Eurocode onderschat windbelasting

vrijdag 13 juli 2012 3679x gelezen

Nieuwbouw heeft invloed op de windbelasting van bestaande gebouwen, vooral bij lokale drukken. Uit windtunnelonderzoek van adviesbureau Peutz blijkt dat de gevolgen groter kunnen zijn dan de Eurocode aangeeft.

De windbelasting op gebouwen wordt doorgaans bepaald met de Eurocode 1 (NEN-EN 1991:2005 deel 1-4) of door metingen aan schaalmodellen in de windtunnel. Nieuwe gebouwen kunnen van grote invloed zijn op bestaande gebouwen. Deze wisselwerking heet windinterferentie en hangt af van de vorm en afmetingen van de gebouwen, de onderlinge afstand en de ruwheid van de omgeving. In welke mate interferentie optreedt, is van belang voor met name constructeur en gevelbouwers, maar ook voor eigenaren van gebouwen waar vlakbij een nieuw gebouw wordt gepland.

 

Systematische metingen

Peutz heeft de afgelopen jaren systematisch metingen uitgevoerd aan windinterferentie ten aanzien van lokale winddrukken op gebouwen. Daarin zijn verschillende gebouwvormen en verschillende hoogte-breedte verhoudingen onderzocht. Er is gemeten aan benedenwindse en aan bovenwindse gebouwen. Ook is de turbulentie-intensiteit van de luchtstroming gevarieerd.

 

Conclusies onderzoek

De conclusies uit het onderzoek worden uitgebreid toegelicht in een artikel van Marcel van Uffelen in Bouwen met Staal uit juni 2012. Hij stelt dat het effect van windinterferentïe op bestaande gebouwen door nieuwbouw groot kan zijn. Vooral de zuiging op gevels en daken neemt toe, niet alleen de piekwaarde maar ook de fluctuerende component. Dit kan leiden tot snellere vermoeiing van materialen. Zelfs plaatsing van een lager gebouw in de nabije omgeving heeft een aanzienlijke invloed.

 

In dit artikel stelt de auteur voor een aanvullende richtlijn op te stellen voor lokale winddrukken.

 

______

 

Naar aanleiding van het bovenstaande bericht, dat is aangekondigd in de Cementnieuwsbrief van 17 juli 2012, is de onderstaande reactie ontvangen. De redactie meent er goed aan te doen de reactie op deze pagina integraal op te nemen.

 

 

Reactie op het nieuwsbericht 'Eurocode onderschat windbelasting'

prof.ir. C.P.W. Geurts (TNO / TU Eindhoven)

dr.ir. N.P.M. Scholten (ERB)

 

De Cementnieuwsbrief van 17 juli 2012 begint met de prangende titel: 'Eurocode onderschat windbelasting'. De inhoud van het artikel van Marcel van Uffelen van adviesbureau Peutz is eerder gepubliceerd in Bouwen met Staal van juni 2012, en is door meerdere gremia overgenomen.

 

De vraag rijst of het uitgevoerde onderzoek deze titel wel rechtvaardigt.

 

De vraag is ook of, alvorens dergelijke publicaties wereldkundig te maken, het verstandiger is eerst in petit comité te overleggen of het onderzoek dergelijke zwaarwegende conclusies wel rechtvaardigt en of het nodig is de suggestie te wekken dat te onveilige situaties aanwezig kunnen zijn of kunnen ontstaan.

 

Binnen de NEN-organisatie is inmiddels afgesproken om de publicatie in BmS te agenderen voor de eerstkomende vergadering van de normsubcommissie 351 001 01 'TGB basiseisen en belastingen'. Die commissie is immers primair verantwoordelijk voor de inhoud van de normbladen.  Nu ook Cement dezelfde tekst wereldkundig heeft gemaakt, is een reactie op voorhand wel op zijn plaats.

 

Het artikel in Bouwen met Staal en in Cement gaat in op de invloed die (hoge) gebouwen ondervinden als gevolg van de nabijheid van andere (al dan niet hoge) gebouwen, meer specifiek op de invloed op gevels en daken. Dit onderwerp is geregeld in paragraaf 4.3.4 van NEN-EN 1991-1-4+A1+C2:2011 in samenhang met NEN-EN 1991-1-4+A1+C2:2011/NB:2011, voor de belasting op lagere gebouwen, rondom een hoog gebouw. Deze regel is van toepassing zowel bij de realisatie van een nieuw, laag gebouw in de nabijheid van een bestaand hoog gebouw, als voor het bepalen van de invloed van een nieuw, hoog gebouw, op de bebouwing in de nabijheid. Voor bestaande gebouwen (waarbij na vergunningverlening in de nabijheid andere gebouwen zijn gerealiseerd) bevatten overigens niet de Eurocodes het beoordelingskader, maar NEN 8700:2011 in samenhang met NEN 8701:2011. In zo’n geval moeten er zeer zwaarwegende redenen zijn om verworven rechten (een eerder verleende vergunning) aan te tasten.

