Door Lee Johnson, bijgewerkt op 24 maart 2022

Alle buitenconstructies moeten zo worden ontworpen dat ze windkrachten kunnen weerstaan. Hoewel de fundamentele fysica eenvoudig is, vereist ontwerp in de echte wereld een zorgvuldige afweging van veel variabelen. Voor de meest nauwkeurige resultaten vertrouwen de meeste professionals op gespecialiseerde software of een online calculator die alle relevante factoren omvat. Met een basisformule kan echter een snelle schatting worden verkregen.

Wat is een windbelasting?

Een windbelasting is de kracht die wind uitoefent op een oppervlak, uitgedrukt als totale kracht (Newton) of als druk (Pascal). In de praktijk kan wind drie verschillende krachten op een constructie uitoefenen:optillen (heffen van daken), afschuiving (horizontale druk die een gebouw kan kantelen) en lateraal belasting (breed “duwen” dat een constructie van zijn fundering kan verplaatsen). Deze gids richt zich op zijdelingse belastingen, het meest voorkomende doelwit voor bouwvoorschriften.

Formule van windsnelheid tot kracht

De fundamentele relatie tussen windsnelheid en kracht is:

Fw = ½ ρ v² A

waar:
ρ =luchtdichtheid (≈1,2 kg/m³ op zeeniveau en 15°C, maar varieert afhankelijk van de hoogte en de temperatuur),
v =windsnelheid (m/s),
Een =geprojecteerd gebied blootgesteld aan de wind (m²).

Delen door het gebied geeft de winddruk:

p = ½ ρ v²

Bij het ontwerp wordt de hoogste ontwerpwindsnelheid, doorgaans afgeleid van lokale codetabellen, gebruikt om de veiligheid onder extreme omstandigheden te garanderen.

Inclusie van weerstandscoëfficiënten

Voor niet-vlakke oppervlakken wordt de windkracht gematigd door de luchtweerstandscoëfficiënt van de vorm (C_d ). De gewijzigde vergelijking wordt:

Fw = ½ ρ v² Cd A

Typische waarden:vlakke plaat≈1,0; cilindrische kolom≈0,67; onregelmatige structuren≈0,8–1,2. Standaardtabellen uit ASCE7 of Eurocode1 bieden coëfficiënten voor de meest voorkomende geometrieën.

Bijkomende beïnvloedende factoren

• Windsnelheidvariatie met de hoogte (de exponent van het windprofiel)
• Oppervlakteruwheid (glad glas vs. getextureerde gevel)
• Topografie en terreinklasse (vlakke vlakte vs. heuvelachtig gebied)
• Nabijheid en opstelling van aangrenzende gebouwen (windschaduw, kanalisering)
• Interne structurele stijfheid en dempingseigenschappen

Vanwege deze complexiteit kan een eenvoudige berekening het beste worden gebruikt voor de voorlopige dimensionering. Raadpleeg voor het definitieve ontwerp de relevante code (bijvoorbeeld ASCE7, Eurocode1) en overweeg een windtunnelstudie of CFD-analyse als de constructie zeer onregelmatig is.

Voor een snelle online schatting kunt u onze Windbelastingcalculator proberen waarin gegevens over dichtheid, hoogte, vorm en lokale windsnelheid zijn verwerkt.

Afbeelding tegoed:GrashAlex/iStock/GettyImages