Eurocode_1_1991-1-4_Windlasten_Vortrag_DI_Haider_2010

Dipl.-Ing. Herbert Horn - Dipl.-Ing. Alois Haider – Dipl.-Ing. Paul Jobst | Lastannahmen nach Eurocode 1

Übersicht – Eurocodes Grundlagen der Tragwerksplanung ÖN EN 1990

EUROCODE 1 Einwirkungen auf Tragwerke

Nutzlasten & Eigengewichte ÖN EN/B 1991-1-1

EN 1991-1-1 Nutzlasten & Eigengewichte

Brandeinwirkungen ÖN EN/B 1991-1-2 Schneelasten ÖN EN/B 1991-1-3 Windlasten ÖN EN/B 1991-1-4

EN 1991-1-2 Brandeinwirkungen

EN 1991-1-5 Temperatureinwirkungen EN 1991-2 Verkehrslasten auf Brücken

Einwirkungen

EN 1991-1-3 Schneelasten

EN 1991-1-6 Einwirkungen während der Bauausführung

EN 1991-3 Einwirkungen auf Kranbahnen

EN 1991-1-4 Windlasten

EN 1991-1-7 Außergewöhnliche Einwirkungen EN 1991-4 Einwirkungen auf Silos und Flüssigkeitsbehälter

Temperatureinwirkungen ÖN EN/B 1991-1-5 Einwirkungen während der Bauausführung ÖN EN/B 1991-1-6 Außergewöhnliche Einwirkungen ÖN EN/B 1991-1-7

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Übersicht – Eurocodes Grundlagen der Tragwerksplanung ÖN EN 1990 Nutzlasten & Eigengewichte ÖN EN/B 1991-1-1

EN 1991-1-4 Windlasten

Brandeinwirkungen ÖN EN/B 1991-1-2 Schneelasten ÖN EN/B 1991-1-3 Windlasten ÖN EN/B 1991-1-4 Temperatureinwirkungen ÖN EN/B 1991-1-5 Einwirkungen während der Bauausführung ÖN EN/B 1991-1-6 Außergewöhnliche Einwirkungen ÖN EN/B 1991-1-7

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Inhalt Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert c s cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd ž Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten ž Dynamische Eigenschaften von Bauwerken ž Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck ž ž ž ž ž ž ž ž ž

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EN 1991-1-4 Windlasten Allgemeines Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

ž

Windeinwirkungen sind über die Zeit veränderlich. Sie wirken in Form von Druck auf die Außenflächen umschlossener Baukörper und infolge der Durchlässigkeit der äußeren Hülle auch auf die Innenflächen. Sie können auch direkt auf die Innenflächen offener Gebäude einwirken. Der Winddruck wirkt normal zur betrachteten Oberfläche. Wenn der Wind an größeren Flächen vorbeistreicht, kann es erforderlich werden, auch die Reibungskräfte parallel zur Oberfläche zu berücksichtigen.

ž

Die Windeinwirkungen werden durch eine vereinfachte Anordnung von Winddrücken oder Windkräften erfasst, deren Wirkungen äquivalent zu den maximalen Wirkungen des turbulenten Windes sind.

Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

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EN 1991-1-4 Windlasten Allgemeines Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

Bild aus A- Pech et. Al. Baukonstruktionen - Tragwerke

Windlast Bei einem Bauwerk entsteht an den frontal angeströmten Flächen durch die Strömungsverlangsamung ein Überdruck. Im Bereich der Dach- und Seitenflächen löst sich die Luftströmung an den Gebäudekanten ab und bewirkt dort einen Unterdruck (Sog). Durch den Nachlaufwirbel wird an der Gebäuderückseite ebenfalls ein Unterdruck erzeugt. 5

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EN 1991-1-4 Windlasten Allgemeines Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

Windkraft

Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken

Die resultierende Windkraft auf ein Bauwerk oder Bauteil ergibt sich aus dem Produkt von Geschwindigkeitsdruck, aerodynamischen Kraftbeiwerten und Bauwerksflächen. Die Druckbeiwerte können theoretisch maximal nur 1,0 betragen (Windgeschwindigkeit vor der angeströmten Fläche ist Null), schwanken aber meist zwischen 0,6 und 0,8. Die Sogbeiwerte sind in ihrer Größenordnung physikalisch nicht begrenzt und können lokal im Bereich von Dachkanten z. B. -2,0 oder weniger betragen. Insbesondere die Sogkräfte sind für Windschäden an Bauwerken meist verantwortlich.

Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

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EN 1991-1-4 Windlasten Allgemeines Allgemeines Bemessungssituationen

GELTUNGSBEREICH

Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd

ž

Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

ž ž

ž

Diese Norm gilt für Gebäude und ingenieurtechnische Bauwerke mit einer Höhe bis 200m und Brücken mit einer Spannweite bis zu 200m, vorausgesetzt sie erfüllen die Abgrenzungskriterien hinsichtlich dynamischer Wirkungen Diese Norm dient zur Bestimmung der charakteristischen Windlasten auf Bauwerke an Land, deren Bauteile und Anbauten Diese Norm enthält keine Hinweise zur Berücksichtigung von örtlichen thermischen Effekten auf die Windcharakteristik, wie z.B. starke arktische Inversionslagen, Kanalisierungen oder Wirbelstürme. Diese Norm enthält keine Hinweise zu folgenden Aspekten: — — — — — —

Windlasten auf Fachwerke und Türme mit nicht parallelen Eckstielen Windlasten auf abgespannte Masten und abgespannte Kamine Torsionsschwingungen, z.B. von hohen Gebäuden mit zentralem Kern Schwingungen von Brückenüberbauten infolge Windturbolenz Schrägseilbrücken und Hängebrücken Schwingungen, bei denen die Berücksichtigung der Grundschwingungsform nicht ausreicht

EN 1993-3-1

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

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EN 1991-1-4 Windlasten Allgemeines Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

ž

Berechnungsgrundlagen Die Windgeschwindigkeit und der der Windgeschwindigkeit zugeordnete Geschwindigkeitsdruck enthalten einen konstanten und einen veränderlichen Anteil. Die mittlere Windgeschwindigkeit vm wird mit der Basiswindgeschwindigkeit vb, die vom Windklima (siehe Abschnitt 4.2) und vom Höhenprofil des Windes abhängt, bestimmt. Das Höhenprofil des Windes hängt von der Geländerauhigkeit und der Topographie ab (siehe Abschnitt 4.3). Der Spitzengeschwindigkeitsdruck wird in Abschnitt 4.5 bestimmt. Der veränderliche Anteil des Windes wird durch die Turbulenzintensität nach Abschnitt 4.4 beschrieben. 8

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EN 1991-1-4 Windlasten Bemessungssituationen Allgemeines

Die maßgebenden Windeinwirkungen

Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd

ž

Grenzzustand der Tragfähigkeit GZT (ULS - Ultimate limit state)

Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie

∑ γ G "+ "γ P"+"γ Q "+" ∑ γ ψ Q G , j k , j P Q , 1 k ,1 Q, i 0 , i k , i j ≥1 i f1

γQ = 1,5

Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

Empfohlene Kombinationsbeiwerte ψ im Hochbau:

Kombinationsbeiwerte Häufiger Wert Quasi-ständiger Wert

ψ 0 =0,6 ψ 1 =0,2 ψ 2 =0,0

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EN 1991-1-4 Windlasten Bemessungssituationen Allgemeines

ž

Folgen anderer Einwirkungen (wie Schnee, Verkehr oder Eis), die sich auf die Bezugsfläche oder die aerodynamischen Beiwerte erheblich auswirken, sind zu berücksichtigen.

ž

Veränderungen des Bauwerkes während der Bauausführung welche die Windeinwirkungen beeinflussen könnten, sind zu berücksichtigen.

ž

Fenster und Türen sind im Fall von Sturmereignissen als geschlossen anzunehmen. Die Wirkung geöffneter Fenster und Türen ist als außergewöhnliche Bemessungssituation zu berücksichtigen.

ž

Ermüdungsbeanspruchungen infolge von Windeinwirkungen sind bei ermüdungsempfindlichen Bauwerken oder Bauteilen zu berücksichtigen.

Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

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EN 1991-1-4 Windlasten Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Allgemeines

ž

Grundwert vb,0 der Basisgeschwindigkeit ist der charakteristische Wert der mittleren 10-MinutenWindgeschwindigkeit. Sie ist unabhängig von Windrichtung und Jahreszeit, und ist bezogen auf 10m Höhe über Boden in ebenem, offenem Gelände mit niedriger Vegetation.

