nieuws

Hoogleraar neemt afscheid met les in windtechnologie

bouwbreed Premium

eindhoven – “Wind omstuwt onze gebouwen. Er is overdruk aan de loefzijde en onderdruk aan de lijzijde. Het zijn de drukverschillen die we bemerken in de krachten die op het gebouw worden uitgeoefend.” Dit sprak prof.ir. J.A. Wisse uit tijdens zijn afscheidscollege aan de TU Eindhoven (TU/e) afgelopen vrijdag over windtechnologie. Aan bod kwamen onder andere de windkrachten die op een gebouw als geheel werken en de windhinder die mensen ondervinden.

Pas aan het einde van de 19de eeuw passeren bouwkundige constructies de grenzen van de ervaring. Windtechnologie, voor zover de term van toepassing is, is het domein van de timmerman die een stevig dak moet maken of de boer die zijn gewas met houtwallen beschermt. In de 19de eeuw ontwikkelt het construeren van gebouwen zich met grote sprongen. Hierdoor ontstaat behoefte aan informatie over windbelasting. Vooral mislukkingen in de bruggenbouw stimuleren onderzoek en begrip. Na de tweede wereldoorlog daalt de gemiddelde dichtheid van gebouwen van 300 naar 150 kilogram per kubieke meter. De materiaalsterkte van constructiestaal en beton neemt met een factor 2 toe. Dit maakt toepassing van dunnere kolommen en liggers mogelijk, maar de stijfheid en demping nemen af. “Aërodynamische effecten werden daardoor belangrijker”, aldus Wisse.

De schade door wind aan gebouwen loopt in de miljarden euro�s per jaar. Technisch is die schade volgens Wisse te beperken. De eisen die aan gebouwen zijn gesteld, zijn gebaseerd op een berekening van het risico, waarbij de schade aan de gebouwvoorraad aanvaardbaar moet blijven.

Wisse verduidelijkt de stand van zaken in de windtechnologie aan de hand van het leefmilieu waarin we bouwen. Kernbegrip is de zogenaamde �menglaag�, de luchtlaag die zich boven een stad bevindt en een dikte heeft van 200 tot 1000 meter, afhankelijk van de zonnestand.

De onderzijde van de laag is het dak van de stad, opgebouwd uit alle daken, dat tevens een scheiding vormt tussen de stroming in de menglaag en het stadsklimaat. “Stedenbouwers moeten voorzichtig omgaan met het doorbreken van het stedelijke dak met hoge gebouwen. Als een hoger gebouw het dak doorbreekt, moet verslechtering van het stadsklimaat door slimme ontwerpen worden voorkomen.”

Het turbulente karakter van luchtstroming in de menglaag is bepalend voor het ecologisch systeem. Steden �ademen� in de menglaag, terwijl in milieubeheer men alleen gewend is luchtverontreiniging op �leefniveau� te meten.

De concentratie van 120 microgram per kubieke meter lucht zwaveldioxide (SO2) mag gedurende acht uur niet stijgen. Onderzoek aan een 200 meter hoge mast in de Lopikerwaard toonde aan dat verontreinigde lucht langs de mast een concentratie had van 300 microgram per kubieke meter. “De hoogste verdieping van een woontoren staat in aanmerkelijk vuilere lucht dan men op het normale leefmilieu kan verwachten.”

Volgens Wisse is dat overigens niet van belang zolang gebruikers de ramen niet openen en machines het binnenmilieu bepalen. “Maar wie wil in een dergelijk technische ruimte wonen?”, vroeg hij zich af. Het lijkt of bewoners op grote hoogte altijd de gebeten hond zijn. Of het buitenklimaat is slecht, of het binnenklimaat is slecht door gebruik van ventilatiesystemen of airconditioning waarbij het gevaar van het Sick Building Syndrome op de loer ligt.

Maar er gloort hoop volgens Wisse. De capaciteitsgroep Fysische Aspecten van de Gebouwde Omgeving (FAGO) voert op dit moment het project �strategisch gebouw ontwerp� uit dat de gebruikswaarde van een gebouw en het milieu voor de mensen niet negeert.

Dubbel is ook de relatie tussen de hoogte van gebouwen en de breedte van tussengelegen straten. Als straten nauwer zijn dan drie maal de hoogte van de gebouwen is beschutting tegen grote windsnelheden mogelijk. Is de straatbreedte kleiner dan twee maal de hoogte van de gebouwen, dan is beschutting goed maar de verspreiding van luchtverontreiniging slecht. “De Kalverstraat in Amsterdam, met een breedte kleiner dan de hoogte van de gebouwen ruikt daarom op zaterdagmiddag onprettig.” Brede straten zijn daarentegen winderig, zeker als ze in oost-west richting liggen.

De vorm van een gebouw heeft daarbij ook invloed op het effect van de wind. “In een vroeg stadium van de bouwplannen moet bekend zijn wat men van plan is met betrekking tot windhinder.” Windtunnelexperimenten en het berekenen van windstroming om gebouwen met een programma als Computer Fluid Dynamics zijn daarbij de hulpmiddelen.

Windtechnologie is een hedendaagse techniek. Maar waar het volgens Wisse om gaat is de herontdekking van de natuur: “We moeten de abstractie van de hedendaagse techniek doorkrijgen; dat we de gevolgen van het bouwen voor de processen in de natuur weer zien. Dan volgt ook erkenning van de uitwerking van de natuur op onze bouwwerken.”

Bewoners op grote hoogte altijd de gebeten hond

Reageer op dit artikel