Standsicherheit und Statik fordern exakte Planung
Wirkweise von Wind und Schnee
Wie sich Schnee- und Windlasten konkret auf ein Bauwerk bzw. daran verbaute Konstruktionen auswirken und entsprechend bei der Planung zu berücksichtigen sind, hängt insbesondere von drei Einflussfaktoren ab:
- dem Standort,
- der Geländehöhe
- und der Bauwerkshöhe.
Schnee- und Windlasten wirken allgemein als Flächenlast auf eine Grundfläche. Während Schneelasten in Richtung der Gravitation senkrecht nach unten wirken, wird bei Windlasten in der Regel eine Wirkung parallel zum ebenen Boden angenommen. Zu berücksichtigen ist auch der Winddruck, das heißt ein Überdruck auf der windzugewandten und ein Unterdruck auf der windabgewandten Seite.
Einflussfaktoren und Ermittlung der äußeren Lasten
A. Wind- und Schneelastzonen
B. Geländekategorie
Unterschiede in der Topographie verschiedener Standorte werden über die Zuordnung zu ebenfalls in Eurocode 1 festgelegten Geländekategorien berücksichtigt.
Über die Lastannahmen für die vorgenannten Zonen und Kategorien der Normenreihen lassen sich die entsprechenden Kraft- und Druckbeiwerte, die äußeren Lasten, auf die zu befestigenden Bauteile für den konkreten Bauwerksstandort ermitteln.
Überlagerung der Lasten
Ein einfaches Aufsummieren der zu erwartenden Lasten von Wind und Schnee sowie der Gewichtslasten würde zu einer unrealistischen Lastannahme führen. Deshalb werden die ermittelten äußeren Lasten und die Gewichtslasten einer Konstruktion unter Berücksichtigung von Teilsicherheitswerten und Kombinationsfaktoren überlagert. Dies regelt Eurocode 3 (DIN EN 1993-1-1). Der Konstruktionsentwurf muss den resultierenden Lastfallkombinationen hinsichtlich Tragfähigkeit und Standsicherheit entsprechen. Eventuell notwendige Maßnahmen zur Beschwerung einer Konstruktion können ebenfalls rechnerisch abgeleitet werden.
Beispielkonstruktionen für verschiedene Lastfälle
Für eine in ihrer Zielsetzung identische Konstruktion müssen an unterschiedlichen Bauwerksstandorten gänzlich unterschiedliche Lastannahmen berücksichtigt werden, wie unsereTabelle zu einer Beispielkonstruktion einer Luftkanalbefestigung zeigt.
Bei gleichen Randbedingung kann aufgrund des insgesamt geringeren Lastfalls in Stuttgart ein weniger tragfähiges Schienenprofil für die Lüftungskanalinstallation verwendet werden als in Rostock.
In den beispielhaften Konstruktionszeichnungen kommt für den Standort Roststock (Abb. links) unter dem Lüftungskanal entsprechend eine MPR-Systemschiene 41/82/2,0 als H-Profil zum Einsatz, während für den Standort Stuttgart (Abb. rechts) eine MPR-Systemschiene 41/62/2,5 ausreichend ist.
Des Weiteren beträgt das zusätzliche Gewicht zur Standsicherheit für die Anwendung in Stuttgart etwa 50% weniger.
| Standort 1 | Standort 2 | |
| Ort | Rostock | Stuttgart |
| Windzone | 3 | 1 |
| Schneezone | 3 | 2 |
Windgeschwindigkeit | 27,5 m/s (99km/h) | 22,5 m/s (81km/h) |
| Winddruck | 0,47 kN/m² | 0,39 kN/m² |
| Schneedruck | 1,1 kN/m² | 0,85 kN/m² |
| Vgl. Beispielkonstruktion | Abb. links | Abb. rechts |
Fazit
Im Hinblick auf Schnee- und Windlasten kann die Standsicherheit und statische Tragsicherheit einer Konstruktion nur durch detaillierte und umfassende Planung gewährleistet werden. Auch auf die Wirtschaftlichkeit einer Konstruktion kann sie sich auswirken: Bei exakter Planung können die eingangs genannten Schäden durch in der Anwendung überlastete Konstruktionen ebenso vermieden werden, wie eine nachträgliche, kostenintensive Verstärkung einer zu schwachen Konstruktion.