Winddrukanalyse met CFD voor complexe gevels

Van norm tot realiteit

Bij WB&E Façade Engineering geloven we dat een betrouwbare windanalyse een essentieel startpunt is voor elke gevelstudie. Wind heeft een enorme impact op gebouwen en hun gevels, en het is cruciaal om de krachten van de natuur correct in kaart te brengen. Aan het woord is Philip Willems, zaakvoerder van WB&E. “Hoewel vastgelegde windnormen een goede basis bieden, zijn ze vaak niet toereikend voor complexere gebouwontwerpen.”

De vigerende windnormen beschrijven volgens Philip voornamelijk hoe wind zich gedraagt rond eenvoudige vormen, zoals rechthoekige volumes. Maar wat als een gebouw architectonisch en structureel uitdagender wordt? Denk aan organische vormen, uitstekende delen of niveauverschillen. “In dergelijke gevallen wordt het toepassen van de norm ingewikkeld en de interpretatie zeer subjectief. Hier komt Computational Fluid Dynamics (CFD) om de hoek kijken, een methode waarmee wij regelmatig werken om winddrukken en -stromen nauwkeuriger te simuleren.”

Standaard windnorm schiet tekort

De standaard windnorm biedt een goed uitgangspunt voor eenvoudige geometrieën, vindt Philip. “Maar bij complexere structuren, zoals gebouwen met uitgesproken hoeken, overkragingen of openingen, kunnen windstromingen onverwachte effecten veroorzaken. Dit kan leiden tot piekbelastingen op specifieke delen van de gevel of juist lagere drukken op andere plekken.” Als men in zulke gevallen blindelings op de normen vertrouwt, kan dat volgens Philip leiden tot twee problemen. “Enerzijds bestaat het risico dat bepaalde gevelonderdelen niet stevig genoeg worden ontworpen, wat veiligheidsproblemen oplevert. Anderzijds kan een overdimensionering van materialen leiden tot onnodige kosten en verspilling. Bij WB&E Façade Engineering gebruiken we CFD om deze risico’s te vermijden en om een duidelijk beeld te krijgen van waar versterking nodig is en waar niet.”

CFD analyses

Met CFD-simulaties kunnen we precies zien hoe wind zich rond een gebouw beweegt en welke drukken dat veroorzaakt op specifieke gevelonderdelen, zegt Philip. “Door het gebruik van een digitaal 3D-model van een gebouw en zijn omgeving simuleren we verschillende windsnelheden en -richtingen, zoals voorgeschreven in de normen. Dit stelt ons in staat om piekdrukken op kritieke plaatsen, zoals hoeken of dakranden, nauwkeurig in kaart te brengen. Bij WB&E Façade Engineering gebruiken we deze analyses niet alleen om onze ontwerpen te optimaliseren, maar ook om normen beter te interpreteren. Zo kunnen we resultaten bespreken met controlebureaus en samen tot praktische, haalbare oplossingen komen.”

Duurzaam en economisch ontwerpen

CFD helpt ons ook om gevels economisch en duurzaam te ontwerpen, vervolgt Philip. “Doordat we precies weten waar hogere belastingen optreden, kunnen we materialen doelgericht toepassen in plaats van overal dezelfde hoge sterkte te gebruiken. Dit leidt tot minder verspilling van grondstoffen en lagere materiaalkosten, zonder in te boeten op veiligheid. Zo dragen we bij aan duurzame oplossingen voor elk project.”

CFD-simulaties zijn dus een krachtig hulpmiddel om verder te gaan dan de standaardnormen en gebouwen te ontwerpen die bestand zijn tegen complexe windcondities, resumeert Philip. “Bij WB&E Façade Engineering passen we deze technieken regelmatig toe om gevelbouwers te helpen veiliger, efficiënter en duurzamer te werken. Of het nu gaat om een strak rechthoekig volume of een organisch meesterwerk, CFD helpt ons om de kloof tussen norm en realiteit te overbruggen.”