Zur Ermittlung verformungsabhängiger Windlasten bei leichten Flächentragwerken: Fid-Bau Portal

Zur Ermittlung verformungsabhängiger Windlasten bei leichten Flächentragwerken

Rosemeier, G.E.

Das Wechselwirkungsproblem zwischen Windlast und stark deformierbaren leichten Dachtragwerken wird hier untersucht. Dabei werden die vorformungsabhängigen Windlasten ermittelt. Als Beispiel für vorformungsweiche Strukturen wird hier das gewichtsstabilisierte Hängedach, vor allem der Durchschlageffekt unter Windlast, bevorzugt behandelt. Das vorgelegte Verfahren gestattet jedoch eine Erweiterung auf beliebige andere leichte Flächentragwerke, z.B. pneumatische Strukturen. Während die Strukturmechanik im wesentlichen konventionell übernommen wird, liegt der Schwerpunkt der vorliegenden Untersuchungen auf den strömungsphysikalischen Bereichen. Es wird angenommen, daß nur sehr langsame Dachverformungen unter Windlast eintreten, so daß das Durchschlagverhalten des Daches ähnlich wie bei Schalenbeulproblemen quasistatisch untersucht werden kann. Besonders interessant ist dabei ein Zusammenwirken zwischen abgelösten Strömungszonen (Totwasser) und anliegenden Bereichen der Strömung, die potentialtheoretisch in Näherung zu erfassen sind. Das bisher ungelöste Problem der senkrecht oder schräg angeströmten Platte (oft als Ersatz für die Vorderwand der Hallen mit der entsprechenden Totwasserausbildung) wird hier durch ein neu formuliertes Optimierungskriterium unter Benutzung der Singularitätenmethode (Quell-Senken, Einheitswirbel) und eine nachfolgende Grenzschichtrechnung in Näherung gelöst. Hieraus lassen sich die Stömungsdrücke aus Wind auf den stark deformierbaren Dachstrukturen berechnen, wobei die Dachverformungen als veränderliche geometrische Randbedingungen zu berücksichtigen sind. Im Bereich der anliegenden Potentialströmung sind hierbei mitbewegte Quell-Senken-Singularitäten auf den Dächern anzuordnen und die zugehörigen inkrementell aufzubringenden Windlasten zu korrigieren. Bei sehr großen Dachverformungen können luvseitige Dachbereiche aus der Totwasserzone heraustreten und infolge der Potentialströmungen starke Erhöhungen der Sogbeiwerte und damit eine Förderung des Durchschlageffektes bewirken.