0

Windbelasting en windweerstand van gevelconstructies - 316

Het bepalen van de sterkte van gevelconstructies, mede op basis van de windbelasting op de gevel en de windweerstand van de toegepaste gevelonderdelen of gevelsystemen.

OPLOSSINGSRICHTINGEN

De beoordeling van een gevelconstructie moet worden uitgevoerd in de volgende stappen:

  1. Bepaling rekenwaarde van de windbelasting
  2. Bepaling rekenwaarde van de windweerstand
  3. Toetsing

1. Bepaling rekenwaarde van de windbelasting
Voor de bepaling van de rekenwaarde van de windbelasting (Pd) is NEN 6702 van toepassing. Gebouwen moeten worden berekend op deze veranderlijk verdeelde vrije belasting. De ongunstigste combinatie van gelijk optredende windbelastingen moet in rekening worden gebracht. Factoren die bepalend zijn in de berekening van de rekenwaarde van de windbelasting zijn:

  • Stuwdruk (pw) : Voor de bepaling van de stuwdruk (pw) is Nederland ingedeeld in drie gebieden:
  • o Gebied I: Markermeer, IJsselmeer, Waddenzee, Waddeneilanden en de provincie Noord-Holland ten noorden van de gemeenten Heemskerk, Uitgeest, Wormerland, Purmerend en Edam-Volendam.
    o Gebied II: het resterende deel van de provincie Noord-Holland, het vasteland van de provincies Groningen en Friesland en de provincies Flevoland, Zuid-Holland en Zeeland.
    o Gebied III: het resterende deel van Nederland.
    De hoogste stuwdruk treedt op in windgebied I, de laagste in windgebied III.


Figuur 1: indeling windgebieden Nederland

  • Factor voor de invloed van de afmetingen van een gebouw (Cdim). Een windvlaag heeft beperkte afmetingen. Wanneer een gebouw in staat is een lokale vlaagbelasting te middelen, dan mag de windbelasting voor het gebouw als geheel worden gereduceerd. Cdim is niet van toepassing bij locale windvormfactoren.
  • Windvormfactoren (Cindex ? Cpe, Cpe:loc, Cpi, Cf, Ct)
    Onderscheid wordt gemaakt in de berekening van:
    o de hoofddraagconstructie waarbij windvormfactoren worden meegenomen;
    o gevelonderdelen en bevestigingen waarbij lokale windvormfactoren worden meegenomen.
    De lokale windvormfactoren zijn veel hoger, waardoor de uiteindelijke rekenwaarde voor de windbelasting van onderdelen en bevestigingen daarvan veel hoger wordt. Hierbij wordt een onderverdeling gemaakt tussen de rand- en middenzone van een gevelconstructie. Bij de berekeningsmethode volgens de lokale windvormfactoren is het te beschouwen oppervlak dominant in de berekening aanwezig. Hoe groter het te beschouwen oppervlak is, des te lager de rekenwaarde van de windbelasting wordt.


Figuur 2: rand- en hoekzone

  • Drukvereffening (Ceq)
    Deze factor wordt alleen meegenomen indien de gevel bestaat uit twee of meer lagen met daarin ingesloten één of meer luchtlagen. De drukvereffeningsfactor wordt gebruikt bij gevelconstructies waarbij door de grote luchtdoorlatendheid van een laag niet de volledige windbelasting op de betreffende laag zal werken. Bij randzones van gevels kan deze factor groter dan 1 worden. Luchtstromingen van de luchtspouw van de ene gevel kunnen namelijk invloed hebben op de windbelasting op het gevelsysteem van de andere gevel.
  • Dynamische invloed van de wind (?). Normaliter speelt dit bij gevels geen rol.
  • Belastingfactor voor de windbelasting (?f;q;u). Dit is een soort veiligheidsfactor.

2. Bepaling rekenwaarde van de windweerstand
De rekenwaarde van de windbelasting van een gevelonderdeel of gevelsysteem is te bepalen door:

  • Berekeningen van een constructeur.
  • Beproevingen.
    Een formele beproevingsmethode is in Nederland niet voorhanden. Al geruime tijd wordt binnen Europa de dynamische windbelastingsproef als testmethode gehanteerd om de rekenwaarde van de windweerstand (Qr) van een gevelonderdeel en /of bevestigingen te bepalen. De beproeving is onder andere gebaseerd op ETAG 004 ‘Guideline for European technical insulation composite systems with rendering’. Dit is een EOTA richtlijn.
    Het principe van de testmethode is het aanbrengen van een loodrecht op het gevelvlak gerichte gelijkmatig verdeelde dynamische belasting die op het gevelsysteem werkt. Vastgesteld wordt de sterkte (of bezwijken) van de bevestiging van het gevelsysteem of het gevelsysteem zelf. De proef is van toepassing op vrijwel alle gevelsystemen.

3. Toetsing
De rekenwaarde van de weerstand tegen windbelasting (Qr) van een gevelsysteem moet ten minste gelijk zijn aan de rekenwaarde van de windbelasting bepaald volgens NEN 6702 (Pd) ? Qr = Pd.

ACHTERGROND

Luchtverplaatsingen treden op door luchtdrukverschillen. Deze luchtverplaatsingen treden in beginsel evenwijdig met het aardoppervlak op. Door obstakels in de luchtstromen (bijvoorbeeld gebouwen) ontstaan turbulente stromingen. De luchtstromen oefenen daardoor een druk of zuiging uit op de schil van het gebouw. Deze windbelasting grijpt aan op onderdelen van de gevel. Deze dragen vervolgens hun krachten af op het bevestigingssysteem, dat op haar beurt de krachten weer overdraagt op de draagconstructie.

AANDACHTSPUNTEN

Bij de bepaling van de rekenwaarde wordt bij de windbelasting een belastingfactor en bij de windweerstand een materiaalfactor meegenomen:

  • ?f;q;u: belastingfactor voor de windbelasting.
    De hoogte van de factor is afhankelijk van de veiligheidsklasse waarin het gebouw is ingedeeld. De indeling van de veiligheidsklasse en referentieperiode wordt bepaald door de gebruiksfunctie van het gebouw.
  • ?m: correctiefactor voor materiaalinvloeden (gebreken, veroudering) en applicatie van het materiaal.

OVERIGE INFORMATIE

  • NEN 6702 ‘Technische grondslagen voor bouwconstructies – TGB 1990 – Belastingen en vervormingen’, 2001/ A1:2005;
  • Etag 004 ‘Guideline for European technical approval of external thermal insulation composite systems with rendering’, 2000
  • Handboek gevels A 7300 Windbelastingen (2002) en A 11000 ‘Beproevingen van gevels’ (2005), Sdu uitgevers