ž

Basisgeschwindigkeit = modifizierter Wert vb,0 zur Berücksichtigung der Windrichtung und Jahreszeit:

Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

vb = c dir ⋅ cseason ⋅ vb,o Dabei sind: vb Basisgeschwindigkeit, 10m über Boden, Kat. II vb,0 Grundwert der Basisgeschwindigkeit cdir Richtungsbeiwert (in Ö: 1,0) cseason Jahreszeitenbeiwert (in Ö: 1,0) 11

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EN 1991-1-4 Windlasten Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen

ž

Wiederkehrperiode von 50 Jahren: Basiswerte sind charakteristische Größen mit einer jährlichen Überschreitungswahrscheinlichkeit von 2% Unterschreitenswahrscheinlichkeit 0.9999

Rangfolgenstatistik LSQ-Fit

Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken

0.9995 0.999

Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie

0.995

Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd

0.990

Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten

0.950

Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

0.98

0.900

vm,50 =21.4m/s

0.500 0.100 "Jahresextremwerte"

0.010 0.001 0

10

20

30

mittlere Windgeschwindigkeit in m/s

40 12

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EN 1991-1-4 Windlasten Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck ž

Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

Mittlerer Wind: berücksichtigt Geländerauhigkeit und Topographie — Mittlere Windgeschwindigkeit vm(z) in der Höhe z

Windeinwirkungen

vm(z) = cr(z) ⋅ c0(z) ⋅ vb

Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte

mit

Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie

c0(z)

Topographiebeiwert, berücksichtigt mit c0= 1

cr(z)

Rauhigkeitsbeiwert (abh. v. Geländekategorie)

Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

Allg. Illustration aus Fachliteratur (Quelle : Vortrag Dr.-Ing. Gerhard Scheuermann)

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EN 1991-1-4 Windlasten Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen

ž

Geländekategorien zur Ermittlung des mittleren Windes

Geländekategorie 0 See, Küstengebiete, die der offenen See ausgesetzt sind

Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

I Seen oder Gebiete mit niedriger Vegetation und ohne Hindernisse II Seen oder Gebiete mit niedriger Vegetation wie Gras und einzelne Hindernisse (Bäume, Gebäude) mit Abständen von mind. 20-facher Hindernishöhe

Ö

III Gebiete mit gleichmäßiger Vegetation oder Bebauung oder mit einzelnen Objekten mit Abständen von weniger als der 20-fachen Hindernishöhe (z.B. Dörfer, vorstädtische Bebauung, Ö Waldgebiete) IV Gebiete, in denen mindestens 15% der Oberfläche mit Ö Gebäuden mit einer mittleren Höhe größer als 15m bebaut sind.

Geländekategorien 0 und I treten in Österreich nicht auf. 14

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EN 1991-1-4 Windlasten Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Geländekategorie

Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

0 See, Küstengebiete, die der offenen See ausgesetzt sind

I Seen oder Gebiete mit niedriger Vegetation und ohne Hindernisse

Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

Geländekategorien 0 und I treten in Österreich nicht auf.

II Seen oder Gebiete mit niedriger Vegetation wie Gras und einzelne Hindernisse (Bäume, Gebäude) mit Abständen von mind. 20-facher Hindernishöhe

III Gebiete mit gleichm äßiger Vegetation oder Bebauung oder mit einzelnen Objekten mit Abständen von weniger als der 20-fachen Findernishöhe (z.B. Dörfer, vorstädtische Bebauung, Waldgebiete)

IV Gebiete, in denen mindestens 15% der Oberfläche mit Gebäuden mit einer mittleren Höhe größer als 15m bebaut sind.

Fotos: Prospekt Fa. Alukon Rollläden15

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EN 1991-1-4 Windlasten Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte

ÖNORM B 1991-1-4:

Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

Turbolenzintensität cr(z)

Rauhigkeitsbeiwert ^2

Verhältnis Spitzengeschwindigkeitsdruck / Referenzwert 16

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EN 1991-1-4 Windlasten Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Allgemeines

ž

Spitzengeschwindigkeitsdruck qp(z)

Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten

1 q p = ce ( z ) ⋅ qb = ce (z ) ⋅ ⋅ ρ ⋅ vb2 2

10m

Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

mit ce(z) = q p(z) / q b

Geländefaktor nach ÖNORM B 1991-1-4 Tab. 1 17

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EN 1991-1-4 Windlasten Windeinwirkungen Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

