CUR-Aanbeveling 103
Windtunnelonderzoek
artikel
Voor de bepaling van ontwerp-windbelastingen op (hoge) gebouwen en onderdelen ervan
Windbelasting speelt een dominante rol bij het constructieve ontwerp van (hoge) gebouwen en onderdelen ervan. Naast een berekening volgens normbladen, kan windtunnelonderzoek een belangrijk hulpmiddel zijn bij de berekening. Windtunnelonderzoek is bij hoogbouw, en meer in het algemeen bij slanke gebouwen, dan ook zeer wenselijk. De huidige bouwregelgeving sluit op deze wenselijkheid niet goed aan en staat het doelmatig gebruik van windtunnelonderzoek in de weg. Dit kan Leiden tot het willekeurig goed of afkeuren van uit windtunnelonderzoek bepaalde waarden. Deze situatie is zowel voor de veiligheid als voor de economie een slechte zaak. Ten tijde van het opstellen van deze CUR-Aanbeveling werd in NEN-commissie 351 001 01 'TGB Basiseisen en belastingen' een wijziging voorbereid, waarin windtunnelonderzoek is aangewezen als mogelijke bepalingsmethode voor de windbelasting op gebouwen en onderdelen ervan.
Bestel deze CUR-aanbeveling
Aanbeveling103
Windtunnelonderzoek
voor debepaling vanontwerp-windbelastingen op
(hoge) gebouwen enonderdelen ervan
Windbelasting speelteendominante rolbijhet constructieve ontwerpvan(hoge) gebou-
wen enonderdelen ervan.Naasteenberekening volgensnormbladen, kanwindtunnel-
onderzoek eenbelangrijk huIpmiddel zijnbijdeberekening. Windtunnelonderzoek is
bij hoogbouw, enmeer inhet algemeen bijslanke gebouwen, danookzeer wenseIijk. De
huidige bouwregelgeving sluitopdeze wenseIijkheid nietgoed aanenstaat hetdoelma-
tig gebruik vanwindtunnelonderzoek inde weg. Ditkan Ieiden tothet willekeurig goed-
of afkeuren vanuitwindtunnelonderzoek bepaaldewaarden. Dezesituatie iszowel voor
de veiligheid alsvoor deeconomie eenslechte zaak.Tentijde vanhetopstellen vandeze
CUR-Aanbeveling werdinNEN-commissie 351001 01'TGB Basiseisen enbelastingen'
een wijziging voorbereid, waarinwindtunnelonderzoek isaangewezen alsmogelijke
bepalingsmethode voordewindbelasting opgebouwen enonderdelen ervan.DezeCUR-
Aanbeveling geeftdevoorwaarden voorhetgebruik vanwindtunnelonderzoek, alsmede
richtlijnen voorhetuitvoeren, verwerken eninterpreteren ervanvoordebepaling van
ontwerp-windbelastingen op(hoge) gebouwen enonderdelen ervan.
Bij het opstellen vandeze CUR-Aanbeveling iservoor gezorgd dathet uitvoeren enana-
Iyseren vanwindtunnelonderzoek conformdezeAanbeveling, Ieidttotwaarden voorde
windbelasting opgebouwen dieten minste voldoen aandebetrouwbaarheidseisen uit
NEN 6700endaarmee geschiktzijnominhet kader vandebouwregelgeving toetepas-
sen. Wijzigingsblad NEN6702jAl:2005 verwijstinde toelichting bij8.6.1.3.3 naardeze
CUR-Aanbeveling voorhetbepalen vandewindbelasting aandehand vanwindtunnel-
onderzoek.
Op het moment vanverschijnen vandeze Aanbeveling wasCUR-Onderzoekscommissie
C 134 'Windtunnelonderzoek voorontwerp-windbelasting op(hoge) gebouwen en
onderdelen ervan'alsvoIgt samengesteId: prof.Dipl.-lng. J.N.J.AVambersky (voorzit-
ter), ir.I.AR. Woudenberg (secretaris),dr.ir.c.P.w. Geurts (rapporteur), ir.G.c. Bouquet
MlCT, ir.J.W.G.M. Kraak,ing.R.Sagel, ir.G.M.A. Perquin, ir.H. Ouwerkerk,
ir. B. Potjes, ir.G.M. vanUffeIen, ir.E.Willemsen, AA.Jongenelen, MSE(coordinator
tot 1augustus 2004),drs.E.Vega (coordinator vanaf1augustus 2004).
CUR-Aanbeveling 103isgoedgekeurd doorNEN-commissie 351001 'TGB Algemeen'.
Opmerking:
Achtergronden bijdeze CUR-Aanbeveling zijngegeven inCUR-rapport 2005-3'Ontwerp-
windbelastingen op(hoge) gebouwen enonderdelen ervan.Achtergrondrapport bij
CUR-Aanbeveling 103'.
