen Normen wie EN 1991-1-4 [1], ASCE/SEI 7-16 oder NBC 2015 [3] geregelt. Im Eurocode ist der Anwendungsbereich für Gebäude mit einer Höhe von bis zu 200 m festgelegt. Diese Grenze kann beispielsweise für Windprofile, die nach dem deutschen Nationalen Anhang gültig sind, auf 300 m erhöht werden.
In den Normen werden die Windlasten in charakteristische Werte umgerechnet, um die Tragfähigkeit von Gebäuden ermitteln zu können. Da diese Lasten Einwirkungen darstellen, die sich über die Zeit und die Geometrie ändern, werden ihre unterschiedlichen stochastischen Eigenschaften durch diese Werte berücksichtigt.
Für die Bemessungswerte sind sowohl der Standort des Gebäudes mit seinem lokalen Windklima als auch die umgebende Topographie unerlässlich. Das Windklima wird in den Normen durch Windzonenkarten erfasst. In EN 1991-1-4 [1] sind beispielsweise die fundamentalen Grundwindgeschwindigkeiten angegeben. Sie stellen Durchschnittswerte dar, die über die Zeit ermittelt werden, in der der Wind wirksam wird. Für detaillierte Informationen zu den Windzonen nach Verwaltungsgrenzen können mit dem Geo-Zonen-Tool die Werte der Grundwindgeschwindigkeit vb,0 und des Geschwindigkeitsdrucks qb komfortabel abgerufen werden.
Ein Knowledge Base-Artikel beschreibt detailliert, wie Windlasten auf Pult- und Satteldächern gemäß EN 1991-1-4 [1] in Deutschland zu berücksichtigen sind. In einem anderen Knowledge Base-Artikel finden Sie ein Beispiel zum Ansetzen von Wind auf vertikale Wände.
Die Normen enthalten Informationen zum Ansetzen von Windlasten auf Gebäude mit überwiegend rechteckigen Formen. RWIND Simulation ist jedoch in der Lage, den Flächendruck und die Windgeschwindigkeiten für Gebäude mit jeglicher Form zu ermitteln. Die fundamentale (oder mittlere) Windgeschwindigkeit wird aufgebracht, um die spezifischen Lasten eines Gebäudes – mit oder ohne Wechselwirkung mit anderen Gebäuden – durch eine numerische Windkanalsimulation zu bestimmen. Wird die Windgeschwindigkeit für jede Niveauhöhe des Modells einzeln definiert, kann die Simulation auch für andere Normen als EN 1991-1-4 [1] oder unabhängig von Normen durchgeführt werden.
Die in EN 1991-1-4 [1] beschriebenen Windprofile berücksichtigen auch die Bodenrauigkeit. Mit dem Charakter des Geländes sind bestimmte Turbulenzeffekte in Bodennähe und somit reduzierte Geschwindigkeiten verbunden. In Tabelle 4.1 der EN 1991-1-4 [1] sind die entsprechenden Geländekategorien aufgeführt. Diese Turbulenzeffekte unterscheiden sich von den Turbulenzen aufgrund der Gebäudeform. Diese werden im folgenden Kapitel beschrieben.
Literatur