Aerodynamik im Bauwesen
Aerodynamik im Bauwesen BauFachForum Begriffserklärung übersetzt auf das Bauen.
Aerodynamik im Bauwesen BauFachForum Begriffserklärung einfach erklärt für das Bauen.
Kommentar vom Thierrischen Orakel:
Leider können wir Hunde nicht fliegen!!!
Oder gibt es auch Flughunde?
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Kurzbeschreibung:
Aerodynamik wird vom altgriechisch ἀήρ aer bzw. aus der Luft, und δύναµις dynamis als ein Teil unserer Kräfte abgeleitet.
Sie ist ein Teil der Fluiddynamik oder einfacher ausgedrückt von der Strömungslehre. Darunter verstehen wir im Bauwesen das Verhalten von Körpern in der Luft oder in kompressiblen Gasen. Hier sprechen wir auch von Gasdynamik. Dazu kommt als zweiter Bereich der Fluiddynamik, die Hydrodynamik in Bezug auf Flüssigkeiten unter der Aerodynamik.
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Wie greift Wind an unser Gebäude an?
Aerodynamik im Bauwesen BauFachForum Begriffserklärung über die Windangriffe ans Gebäude.
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Aerodynamik und Schäden im Bauwesen.
Aerodynamik im Bauwesen BauFachForum Begriffserklärung Übersetzt auf das Bauen.
Bauschäden durch Aerodynamik erkennen:
Wir müssen uns bei der Aerodynamik an unserem Gebäude immer vor Augen halten, warum eine Möwe beispielsweise auf einer Mole, bei bis zu 120 Std/km Windangriff mit ca. 100 g Eigengewicht auf dieser Mole quietsch fidel sitzen lässt. Wir Menschen können diesen Windangriffen dann nicht mehr standhalten.
Und dies müsst Ihr bei einem Schaden immer so umsetzen, warum der Schaden am Gebäude überhaupt entstanden ist? Und dabei müssen wir immer nachforschen, warum etwas in der Natur naturwissenschaftlich geht und bei uns am Gebäude nicht?
Das ist auch das Problem unserer Planer:
Denn in den gesamten Studien der Planer und Bauleiter werden die aerodynamischen Grundlagen kaum behandelt. Daher bekommen wir ja Gebäude, die aus der Aerodynamik heraus ohne Gegenwehr einer Planung und Ausführung an unseren Gebäuden den Wind gewähren lässt, wie dieser aus der Naturwissenschaft heraus selber das bestimmen kann und möchte.
Daher müssen wir bei diesem Thema für die Schäden an unseren Gebäuden durch Aerodynamik uns erst mal Wissen über die Aerodynamik selber erarbeiten.
Aus den Folien kann erkannt werden, dass die Aerodynamik kaum in einer DIN Grundlage des Hausbaus gefunden werden kann. Hier werden meist immer nur die Verweise auf die DIN 4108 mit dem Schutz gegen Feuchtigkeit und der Energieausleitung an Gebäuden.
Ja, natürlich sind dort die Berechnungsgrundlagen da und gegeben. Allerdings kennen wir aus der DIN heraus kaum Grundlagen auf die wir Sachverständige bei Schäden durch Aerodynamik zurückgreifen können.
Das Schulden des Erfolg der Sache:
Da aus der DIN des Hausbaus mit Ausnahme den Sondergrundlagen beim Hochhausbau kaum etwas aus der VOB gefunden werden kann, ist die DIN EN 14067-5:2023-03 Bahnanwendungen – Aerodynamik – Teil 5: Anforderungen und Prüfverfahren für Aerodynamik im Tunnel; Deutsche Fassung EN 14067-5:2021 + AC:2023 hier wegweisend.
Denn gerade bei einem Zug mit seiner Geschwindigkeit und beispielsweise dem einfahren in einen Tunnel, sind wir mit den gleichen Problem an unseren Ein- und Mehrfamilienhäusern konfrontiert.
Jetzt kann sich im Schadensfall vor Gericht sicherlich die Partei der Planung beispielsweise darauf berufen, dass diese hier zitierte DIN nicht in die geschuldeten Vertragsgrundlagen gehören.
Das ist so sicherlich richtig. Allerdings wird ein Gericht ein solches Argument nicht gelten lassen. Denn der Planer, wie auch der Bauleiter, ist immer in der Schult, den Erfolg der Sache langlebig zu garantieren und herzustellen.
Und damit ist für uns Sachverständige nicht mehr die Frage nach einer DIN zu suchen die die Aufgabenstellung eines Werkvertrags gerecht wird. Sondern die Frage, inwieweit in der Verantwortung des Erfolgs der Sache hätten Maßnahmen ergriffen werden müssen um gerade diesen Erfolg sicher zu stellen. Daher ist die Aerodynamik ein wichtiger Bestandteil für die Schadensanalyse für einen Sachverständigen.
Von der Aerodynamik zur Schadenvermeidung lernen!!!
Aerodynamik im Bauwesen BauFachForum Begriffserklärung und das Wissen über Flugzeuge.
Was ist denn Aerodynamik?