ž

Berechnungsverfahren zur Bestimmung der

Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte

Windeinwirkungen

Windeinwirkungen auf Brücken

— Ermittlung des Spitzengeschwindigkeitsdruckes qp(z)

Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie

— Ermittlung der aerodynamischen Beiwerte

Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd

— Ermittlung des Winddruckes auf Oberflächen

Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken

(Außen oder Innen) — Ermittlung der Windkraft Fw

(Gesamtwindkraft auf Baukörper oder Körperteil)

Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

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EN 1991-1-4 Windlasten Windeinwirkungen

Allgemeines

Parameter

Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

Verweis nach ÖNORM EN 1991-1-4

Böengeschwindigkeitsdruck qp

Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

Basisgeschwindigkeitsdruck vb Bezugshöhe z e Geländekategorie Charakt. Böengeschwindigkeitsdruck qp Turbolenzintensität Iv Mittlere Windgeschwindigkeit vm Topographiebeiwert c 0(z) Rauhigkeitsbeiwert c r(z)

4.2 (2)P Abschnitt 7 Tabelle 4.1 4.5 (1) 4.3.1 4.3.3 4.3.2

Winddruck z.B. für Verkleidungen, Befestigungen und Bauteile Aerodynamischer Beiwert für den Außendruck c pe Aerodynamischer Beiwert für den Innendruck c pi Aerodynamischer Beiwert für die Nettodruckbelastung Außenwinddruck: we = qp c pe Innenwinddruck: wi = qp c pi

Abschnitt 7 Abschnitt 7 Abschnitt 7 5.2 (1) 5.2 (2)

Winddruck auf Bauwerke z.B. für Gesamtschnittgrößen im Tragwerk Strukturbeiwert: c s c d Windkraft Fw berechnet aus Kraftbeiwerten Windkraft Fw berechnet aus Druckbeiwerten

6 5.3 (2) 5.3 (3) 19

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EN 1991-1-4 Windlasten Windeinwirkungen Allgemeines

ž

Winddruck auf Oberflächen

Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

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EN 1991-1-4 Windlasten Windeinwirkungen ž

Allgemeines

Winddruck auf Oberflächen

Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd

Positiver Innendruck

Aerodynamische Beiwerte

Negativer Innendruck

Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

ze,i

Bild 5.1 – Druck auf Oberfl ächen Anm.: Druck auf eine Oberfläche wird positiv angenommen

Außendruck (external):

we = qp(ze) ⋅ cpe

Innendruck (internal):

wi = q p(zi) ⋅ cpi

Bezugshöhe für Außendruck (e) bzw. Innendruck (i)

cpe / cpe aerodynamischer Beiwert für Außendruck bzw. Innendruck21

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EN 1991-1-4 Windlasten Windeinwirkungen Allgemeines

ž

Winddruck auf Oberflächen

Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

— Die Außendruckbeiwerte werden aufgeteilt in globale

Beiwerte und lokale Beiwerte. Die lokalen Beiwerte liefern die Druckbeiwerte für belastete Flächen mit einer Größe von 1m² oder weniger, z.B. für die Bemessung von kleinen Bauteilen oder Befestigungen; die globalen Beiwerte liefern die Druckbeiwerte für belastete Flächen mit einer Größe von mehr als 10m². — Nettodruckbeiwerte liefern die resultierende

Windeinwirkung auf Bauwerke, Bauteile oder Komponenten pro Flächeneinheit. 22

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EN 1991-1-4 Windlasten Windeinwirkungen Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd

ž

Winddruck auf Oberflächen Wie viele Begriffe der Seemannssprache kommt auch Luv aus dem Niederländischen. Mit loefzijde ist die Ruderseite gemeint, weil an dieser Seite eine Art Hilfsruder dafür sorgen musste, dass das Schiff sich nicht in den Wind drehte. Lee kommt ebenfalls aus dem Niederländischen (lijzijde) und bedeutet „laue Stelle“. (Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Luv_und_Lee)

Windparallele Wand

Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken

WIND

Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

Windparallele Wand 23

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EN 1991-1-4 Windlasten Windeinwirkungen Allgemeines Bemessungssituationen

ž

Ermittlung der Windkraft F w mit Winddrücken und Reibungsbeiwerten

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen

Positiver Innendruck

Strukturbeiwert cs cd

Negativer Innendruc k

Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

Bild 5.1 – Druck auf Oberfl ächen Anm.: Druck auf eine Oberfläche wird positiv angenommen