Deze CUR-Aanbeveling isconsistent bevondenmetNEN 6700enNEN 6702.
Redactionele bijlagebijcement 5/2005
CUR-Aanbeveling 103
inhoud
biz.
1 Onderwerp
4
2 Toepassingsgebied 4
2.1 Doelgroep 4
2.2 RelatiemethetBouwbesluit
4
2.3 Situatieswaarvoor windtunnelonderzoek wordtaanbevolen
4
2.4 Uitsluitingen
4
2.5 Atmosferische-grenslaagwindtunnels
5
3 Termen
endefinities
5
4 Eenheden ensymbolen
6
5 Voorbereiding vanwindtunnelonderzoek
7
5.1 Benodigde gegevens
7
5.2 Maquette
7
5.3 Keuzebepalings methode
7
6 Modelleren enmeten
8
6.1 Inleiding 8
6.2 Modelleren vangebouw enomgeving
8
6.2.1 Blokkering
9
6.2.2 Omgevingseisen
9
6.2.3 Detailleringseisen
9
6.2.4 Ruwheidvanomliggend terrein
9
6.3 Modelleren vandeatmosferische grenslaag
10
6.3.1 Keuzevandewindsnelheid
10
6.3.2 GetalvanReynolds
10
6.3.3 GetalvanStrouhal
11
6.3.4 Grenslaaghoogte
11
6.3.5 Referentiehoogte
11
6.3.6 Turbulentie- intensiteit
11
6.4 Meten
12
6.4.1 Metenvandegesimuleerde aardsegrenslaag
12
6.4.2 Metenvandrukken
12
6.4.3 Metenvankrachten enmomenten metdezescomponentenbalans
13
6.4.4 Meetgegevens bijverschillende windrichtingen
14
6.4.5 Lengte,aantalenbemonsteringsfrequenties vantijdreeksen
14
7 Bepalingsmethode A:statische metingen
15
7.1 Inleiding
15
7.2 Dimensieloos maken
15
7.3 Windroosafhankeli jkheid
15
7.4 Reductievoorafmetingen vanhetgebouw
16
7.5 Dynamische vergrotingsfactor
16
7.6 Windbelasting perwindrichting
16
7.7 Rekenwaarde voordewindbelasting
17
7.8 Inrekening tebrengen belastingsgevallen
17
8 Bepalingsmethode B:extreme-waardenanalyse
17
8.1 Inleiding
17
8.2 Dimensieloos maken
17
8.3 Windroosafhankeli jkheid
18
8.4 Extreme-waardenverdeling vandevormfactor
18
8.5 Relatiemetpotentiele omstandigheden
18
8.6 Reductievoorafmetingen vanhetgebouw
19
8.7
8.8
8.9
8.10
8.10.1
8.10.2
9
9.1
9.2
9.3
9.4 9.5
9.6
9.7
9.8
9.9
9.10
9.10.1
9.10.2
10
10.1
10.2
10.3
10.4
10.5 10.6
10.7
10.8
10.9 Dynamische
vergrotingsfactor
Windbelasting perwindrichting
Rekenwaarde vandewindbelasting
In rekening tebrengen belastingsgevallen
Lokale drukken
Krachten enmomenten
Bepalingsmethode C:extreme-waardenanalyse enwindklimaatstatistiek
Inleiding
Dimensieloos maken
Relatie metpotentiele omstandigheden
Bepaling vandeextreme-waardenverdeling vandevormfactor
Extreme-waardenverdeling vandestuwdruk
Reductie voorafmetingen vanhetgebouw
Dynamische vergrotingsfactor
Representatieve waardevandebelasting
Rekenwaarde vandewindbelasting
In rekening tebrengen belastingsgevallen
Lokale drukken
Krachten enmomenten
Rapportage Inleiding
Algemene gegevens
Beschrijving vanwindtunnel
Basisgegevens vangebouw enomgeving
Beschrijving vangemodelleerde gebouwenomgeving
Beschrijving vangemodelleerde aardsegrenslaag
Meetmethode
Analysemethode
ResuItaten uitmetingen
CUR-Aanbeveling
103
19
19
20
20
20
20
20
20
21
21
21
21
21
21
21
22
22
22
22
23
23
23
23
23
24
24
24
24
25
Titels vandevermelde normen,richtlijnen enAanbevelingen
26
CUR-Aanbeveling 103
OnderwerpDeze CUR-Aanbeveling geeftrichtlijnen voorhetvoorbereiden, uitvoereneninterprete-
ren van windtunnelonderzoek terbepaling vandeontwerp-windbelasting op(hoge)
gebouwen enonderdelen ervan.
2 Toepassingsgebied
2.1 Ooe/groep
Deze CUR-Aanbeveling isbedoeld vooropdrachtgevers, uitvoerendenengebruikers van
windtunnelmetingen voordebepaling vanontwerp-windbelasting opgebouwen en
onderdelen ervan,enistevens basisvoordetoetsende instanties.
