Identifikation realistischer Fluktuationsgeschwindigkeiten von Windlasten an Bauwerksfassaden und Modellierung ihrer langzeitigen Kollektive

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Frank Kemper
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb ; Angewandte Mechanik, Statik und Dynamik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 507221621

In vielen technischen Bereichen, wie zum Beispiel im Fahrzeug- und Flugzeugbau, werden Klebstoffe zur Realisierung von Verbindungen verwendet. Auch im Bauwesen kommen bereits vielfältige Kleb-stoffarten zum Einsatz – es ist jedoch bislang nicht üblich, tragende Bauteilverbindungen zu kleben, für die ein rechnerischer Tragsicherheitsnachweis erforderlich ist. Häufig stehen einer solchen Anwendung Vorbehalte bezüglich des Langzeitverhaltens entgegen und es fehlen die wissenschaftlich fundierten Nachweiskonzepte. Im Falle von geklebten Verbindungen müssen – im Unterschied zu konventionellen Verbindungsmitteln – auch zeitabhängige Effekte des Materialverhaltens betrachtet werden. Eine solche Anwendung wäre aus ökonomischer und bauphysikalischer Sicht besonders für den Fassadenbau von Vorteil. Der für diesen Zweck erforderliche Tragsicherheitsnachweis bedingt die Kenntnis entsprechend zeitabhängiger Windeinwirkungen. Der vorliegende Projektantrag widmet sich der bislang weitgehend ungeklärten Fragestellung der zeitabhängigen Windlastfluktuationen an der Bauwerksoberfläche, dem Fassadenbereich. Während es bereits umfassende Kenntnis über die zu erwartenden Mittel- und Extremwerte von Winddruck- bzw. Sog an den Fassadenflächen verschiedenartiger Baukörper gibt, fehlen noch Informationen zur Häufigkeit der Druckamplituden (Amplitudenkollektiv) sowie der Häufigkeit der Druckwechselraten (Kollektiv der Fluktuationsgeschwindigkeiten). Der vorliegende Projektantrag möchte diese Lücke schließen und dabei systematisch die aerodynamischen Effekte von anhand vorliegender und neuer Versuchsdaten auszuwerten und entsprechende Modellierungsvorschläge abzuleiten. Für eine möglichst realistische Modellierung wird angestrebt, die Zugehörigkeit von Beiwerten und Änderungsgeschwindigkeiten zu erhalten. Aus dem Grund wurden in Voruntersuchungen die verwendeten Versuchsdaten für einige Messstellen zweiseitig klassiert. Es zeigte sich dabei deutlich, dass die hohen Beiwerte-Amplituden der Fassadendrücke eher mit niedrigen Änderungsraten einhergehen. Es konnte zudem grundsätzlich herausgearbeitet werden, dass es möglich ist, realistische statistische Modellierungen für die Häufigkeiten der Spitzendrücke und der Druckwechselraten aus Versuchsdaten abzuleiten. Es hat sich weiterhin gezeigt, dass die Positionierung an einem Baukörper einen signifikanten Einfluss auf die zweiseitige Häufigkeitsklassierung hat, so dass eine systematische Untersuchung (für unterschiedliche Baukörper, Anströmrichtungen und für unterschiedliche Gebäudeformen) notwendig ist. Dieser Forschungsaufgabe widmet sich der Antrag.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen