Document · PDF

Bijlage 7 Windhinderonderzoek Stadsplein Bioscoop

Raadsvergadering 9 november 2022, gemeente amstelveenBij agendapunt: Vaststellen bestemmingsplan Stadsplein Bioscoop3.108 woorden

Open het PDF bij de gemeente ↗Naar de vergadering →

Tekst van het document

Uit het bestand gehaald, zonder opmaak, tabellen en afbeeldingen

Pathe te Amstelveen

Auteur(s): ir. Katarína Košútová

AFR - 7212

CFD-studie windhinder en windgevaar

Controlleur: ir. Dean Pelkmans

Versie 1.0

Datum: 11/03/2022

Inhoudsopgave

Introductie

Inlegvel NEN 8100:2006

Normstelling

Windhinder en windgevaar: situatie bladdragend en bladloze vegetatie, en jaargemiddeld

Opzet van de berekening

Overschrijdingskans 5 m/s drempelsnelheid voor individuele windrichtingen

3.1 Software 3.2 Geometrie en rekenrooster 3.3 Aannames en randvoorwaarden 4

Resultaten

Conclusie

Pathe te Amstelveen - CFD-studie windhinder en windgevaar

1 Introductie Voorliggende rapportage omschrijft een windstudie uitgevoerd door Actiflow B.V. in opdracht van Pathe Theaters in relatie tot de ontwikkeling van het project Pathe te Amstelveen.

Het inpassen van de nieuwbouw zal leiden tot een wijziging van het lokale windklimaat. Dit kan zorgen voor een situatie die als onprettig of gevaarlijk wordt ervaren. Daarnaast vragen de functies van het gebouw en het verwachte gebruik van de openbare buitenruimte om een acceptabel comfortniveau ten aanzien van wind. Het is dan ook noodzakelijk het windklimaat inzichtelijk te maken, zodat mogelijke knelpunten kunnen worden aangepakt.

Kare lwe g

Stad

sple

Keiz er

De nieuwbouw van Pathe wordt gerealiseerd in Amstelveen, ten zuiden van het Stadsplein. Het projectgebouw is verbonden met het bestaande gebouw ten noorden, de parkeergarage ten westen en wordt in het zuiden en oosten begrenst door de Meander (zie figuur 1.2). De 31,5 m hoge nieuwbouw wordt verder omringd door een mix van commerciële en residentiële lage- en middelhoge bebouwing.

Figuur 1.1: Locatie van het project (Bron: Google Earth)

Mea

nder

Bur gem

ees

ter van S

onw eg

Figuur 1.2: Impressie van het project. Vanuit het zuiden.

Actiflow B.V. is gevraagd om het windklimaat inzichtelijk te maken met behulp van berekeningen op basis van Computational Fluid Dynamics (CFD). In deze studie is gebruik gemaakt van de normstelling omtrent windhinder en windgevaar, de Nederlandse norm NEN 8100:2006 ‘windhinder en windgevaar in de gebouwomgeving’. Een uitgebreide beschrijving van de richtlijnen wordt gegeven in hoofdstuk 2. De geometrie van het gebouw en de omgeving, de numerieke instellingen, het rekenrooster, en randvoorwaarden zijn weergegeven in hoofdstuk 3. De resultaten worden vervolgens getoond en beschreven in hoofdstuk 4. Tenslotte wordt een conclusie gevormd in hoofdstuk 5.

Pathe te Amstelveen - CFD-studie windhinder en windgevaar

2 Normstelling Windhinder en windgevaar

Tabel 2.1: Eisen voor de beoordeling van het lokale windklimaat voor windhinder

In onderhavige windstudie wordt het windklimaat ter plaatse van de openbare buitenruimte in kaart gebracht. Dit wordt gedaan aan de hand van de richtlijnen in NEN 8100:2006. In deze norm wordt onderscheid gemaakt tussen windhinder en windgevaar. De definitie van windhinder is het ondervinden van hinder door wind. Dit zal bij een gemiddeld persoon gebeuren wanneer de lokale uurgemiddelde windsnelheid meer dan 5 m/s bedraagt. Windgevaar is het optreden van een dergelijk hoge windsnelheid waarbij in ernstige mate problemen optreden bij het lopen, zoals evenwichtsverlies, waardoor het onmogelijk wordt zich staande te houden of zich lopend voort te bewegen. Windgevaar vindt vooral tijdens vlagen plaats. Dit fenomeen wordt vanwege de benodigde rekenkracht en conform de norm, niet gemodelleerd in een tijdsafhankelijke berekening, maar in een aanvulling op de statistische windhinderanalyse. Hier wordt aangenomen dat windgevaar optreedt als de uurgemiddelde lokale windsnelheid meer dan 15 m/s bedraagt.

Activiteiten

Overschrijdingskans (%) (Lokaal windsnelheid > 5 m/s) (van het aantal uren per jaar)

Kwaliteitseis

<2.5%

Doorlopen

Slenteren

Langdurig zitten

Goed

2.5 - 5%

Goed

Matig

5 - 10%

Goed

Matig

Slecht

10 - 20 %

Matig

Slecht

> 20%

Slecht

Tabel 2.2: Eisen voor de beoordeling van het lokale windklimaat voor windgevaar

NEN 8100:2006 geeft een indeling voor windhinder naar kwaliteitsklassen. Deze indeling is terug te vinden in tabel 2.1. Aan de hand van de kans op overschrijding van de grenswaarde voor windhinder wordt bepaald in welke klasse een locatie valt. Afhankelijk van het gebruiksdoel van de locatie wordt een bepaalde klasse gekarakteriseerd als goed, matig of slecht.

Overschrijdingskans (%) (Lokaal windsnelheid > 15 m/s) (van het aantal uren per jaar)

Kwaliteitseis

0.05 - 0.30 %

Beperkt risico

> 0.30%

Gevaarlijk

Tabel 2.2 toont de indeling en kwalificatie voor de kans op windgevaar op vergelijkbare wijze als voor windhinder wordt gedaan. Hierbij dient te worden opgemerkt dat voor activiteiten ‘Slenteren’ en ‘Langdurig zitten’ zelfs een beperkt risico al onacceptabel is. Voor deze activiteiten geldt dat enkel p≤0.05 acceptabel is. Een gevaarlijk windklimaat moet te allen tijde worden vermeden. Toetsing vindt plaats op een hoogte van 1,75 m boven het grondoppervlak.

Pathe te Amstelveen - CFD-studie windhinder en windgevaar

3 Opzet van de berekening Figuur 3.1: Impressie van het model

Voor een overzicht van de instellingen bij de berekening wordt verwezen naar het inlegvel uit de NEN 8100:2006, welke is toegevoegd in bijlage A.

3.1 Software

De berekening is uitgevoerd met behulp van OpenFOAM v2112 een softwarepakket dat bedoeld is voor het oplossen van problemen in de continuüm mechanica en thermodynamica. Voor dit project is “simpleFoam” gebruikt. Deze solver is gebaseerd op de incompressibile Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) vergelijkingen en houdt rekening met turbulentie. Turbulentie is gemodelleerd gebruik makend van het k-ω SST model.

3.2 Geometrie en rekenrooster

(a) Overzicht, vanuit het zuiden

De geometrie van het model is gebaseerd op het verkregen 3D-model van de opdrachtgever en openbare hoogtedata van het gebied. Het model omvat alle gebouwen binnen een straal van minimaal 300 meter. Dit betreft de situatie na toevoeging van alle nieuwbouw, zoals weergegeven in figuur 3.1. Daarnaast wordt de bestaande vegetatie in het plangebied meegenomen om een jaargemiddeld resultaat te verkrijgen waarin zowel een situatie met bladdragende als bladloze vegetatie wordt beschouwd.

De omliggende bebouwing is als eenvoudige massa’s weergegeven. Rond dit gebied is een cilindervormig domein geplaatst met een doorsnede van 3 000 m en een hoogte van 500 m. Het plangebied is centraal in dit domein geplaatst, zodat hier verschillende windrichtingen op kunnen worden toegepast zonder dat het voorof achtergebied te klein wordt. De ruwheid van het voorland is afgestemd op de werkelijke situatie conform NPR 6097:2006.

Pathe te Amstelveen - CFD-studie windhinder en windgevaar

(b) Close-up, vanuit het zuiden

Figuur 3.2: Impressie rekengrid

500 m

Het luchtvolume in de hierboven omschreven geometrie is vervolgens opgedeeld in een groot aantal kleine volumecellen. Deze cellen tezamen vormen het rekenrooster voor onderhavige situatie (figuur 3.2). Dit rooster bestaat uit 24 270 642 cellen. Over het grondoppervlak en de bebouwing zijn vijf lagen prisma’s geplaatst. Deze prismalaag zorgt voor een betere berekening van de snelheidsgradiënten in de grenslagen.

3.3 Aannames en randvoorwaarden

Om inzicht te krijgen in het windklimaat is de gehele windroos doorgerekend, te weten 12 windrichtingen. Er is aangenomen dat de atmosferische grenslaag een snelheidsprofiel heeft volgens vergelijking 3.1 en 3.2. Hierin is Un de horizontale windsnelheid, z de hoogte vanaf het maaiveld, en z0 een ruwheidslengte. De ruwheidslengte is een maat voor de ruwheid van het terrein. Verder geldt dat k = 0,41. Deze empirische constante is gerelateerd aan het modelleren van grenslagen.

(a) Overzicht, vanuit het zuiden

3000 m

(b) Close-up, vanuit het zuiden

Pathe te Amstelveen - CFD-studie windhinder en windgevaar

Ook de turbulente grootheden k en ω verlopen volgens een voorgeschreven profiel, zoals aangegeven in vergelijking 3.3 en vergelijking 3.4. Hierin heeft Cμ de waarde 0,09. Deze empirische constante komt voort uit het gebruikte turbulente model (k-ω SST).

Figuur 3.3: Visualisatie van de windstatistiek conform NPR 6097:2006 welke is gebruikt bij de bepaling 20 van windhinder en windgevaar

Windroos: relatieve wind verdeling 0° (N)

330° (NNW)

30° (NNO)

Windroos: relatieve wind verdeling 20% 300° (WNW)

(NNO)

300° (WNW)

15%

60° (ONO)

90° (O)

10% 5%

270° (W)

90° (O)

240° (WZW)

Pathe te Amstelveen - CFD-studie windhinder en windgevaar

14 18

20%

120° (OZO) 240° (WZW)

210° (ZZW)

210° 180° (ZZW) (Z)

150° (ZZO) 180° (Z)

120° (OZO) 150° (ZZO)

12 16 10 14 8 6

12 10 8

4 6 2 4 0 2 0

wind snelheid [m/s]

Vervolgens wordt de windstatistiek conform NPR 6097:2006 gecombineerd met de berekende versterkingsfactor, zodat voor elke windsnelheid op een locatie een overschrijdingskans kan worden bepaald van verschillende windsnelheden. Deze overschrijdingskans wordt vervolgens getoetst aan de gewenste kwaliteitsklasse om te bepalen of er een comfortabel windklimaat kan zijn. Een visualisatie van de lokale windstatistiek als windroos en als frequentieverdeling van de windsnelheid op 60 m hoogte is weergegeven in figuur 3.3.

270° (W)

10%

16 20

60° 15% 30° (ONO)

wind snelheid [m/s]

Voor de berekeningen is een referentie windsnelheid Uref van 5 m/s op een hoogte van 60 m opgegeven. Hierbij is een atmosferisch grenslaagprofiel toegepast. Voor de 12 windrichtingen die in beschouwing zijn genomen wordt een resulterend snelheidsveld bepaald. Hiermee is voor elke locatie per windrichting de versterkingsfactor ten opzichte van de opgelegde referentie windsnelheid vastgelegd.

330° (NNW)

0° (N)

4 Resultaten Windklimaat openbare buitenruimte

In dit hoofdstuk worden de resultaten voor windhinder en windgevaar ter plaatse van de openbare buitenruimte weergegeven conform NEN 8100:2006. De resultaten van de openbare buitenruimte worden weergegeven op horizontale doorsneden op 1,75 m boven maaiveld. Figuur 4.1 t/m 4.3 tonen de jaargemiddelde resultaten van de openbare buitenruimte. Als richtwaarden voor het windklimaat wordt het volgende aangehouden: • Op locaties met voor voetgangers een verkeersfunctie dient windhinder bij voorkeur klasse A, B of C te zijn. Klasse D biedt een matig niveau. Klasse E biedt een slecht niveau en dient vermeden te worden; • Op locaties die gezien kunnen worden als verblijfsgebied voor voetgangers, bijvoorbeeld een winkelstraat of park dient windhinder bij voorkeur klasse A of B te zijn. Klasse C biedt een matig niveau en klassen D en E bieden een slecht niveau. Deze twee hoogste klassen dienen op deze locaties vermeden te worden;

De optredende windcondities rondom en in de buurt van de projectlocatie worden overwegend gekenmerkt door windhinderklasse A (zie figuur 4.1). Deze condities lenen zich uitstekend voor alle voetgangersactiviteiten. Echter, in het plangebied treden op sommige locaties condities op welke gekenmerkt worden door klasse B en C, wat betekent dat deze condities variëren van geschikt tot acceptabel voor slenteren en andere meer inspannende activiteiten (bijv. doorlopen). Deze locaties zijn zichtbaar rondom de zuidoostelijke en zuidwestelijke gebouwhoeken van de Pathe, rondom de noordoostelijke en zuidoostelijke gebouwhoeken van de hoogbouw naast de Q-Park Schouwburggarage, en in de doorgang tussen de twee gebouwen ten oosten van de Pathe. In figuur 4.2 wordt weergegeven per activiteit welke windcondities geschikt zijn rond de ontwikkeling voor het comfortabel uitvoeren van deze activiteiten. Daarnaast geldt In het plangebied geen risico op windgevaar in de openbare buitenruimte (zie figuur 4.3).

• Ter plaatse van gebouwentrees dient bij voorkeur klasse A behaald te worden. Klasse B biedt een matig niveau. Klassen C, D en E bieden een slecht niveau en dienen vermeden te worden op deze locaties; • Windgevaar dient bij voorkeur voorkomen te worden. Een beperkt risico kan lokaal geaccepteerd worden.

Pathe te Amstelveen - CFD-studie windhinder en windgevaar

Figuur 4.1: Windhinder op voetgangersniveau

Q-P Sch ark ouw bur gga rag e

Sta

dsp

lein

and

Windhinder - Overschrijdingskans 5 m/s drempelsnelheid A

% dagen/jaar

2.5 9

5 18

10 36.5

20 73

Pathe te Amstelveen - CFD-studie windhinder en windgevaar

Figuur 4.2: Windcomfort beoordeling per activiteit

dsp

Q-P Sch ark ouw bur gga rag e

dsp

Sta

lein

and

lein

and

dsp

lein

and

NN (a) Beoordeling jaargemiddelde resultaat voor activiteit doorlopen

Sta

Q-P Sch ark ouw bur gga rag e

Sta

NN (b) Beoordeling jaargemiddelde resultaat voor activiteit slenteren

Goed

Matig

NN (c) Beoordeling situatie met bladdragende vegetatie voor activiteit langdurig zitten

