Windlast
Die Windlast gehört zu den klimatisch bedingten veränderlichen Einwirkungen auf Bauwerke oder Bauteile. Sie ergibt sich aus der Druckverteilung um ein Bauwerk, welches einer Windströmung ausgesetzt ist.
Sie wirkt im allgemeinen als Flächenlast senkrecht zur Angriffsfläche und setzen sich vor allem aus Druck- und Sogwirkungen zusammen. So entsteht bei einem Bauwerk 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.
Statische Windlast
In den Normen werden die Windlasten in Rechenwerte zur Ermittlung der Tragwerkssicherheit überführt. Dabei wird aufgrund der starken zeitlichen und räumlichen Schwankungen der ausgeprägte stochastischen Charakter beachtet.
Standort
Die maßgebenden Einflussfaktoren auf die Größe der Windlasten sind die des Standortes mit dem lokalen Windklima und der Topographie. Das Windklima wird zum Beispiel in den Normen Eurocode 1 oder DIN 1055-4 durch eine Windzonenkarte erfasst, welche zeitlich gemittelte maßgebende Windgeschwindigkeiten für verschiedene geographische Regionen angibt. Bei sehr hohen Bauwerksstandorten sind die Windgeschwindigkeiten entsprechend anzupassen. Die Topographie und Beschaffenheit des umgebenden Geländes am Bauwerksstandort werden in den Normen durch Geländekategorien erfasst.
| Windzonen nach DIN 1055 | ||||
| Windzone | Windgeschwin- digkeit (m/s) |
Geschwindigkeits- druck (kN/m²) | ||
| 1 | 22,5 | 0,32 | ||
| 2 | 25,0 | 0,39 | ||
| 3 | 27,5 | 0,47 | ||
| 4 | 30,0 | 0,56 | ||
Die Werte gelten für eine Mittelung über einen Zeitraum von 10 Minuten mit einer Überschreitenswahrscheinlichkeit innerhalb eines Jahres von 0,02 sowie für eine Höhe von 10 m über Grund in ebenem, offenen Gelände.
Bauwerksgeometrie
Weitere wichtige Einflussfaktoren ergeben sich aus der Geometrie des Bauwerkes oder Bauteils. So ist die Windgeschwindigkeit an der Erdoberfläche praktisch Null und nimmt mit zunehmenden Abstand von der Erdoberfläche, also mit Gebäudehöhe, zu. Außerdem beeinflusst die geometrische Form die Größenordnung aerodynamischen Beiwerte der Druck- und Sogkräfte. Der Parameter Bauwerksgeometrie kann, sofern keine in den Normen dokumentierten Erfahrungswerte vorliegen, durch Windkanalversuche erfasst werden, evtl. zusammen mit dem Einfluss der örtlichen Bebauung.
Die resultierende Windkraft auf ein Bauwerk ergibt sich aus dem Produkt von Geschwindigkeitsdruck , aerodynamischen Kraftbeiwerten und Bauwerksflächen.
Windinduzierte Schwingungen
Die in den Normen angegeben Windlasten sind statische Ersatzlasten für steife Bauwerke. Bei weichen Bauwerken, wie Hängebrücken, kann es zwischen dem Wind und dem Bauwerk zu einer dynamischen Wechselwirkung in Form von Schwingungen kommen. Hier sind meist Windkanalversuche zu richtigen Erfassung des Windes als Einwirkung auf das Tragwerk erforderlich.