Windlast

Die Windlast spielt eine wichtige Rolle bei der Planung und Installation von Fangeinrichtungen als Teil einer Blitzschutzanlage.

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Eine klimabedingte Veränderung von Gebäuden oder Bauteilen ist die Windlast. Er resultiert aus der Verteilung des Drucks um ein Gebäude, das einer Luftströmung unterworfen ist. In einem Gebäude beispielsweise wird durch die Strömungsverzögerung ein überdruck (Winddruck) an den Stirnflächen erzeugt. Die Windbelastungen werden in den Standards in berechnete Werte zur Bestimmung der Tragsicherheit umgerechnet.

Ausschlaggebend für die Höhe der Windbelastung ist der Standort mit dem örtlichen Wind-Klima und der Topografie. Beispielsweise wird in den Standards der Eurocodes 1 oder 1055-4 das Wind-Klima mit Hilfe einer Wind-Zonen-Karte aufgezeichnet, die für unterschiedliche geografische Gebiete zeitgemittelte, entscheidende Windstärken anzeigt. In den Standards werden die Topografie und der Zustand des umliegenden Terrains auf der Baustelle nach Geländeklassen aufgezeichnet.

In einfachen Fällen ist der Drehzahldruck q für Gebäudehöhen bis 25 m in der Tab. 2 der Norm 1055-4 ersichtlich. Zusätzlich zur Bauwerkshöhe beeinflußt die Geometrie die Größe der Druck- und Saugkräfte, die mit Hilfe von Aerodynamikkoeffizienten ermittelt wird. Liegen keine in den Standards dokumentierte Erlebniswerte vor, kann die Parameter-Gebäudegeometrie durch Windkanaltests aufgezeichnet werden, ggf. zusammen mit dem Einfluß der lokalen Entwicklung.

Der entstehende Windstrom an einem Gebäude oder einer Komponente resultiert aus dem Ergebnis von Geschwindigkeiten, aerodynamischem Kraftkoeffizienten und Gebäudeoberflächen. Der maximale Druckkoeffizient kann nur 1,0 sein ( "Windgeschwindigkeit vor der Strömungsfläche ist Null"), schwankt aber in der Regel zwischen 0,6 und 0,8. Die Grössenordnung der Saugkoeffizienten ist physisch nicht limitiert und kann örtlich im Randbereich von z.B. -2,0 oder weniger liegen.

Vor allem Saugkräfte sind in der Regel für Schäden an Gebäuden durch Winde zuständig. Beispielsweise sind Schallschutzwände in Deutschland für eine Windlast von mind. 1,45 kNm2 geeignet. Bei den in den Standards genannten Windbelastungen handelt es sich um statisch äquivalente Belastungen für starre Konstruktionen. In sanften Strukturen, wie z.B. einer Hängebrücke, kann eine dynamische Interaktion in Gestalt von Vibrationen zwischen dem Fahrtwind und der Struktur auftreten.

In der Regel sind hier Windkanaltests notwendig, um den Wind als Einfluss auf die Tragkonstruktion korrekt zu erfassen.