Wenn wir schon am Bauschaden sind, dann müssen wir erkennen, dass der Windangriff mit Aerodynamik extreme Kräfte beschreibt. Auch aus der Luftfahrttechnik heraus geht es um einen dynamischen Abrieb.
Mit diesem Windantrieb, können mit dem Wissen über Aerodynamik Flugzeuge fliegen und Segelschiffe in gleicher Weise sich mit dem Segel und dem Wind fortzubewegen.
Aber jetzt Vorsicht!!!
Im Bauingenieurwesen beispielsweise nimmt im Brückenbau beispielsweise gerade diese Windkraft des dynamischen Angriffs eine entscheidende Schlüsselstellung ein.
Die Tacoma-Narrows-Brücke:
Die Tacoma-Narrows-Brücke oder englisch Tacoma Narrows Bridge, war mit Ihrem Einsturz am 07. November 1940 durch Schwingungen aus Winde der Anlass, dass die Architektur ganz strikt auf Aerodynamik ausgelegt werden musste. Die Hängebrücken im US-Bundesstaat Washington lösten aus, dass große Bauteile beispielsweise nicht nur mit Berechnungen in der Architektur behaftet und gebaut werden durften, sondern diese Bauteile als Miniaturen im Maßstab in den Windkanälen getestet werden müssen. So, wie Autos auch im Windkanal getestet werden.
Vom Flugzeug zum Gebäude:
Damit wir hier ein Verständnis bekommen, werden jetzt immer zum Fließtext der Aerodynamik aus dem Flugwesen immer auf das Bauwesen übertragen wird. Damit Ihr erkennen könnt, wie der Wind auf unsere Bauwerke eingriff nimmt.
Entscheidend ist ja, dass wir an unseren Gebäuden und Bauteilen Prüfungen nach Schlagregen vornehmen müssen.
Schlagregen beispielsweise ist eine Kombination von Wind und Niederschlag wie beispielsweise Regen. Daraus wird dann aus Druck- und Sog, in der Entwicklung von Unter und Überdruck die Pascal Bezeichnung der Schlagregenbeständigkeit des Bauproduktes oder des Gebäudes benannt wird.
Daher bekommt Ihr in der Folge die Seminarfolien vom BauFachForum über Aerodynamik offengelegt.
Aerodynamik auf das Gebäude übertragen:
Aerodynamik im Bauwesen BauFachForum Begriffserklärung und der Übergang zum Baukörper.
Aerodynamik eine Grundlage der Naturwissenschaft.
Aerodynamik im Bauwesen BauFachForum Begriffserklärung Übersetzt auf das Bauen.
Aerodynamik und das Fliegen:
Hierunter fällt in die Aerodynamik beispielsweise ein Vielzahl an technischen Berufen im Bauwesen. Alles, was ein Dach, die Dachziegel oder Fassaden und Fenster anbelangt, ist immer vom Druck und Sog der Aerodynamik abhängig. Besser gesagt, die Aerodynamik produziert den Druck und den Sog auf unsere Gebäude.
Der Fahrzeugbau:
Gleiches beispielsweise finden wir in der Fahrzeugbautechnik. Wir suchen uns immer unsere Autos nach dem Augenschein aus. Da schauen wir auf die Räder, den Radstand, der Form des Wagens und allem voran, welche Ausstattung der Wagen hat und bestimmen somit das Design, das wir kaufen wollen.
Machen wir ein Experiment:
Wenn wir beispielsweise 5 Fahrzeuge unterschiedlicher Hersteller in der gleichen Kubik-Klassen nehmen und diese alle mit der gleichen grauen Farbe lackieren, hätten wir einen Vergleich der Marken.
Wenn wir dann noch die Scheiben abdecken, die Räder und die Radkappen abmachen und die Lichter verdecken, sowie die Markenzeichen wegmachen, werden wir überrascht sein.
Denn dann werden wir diese 5 unterschiedlichen Autos von unterschiedlichen Marken nicht mehr auseinanderhalten können.
Warum das nicht?
Weil das Design des Aussehen eines Autos nicht ein Designer macht und entwickelt. Sondern naturwissenschaftlich gesehen immer der Windkanal. Er ist dafür verantwortlich, ob das Auto überhaupt nach vorne bewegt werden kann ohne extreme Energieaufwendungen zu betreiben.
Aber auch, dass es nicht von der Straße abhebt wie ein Flugzeug.
Somit erkennen wir gerade in der Autoindustrie, dass die Aerodynamik das A und das O der Entwicklung darstellt. Und da die Naturwissenschaft bei allen Auto-Herstellern gleich ist, werden auch die Karosserien nach dem Windkanal gefertigt. Und das, bei allen Herstellern gleich. Würde sich der Hersteller nicht nach dem Windkanal richten und er ein Auto herstellen würde, das ungünstig zum Windkanal gefertigt wird, wäre das der Bankrott dieses Unternehmens.
Dann hätte dieser Hersteller schon alleine gar nicht die Möglichkeit ein Sprit günstiges Auto herzustellen.
Hier würde naturwissenschaftlich die Aerodynamik die ganze Energieberechnung in Frage stellen.