Slecht

Pathe te Amstelveen - CFD-studie windhinder en windgevaar

Figuur 4.3: Windgevaar op voetgangersniveau

Q-P Sch ark ouw bur gga rag e

Sta

dsp

lein

and

Windgevaar - Overschrijdingskans 15 m/s drempelsnelheid [%] Geen risico

% dagen/jaar

0.05 0.2

Beperkt risico

Gevaar

0.3 1

Pathe te Amstelveen - CFD-studie windhinder en windgevaar

6 Conclusie Onderhavige rapportage omschrijft een windstudie uitgevoerd door Actiflow B.V. waarin het effect van de nieuwbouw van de Pathe te Amstelveen inzichtelijk is gemaakt met betrekking tot het windklimaat op voetgangersniveau. Deze studie is uitgevoerd conform NEN 8100:2006. De resultaten hebben het volgende laten zien: • De optredende windcondities rondom de projectlocatie van Pathe worden overwegend gekenmerkt door windhinderklasse A met uitzondering van enkele locaties waar de condities gekenmerkt worden door klasse B en C. Dit betekent dat deze condities geschikt of acceptabel zijn voor slenteren en andere meer inspannende activiteiten (bijv. doorlopen). • Locaties waar de windcondities gekenmerkt worden door klasse A zijn ook geschikt voor de activiteit langdurig zitten. • Er geldt geen risico op windgevaar op voetgangersniveau

Pathe te Amstelveen - CFD-studie windhinder en windgevaar

Overige:

A Inlegvel NEN 8100:2006

Onderzochte configuraties

Windhinder en windgevaar in het openbaar domein

Computeropstelling

Specifieke gegevens van gebruikte programmatuur FVM (eindige volume methode) FEM (eindige elementen methode) anders Programmatuur: OpenFOAM Versie: v2112 drie-dimensionaal tijd-onafhankelijk isothermisch passieve scalars twee-dimensionaal tijd-afhankelijk thermisch actieve scalars Overige:

Amersfoortse coördinaten van de locatie

X: 118931 VDR m/s

Toegepaste eisen Voor comfort Doorlopen Slenteren Zitten Regionale correctie Voor gevaar

12 per windstudie (24 totaal)

Hybride ongestructureerd: tetraëders met prismalaag, 24 270 642 cellen

Turbulentiemodellering

k-omega SST Snelheidscomponenten: linearUpwindV Turbulente grootheden: limitedLinear 1.0 Scalaire variabelen: n.v.t. Gebruikte randvoorwaarden Logaritmische atmosferische grenslaag: ruwheid afgestemd op omgeving Druk-uitlaat Slip-wanden No-slip, ruwe wand No-slip, ruwe wand

Randvoorwaarden Instroomprofiel Uitlaat Boven-/Zijwanden Vloer/bodem Overige

Gegevensverwerking en -beoordeling informatie voor locatie en berekening windklimaat

Rekenrooster

Convectieve differentieschema's

Turbulentiemodellering

Randvoorwaarden Instroomprofiel Uitlaat Boven-/Zijwanden Vloer/bodem Overige

Projectgegevens Pathe te Amstelveen Pathe Theaters ir. Katarina Kosutova 09/03/2022 Algemene gegevens van het model Bebouwing binnen minimaal 300 m rondom de nieuwbouw Geschematiseerd model met de nieuwe situatie Omgeving in massa's, gedetailleerd nabij het kerngebied Rond met straal 1 500 m en hoogte 500 m. Maximaal 4 %

Algemeen

Hybride ongestructureerd: tetraëders met prismalaag, 24 270 642 cellen

Convectieve differentieschema's

Project Projectnaam Opdrachtgever Projectleider Datum Model Omvang gemodelleerd gebied Kerngebied Omgeving Afmetingen model Blokkeringsgraad Onderzochte windrichtingen (minimaal 12 over de windroos)

Programmatuur

Rekenrooster

Gepresenteerde resultaten Opmerkingen en eventuele conclusies van proefoverschrijdend belang

Y: 479373 Gewenste Overschrijdings-kans kwaliteits-klasse %

Beoordeling

p (VLOK > VDR;H) 5.0 5.0 5.0 n.v.t.

A, B, C, D A, B, C A, B n.v.t.

< 20 < 10 <5 n.v.t.

Matig Matig Matig n.v.t.

