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Gebäude- und Umweltaerodynamik

Gebäude- und Umweltaerodynamik
type: Vorlesung (V)
chair: Fakultät für Bauingenieur-,Geo- und Umweltwissenschaften
semester: SS 2011
place: HS 101 (1. Stock)10.50 Kollegiengebäude Bauingenieure II
time: Donnerstag, 11:30-13:00
start: 20.10.
lecturer:

Ruck

sws: 2
lv-no.: 19228

Kursinhalte

Die Vorlesung gibt eine Einführung in das Fachgebiet der Gebäude- und Umweltaerodynamik. Im Mittelpunkt des ersten Teils der Vorlesung steht die Vermittlung der Grundlagen der Gebäudeaerodynamik, d.h. die Darstellung der natürlichen Windverhältnisse und die Auswirkung des Windes auf Bauwerke als Belastungsfall. Im zweiten Teil der Vorlesung wird eine Einführung in die Umweltaerodynamik gegeben, wobei auf die vielfältigen Wechselwirkungen von atmosphärischen Strömungen und natürlichen Hindernissen eingegangen wird.  

Inhaltsverzeichnis der Vorlesung:  

1. Relevanz des Fachgebietes

    1.1. Weltweite Schadensentwicklung und Naturkatastrohpen

    1.2. Aufgabe der Gebäude- und Umweltaerodynamik

2. Atmosphärische Grenzschicht und der natürliche Wind

    2.1. Eigenschaften der Luft

    2.2. Entstehung von Luftströmungen in der Atmosphäre

    2.3. Phänomenologische Beschreibung des Windfelds      

        2.3.1. Euler-Gleichung/Bernoulli-Gleichung/Navier-Stokes-Gleichungen      

        2.3.2. Strömung nahe Oberflächen      

        2.3.3. Geschwindigkeitsgesetz für atmosphärische Strömungen      

            2.3.3.1. Logarithmus-Gesetz      

            2.3.3.2. Exponential-Gesetz

    2.4. Methoden der Windmessung

    2.5. Analyse der Windmeßdaten      

        2.5.1. Zeitanalyse      

        2.5.2. Frequenzanalyse

    2.6. Klassifizierung der Windstärken

    2.7. Definition verschiedener "Windgeschwindigkeiten"      

        2.7.1. Grundgeschwindigkeit      

        2.7.2. Nennböengeschwindigkeit      

        2.7.3. Windgeschwindigkeit nach DIN 1055      

        2.7.4. Kritische Windgeschwindigkeit     

3. Windbelastung auf Bauwerke

    3.1. Winddrücke auf Bauwerke;      

        3.1.1. Definition eines dimensionslosen Druckbeiwerts      

        3.1.2. Druckverlauf um Bauwerke               

            3.1.2.1. Frontseiten               

            3.1.2.2. Leeseiten               

            3.1.2.3. Seitenflächen               

            3.1.2.4. Dachflächen               

            3.1.2.5. Gebäudeinnendruck               

            3.1.2.6. Vereinfachte Druckannahme

    3.2. Windkräfte auf Bauwerke      

        3.2.1. Definition eines dimensionslosen Kraftbeiwerts;      

        3.2.2. Vereinfachte Kraftannahme - Statische Last

4. Dynamische Belastung von Bauwerken durch Windwirkung

    4.1. Kenngrößen eines schwingenden Systems      

        4.1.1. Einmassenschwinger               

            4.1.1.1. Freie ungedämpfte Schwingung               

            4.1.1.2. Freie gedämpfte Schwingung                

            4.1.1.3. Erzwungene gedämpfte Schwingung      

        4.1.2. Grundbiegeschwingung von Hochhäusern       

        4.1.3. Bewertung der Schwingungsanfälligkeit von Bauwerken

    4.2. Klassifizierung unterschiedlicher Schwingungsformen       

        4.2.1. Böenerregte Schwingungen      

        4.2.2. Wirbelresonanzschwingungen      

        4.2.3. Querschnittsdeformationsschwingungen       

        4.2.4. Schwingungsanfachung durch Formanregung      

        4.2.5. Flatterschwingung       

        4.2.6. Interferenzschwingungen

    4.3. Lastannahmen bei dynamischer Windbelastung

    4.4. Maßnahmen zur Dämpfung von Bauwerksschwingungen

5. Wechselwirkung des Windes mit natürlichen Strukturen

    5.1. Auslegung von Windschutzstreifen       

        5.1.1. Kraftwirkung auf Windschutzstreifen       

        5.1.2. Einfluß der Porosität/Permeabilität       

        5.1.3. Definition von Windschutzfaktoren

    5.2. Strömung über Wälder, Plantagen, Kornfelder

6. Deposition von luftgetragenen Stoffen in natürlichen Strukturen

    6.1. Oberflächenrauhigkeit

    6.2. Depositionsgeschwindigkeit

    6.3. Abschätzung der Ablagerung auf ebenen Flächen

    6.4. Ablagerung an der Vegetation

7. Windkanalsimulation gebäude- und umweltaerodynamischer Strömungsvorgänge

    7.1. Windkanaltechnik

    7.2. Ähnlichkeitsbedingungen

    7.3. Vereinfachungen

 

Materialien & Downloads

Vorlesungsfolien und Bildmaterialien

 

Prüfungen

  • Mündliche Prüfung im Fach "Umweltfluidmechanik Anwendungen" im Schwerpunkt "Umweltfluidmechanik"
  • Mit anderen Kursen als Ergänzungsfachprüfung
  • Als Zusatzfach