Die Lehre von der Aerodynamik:
Aerodynamik im Bauwesen BauFachForum Begriffserklärung oder die Frage nach den speziellen Lehrthemen der Aerodynamik:
Steigen wir in die Spezialgebiete der Aerodynamik ein:
Lehrtechnisch ist die Aerodynamik eine Untergruppe der Strömungsforschung. Das nennen wir im Fachbegriff auch Fluiddynamik. Auch hier haben wir es wieder mit Untergruppen von Spezialbereichen zu tun.
Das Spezialgebiet Tragflügel-Theorie:
Dabei verstehen wir die Bewegungen eines Flügels in dichtem Gas. Also, die Form des Flügels somit den Auf- oder Abtrieb bestimmt.
Also, wenn wir noch einmal an unsere Möwe zurückdenken, muss diese so aus der Natur geformt werden, dass Sie am Bauch einen wesentlich weiteren Weg der getrennten Luftströmungen entgegensetzt. Das heißt, dass der weitere Weg am Bauch aus der Aerodynamik den Unterdruck bildet, damit die Möwe bei extremem Wind auf der Mole sitzen kann/bleibt.
Nehmen wir jetzt den Umkehrschliss, dass die Möwe am Rücken den längeren Strömungsweg des Windes aufweisen würde, würde die Möwe wie ein Flugzeugflügel Auftrieb bekommen und abheben.
Das Bauwesen:
Daher müssen wir im Bauwesen immer in der Planung darauf achten, dass wir keine Windangriffe bilden, die unsere Bauteile von der Baustelle abheben würden. Beispielsweise bleiben Dachplatten ja nicht auf dem Dach liegen, weil Sie genagelt oder geschraubt werden. Die Dachplatte hält auf dem Dach bei Wind, indem wir mit einem Dach- und Traufvorsprung eine Windtrennung produzieren. Damit entstehen auf dem Dach zwei Luftströmungen, die damit ca. 200 mm über den Dachplatten ein Unterdruck entstehen lassen. Somit mit diesem Unterdruck, der mit der Erhöhung der Windstärke immer größer wird und die Dachplatte somit mit dem Wind fest auf das Gebäude drückt, die Naturwissenschaft für das Bauen eingenommen werden muss.
Aber Vorsicht!!! Diese Situation muss planerisch geplant werden!!!
Das Spezialgebiet Raumfahrtaerodynamik:
Hierbei haben wir es mit der Grundlage zu tun, wenn ein Flugkörper aus dem Weltall mit der Schwerelosigkeit in die Erdatmosphäre eintritt. Also, von einer Schwerelosigkeit Materialien in eine Druckbewegung gebracht werden.
Auf das Bauwesen übertragen:
Nehmen wir beispielsweise ein altes Fachwerkhaus mit all seinen Wind Verwirbelungen und den Windabweisern vom Gebäude. Dann können wir planerisch erreichen, dass unser Gebäude mit keinerlei Druck und Sog am Gebäude konfrontiert wird. Das Gebäude, wie beispielsweise an einem Umgebinde-Haus bzw. an den Blockstuben, steht dabei in einem autarken Strömungsbereich. Der ist mit der Schwerelosigkeit gleichzusetzen.
Das ist dann die Grundlage, dass wir uns wundern, weshalb die eine Farbe an Holz oder der Fassade in der freien Bewitterung beispielsweise jahrzehntelang nicht angegriffen wird und die andere nach 3 Monaten versagt.
Produzieren wir jetzt allerdings eine Fehlplanung in der Aerodynamik, dann wird die vergleichbare Schwerelosigkeit des Gebäudes extrem mit Windbelastungen konfrontiert.
Ein Beispiel dazu:
Nehmen wir eine verschlossene Bierdose und binden diese an eine Schnur. Gleichfalls binden wir diese Dose an einen Stein. Danach versenken wir diese Bierdose in einem Stausee auf ca. 3-5 Meter Wassertiefe.
Dann werden wir, wenn wir diese Dose nach ca. einer Stunde wieder an die Oberfläche holen, dass der Inhalt nicht mehr in der Dose ist und die Dose aus dem Wasserdruck zerquetscht wurde.
Und so, müssen wir uns die Raumfahrtaerodynamik im Bauen vorstellen.
Der Druck auf die Baustelle oder unser Objekt, kann mit einer Fehlplanung so groß werden, dass uns Scheiben zerbersten und aus den Fensterrahmen gerissen werden.
Daher ist immer bei MIG oder Mehrscheiben Isolierglas die Gasfüllung entscheidend. Hier verwenden wir bis 800 Höhenmeter Höhe Argon-Gas.
Wenn wir eine 2-Scheiben MIG-Scheibe produzieren wollen, sind wir ja gerade mit dem Unter- und Überdruck oder dem naturwissenschaftlichen Druck und Sog konfrontiert. Hierbei haben wir bei zwei Scheiben U-Wert von ca. 1,0 bis 1,1W/²K.
Wäre jetzt im Zwischenraum eine reine Sauerstoff Füllung, würden diese beiden Scheiben mit dem Druck und Sog der Aerodynamik bi- und plan-Konkav verformt werden. Das Argon-Gas verhindert dies bis auf eine Höhe der Meereshöhe von ca. 800 m. Danach kann das Argon-Gas diese Grundlage nicht mehr halten und die Scheiben würden zerbersten.