15 n.v.t. 0,05 < p < 0,30 beperkt risico 15 n.v.t. p ≥ 0,3 gevaarlijk Windhindercontouren en klassenindeling, windgevaarcontouren n.v.t.

Gegevensverwerking en -beoordeling informatie voor locatie en berekening windklimaat Amersfoortse coördinaten van de locatie Toegepaste eisen

X: 118931 VDR m/s

Y: 479373 Gewenste Overschrijdings-kans kwaliteits-klasse % p (V

)

Beoordeling Pathe te Amstelveen - CFD-studie windhinder en windgevaar

B Windhinder en windgevaar: situatie bladdragend en bladloze vegetatie, en jaargemiddeld Gemiddeld resultaat

dsp

rag e

lein

Q-P ark Sch ouw bur gga

rag e

Sta

and

dsp

Q-P a Sch rk ouw bur gga

Sta

lein

and

er N N

Windhinder - Overschrijdingskans 5 m/s drempelsnelheid A

% dagen/jaar

Pathe te Amstelveen - CFD-studie windhinder en windgevaar

2.5 9

5 18

10 36.5

20 73

B Windhinder en windgevaar: situatie bladdragend en bladloze vegetatie, en jaargemiddeld Gemiddeld resultaat

dsp

rag e

lein

Q-P ark Sch ouw bur gga

rag e

Sta

and

dsp

Q-P a Sch rk ouw bur gga

Sta

lein

and

er N N

Windgevaar - Overschrijdingskans 15 m/s drempelsnelheid [%] Geen risico

% dagen/jaar

Pathe te Amstelveen - CFD-studie windhinder en windgevaar

0.05 0.2

Beperkt risico

Gevaar

0.3 1

C Overschrijdingskans 5 m/s drempelsnelheid voor individuele windrichtingen Wind

Wind

↑

↑ Sta

Sta

dsp

rag e

lein

Q-P a Sch rk ouw bur gga

rag e

dsp

and

Pathe te Amstelveen - CFD-studie windhinder en windgevaar

C Overschrijdingskans 5 m/s drempelsnelheid voor individuele windrichtingen Wind

↑

Wind

Sta

dsp

rag e

lein

Q-P a Sch rk ouw bur gga

rag e

dsp

and

Pathe te Amstelveen - CFD-studie windhinder en windgevaar

Wind

↑

C Overschrijdingskans 5 m/s drempelsnelheid voor individuele windrichtingen ↑ Sta

Sta

dsp

rag e

lein

Q-P a Sch rk ouw bur gga

rag e

dsp

and

Pathe te Amstelveen - CFD-studie windhinder en windgevaar

C Overschrijdingskans 5 m/s drempelsnelheid voor individuele windrichtingen Wind

Wind

↑

Sta

dsp

rag e

lein

Q-P a Sch rk ouw bur gga

rag e

dsp

and

Pathe te Amstelveen - CFD-studie windhinder en windgevaar

C Overschrijdingskans 5 m/s drempelsnelheid voor individuele windrichtingen Wind

Wind

↑

↑ Sta

Sta

dsp

rag e

lein

Q-P a Sch rk ouw bur gga

rag e

dsp

and

Pathe te Amstelveen - CFD-studie windhinder en windgevaar

C Overschrijdingskans 5 m/s drempelsnelheid voor individuele windrichtingen Wind

Wind

↑

↑ Sta

Sta

dsp

rag e

lein

Q-P a Sch rk ouw bur gga

rag e

dsp

and

Pathe te Amstelveen - CFD-studie windhinder en windgevaar

Actiflow BV Tramsingel 1, 4814 AB Breda +31 (0)76 5422 220 contact@actiflow.com www.actiflow.nl

De tekst is automatisch uit het bestand gehaald en kan afwijken van het origineel (kolommen, tabellen en koppen lopen door elkaar). Het officiële stuk bij de gemeente is leidend. Bron: https://api1.ibabs.eu/publicdownload.aspx?site=amstelveen&id=d10e2675-b0ef-4a12-8e5a-4552d859cb6b