Großflächige Membrandachkonstruktionen: Windbelastung und dynamische Reaktion

Windlasten auf großflächige, leichte Membrandachtragwerke werden nach heutigem Stand der Technik projektspezifisch in Windkanaltests ermittelt. Simultane Winddruck‐Zeitreihenmessungen an der Dachober‐ und ‐unterseite ermöglichen die Berechnung instationärer Windlastverteilungen, deren Wichtigkeit für die Ermittlung der bemessungsrelevanten Windlastfälle aufgezeigt wird. Die zeitabhängigen Windlastverteilungen dienen auch als Basis für Simulationen windbedingter dynamischer resonanter Reaktionen großer, leichter Dächer. Diesbezüglich wird gezeigt, dass neben der zur Grundeigenfrequenz des Dachs gehörigen Modalform auch zu höheren Eigenfrequenzen gehörige Schwingungsmoden windbedingt angeregt werden können und folglich bei der statischen Bemessung zu berücksichtigen sind. Weiterhin wird verdeutlicht, dass die Definition nur eines konstanten dynamischen Lasterhöhungsfaktors für das Dach (meistens) nicht zielführend ist. Letztendlich wird aufgezeigt, dass Windkanaluntersuchungen für die Ermittlung zeitlich schwankender Windlasten und zugehöriger dynamischer resonanter Lasten geeigneter sind als numerische Simulationen (CFD).

It is state of the art to determine wind loads on large‐span lightweight roofs by means of appropriate wind tunnel tests. Simultaneous measurements of wind‐pressure time series on upside and downside of the roof allow calculation of time‐dependent wind load distributions over the roof which – as will be shown – are relevant for design purposes. These time‐dependent wind load distributions are also the basis for calculation of corresponding dynamic response of the roof (dynamic resonant loads caused by wind impact). It will be shown that consideration of different modal shapes may be important for design of large‐span lightweight roofs. Furthermore, it will be discussed that is not accurate to apply only one constant dynamic amplification factor for whole roof. Finally, it is described why numerical flow simulations (CFD=computational fluid dynamics) are (still) not appropriate to determine design wind loads and corresponding additional dynamic resonant loads for large‐span lightweight roofs adequately.