Wind in Abhängigkeit der Bauwerkshöhe bei vertikalen Wänden

Fachbeitrag

Die Regelungen der Windlasten erfolgt nach Eurocode 1 - Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen - Windlasten. Die national festgelegten Parameter eines jeweiligen Landes sind in den nationalen Anhängen zu finden.

Der Anwendungsbereich der DIN EN 1991-1-4:2010-12 ist für Gebäude und ingenieurtechnische Bauwerke mit einer Höhe bis 200 m angegeben. Diese Grenze darf durch die DIN EN 1991-1-4/NA:2010-12, NCI zu 1.1 (2) aufgrund des in Deutschland gültigen Windprofils für Bauwerke bis zu einer Höhe von 300 m ausgeweitet werden.

Die Einteilung der Windzonen eines Landes erfolgt in der Regel durch eine Windzonenkarte. Durch die relativ grobe Auflösung der Windzonenkarten gestaltet sich die korrekte Zuordnung in den Übergangsbereichen einzelner Zonen jedoch relativ schwierig. Daher gibt es detaillierte Festlegungen der Windzonen nach Verwaltungsgrenzen die zum Beispiel über den Dlubal-Online-Dienst Schneelastzonen, Windzonen und Erdbebenzonen sehr komfortabel berücksichtigt werden können.

Für die Ermittlung des Geschwindigkeitsdrucks qb für den jeweiligen Gebäudestandort gelten nach DIN EN 1991-1-4/NA:2010-12, Anhang NA.B folgende alternative Varianten.

Vereinfachte Böengeschwindigkeitsdrücke für Bauwerke bis 25 m Höhe

Bei diesem Verfahren darf der Böengeschwindigkeitsdruck vereinfachend konstant über die Gebäudehöhe angesetzt werden. Die zugehörigen Geschwindigkeitsdrücke werden in Tabelle NA.B.3 für die Windzonen 1 bis 4 nach Anhang NA.A geregelt. Bei Bauwerken mit einer Höhe über 25 m und Bauwerken auf den Inseln der Nordsee mit einer Höhe von mehr als 10 m ist der Böengeschwindigkeitsdruck nach den Gleichungen (NA.B.1) bis (NA.B.8) beziehungsweise nach NA.B.2 genauer zu erfassen.

Höhenabhängiger Böengeschwindigkeitsdruck im Regelfall

Bei Gebäudehöhen über 25 m über Grund muss der Einfluss der Bodenrauigkeit, die unter anderem durch den Bewuchs und die Bebauung bestimmt wird, bei der Berechnung des Böengeschwindigkeitsdrucks mit den Gleichungen (NA.B.1) bis (NA.B.8) beziehungsweise nach NA.B.2 berücksichtigt werden.

Der Regelfall nach DIN EN 1991-1-4 NAB.3.3 ist in drei unterschiedliche Profile gegliedert:

  • Binnenland
  • küstennahe Gebiete (Streifen von 5 km Breite landeinwärts sowie die Ostseeinseln)
  • Inseln der Nordsee

Genaues Verfahren zur Berechnung des Böengeschwindigkeitsdrucks mit dem Einfluss der Bodenrauigkeit

Wird der Gebäudestandort topografisch besonders beeinflusst oder befindet er sich an einem ausgedehnten Binnengewässer, ist der Böengeschwindigkeitsdruck nach NA.B.2 zu ermitteln.

Die Einteilung der Böengeschwindigkeitsdrücke in ebenem Gelände erfolgt über die Geländekategorien 1 bis 4. Wenn die Zuordnung in eine Geländekategorie nicht zweifelsfrei bestimmt werden kann, ist die jeweils glattere, also ungünstigere Geländekategorie zu wählen.

Windlast auf vertikale Wände in Abhängigkeit der Gebäudehöhe

Wie bereits erläutert, darf der vereinfachte Geschwindigkeitsdruck (Verfahren 1) für Gebäude mit einer Höhe bis 25 m konstant über die gesamte Gebäudehöhe angesetzt werden.

Wird eines der beiden anderen Verfahren verwendet, darf im Windbereich D der Geschwindigkeitsdruck über die Gebäudehöhe gestaffelt angesetzt werden. Für Gebäude mit Abmessungen von b < h ≤ 2 ⋅ b wird ein unterer Streifen der Höhe b sowie ein oberer Streifen der Höhe (h - b) angenommen.

Bei Gebäuden mit Abmessungen von h > 2 ⋅ b wird ein unterer Streifen der Höhe b sowie ein oberer Streifen der Höhe (h - b) angenommen. Der Bereich dazwischen ist in eine angemessene Anzahl von Zwischenstreifen mit der Höhe hstrip aufzuteilen.

Bild 01 - Gestaffelte Windlast über unterschiedliche Gebäudehöhen

In RFEM und RSTAB wird die Staffelung des Geschwindigkeitsdrucks auf den Windbereich D bei vertikalen Wänden im Rahmen der Lastgenerierung voll berücksichtigt.

Schlüsselwörter

höhenabhängig Windlast Geländekategorie

Literatur

[1]   Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen, Windlasten; DIN EN 1991-1-4:2010-12
[2]   Nationaler Anhang - National festgelegte Parameter - Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen - Windlasten; DIN EN 1991-1-4/NA:2010-12
[3]   Albert, A.: Schneider - Bautabellen für Ingenieure mit Berechnungshinweisen und Beispielen, 23. Auflage. Köln: Bundesanzeiger, 2018
[4]   Holschemacher, K.; Klug, Y.: Lastannahmen im Bauwesen, 2. Auflage. Berlin: Beuth, 2016

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