Low-E Gläser:
Darunter verstehen wir bei hochwertigen Verglasungen ab 3 Scheiben spezielle Gase, die auch über 800 m Höhenlinien funktionsfähig sind.
Low-E Gläser stehen für den Begriff bzw. Abkürzung für Low-Emissivity-Glas = geringe Wärmeabstrahlung, was durch eine hauchdünne Beschichtung aus Metall auf dem Glas erfolgt. Dass dies allerdings nur mit einer Warmem Kante des Randverbunds kombiniert werden muss bzw. funktioniert, wird hier in diesem Thema nicht näher erläutert.
Um den Uw-Wert des gesamten Fensters zu erhöhen, wird bei der Herstellung der Randverbund als Warme Kante ausgeführt. Dieser Randverbund hat höhere Dämmeigenschaften, als der üblich verwendete Randverbund einer Doppelverglasung oder einer Dreifachverglasung. Die Wärmedämmung der neuen Fenster wird deutlich verbessert.
Low-Emissivity-Glas:
Wollen wir jetzt über 800 m Höhenlage bauen, müssen wir in der Gasfüllung auf eine
Krypton-Gasfüllung zurückgreifen. Weniger wegen des U-Wert von ca. 0,4, den wir eventuell erreichen wollen. Sondern, wegen der Verformung der Scheiben mit dem Eigendruck der Höhenlage.
Erinnert euch an das Experiment mit der Bierdose. Das ist das Gleiche wie hier mit der Höhe, in die wir unsere MIG-Scheiben aussetzen wollen.
Damit müsste jetzt für euch erkannt werden, dass auch die Raumfahrtaerodynamik eine ganz entscheidende Rolle für die Entwicklung und den Einsatz unserer MIG-Scheiben in unseren Fenstern auf unseren Baustellen darstellt.
Aus unseren Seminarfolien weiter über Aerodynamik:
Aerodynamik im Bauwesen BauFachForum Begriffserklärung Aerodynamik besser verstehen.
Aus den Bauschäden lernen:
Aerodynamik im Bauwesen BauFachForum Begriffserklärung vom Schaden zur Wissenschaft der DIN!!!
Folien zum Verständnis und Aerodynamik zum Studieren:
Wir befinden uns immer noch an den Untergruppen der Strömungsforschung:
Aus den Folien konnten wir jetzt erkennen, dass die Aerodynamik eine entscheidende Grundlage für das Funktionieren des Gebäudes einmal in der Druck- und Überdrucktechnik darstellt, die dann zu Kräften auf das Bauwerk einwirken und zum anderen die Druck-Sogverhältnisse auch im Inneren des Gebäudes steuern bzw. beeinflussen.
Wir müssen uns immer im Klaren sein, dass Windangriffe mit deren Kräften die ausgeübt werden immer auch eine Grundlage der Statik des Gebäudes und daraus zu folgern, der Standsicherheit des Gebäudes einwirkt. Wir erkennen aus unseren Einsturzbeispielen, dass hier sogar Star-Architekten oftmals die Lasten unterschätzen. Abgeleitet werden diese Kräfte allerdings immer von der Strömungsforschung an unserem Gebäude. Wird diese nicht vorgenommen, geht das Ganze meist in die Hose.
Wir wollen weiterfahren mit den Untergruppen der Strömungsforschung. Dazu zählen dann noch:
Die Überschallaerodynamik:
Hier sind wir jetzt an einem Thema angekommen, das wir im Bauwesen nur bei Orkanen und Twister bzw. Wirbelstürmen erreichen. Hier sprechen wir dann von Windgeschwindigkeiten, die Überschall-Geschwindigkeiten erreichen. Der Fachbegriff im Flugwesen ist dabei Mach 1 bis Mach 3.
Beachten müssen wir allerdings:
Auch dieses Fachgebiet dürfen wir im Bauwesen nicht außer Acht lassen. Bauen wir ein Gebäude, das technische Windüberlagerungen flächig oder auch mit den aufsteigenden Winden produziert, erreichen die Windgeschwindigkeiten enorme Aufsummierungen.
Dabei schaukeln sich dann auch die Druck- und Sogkräfte an unseren Bauteilen enorm auf.
Ein Beispiel:
Bei den Schlagregenprüfungen in unseren Prüfkammern reden wir von Pascal-Kräften. Als SI-Einheit ist dies der Begriff Pa.
Um das leichter zu verstehen, ist der Schlagregen ja keine Einheit von Regen in der Bezeichnung von Pa. Sondern eine Einheit der Gesamtheit von Regenniederschlag in Zusammenhang mit dem Unter- und Überdruck des Windes aus der Aerodynamik heraus.
Also, Regenentsprechend ein Niederschlagswert darstellt und dann auch der Wind in Pa ausgedrückt wird, der auf unser Bauwerk oder Bauprodukt einwirkt.
Nehmen wir mal ein Fenster. Dann hält unser Fenster mit einer Größe von ca. 1200 x 1300 mm in der Prüfkammer einen Pa-Druck von 800-900 Pa stand.