 

Het onderzoek van Peutz is een uitbreiding op de situatie die thans in de Eurocode is opgenomen. Het onderzoek beoogt dus een situatie te omschrijven die thans niet in de regelgeving is afgedekt, en levert daarmee mogelijk inzichten die een beter ontwerp van gebouwen, en gevels en daken in het  bijzonder, in de toekomst mogelijk maken. De in het artikel aangehaalde meetresultaten zijn summier in beschrijvende vorm weergegeven in de vorm van een factor IF, die de verhouding weergeeft van de windbelasting met verstoring en de windbelasting zonder verstoring. Deze methode geeft een goed beeld wat een nabij gebouw voor invloed kan hebben op de belastingen op een hoog gebouw.

 

De auteur komt op basis van zijn bevindingen tot conclusies die verregaande consequenties kunnen hebben voor het ontwerp van gevels en daken. In de uitwerking als rekenregel wordt zowel een verhoogde stuwdruk, als een verhoogde externe drukcoëfficiënt voorgesteld in de randzones van het hoge gebouw (in bovenste helft van de gevels). De randzone bij hoogbouw wordt bepaald volgens figuur 7.2.4 van EN 1991-1-4. Zone A heeft een breedte van b/5, waarbij b de breedte van het gebouw is. Als de rekenregel wordt gevolgd, betekent dit dat de waarden in 4 maal 2 zones, worden beïnvloed. Bij een gebouw van 100 meter hoog bij een plattegrond van 30 x 30 meter is de randzone 6 meter breed, en worden hogere waarden voor gesteld voor 48 meter van de totale omtrek van 120 meter. Dit betekent voor de gevels een forse toename in de belastingen en een behoorlijke kostenpost voor de gevelbranche.

 

Helaas ontbreekt het in het artikel aan onderbouwingen van de beschreven resultaten en de gegeven rekenregel. Het artikel is beperkt voorzien van figuren en tabellen, waarin de resultaten zijn gegeven.

 

De uitwerking in de vorm van IF-factoren heeft het bezwaar dat de nadruk ligt op de verhouding tussen een ongestoord en gestoord windveld. Hoge IF-factoren betekenen niet automatisch dat een hoge maatgevende belasting wordt bereikt. Immers, als de belasting in de ongestoorde situatie laag is, zal een IF > 1 niet noodzakelijk tot een belasting leiden die boven de maatgevende, en dus ontwerpbelasting uitkomt.

 

Overigens kan ook de omgekeerde situatie zich voordoen. In het onderzoek is gemeten bij één windrichting, overeenkomend met een loodrechte aanstroming op het referentiegebouw. Hoewel dit zeer interessante meetgegevens oplevert, is het niet vanzelfsprekend dat hiermee de maatgevende situatie is gemeten. Dit zou tot gevolg kunnen hebben dat in specifieke gevallen nog hogere waarden voor de belastingen worden gevonden.

 

Door Peutz wordt eveneens voorgesteld een afwijkende referentiehoogte voor de stuwdruk te kiezen. De huidige regel in de Eurocode heeft betrekking op de invloed van één hoog gebouw op omringende laagbouw. Verhoging van de stuwdruk door middel van aanpassing van de referentiehoogte is gebaseerd op de gedachte dat hoger gelegen luchtlagen met hogere snelheden naar beneden worden afgebogen en resulteren in grotere belastingseffecten op laagbouw. Er is dus een fysische onderbouwing voor aanpassing van de referentiehoogte. Het onderzoek van Peutz spitst zich toe op de invloed van twee hoge gebouwen op elkaar (waarvan het storende gebouw dezelfde of de halve hoogte heeft van het referentiegebouw). Het is in deze situatie niet logisch om de referentiehoogte aan te passen en zeker niet om een hoogte voor te stellen die boven de referentiehoogte van het hoogste gebouw ligt. Hiervoor ontbeert een fysische basis.

 

Uit lopend promotieonderzoek aan de TU Eindhoven van Okke Bronkhorst, waarbij soortgelijke metingen worden uitgevoerd, blijkt eveneens dat stroomopwaarts gelegen gebouwen invloed hebben op lokale belastingen. Het onderzoek van Bronkhorst omvat de effecten bij aanstroming over de gehele windroos, en in het onderzoek wordt de invloed op de belasting beschreven vanuit de optredende stromingseffecten. De optredende drukken die in dat onderzoek worden gevonden , rechtvaardigen vooralsnog niet de drastische wijziging van de normbladen, die door Van Uffelen wordt aanbevolen. Dit onderzoek zal in 2014 zijn afgerond en dan zullen de resultaten beschikbaar gemaakt worden voor de praktijk.

 

De TGB commissie pakt het intussen op, maar vooralsnog is er geen reken tot paniek.

 

Aanvullende Literatuur

Kim, W., Tamura, Y., & Yoshida, A., Interference effects on local peak pressures on buildings. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, volume 99, pp. 584-600.

Eurocode 2 is een uitgave van Aeneas.
© 2017 www.eurocode2.nl - alle rechten voorbehouden.