Fw,e = cs cd ⋅ ∑ we ⋅ Aref Fw,i = ∑ wi ⋅ Aref Ff,e = cfr ⋅ qp(ze) ⋅ Afr Mit: cs cd cfr Aref Afr

Außendruck Innendruck Reibungskraft

Fw = Fw,e+Fw,i +Fw,e

Strukturbeiwert nach Abschnitt 6 Reibungsbeiwert nach Abschnitt 7.5 Bezugsfläche für Baukörper oder Baukörperabschnitt Außenfläche die parallel vom Wind angeströmt wird

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EN 1991-1-4 Windlasten Windeinwirkungen Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen

ž

Ermittlung der Windkraft F w mit Kraftbeiwerten Kraftbeiwert Kraftbeiwerte geben die Gesamteinwirkung infolge Wind auf Bauwerke, Bauteile oder Komponenten wieder. Sie enthalten auch Reibungseffekte, außer wenn diese besonders ausgeschlossen werden.

Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

Fw = cs cd ⋅ cf ⋅ qp(ze) ⋅ Aref oder Mit: cs cd cf Aref

Fw = cs cd ⋅ ∑ cf ⋅ qp(ze) ⋅ Aref

Strukturbeiwert nach Abschnitt 6 Kraftbeiwert für Baukörper oder Baukörperabschnitt Bezugsfläche für Baukörper oder Baukörperabschnitt

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EN 1991-1-4 Windlasten Strukturbeiwert c s cd Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen

ž

Ermittlung des Strukturbeiwertes cs cd — Bei Gebäuden mit einer Höhe von h 5 Hz gilt cs cd = 1 Anm. z.B. i. A. Glasplatten unter 3m Spannweite — Bei Gebäuden in Skelettbauweise mit aussteifenden Wänden, die

niedriger als 100m sind und deren Höhe kleiner als das 4-fache der Gebäudetiefe ist, gilt c s cd = 1 — Bei Schornsteinen mit kreisförmigen Querschnitt und einer Höhe

< 60 m und h < 6,5facher Durchmesser , gilt c s cd = 1 — Außerhalb dieser Anwendungsgrenzen ausführliches Verfahren

nach 6.3 — Für Brücken gilt Abschnitt 8 26

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EN 1991-1-4 Windlasten Strukturbeiwert cs cd Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd

ž

Ermittlung des Strukturbeiwertes cs cd a) Vertikal ausgerichtete Bauwerke wie Geschossbauten

b) Horizontal ausgerichtete Baukörper wie Träger

c) Punktförmig wirkende Baukörper wie Anzeigetafeln

Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines Bemessungssituationen

Bestimmung der aerodynamischen Beiwerte

ž

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd

—

Druckbeiwerte werden angegeben für Baukörper bzw. Kreiszylinder als Innen- und Außendruckbeiwerte

—

Gesamtdruckbeiwerte werden angegeben für freistehende Dächer, freistehende W ände, Brüstungen und Zäune

—

Reibungsbeiwerte werden angegeben für Wände und Oberflächen

—

Kraftbeiwerte werden angegeben für Anzeigetafeln, Bauteile mit rechteckigem, scharfkantigem oder regelmäßigem polygonalem Querschnitt, Kreiszylinder und Kugeln, Fachwerke, Gerüste und Flaggen

Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

ž

Lasteinflußflächenabhängige cpe Werte

Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

29 Anm.: Bild aus DIN 1055-4 (gleichwertig mit EC Bild)

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines

ž

Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen

Vertikale Wände von Gebäuden mit rechteckigem Grundriss Vertikales Winddruckprofil

Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

Bild 7.4

Bezugshöhe z0 in Abhängigkeit von h und b und Winddruckverteilung 30

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines

ž

Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

Vertikale W ände von Gebäuden mit rechteckigem Grundriss

Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd

Einteilung der Wandflächen bei vertikalen Wänden = abhängig von der Gebäudeform

Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

31 Anm.: Bild aus DIN 1055-4 Ansicht e>5d ist klarer dargestellt als im EC Bild)

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines

ž

Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen

Vertikale W ände von Gebäuden mit rechteckigem Grundriss

Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie

von der Geometrie abhängige Außendruckbeiwerte

Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken

Es gilt Tab. 2 nach ÖNORM B 1991-1-4

Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

32

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines Bemessungssituationen

ž

Flachdächer

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

Einteilung der Dachfläche bei Flachdächern = abhängig von der Gebäudeform Außendruckbeiwerte nach Tab. 7.2 ÖNORM EN 1991-1-4 (keine nationalen Abänderungen)