Nehmen wir jetzt aber, das Fenster als Stulpfenster, also als zweiflügliges Fenster mit Öffnungsflügel ohne ein Setzholz, dann wird dieser Anschluss im Schlagregenbereich lediglich ca. 300 Pa liefern können. Mehr ist technisch gesehen nicht möglich. Der Normgeber in der DIN sprechen hier von vernachlässigbaren Schwachstellen.
Jetzt der Schaden dazu:
An diesem Stulp passiert in der Regel, wenn wir bezüglich der Aerodynamik so gebaut haben, dass das Fenster aus den natürlichen Windverhältnissen nicht unter Druck- und Sog gesetzt werden kann, gar nichts. Denn dann greift, wie aus den Folien an den Blockstuben der Umgebindehäuser zu erkennen, das gleiche wie im Weltall. Es wird eine Wind- und Luftfreie-Zone entstehen. Das wiederum heißt, dass unsere Fenster auch mit Regen keinerlei Druck und Sog ausgesetzt werden.
Vielleicht kommt euch jetzt die Grundlage mit der Raumfahrttechnik etwas näher.
Aber das Ganze nicht wörtlich nehmen. Natürlich entsteht hier kein Schwereloser Raum wie im All. Aber, eine Windberuhigte Zone, die das Bauobjekt nicht angreift.
Zu erwähnen wäre noch, dass Pa nach dem Wissenschaftler Blaise Pascal benannt wurde.
Und jetzt zum Pascal oder Windschaden:
Wenn unsere Fenster jetzt aus der DIN heraus mit Unterschiedlichen Pa Belastungen mit beispielsweise Stulpfenster versehen sind, stellt sich die Frage, ob dann eine Wassereindringung am Stulp über 300 Pa Schlagregenangriff zu einer Unzulänglichkeit führt, die in der Rechtstechnik dann zu einem Mangel führt?
Das ist die Preisfrage, die nach den Erkenntnissen des SVB bis dato noch kein Gericht beurteilen musste. Und das ist letztendlich bei Stulpfenster mit fehlerhaften Planung der Aerodynamik dann die Frage, ob hier die Planung mit in die Verantwortung gebracht werden kann?
Wenngleich das Ganze so einfach wäre, das Gebäude so zu planen, dass dies frei von Wind und Sog gestellt wird.
Was ist denn Pa in Zahlen?
Abgeleitet werden kann, dass 1 Pa = 1 N·m−2
Das versteht natürlich kein Mensch.
Einfach erklärt. 1 Pa ist der Druck, der auf ein Bauteil senkrecht im 90 ° Winkel mit einem Newton Kraft auf die Fläche einwirkt. Immer bezogen auf einen m².
Das ist für uns natürlich ein ganz geringe Einheit, die auf unseren Baustellen keine Schäden produziert. Denn im Vergleich zur Normalkraft des Atmosphärendruck der bei einem mittlere Luftdruck der Atmosphäre, wie wir fachtechnisch auch sagen atmosphärische Druck, auf Meereshöhe standardmäßig 101.325 Pa = 101,325 kPa = 1013,25 hPa = 1 atm beträgt, zu vernachlässigen ist.
Ein atm ist dabei ca. 1 bar.
Hier reden wir bei Windangriffen bei Gebäuden auch meist von Hektopascal in der SI-Einheit 1 hPa = 100 Pa oder wir rechnen mit Kilopascal was dann aus den SI-Einheit 1 kPa = 1000 Pa bedeutet. Daraus dann das Bar als 1 bar = 105 Pa = 100 kPa abgeleitet wird.
Zum besseren Verständnis:
Wenn wir unser Fenster im Prüfstand eingestellt haben, fahren wir ja nicht sofort auf die möglichen 900 Pa hoch. Das erlaubt die Prüfnorm nicht. Wir beginnen dann mit 1 bar und fahren dann nach einzelnen Prüfverfahren um ein weiteres bar nach oben.
Zu den Prüfnormen von Fenster und Türen:
Wie das in Deutschland im Zwist mit der EU im Verwaltungsapparat kaum verständlich ist, ist das Ganze auch in der Prüfnorm von Fenstern und Türen nicht so ganz einfach.
Wo ist der Unterschied zwischen deutscher DIN und EN DIN?
Und da beginnt hier bereits das Problem. Gültig ist immer die EN-DIN für Europa.
Allerdings, wenn die nationalen DIN-Grundlagen verschärfter sind, wie die EN-DIN, muss nach der nationalen DIN geprüft werden.
Das ist in diesem Fall für die Prüfungen der Schlagregendichtheit nach DIN EN 1027 der Fall mit der geprüft werden muss. Diese ist angepasst an die nationale DIN von Deutschland mit der Schlagregenprüfung.
Jetzt muss aber für die Zulassungen der Produkte, die Europäische DIN EN 12208 angegeben werden. Das ist auch für uns SV sehr schwer nachzuvollziehen.
Die technische Erklärung dazu:
Es handelt sich hier ja um zwei Kräfte des Angriffs.
