Windbelasting kan aanzienlijke krachten uitoefenen op verschillende structuren, zoals staalconstructies, silo’s, opslagtanks, masten en andere stalen objecten. Deze krachten kunnen de stabiliteit en veiligheid van deze constructies beïnvloeden en moeten daarom zorgvuldig worden berekend en overwogen tijdens het ontwerp en de bouw van de constructies.
Staalconstructies
Windbelasting kan zijdelingse drukkrachten en opwaartse zuigkrachten veroorzaken op stalen gebouwen en constructies. Deze drukkrachten kunnen resulteren in een verplaatsing van de structuur en veroorzaken momentkrachten op de steunpunten. Het is essentieel om de juiste materialen en dimensionering te gebruiken om de constructie bestand te maken tegen deze krachten en om de veiligheid van het gebouw te waarborgen.
Silo’s en opslagtanks
Silo’s en opslagtanks zijn vatbaar voor windbelasting vanwege hun grote blootstelling aan de wind. Wind kan hoge zijwaartse krachten uitoefenen op de cilindrische wanden van deze structuren, wat kan leiden tot buiging en vervorming. Het is van cruciaal belang om rekening te houden met deze krachten bij het ontwerp en de keuze van het materiaal om ongewenste vervormingen of zelfs structureel falen te voorkomen.
Masten en overige stalen objecten
Masten, antennetorens en andere stalen objecten kunnen aanzienlijk worden beïnvloed door windbelasting. Wind kan resulteren in buiging en torsie van deze structuren, wat de stabiliteit in gevaar kan brengen. Bij het ontwerpen van dergelijke objecten moeten ingenieurs rekening houden met de aerodynamische eigenschappen en de juiste sterkteberekeningen uitvoeren om ervoor te zorgen dat de structuren bestand zijn tegen de heersende windomstandigheden.
Krachtberekening en sterkteberekening voor de impact van windbelasting:
De berekening van de krachten als gevolg van windbelasting alsmede de sterkte van van bovengenoemde structuren, vereist een grondige engineeringbenadering. In het algemeen omvat dit proces de volgende stappen:
1. Windomstandigheden bepalen: De eerste stap is om de heersende windomstandigheden op de locatie van de constructie te bepalen. Dit omvat het analyseren van historische windgegevens en het vaststellen van de windsnelheden en -richtingen waaraan de structuur wordt blootgesteld.
2. Winddruk berekenen: Op basis van de bepaalde windsnelheden wordt de dynamische winddruk op de structuur berekend. Deze druk wordt bepaald volgens de relevante normen en codes, afhankelijk van het type constructie en de geografische locatie.
3. Dragende oppervlakte bepalen: De oppervlakte van de structuur die wordt blootgesteld aan de wind wordt geïdentificeerd, omdat dit van invloed is op de totale windbelasting.
4. Krachtberekening: Met behulp van de dynamische winddruk en het dragende oppervlak wordt de totale windkracht berekend die op de constructie werkt. Deze krachten omvatten de laterale krachten en opwaartse zuigkrachten.
5. Sterkteberekening: De berekende windkrachten worden vervolgens in een FEM / FEA sterkteberekening opgenomen. Hierbij worden de stijfheid en sterkte van de constructie beoordeeld om te controleren of de structuur bestand is tegen de optredende belastingen.
6. Ontwerp en dimensionering: Op basis van de structurele analyse worden de materialen en dimensies van de constructie aangepast om te voldoen aan de veiligheidseisen en om ervoor te zorgen dat de constructie stabiel blijft onder de heersende windbelasting.