33 Anm.: Bild aus DIN 1055-4 (gleichwertig mit EC Bild)

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines Bemessungssituationen

ž

Pultdächer

ž

Sattel- und Trogdächer

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

34 Anm.: Bilder aus DIN 1055-4 (gleichwertig mit EC Bilder)

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte

Außendruckbeiwerte für Pultdächer

Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

Neigungswinkel

Bereich Anströmrichtung

Bereich Anströmrichtung

Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

35

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines

ž

Bemessungssituationen

Walmdächer

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

ž

Sheddächer

Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

Anm.: Bild aus DIN 1055-4 (gleichwertig mit EC Bild)

36

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

ž

Gekrümmte Dächer und Kuppeln (Vaulted roofs and domes)

Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

Außendruckbeiwerte: Es geltenTab. 5 bzw. Tab. 6 nach ÖNORM B 1991-1-4

37

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines Bemessungssituationen

ž

Innendruck

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken

Positiver Innendruck

Negativer Innendruck

Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

• Der Innendruckbeiwert cpi ist von der Größe und der Verteilung der Öffnungen in der Gebäudehülle abhängig. • Beträgt an mindestens 2 Seiten eines Gebäude (Fassade oder Dach) die Gesamtfläche der Öffnungen einer jeden Seite mehr als 30%, so gelten die beiden Seiten als gänzlich offene Seiten (freistehende Dächer & Wände) • In best. Fällen ist die Bemessungssituation mit geöffneten Fenstern und Türen als außergewöhnlicher Lastfall zu sehen

38

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd

ž

Innendruck

• Bei Gebäuden mit einer dominanten Fläche bzgl. Öffnungen, ist der Innendruck vom Außendruck abhängig.

Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

• Dominante Fläche = Gesamtfläche dieser Seite ist mind. doppelt so groß wie Summe aller Öffnungen in den restlichen Seitenflächen

• Bei Gebäuden mit einer dominanten Fläche reichen die Innendruckwerte von cpi = 0,75 cpe bis zu 0,90 cpe

• Bei Gebäuden ohne eine dominante Fläche gelten flächenparameterabhängige Innendruckwerte

• Bei geschlossenen Wohn- und Bürogebäuden mit Türen, Toren und Fenstern gilt cpi = +0,20 bzw. cpi = -0,30

39

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines Bemessungssituationen

ž

Kraftbeiwerte für freistehende Dächer

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

Leeres, freistehendes Dach (f =0)

Durch Lagergut leeseitig versperrtes Dach (f =1)

Bild 7.15 – Umströmung freistehender Dächer

Versperrunggrad f : Verhältnis der versperrten Fläche zur Gesamtquerschnittsfläche unterhalb des Daches 40

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines Bemessungssituationen

ž

Kraftbeiwerte für freistehende Pultdächer

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten

Lage der resultierenden Windkraft bei freistehenden Pultdächern

Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

41

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines Bemessungssituationen

ž

Aerodynamische Beiwerte cf für Vordächer

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

Nach ÖNORM B 1991-1-4

42

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

ž

Freistehende Wände, Brüstungen, Zäune und Anzeigetafeln

Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

43

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

ž

Freistehende Wände, Brüstungen, Zäune und Anzeigetafeln

Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd

Abschattungsfaktoren für Wände und Zäune

Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie

Anzeigetafeln: cf = 1,80 & horizontaler Ausmitte Bei geringem Bodenabstand Behandlung als freistehende Wand

Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

44

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines Bemessungssituationen

ž

Reibungsbeiwerte

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken

Bezugsflächen Afr sind auf der windparallelen Seite ab l = 2b oder 4h anzusetzen (kleinerer Wert)

Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten

Reibungsbeiwerte

Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

Bild 7.22 Bezugsflächen für Reibung

45

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines Bemessungssituationen

ž

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

Kraftbeiwerte für Bauteile mit rechteckigem Querschnitt cf = cf,0 · ψ r · ψλ

Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten

ž

Abminderungsfaktor ψr für quadratische Bauteile mit abgerundeten Ecken

ž

Kraftbeiwerte für Bauteile mit kantigem Querschnitt und Bauteile mit regelmäßigem polygonalem Querschnitt

Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

46

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

ž

Kreiszylinder • Außendruckbeiwerte

Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken

Druckverteilung über einen unendlich schlanken, zylindrischen Querschnitt

Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

47

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

Kreiszylinder

ž —

Kraftbeiwert cf

Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken

cf = cf,0 · ψ λ ψλ = Abminderungsfaktor zur Berücksichtigung der Schlankheit

Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

48

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines Bemessungssituationen

ž

Kraftbeiwerte für Kugeln

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd

Kugel nahe einer ebenen Oberfl äche

Kraftbeiwert einer Kugel in Windrichtung (abhängig von der Reynoldszahl Re und der bezogenen Rauhigkeit k/b)

Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken

Vertikaler Kraftbeiwert

Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

49

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

ž

Fachwerke, Gitter und Gerüste

Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten

cf = cf,0 · ψ λ

Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

50

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines Bemessungssituationen

ž

Fachwerke, Gitter und Gerüste

cf = cf,0 · ψ λ

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

51

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

ž

Fachwerke, Gitter und Gerüste

Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

52

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines Bemessungssituationen

ž

Flaggen

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

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EN 1991-1-4 Windlasten Aerodynamische Beiwerte Allgemeines Bemessungssituationen

ž

Effektive Schlankheit λ und Abminderungsfaktor ψ λ

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie

ϕ = A/Ac

Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken

Es gilt Tab. 7 und Bild 3 nach ÖNORM B 1991-1-4

Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

54

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EN 1991-1-4 Windlasten Windeinwirkungen auf Brücken Allgemeines Bemessungssituationen

ž

Siehe Vortrag für Brücken

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

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EN 1991-1-4 Windlasten Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Allgemeines Bemessungssituationen

ž

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

Geländekategorien nach Anhang A.1 (informativ) Geländekategorien 0 und I tretten in Österreich nicht auf.

Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

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EN 1991-1-4 Windlasten Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Allgemeines Bemessungssituationen

ž

Einfluß der Geländerauhigkeit auf die Windgeschwindigkeit

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

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EN 1991-1-4 Windlasten Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

ž

Anhang A.2 Übergänge zwischen den Rauhigkeitskategorien [wird in Österreich nicht übernommen]

ž

Anhang A.3 Numerische Berechnung der Topographiebeiwerte [wird in Österreich nicht übernommen]

Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

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EN 1991-1-4 Windlasten Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Allgemeines Bemessungssituationen

ž

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen

Anhang A.4:Einfluß eines höheren Nachbargebäudes

Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken

ž

Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

Anhang A.5: Versatzhöhe

59

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EN 1991-1-4 Windlasten Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes c s cd Allgemeines

Auszug aus DIN 1055-4 : 2005-03

Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

Anm.: in der DIN 1055-4 : 2005-03 wird der Strukturbeiwert cs cd als Böenreaktionsfaktor G bezeichnet.

Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd

ž

Spectrum of the response

Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

60

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EN 1991-1-4 Windlasten Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes c s cd Allgemeines Bemessungssituationen

ž

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen

Anhang B: Berechnungsverfahren 1 zur Bestimmung des Strukturbeiwertes c scd (normativ in Ö)

Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

cs cd =

1 + 2 ⋅ k p ⋅ I v ( zs ) ⋅ B 2 + R 2 1 + 7 ⋅ Iv ( zs )

cs =

1 + 7 ⋅ I v (zs )⋅ B 2 1 + 7 ⋅ Iv (zs )

cd =

1 + 2 ⋅ k p ⋅ Iv ( zs ) ⋅ B 2 + R 2 1 + 7 ⋅ Iv ( zs ) ⋅ B 2

61

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EN 1991-1-4 Windlasten Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes c s cd Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd

ž

Anhang B: Berechnungsverfahren 2 zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cscd

Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd

Verfahren 2 wird in Österreich nicht übernommen und ist somit in Ö nicht relevant.

Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

62

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EN 1991-1-4 Windlasten Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes c s cd ž

Anhang D: c scd Werte für unterschiedliche Gebäudetypen Mehrstöckige Gebäude in Stahlbauweise

Mehrstöckige Gebäude in Massivbauweise

63

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EN 1991-1-4 Windlasten Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen

ž

Wirbeleregte Querschwingungen (Anhang E.1)

Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

— Wirbeleregte Querschwingungen treten auf, wenn sich

Wirbel alternierend von gegenüberliegenden Seiten einer Bauwerksstruktur ablösen. Hierdurch enststeht eine alternierende Belastung quer zum Wind. Das Bauwerk kann zu Schwingungen angeregt werden, wenn die Frequenz der Wirbelablösung gleich der Bauwerkseigenfrequenz ist. — Diese Bedingung ist erfüllt, wenn die

Windgeschwindigkeit der kritischen Windgeschwindigkeit (lt. Anhang E.1.3.1) entspricht. 64

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EN 1991-1-4 Windlasten Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen

ž

Galloping (Anhang E.2)

Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

— Galloping ist eine selbsterregte Schwingung eines

elastischen Bauwerkes oder Bauteils in einer Biegeform normal zum Wind. Nicht kreisförmige Querschnitte einschl. I-, U- L- und T-förmige Querschnitte können durch Galloping gefährdet sein. Gekoppelte bzw. nebeneinanderstehende Zylinder sind jedoch auch Galloping gefährdet. Eisansatz kann ebenfalls dazu führen (Querschnittsänderung). — Galloping Schwingungen beginnen bei einer bestimmten

Einsetzgeschwindigkeit vCG. Die Amplituden wachsen danach mit zunehmender Windgeschwindigkeit schnell an. 65

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EN 1991-1-4 Windlasten Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

Kraftwerk Ferrybridge, GB, am 5. Nov. 1965: Einsturz von 3 Schalenkühltürmen aus Stahlbeton 66

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EN 1991-1-4 Windlasten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

Allgemeines

ž

Dynamische Bauwerkseigenschaften werden beschrieben durch: —

Eigenfrequenzen

—

Modalformen

—

Äquivalente Massen

—

Logarithmische Dämpfungsdekremente

67

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EN 1991-1-4 Windlasten Dynamic characteristics of structures Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck

ž

Grundeigenfrequenz – vereinfachte Formel

Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken

1 g n1 = ⋅ 2 ⋅π x1

Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken

46 n1 = [ Hz ] h

Grundeigenfrequenz für mehrstöckige Gebäude mit einer Höhe über 50m

Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

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EN 1991-1-4 Windlasten Dynamic characteristics of structures Allgemeines Bemessungssituationen Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte

ž

Logarithmisches Dämpfungsdekrement

δ = δs + δa + δd

Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie

δs

log. Dekrement der Strukturdämpfung

Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd

δa

log. Dekrement der aerodyn. Dämpfung für die Grundeigenform

δd

log. Dekrement infolge besonderer Maßnahmen (z.B. Schwingungsdämpfer)

Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

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EN 1991-1-4 Windlasten Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck Allgemeines Bemessungssituationen

ž

Werte für Kärnten

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

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EN 1991-1-4 Windlasten Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck Allgemeines Bemessungssituationen

ž

Windexponierte Lagen

Windgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsdruck Windeinwirkungen Strukturbeiwert cs cd Aerodynamische Beiwerte Windeinwirkungen auf Brücken Einfluss von Geländerauhigkeit und Topographie Berechnungsverfahren zur Bestimmung des Strukturbeiwertes cs cd Wirbelerregte Querschwingungen und aeroelastische Instabilitäten Dynamische Eigenschaften von Bauwerken Grundwerte der Basisgeschwindigkeiten und Basisgeschwindigkeitsdruck

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EN 1991-1-4 Windlasten WINDLASTEN (ÖNORM B 1991-1-4; 04-2009) Basiswindgeschwindigkeit vb,0 [m/s] Basisgeschwindigkeitsdruck qb,0 [kN/m²]

Spittal/Drau 18,0 m/s 0,20 kN/m² 556 m ü. A.

Hermagor 18,0 m/s 0,20 kN/m² 603 m ü. A.

Feldkirchen 17,6 m/s 0,19 kN/m² 556 m ü. A.

Villach 17,6 m/s 0,19 kN/m² 535 m ü. A.

St. Veit/Glan 17,6 m/s 0,19 kN/m² 476 m ü. A.

Klagenfurt 17,6m/s 0,19 kN/m² 448 m ü. A.

Wolfsberg 18,0 m/s 0,20 kN/m² 460 m ü. A.

Völkermarkt 18,0 m/s 0,20 kN/m² 461 m ü. A.

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