Jetzt ist es letztendlich eine DIN-Frage, welche Kräfte angewendet werden müssen?
Betrachten wir den Anteil der Windbelastung bei Schlagregeneinwirkung leitet dieser sich aus der Windlast nach DIN EN 1991-1-4 und DIN EN 1991-1-1-4/NA ab.
Jetzt aber müssen wir, zur Festlegung der Anforderungen zunächst die Bemessungswindlast nach DIN EN 1991-1-4 und DIN EN 1991-1-1-4/NA bestimmen!
Erst jetzt können wir die Grundlage für die Schlagregenbestimmung ableiten.
Dafür ist dann nach Tabelle 8: Beanspruchungsklassen für Fenster, Tabelle A.1 DIN 18055:2014-11, abzumindern.
Damit das Ganze verstanden wird:
Die Prüf-DIN ist dabei wesentlich Höhe, wie die DIN, die dann bei den Zulassungen angegeben werden muss.
Also wird die strenge Prüfung in den Werten dann real abgemindert.
Vielleicht ein lustiges Beispiel:
Das wäre so, wie in der handwerklichen dualen Ausbildung bereits mal angedacht war. Da wir einen Personalmangel in den Handwerksbetrieben haben, wurde angedacht, die Gesellenprüfungen nach den strengen Grundlagen der HWK abzuhalten. Allerdings bei ausländischen Mitarbeitern dann auf eine geringere Stufe abgeschmählert werden soll.
Das wird dort schiefgehen.
Bei uns im Fensterbau allerdings, dies eine klare EU-Entscheidung, dass wir die Zulassungen nach der abgeminderten Schlagregen-DIN akzeptieren müssen.
Mit den Analysefolien weiter:
Aerodynamik im Bauwesen BauFachForum Begriffserklärung oder ist die Gebäudeformation zu vernachlässigen?
Mit den Aerodynamikbegriffen weiter:
Aerodynamik im Bauwesen BauFachForum Begriffserklärung oder warum halten unsere Gebäude Stürmen stand?
Sturmschäden bei mir und dem Nachbarn nicht?
Das ist letztendlich in der Aerodynamik im Baugeschehen die Kernfrage. Haus ist nicht gleich Haus. Die Windgeschwindigkeiten sind immer eine Frage der Aufsummierung der Windüberlagerungen. Und daraus entstehen die Windgeschwindigkeiten an Gebäuden. Bauen wir Baukörper in reiner Kubusform, werden die Gebäude Stürmen nicht standhalten können. Oder Beispielsweise, wenn wir an Satteldächern keine Dachvorsprünge bauen, kann unser Dach einem größeren Sturm nichts entgegenbieten und wird abgedeckt.
In den Begriffserklärungen weiter:
Die Hyperschallaerodynamik:
Bei Flugkörpern ist das der Begriff, wenn sich die Flugzeuge mit hoher Geschwindigkeit in dichten Gasen bewegen. Meist beginnen hier die Probleme bei > Mach 3. Dabei ist die Hyperschall Strömungskontrolle für Fluggeräte angedacht, die mit Überschall wieder in unsere Atmosphäre eintreten.
Aus der Flugtechnik reden wir da von der Kontrolle des hypersonischen laminaren, turbulenten Umschlags in der Grenzschicht.
Wir müssen hier im Bauwesen sicherlich nicht die Detail der Raumfahrt kennen und was das für ein Flugzeug bedeutet.
Wichtig, und das ist an unseren Gebäuden nichts anderes ist, dass es sich hier um höhere Reibungswiderständen und somit zu höheren Thermallasten führt.
Die Raumfahrttechnik arbeitet hier seit Jahrzehnten verzweifelt an Lösungen.
Für uns im Bauwesen bedeutet das lediglich, dass wir verhindern müssen, dass sich Winde so aufbauen können, dass diese Reibungs- und Thermallasten aufbauen. Und das können wir nicht mit Kubus-Gebäuden erreichen. Dazu benötigen wir Gebäude mit Wind-Verwirbler und Wind-Abweisern.
Die Raumfahrttechnik arbeitet hierbei mit porösen Materialien.
Im Bauwesen im Vergleich, wären dies raue Putze. Wir aber im Bauwesen, können keine Rauen Putze mehr verarbeiten, weil dies unser energetischer Dämm-Wahn nicht mehr zulässt. Je feiner die Putzoberfläche wird, desto größer ist die Kapillare Wasseraufnahme und somit die Durchnässung des Putzes im Tag-Nachtwechsel. Die Putze werden mit morgentlichem Tau unternässt und das Gebäude wird das erste Drittel des Tages ausschauen wie die Villa Kunterbunt.
Das ist naturwissenschaftlich im Bauwesen immer das Kontraproduktive. Durch unseren Dämmwahn, haben wir das Problem, dass wir Baumaterialien zum alten Wertebau der alten Zeit extrem verändern müssen und dass naturwissenschaftlich diese Produkte nicht mehr das halten können, was die Natur verlangt. Daraus resultiert unsere hohe Bauschadenquote.
Die Flugtechnik macht das gerade umgekehrt und geht auf die alten Werte zurück.