2.2 Re/atiemethetBouwbes/uit
Windtunnelonderzoek wordtuitgevoerd indie gevallen waarinditvoor eenontwerp van
de constructie vaneengebouw ofonderdelen ervannoodzakelijk wordtgeacht. Volgens
8.6.1.3.3 vanNEN 6702:2001, inclusiefwijzigingsblad A1:200S,kandewindbelasting
door middel vanwindtunnelonderzoek wordenbepaald.
Windtunnelonderzoek moetinlijn met NEN 6700worden uitgevoerd enderesultaten
van dieproeven moetenovereenkomstig dienorm worden geYnterpreteerd. Wanneerdat
op oordeelkundige wijzeisgedaan, iseen windbelasting bepaalddieopgrand vanartikel
2.1, eerste lid,van hetBouwbesluit 2003voordebepaling vandesterkte vandebouw-
constructie inacht moet worden genomen.
Deze CUR-Aanbeveling geeftvoorhetindit hoofdstuk nadergedefinieerde toepassings-
gebied invulling aanhet'opoordeelkundige wijzeuitvoeren vanwindtunnelonder-
zoek'.
lndien deresultaten vanwindtunnelonderzoek aanleidinggeventotongunstiger belas-
tingen danbepaald volgens8.6.1.3.4 vanNEN 6702, dandienen dewindtunnelresultaten
voor dedimensionering vandeconstructie vangebouwen enonderdelen ervantewor-
den toegepast.
2.3 Situatieswaarvoor windtunne/onderzoek wordtaanbevo/en
Windtunnelonderzoek voordebepaling vandewindbelasting opgebouwen enonderde-
len ervan wordt aanbevolen voor:
? Gebouwvormen diesignificant afwijkenvandeinNEN 6702gegeven vormen, zoals
verwoord inNEN 6702inde toelichting bij8.6.4: "Voor situaties waarindenorm geen
windvormfactoren specificeertmoetendewindvormfactoren bepaaldzijnmetbehulp
van modelonderzoek ofliteratuurgegevens."
Dit kan relatie hebben metdevorm vandeplattegrand vanhetgebouw, maarookmet
de invloed vandehoogte. Degebouwhoogte wordtinNEN 6702nietalsafzonderlijke
parameter terbepaling vandewindvormfactor meegenomen.
? Gebouwen dieineen complexe omgeving wordengepland, waardoorwederzijdse
interactie afschermende enbelastingsverhogende effectenmogenworden verwacht.
Deze situatie betreftookgevallen waarbijeennieuw tebouwen gebouwuitmeerdere
gebouwdelen bestaat,dieonafhankelijk vanelkaar eeneigen stabiliteitssysteem heb-
ben, bijvoorbeeld tweetorens opeen gezamenlijke onderbouw.
2.4 Uits/uitingen
Deze CUR-Aanbeveling heeftgeenbetrekking opdebepaling vanhetwindcomfort
random gebouwen. Ziehiervoor (ontwerp-)NEN 8100.
Deze CUR-Aanbeveling heeftgeenbetrekking opalternatieven voorwindtunnelonder-
zoek zoals Computational FluidDynamics ofmetingen opvolle schaal. Voorhetuitvoe-
ren enanalyseren vanmeting enopvolle schaal wordtverwezen naarTNO Rapport
B92-0738.
CUR-Aanbeveling103
Deze CUR-Aanbeveling isniet toetepassen voordebepaling van:
vormfactoren voorinterne overdruk enonderdruk, volgensNEN
6702jA1:2005,
8.6.4.4;
vormfactoren voorwrijving, volgensNEN
6702jA1:2005, 8.6.4.5;
de drukvereffeningsfactor, volgensNEN
6702jA1:2005, 8.6.5;
de statistiek vanhetwindklimaat;
de dynamische krachtenopslanke, slappeconstructies zoalstuien, brugdekken, flexi-
bele dakconstructies.
2.5 Atmosferische-grenslaagwindtunnels
Windtunnelonderzoek voordebepaling vandewindbelasting opgebouwen dientte
worden uitgevoerd ineen atmosferische grenslaagwindtunnel. Hierinmoeteenturbu-
lente grenslaag wordenopgebouwd meteigenschappen dievergelijkbaar zijnmet de
aardse atmosfeer. Deeisen waara andeze turbulente grenslaagmoetvoldoen, zijngege-
yen inhoofdstuk 6van deze CUR-Aanbeveling.
3 Termenendefinities
3.1 Atmosferische-grenslaagwindtunnel:
Luchtkanaalwaarindeeigenschappen vandewind
in de aardse grenslaag kunnenwordennagebootst.
3.2 Blol
Reacties