Beim Bau oder der Modernisierung von Gebäuden müssen verschiedene statische Lasten beachtet werden, um Sicherheit und Stabilität zu gewährleisten. Dabei entstehenden die Lasten nicht allein aus dem Gebäude heraus, beispielsweise durch Materialien, Aufbau der Konstruktion oder ähnliche Faktoren. Es gibt auch Lasten, die von außen auf das Gebäude einwirken. Dies sind die Schneelast und die Windlast. Sie hängen von den geographischen und klimatischen Bedingungen am Standort des Bauwerks ab.
Die Bedeutung von Windlast und Schneelast
Wind- und Schneelasten wirken als natürliche Belastungen auf Gebäude und beeinflussen deren Stabilität und Lebensdauer. Die Nichtbeachtung dieser Kräfte könnte zu erheblichen Schäden führen, darunter Einstürze von Dächern, Risse in der Struktur oder im schlimmsten Fall eine Gefährdung von Personen.
Schneelast: In schneereichen Regionen kann sich im Winter eine erhebliche Menge Schnee auf Dächern ansammeln. Dieses Gewicht wirkt auf die Dachkonstruktion und muss in der Planung berücksichtigt werden, um Verformungen oder Einstürze zu vermeiden. Besonders Flachdächer oder leicht geneigte Dächer sind von dieser Belastung besonders betroffen, weil der Schnee nicht wie beim Steildach ab einer bestimmten Höhe von der Dachfläche abrutscht.
Windlast: Windkräfte können auf verschiedene Weise auf ein Gebäude einwirken. Der Winddruck auf die dem Wind zugewandten Seite und der Windsog auf der Gebäuderückseite können erhebliche Zug- und Druckkräfte verursachen. Je nach Standort und Höhe des Gebäudes können Windlasten variieren und sogar die Hauptbelastung für ein Bauwerk darstellen.
Die Berechnung von Schneelast und Windlast erfolgt auf der Grundlage definierter Normen und Standards. Dabei werden Standortfaktoren, Gebäudegeometrie und weitere Einflussfaktoren berücksichtigt.
Berechnung der Schneelast
Die Schneelast (in Kilonewton pro Quadratmeter, kN/m²) hängt von der geographischen Lage des Bauwerks und der lokalen Schneelastzone ab. Deutschland ist in verschiedene Schneelastzonen eingeteilt, die in der DIN EN 1991-1-3 (Eurocode 1, Teil 1-3) festgelegt sind. Faktoren, die bei der Berechnung eine Rolle spielen, sind:
- Grundlast: Diese wird aus den regionalen Klimadaten abgeleitet und beschreibt die durchschnittliche Schneemenge, die in einer Region zu erwarten ist.
- Gebäudehöhe und Dachneigung: Steilere Dächer ermöglichen ein besseres Abrutschen des Schnees, während flachere Dächer mehr Last aufnehmen müssen.
- Formbeiwerte: Diese berücksichtigen spezielle Geometrien oder Schneeverwehungen, die zu ungleichmäßiger Belastung führen können.
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Berechnung der Windlast
Die Windlast (ebenfalls in kN/m²) wird durch die DIN EN 1991-1-4 (Eurocode 1, Teil 1-4) geregelt. Wesentliche Faktoren für die Berechnung sind:
- Basiswindgeschwindigkeit: Diese wird aus regionalen Windzonen abgeleitet, die die maximale Windgeschwindigkeit für eine Region beschreiben.
- Geländekategorie: Bebauung, Vegetation und Topographie beeinflussen die Windgeschwindigkeit. In städtischen Gebieten mit dichter Bebauung ist die Windlast geringer als in offenen, flachen Landschaften.
- Gebäudehöhe und -form: Höhere und komplexer geformte Gebäude sind stärkeren Windkräften ausgesetzt als niedrigere, kompakte Strukturen.
Zur DIN EN 1991-1-3 und der DIN EN 1991-1-4 gibt es Nationale Anhänge (NA), die die Eurocodes ergänzen und spezifische Anpassungen für Deutschland enthalten, wie zum Beispiel die Einteilung in Wind- und Schneelastzonen.
Darüber hinaus geben die DIN 1055-Reihen Richtlinien für die Einwirkungen auf Tragwerke und bieten eine ergänzende Grundlage für Ingenieure und Planer.
Die Angaben zu Wind- und Schneelasten sind essenziell für:
- Tragwerksplanung: Die statischen Berechnungen eines Bauwerks beruhen auf den Einwirkungen, die von Wind und Schnee ausgeübt werden. Die Dimensionierung von Trägern, Stützen und Fundamenten muss diese Kräfte berücksichtigen.
- Materialauswahl: Die Wahl der Baustoffe hängt von den Belastungen ab. Schwerere Dachkonstruktionen erfordern robustere Materialien.
- Genehmigungsverfahren: Bei der Einreichung von Bauanträgen müssen die Berechnungen der Wind- und Schneelast vorgelegt werden.
- Versicherungsschutz: Im Schadensfall können unzureichend berücksichtigte Lasten zu einer Ablehnung von Versicherungsleistungen führen.
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