Over de berekening van windbelasting
Deze calculator bepaalt de winddruk per zone voor een rechthoekig gebouw, een zadeldak en een vrijstaande wand of hek. De berekening is gebaseerd op EN 1991-1-4 (windbelasting) en gebruikt de algemene veiligheidsbenadering volgens EN 1990.
De resultaten worden weergegeven als zonecoëfficiënten en als uiteindelijke ontwerpdruk per zone. De druk wordt gegeven in kN/m² en kan positief of negatief zijn, afhankelijk van de richting van de werking op het element van de gebouwschil.
Richtwaarden en aanbevelingen
Basiswindsnelheid wordt ingevoerd als v_b,0 in m/s. Dit is de regionale basiswaarde uit de Nationale Bijlage bij EN 1991-1-4. Het is het uitgangspunt voor de drukbepaling met terrein- en hoogte-effecten.
Referentiedruk wordt afgeleid uit de kinetische energie van de luchtstroming. De calculator gebruikt de luchtdichtheid ρ = 1.25 kg/m³ en q0 = 0.5 · ρ · v_b,0² / 1000. Delen door 1000 zet de waarde om naar kN/m².
Terrein- en hoogte-effecten worden meegenomen via de blootstellingsfactor k(z) als functie van terreincategorie en referentiehoogte z. Hoogten worden ingevoerd in mm en omgezet naar meters met z = z_mm / 1000. Voor numerieke stabiliteit wordt de hoogte begrensd: z ≥ z_min en z ≤ 200 m, waarbij z_min afhangt van de terreincategorie.
Blootstellingsfactor wordt berekend met een logaritmisch ruwheidsprofiel. De gebruikte stappen zijn ln = ln(z / z0), c_r = k_r · ln, I_v = 1 / ln en k(z) = (1 + 7·I_v) · c_r², waarbij z0 en k_r worden gekozen op basis van de terreincategorie.
Piekdruk op hoogte z wordt per zone berekend als q_p(z) = q0 · k(z). Daarna worden de aerodynamische zonecoëfficiënt en de partiële veiligheidsfactor toegepast.
Aerodynamische coëfficiënt wordt in de tabel weergegeven als de uiteindelijke zonecoëfficiënt c. Voor het gebouw en het dak kan dit ook de inwendige druk omvatten. Als inwendige druk is ingeschakeld, kiest de calculator de meest ongunstige situatie op basis van de absolute waarde uit c_pi = +0.2 en c_pi = -0.3 en gebruikt hij het verschil c = c_pe - c_pi.
Ontwerpdruk per zone wordt berekend met w = q_p(z) · c · γ, waarbij γ de partiële factor voor belastingen is. De calculator gebruikt γ = 1.5 als typische waarde voor de leidende veranderlijke belasting in ULS volgens EN 1990. De Nationale Bijlage bepaalt de definitieve waarden en combinatieregels.
Zonering van het gebouw hangt af van de verhouding tussen hoogte h en de diepte van de windzijde. Voor de gekozen windrichting wordt de diepte bepaald uit de plattegrondafmetingen en worden referentiehoogten z_e voor meerdere niveaus toegekend. Deze niveaus bepalen k(z) en daarmee de drukken in de verschillende zones.
Dakcoëfficiënten worden bepaald door de dakhellingshoek. De hoek wordt geometrisch berekend als α = arctan((h - h1) / (d/2)) in graden. Zonecoëfficiënten worden uit tabellen als functie van de hoek gehaald en geïnterpoleerd tussen naburige punten. De hoek wordt begrensd tot het tabellair bereik dat voor de interpolatie wordt gebruikt.
Vrijstaande wand of hek wordt behandeld als een aparte constructie zonder gesloten inwendig volume. Daarom wordt inwendige druk c_pi in deze modus niet toegepast en worden de zonecoëfficiënten direct gebruikt in w = q_p(z) · c · γ.
- Invoereenheden: geometrie in mm,
v_b,0in m/s. - Uitvoereenheden: druk in
kN/m². - Het teken geeft de richting van de werking ten opzichte van het oppervlak aan. Negatieve waarden duiden vaak op zuiging.
- Normen: EN 1991-1-4 (wind), EN 1990 (principes, partiële factoren, combinaties).
FAQs
Waarom kunnen coëfficiënten en drukken negatief zijn
Het teken geeft de richting van de werking op het oppervlak aan. Negatieve waarden komen vaak overeen met zuiging, wanneer de stroming een onderdruk veroorzaakt en het element naar buiten trekt. Voor bekleding en bevestigingen is het teken vaak net zo belangrijk als de grootte.
Wat verandert er bij het wisselen van windrichting A en B
De windzijde verandert. Daardoor veranderen ook de diepte, geometrische verhoudingen en de zonering. Voor het dak selecteert de wissel de bijbehorende set tabellair vastgelegde coëfficiënten in EN 1991-1-4 voor wind langs de nok of dwars op de nok.
Waarom beïnvloedt de terreincategorie het resultaat zo sterk
De terreincategorie bepaalt de ruwheid en het verticale profiel van de windsnelheid. Dit werkt door via k(z), dat de druk met de hoogte schaalt. Open terrein en dichtbebouwd stedelijk gebied kunnen bij dezelfde v_b,0 merkbaar verschillende drukken opleveren.
Wat verandert inwendige druk cpi
Inwendige druk houdt rekening met het drukverschil tussen buiten en binnen van de gebouwschil. EN beschouwt beide tekens van c_pi, omdat de richting afhangt van openingen en windcondities. De calculator kiest de meest ongunstige situatie op basis van de absolute waarde met standaard EN-waarden.
Waarom wordt de partiële factor γ gebruikt en kan die worden aangepast
De factor γ zet de karakteristieke windbelasting om naar een ontwerpwaarde voor grenstoestandcontroles. Voor veel ULS-controles wordt γ = 1.5 gebruikt voor de leidende veranderlijke belasting volgens EN 1990, terwijl de Nationale Bijlage de definitieve regels bepaalt. Als een karakteristieke waarde nodig is, wordt dezelfde formule gebruikt zonder te vermenigvuldigen met γ.