VINDLAST
Når vinden blåser rundt et hus vil lufta tvinges rundt og strømningshastigheten
vil variere romlig og tidsmessig rundt huset. Dermed vil trykket på
husets vegger og tak også variere. Inne i huset er trykket avhengig
av hvor tett huset er. Lasten blir da differansen mellom trykkene ute og
inne.
For å beregne vindbelastningen på et hus må vi dermed
vite noe om vindhastigheten, strømningen rundt huset og hvor lufttett
huset er.
Vinden måles vanligvis i åpent terreng 10 m over bakken. Vindretning,
10 minutters middelvind og vindkast er vanlige data som tas vare på.
Dette er et teorem som opprinnelig ble utviklet for laminær stromning
i "strømrør" og som vi også nyttiggjør oss av
i vurderingen av vindbelastningen på hus. Teoremet viser at det er
en direkte sammenheng (relasjon) mellom trykk og hastighet. Vi definerer
dermed et hastighetstrykk:
Strømlinjene rundt et hus gir et bra bilde av strømning og
trykkforløp rundt huset. Se på
skissen .
Krumningen av strømlinjene forteller oss hvor vi har overtrykk og
hvor vi har undertrykk. På forsiden av huset beveger en liten luftpakke
seg i en bane som krummer oppover. Dette tilsier at trykket nært
huset må være større enn trykket lenger vekk (Husk:
trykkraften opptrer som sentripetalkraft for luftpakken). Altså veggen
blir utsatt for et overtrykk. På le-siden krummer strømlinjene
til vinden nedover slik at det må være et lavere trykk der
enn i lufta lenger opp. Denne veggen blir dermed utsatt for et undertrykk
(eller "sug"). Bak huset dannes det hvirvler og luftbevegelsene er svake
og det er derfor ikke er store trykkforskjeller der. Som en første
tilnærmelse kan man anta at trykket i dette området er tilnærmet
konstant og lik trykket en har ved mønet der strømlinjen
"forlater" huset. Trykket inne i huset blir
en mellomting mellom overtrykket og undertrykket.
Når trykk virker på et flateelement dA vil det oppstå
en kraft dF som er proporsjonal med trykket ganger arealet dA
av flaten. Trykkraften er rettet normalt på flaten og mot den. Klikk
her for å se på en figur som viser trykkfordeling over
to hus med forskjellige takvinkler. Krappe tak har overtrykk på vindsiden,
mens flatere tak får undertrykk over hele takflata. Tallene på
figuren er formfaktorer, som er definert fra formelen nedenfor.
Formel for kraften på et flateelement dA pga av statisk
vindtrykk:
Norsk Standard (NS 3479) gir formfaktorer for forskjellige huselementer.