Die rauen Oberflächen in der Raumfahrttechnik verhindern bzw. verzögern dabei, in der Flug-Fachsprache:
Eine Möglichkeit zur Manipulation der Transition ist die Verwendung von porösen Oberflächen, die die Wachstumsrate der zweiten Mode passive dämpft. Die zweite Mode, oder auch Mack Mode genannt, ist die dominierende Mode beim hypersonischen Transitionsprozess.
Das soll man jetzt verstehen?
Grundlegend geht es hierbei drum, dass Wind in den Grenzschichten einen ruhigen Verlauf aufzeigen.
Im Bauwesen bedeutet das, was Ihr aus den Folien vor und auch mit der Analyse unserer Möwe erkennen könnt, dass sich der Wind ja an einem Hindernis trennt. Schaffen wir es nicht, dass bei der Zusammenkunft des Windes hinter dem Hindernis eine Windberuhigte Zone entsteht, werden wir bauschädliche Turbolenzen produzieren.
Das ist das Beispiel von Hagel, das die Elementarversicherungen nicht anerkennen wollen.
Produzieren wir gerade diese Windturbolenzen bei der Zusammenkunft des Windes, sind die Hageleinschläge der Wind abgewiesenen Seite größer wie die dem Wind zugewandten.
Mit porösen Oberflächen, kann gerade diese Wind Zusammenkunft beruhigt werden und im Bauwesen vor erheblichen Schäden schützen.
So einfach ist letztendlich das Leben im Bauwesen.
Die Grenzschichttheorie der Flugtechnik:
Hierbei wird die enganliegende Windschicht um die Körper herum bezeichnet. Also beispielsweise die Aerodynamik der Turbinen und der Windturbinen.
Vielleicht besser zu verstehen, wenn wir ein Segelschiff betrachten.
Ein Segelschiff kann, wie jedes Auto oder Flugzeug nur schwimmen und sich fortbewegen, wenn gerade um das Segel und den Rumpf des Schiffes die Strömungsverhältnisse sehr eng an den Bauteilen liegen.
Wie müssen wir das bei unserem Gebäude sehen?
Betrachten wir jetzt die vorangegangenen Folien und auch die noch folgenden Folien über die Bauschäden von Aerodynamik müssen wir entweder erreichen, dass der Wind entweder an den Windangriffen durch Windverwirbler erst gar nicht in Fahrt kommen kann und das Gebäude mit Unter- und Überdruck belasten kann.
Oder aber, wenn wir das nicht erreichen können, weil wir als Baumeister keine Windverwirbler bauen wollen, erreicht werden muss, dass dann auch keine überlagerten Windeströmungen entstehen dürfen.
Das Überlagern von Windströmungen ist dabei der Tot unseres Bauens.
Aus den Nachfolgenden Schadensbilder könnt Ihr erkennen, dass dann auf die Gebäudehülle starke Wind- wie auch Druck- und Sogverhältnisse aufsummiert werden, dass die Bauschäden an der Fassade nicht mehr verhindert werden können.
Ein einfaches Beispiel:
Wenn wir eine Fahne oder eine Abdeckfolie oder eine Bauwerksabdichtung im Wind betrachten, dann meinen wir immer, dass der Wind die Fahne, Folie oder Abdichtung bewegt. Und da irren wir.
Denkt einfach mal an die erste Mondlandung zurück. Hier gibt es erhebliche Verschwörungstheorien, dass die Bilder, die durch die Welt gingen gar nicht auf dem Mond aufgenommen wurden. Das Argument ist immer, dass sich die amerikanische Fahne im Wind bewegte.
Und das sollte sei dieser Verschwörungstheorie doch einfach nur als Bauphysik umgesetzt werden. Dort wo kein Wind ist, kann sich keine Folie oder Fahne bewegen.
Nicht aber, weil der Wind die Fahne bewegt.
Nein!!!
Die Fahne würde nur bewegt werden, wenn der Wind wie bei unserem Segelschiff am Segel ein Über- und Unterdruck produzieren kann.
Und das ist auf dem Mond naturwissenschaftlich nicht möglich. Die Fahne auf dem Mond bewegt sich nur, wenn Sie manuell angestoßen und Erschüttert wird.
Dann aber, flattert Sie nicht. Dann ist Sie Brett steif.
Ein Beispiel zur Auflösung dieses Phänomens:
Schauen wir in die Abdichtungsnormenreihe rein. Dann ist die Flachdachabichtung unter der Dachabdichtungsnorm DIN 18531 für Flachdächer zuständig.
Verlegen wir jetzt auf einem Flachdach eine nicht verschweißte Abdichtung mit dem Untergrund, wäre es ja möglich, wenn wir die Aerodynamik am Bau nicht beherrschen, dass diese Abdichtung ohne beispielsweise einer Bekiesung im Wind vom Dach gerissen werden würde.
Und gerade, weil wir Baumeister und Planer, die hier die Aerodynamik nicht verstehen und beherrschen, brauchen wir den Normgeber. Nicht weil die Baumeister das Bauen mit der Abdichtung nicht mehr verstehen. Sondern, weil die Aerodynamik bei den planerischen Überlegungen außen vorgelassen wird.
In unserem Fall, würde mit dem Wind die Abdichtung aerodynamisch zum Flattern gebracht werden.
Aber, gleich wie bei der Mondfahne, nicht weil der Wind die Abdichtung bewegt. Sondern weil die Abdichtung mit dem Wind wechselseitig über und unter der Bahn mit Über- und Unterdruck konfrontiert wird.
Und weil die meisten modernen Planer und Baumeister diese Thesen der Aerodynamik nicht beherrschen, verlangt der Normgeber, dass entweder Metall-Stringer als Gewicht eingeklebt werden oder wir brauchen eine Kiesbeschüttung.
So einfach ist Aerodynamik am Bau!!!
Strömung um die Tragflügel:
Das ist ein Hauptthema in der Flugtechnik. Die Raumfahrttechnik spricht hier von den Euler-Gleichungen der inkompressible Strömung.
Bei den Modellversuchen sind dies die Navier-Stokes-Gleichungen.
Die Problemstellung ist dabei die partiellen Differentialgleichungen 2. Ordnung bei der Strömung um einen Tragflügel.
Was müssen wir im Bauwesen darüber wissen?
Lineare Windströmungen sind bei uns am Bau kaum ein Problem. Der Wind trennt sich und mit den gleichen Weg-Strecken kommen die Winde mit gleicher Geschwindigkeit hinter dem Hindernis wieder zusammen.
Also, wenn Ihr die Folgefolien studiert, gerade die Bauschäden dann nicht entstehen würden.
Bei unserer Möwe beispielsweise haben wir es mit nicht linearen Windströmungen zu tun. Also, haben wir unterschiedliche Wind-Wege und somit auch unterschiedliche Wind-Geschwindigkeiten.
Daraus resultiert, dass sich somit auch unterschiedlicher Über- und Unterdruck aufbaut. Bei unserer Möwe ist das beispielsweise die Form des Bauches, die den schnelleren Wind provoziert. Fragt nicht den SVB vom BauFachForum, wer aus der Schöpfung heraus auf diese grandiose Idee kam, die Möwe naturgemäß so entstehen zu lassen.
Somit bekommt die Möwe auf der Mole mit dieser nicht Linealen Windströmung einen erheblichen Unterdruck, der Sie bei Wind auf die Mole drückt. Wäre die Form der Möwe umgekehrt, hätten wir es mit dieser Grundlage der Raumfahrttechnik zu tun. Dann würde die Möwe wie ein Flugzeug abheben.
Ob die Möwe dabei ohne Turbolenzen fliegen könnte wäre dabei eher zu verneinen. Die Möwe wäre dann ein klassischer Sturmschaden der wie unsere Abgedeckten Dächer unkontrolliert abgedeckt werden würden.
Bei der Luft- und Raumfahrttechnik sind diese Turbulenzen und die hydrodynamische Grenzschicht als newtonsches Fluid mit einberechnet.
Das Bauwesen im Schlaf der Aerodynamik:
Entscheidend sind dabei die Potentialgleichungen.
Dabei wird Entropie als konstant vorausgesetzt. Das heißt, dass keine starken Schockwellen auftreten können, da an diesen die Entropie immer unstetig sind.Übersetzt in das Bauwesen:
Denkt einfach an unsere Öl- oder Gasheizung. Dort seht Ihr in unseren Heizräumen runde Metall-Ballons eingebaut.
Das ist meist das Ausgleichsgefäß. Das wird benötigt, weil Wasser mit der Erhöhung der Temperatur auch das Volumen verändert.
Das heißt, dass wir dann im Rohr, das ja ein geschlossener Kreislauf darstellt, zu viel Wasser als Leitungsvolumen oder Querschnitt hätten. Das Rohr würde dabei naturgemäß platzen. Daher, wird aus diesem Ausgleichsgefäß im Bedarfsfall Wasser aus dem System herausgegeben/genommen.
Hier sprechen wir dann gleich wie in der Flugtechnik von einem Potentialausgleich.
Und so ist das in der Strömungsforschung nichts anderes. Dort wo wir Überdimensionen verursachen, wird unsere Gebäudehülle in eine Belastung gebracht, die unweigerlich die Materialien nicht mehr aushalten können, wenn wir keinen Potentialausgleich nach den unterschiedlichen Gleichungen schaffen.
Zum Schluss, damit das Ganze nochmals deutlich verstanden wird:
In der Luftfahrttechnik werden die meisten Berechnungen nicht rechnerisch erstellt. Weil der Mensch dazu noch kaum Grundlagen der Kräfte hat. Daher werden die Rechnungsvorlagen in der Flugtechnik bei Aerodynamik fast ausschließlich in Windkanälen ergründet.
Mit den Analysefolien weiter:
Schäden durch Aerodynamik!!!
Aerodynamik im Bauwesen BauFachForum Begriffserklärung oder wie erkennen wir Aerodynamische Schäden?
Ach das auch noch, die Satire zum Schluss!!!
Hat der Nikolaus vielleicht auch ein falsches Getriebe in seinem Rentier-Düsenschlitten eingebaut bekommen?
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Baulexikon:
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