Schadensfälle durch Böenstöße und ggf. dynamische Vergrößerung durch das Bauwerk:

 

Einsturz des Antennenaufsatzes                  Abbruch eines Kirchturms
eines Funkturms durch Gewaltbruch             infolge extremer Böen
nach Böenerregung und vorheriger
Ermüdung durch Wirbelerregung

 

Gemessene Windgeschwindigkeiten

Grundlagen der Bemessung:

Das rechte Bild zeigt einen Ausschnitt aus einem Meßschrieb der Windgeschwindigkeiten in 3 verschiedenen Höhen. Die Kurven sind um jeweils 10m/s verschoben, um eine Überlagerung zu vermeiden.

Man erkennt deutlich, wie sich die Böen, die sich als Windbälle deuten lassen, zunächst das höchste Aneometer erreichen und nach einer gewissen Zeit - wegen der Ballform - auch die unteren Anemmeter erfassen.

Die Verteilung über der Höhe ist zu jedem Zeitpunkt anders, es handelt sich um einen Zufallsprozeß.

 

 

 

 

 

 

 

Blocklastansatz nach DIN 4131

Die Böenwirkung wurde in der DIN 1055 Blatt 4 durch eine Einhüllende der Maximalwerte aller Böenspitzen über der Höhe berücksichtigt. Die Böenspitzen treten jedoch nicht zeitgleich auf (vgl. Windingenieurwesen dort Download Animation). Der Ansatz der Einhüllenden liegt deshalb für freistehende Bauwerke auf sicherer Seite, nicht aber für abgespannte Maste, da diese als Durchlaufträger (auf elastischen Stützen) anzusehen sind. Aus der Problematik der Einflußlinien ergibt sich, daß der Ansatz einer Vollbelastung nicht zu maximalen Schnittkräften führt.

 

 

 

 

 

Der Ansatz des Eurocode 1 , Abs. 2.4 stellt hier auf ein modernes probabilistisches Konzept um, das besser in der Lage ist, den Zufallsprozeß Wind zu beschreiben. Ausgegangen wird dabei vom mittleren Wind, dem ein Schwankungsanteil aus Böen zu überlagern ist. Der schwankende Anteil ist Gauss-verteilt, d.h. es reicht die Größe der Standardabweichung s zur Beschreibung.

 

 

 

 

 

Die Standardabweichung ist im Eurocode in Abhängigkeit von der Rauhigkeit des Geländes und der Höhe des Meßortes angegeben.

Bei linearen System oder nichtlinearen Systemen die linearisierten lassen,  wird die Berechnung im Frequenzbereich durchgeführt. Hierzu muß das Leistungsspektrum der Windkraft bekannt sein. Auch dieses ist im Eurocode gegeben. Im rechten Bild sind einige Spektern angegeben.

Hiermit kann durch Anwendung einer einfachen Formel, die auf einer Trennung der Resonanzantwort des Systems von der restlichen erzwungenen Schwingung beruht, die jeweilige Systemantwort bestimmt werden.

 

 

 

 

Bei Durchführung einer genauen Berechnung wird das Windleistungsspektrum mit dem Qudrat der mechanischen Übertragungsfunktion multipliziert. Das sich ergebende Spektrum ist das Antwortspektrum. Die Fläche unter dem Antwortspektrun ist die Varianz, d.h. das Quadrat der Standardabweichung des jeweiligen Antwortprozesses.

Hieraus ergibt sich unter Annahme einer zulässigen Versagenswahrscheinlichkeit die zugehörige Bemessungsschnittgröße.

Durch eine genauere Berechnung lassen sich häufig noch beachtliche Reserven aktivieren, wie viele entsprechende Untersuchungen gezeigt haben.

Untersuchungen dieser Art werden durchgeführt.