Die Einwirkungen von Wind umgeben Strukturen und somit werden Kräfte an Wänden erzeugt und manchmal dringt der Wind auch in Gebäude ein, wenn Öffnungen vorhanden sind. Die komplexe Architektur von Gebäuden und die Anforderungen aus den Normen für Wind machen die Bestimmung von Windlasten zu einer der Hauptherausforderungen für Bauingenieure.
Norm und Anwendungsbereich
Die Vereinheitlichung von Normen in Europa machte EC 1 zum gängigen Standard in Deutschland, Österreich und zahlreichen anderen europäischen Ländern. Eurocode 1 legt die Bestimmungen und die Berechnungsmethoden für Windeinwirkungen auf Gebäude unter 200 m Höhe fest. EN 1991‑1‑4 legt auch die Bestimmungen für gewöhnliche Kamine, Gittermaste und Brücken (Straßenbrücken, Kranbahnen und Gehwege) fest. Im Gegensatz zu anderen Eurocodes hat jedes Land seinen eigenen Nationalen Anhang für EC 1. Darin sind u.a. die Windzonen (Landkarte) und andere Kennzahlen festgelegt.
Druckbeiwerte - Allgemeines
Jede Wand eines Gebäudes ist Wind an den zwei Seiten (Innen- und Außenseite) ausgesetzt. Winddruck am Gebäude wird entweder gedämpft oder verstärkt je nach Größe der Fläche, auf die der Wind wirkt, und in Abhängigkeit der Öffnungen und der Art der Einwirkung auf die Fassaden (Überdruck oder Unterdruck). Für jede Konstruktion muss der innere und der äußere Druck bestimmt werden. Außendruck bzw. Innendruck.
Da für viele Gebäude angenommen wird, dass sie geschlossen sind, kann der Innendruck von Wind vernachlässigt werden.
Innendruckbeiwert - Cpi
Der Innendruckbeiwert cpi ist abhängig von der Größe und der Anordnung der Öffnungen im Gebäude. Hierbei handelt es sich um dauerhafte Öffnungen (wie z.B. Hohlräume, Schornsteine usw.).
Wenn zumindest an zwei Fronten des Gebäudes (Fassade oder Bedachung) die Gesamtfläche der Öffnungen an jeder Seite 30 % oder mehr der Gesamtfläche der Seite betragen, finden die Vorschriften Anwendung, die in 7.3 und 7.4 des EC 1 festgelegt sind (isolierte Dächer).
Die Ermittlung des Innendruckbeiwertes erfolgt nach genau definierten Schritten (siehe Organigramm).
Praxisfall: Offene Industriehalle
Abmessungen
Öffnungen
Bestimmung des Prozentsatzes der Öffnungsflächen auf jeder Seite
| Seitenfläche | Öffnungsflächen | Prozentsatz | |
|---|---|---|---|
| Langer Giebel 0° | 80 m2 | 24,00 m2 | 30 % |
| Langer Giebel 180° | 80 m2 | 18,00 m2 | 23 % |
| Giebel -90° | 47,5 m2 | 9,00 m2 | 19 % |
| Giebel +90° | 47,5 m2 | 3,75 m 2 | 7,9 % |
| Neigung 0° | 104,4 m2 | 0,00 m2 | 0 % |
| Neigung 180° | 104,4 m2 | 0,00 m2 | 0 % |
Keine Seitenfläche weist eine Gesamtfläche an Öffnungen auf, die mindestens doppelt so groß ist wie die Summe aller Öffnungen in den restlichen Seitenflächen. Somit liegt ein Gebäude ohne dominierende Seite vor.
Berechnung der Breite e
Schlussfolgerung: Wenn e ≥ d (Tiefe des Gebäudes ist d = 10 m), gibt es keine Zone C.
Berechnung von h/d
Ablesen der Zonen
, wobei cpe négativ ist.
Verhältnis der Öffnungen
Ablesen des Beiwerts cpi
- Wenn , wird cpi an der entsprechenden Kurve für jede Wind- und Öffnungskonfiguration abgelesen.
- Wenn , wird der Beiwert cpi durch lineare Interpolation zwischen den zwei Kurven für jede Konfiguration erhalten.
Interpolation zur Bestimmung von cpi
Für Gebäude mit dominanter Seite, d.h. ein Gebäude mit einer Seite, deren Fläche zweimal die Größe von allen anderen Bereichen beträgt:
- cpi = 0,75 · cpe, wenn die Öffnungsflächen der dominanten Seite doppelt so groß sind wie alle anderen Öffnungen
- cpi = 0,9 · cpe, wenn die Öffnungsflächen der dominanten Seite dreimal so groß sind wie alle anderen Öffnungen.
In den meisten Fällen (für gewöhnliche Gebäude), ohne die genaue Verteilung der Öffnungen zu wissen, empfiehlt die Norm die Extremwerte cpi = +0,2 (Überdruck) und cpi = −0,3 (Unterdruck) zu verwenden.
Betrachtung des Innendruckbeiwerts in RFEM
Mit dem Windlastgenerator in RFEM können Sie den Wert von cpi angeben, nachdem Sie ihn bestimmt haben. Die eingegebenen Daten werden dann für die automatische Erzeugung von Lasten berücksichtigt.
