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23. Februar 2024

Stationäre oder instationäre Simulation für Brüstungen in RWIND

Welches ist die genaueste CFD-Methode für die Windsimulation von Brüstungen?


Antwort:

Die Wahl zwischen stationärer (mit RWIND Basic) und instationärer Simulation (mit RWIND Pro) hängt von den spezifischen Anforderungen der Windanalyse, der erforderlichen Genauigkeit und den verfügbaren Rechenressourcen ab. Stationäre Simulationen eignen sich für einfachere, zeitinvariante Analysen, während instationäre Simulationen notwendig sind, um das dynamische Verhalten von Windströmungen und deren Einfluss auf Bauwerke im Laufe der Zeit zu erfassen und genauer sind als stationäre Simulationen.

Brüstungen stellen aufgrund ihrer Positionierung und der komplexen Strömungsmuster, die sie erzeugen, eine besondere Herausforderung bei der Analyse von Windlasten auf Gebäuden dar. Ihre Interaktion mit Windlasten wird von mehreren Faktoren beeinflusst, die zu ihrem komplizierten Verhalten beitragen:

Höhe und Exposition

Brüstungen ragen über die Hauptdachebene hinaus, wodurch sie höheren Windgeschwindigkeiten und anderen Strömungsmustern ausgesetzt sind als die unteren Gebäudeteile. Diese Exposition bedeutet, dass sie sehr unterschiedlichen Winddrücken, einschließlich Auftriebskräften, ausgesetzt sein können.

Geometrie und Form

Die Form der Brüstung - ob flach, zinnenbewehrt oder mit anderen architektonischen Merkmalen - kann beeinflussen, wie der Wind über sie und um sie herum strömt, was zu komplexen Wirbel- und Turbulenzmustern führt. Diese Strömungsmuster können die Verteilung und das Ausmaß des Winddrucks auf die Brüstung und die angrenzenden Dachflächen verändern.

Interaktion mit Gebäudeform

Die Gesamtform des Gebäudes beeinflusst, wie der Wind das Gebäude umströmt, was sich wiederum auf die Windlasten an der Brüstung auswirkt. Beispielsweise wird sich Wind, der über ein strömungsgünstiges, aerodynamisches Gebäude strömt, anders verhalten als Wind, der auf ein Gebäude mit einem eher stumpfen Körper trifft. Diese Interaktion kann zu Bereichen mit höherem Druck oder Sog an der Brüstung führen, die ohne detaillierte Analyse schwer vorherzusagen sind.

Wirbelablösung

Bei hohen Brüstungen an Hochhäusern kann es zu Wirbelablösungen kommen, bei denen abwechselnd Wirbel von beiden Seiten der Brüstung abgelöst werden, was zu oszillierenden Drücken führt, die Strukturschwingungen verursachen können. Diese Effekte hängen stark von der Windgeschwindigkeit, der Form der Brüstung und der Ausrichtung des Gebäudes zum Wind ab.

Böeneffekt

Brüstungen können Böeneffekten ausgesetzt sein, bei denen kurzzeitige Erhöhungen der Windgeschwindigkeit zu schwankenden Lasten führen. Diese instationären Effekte sind besonders wichtig für die statische Bemessung von Brüstungen, um sicherzustellen, dass sie plötzlichen Windlaststeigerungen ohne Versagen standhalten können.

In Anbetracht dieser Komplexitäten werden oft fortgeschrittene Simulationstechniken wie die numerische Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics - CFD) eingesetzt, um die Windlasten auf Brüstungen genau vorherzusagen. Sowohl stationäre als auch instationäre Simulationen spielen eine Rolle, aber instationäre Simulationen liefern ein detaillierteres Verständnis dafür, wie Brüstungen auf variierende Windbedingungen im Laufe der Zeit in RWIND 2 Pro reagieren. Diese Simulationen können die unmittelbaren Auswirkungen von Böen, die Entwicklung von Wirbeln und die Auswirkungen turbulenter Strömungen erfassen, was für die Konstruktion von Brüstungen entscheidend ist, die sowohl funktional als auch sicher bei Windbelastung sein sollen.


Autor

Herr Kazemian ist verantwortlich für die Produktentwicklung und das Marketing für die Dlubal-Software, insbesondere für das Programm RWIND 2.