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Natürliche Einflüsse auf die Statik

Regen, Schnee und Sturm – wenn es draußen unangenehm wird, gehen wir am liebsten rein. Damit das möglich ist und Ihr Zuhause sogar bei Wind und Wetter standhaft bleibt, müssen die äußeren Einflüsse der Natur bereits bei der Bauplanung mitbedacht werden. Wir zeigen Ihnen hier, welchen Einfluss die Natur und Ihre Gewalten auf die Statik haben und wie die Statiker ihnen entgegenwirken!

Welche natürlichen Einflüsse auf die Statik gibt es? 

Schneestürme, Orkane und heftige Gewitter – je nachdem, wo sich ein Bauwerk befindet, ist es oft heftigen Naturgewalten ausgesetzt. So muss ein Tragwerksplaner in Sibirien die Schnee- und Eislasten bei der Planung bedenken. Während der Tragwerksplaner in Japan mit den dynamischen Lasten der Erdbeben rechnen muss. Im Wesentlichen unterscheidet man bei den natürlichen Einflüssen auf die Statik zwischen der Eislast, der Schneelast, den Erdbeben sowie der Windlast.

Schneelasten 

Zurück nach Sibirien. Wer ein Eigenheim in einer kalten Region mit viel Schneefall bauen oder kaufen möchte, der muss vor allem die Schneelast beachten. Besonders auf dem Dach des Hauses sammelt sich über Tage und Wochen eine schwere Schneedecke an. Damit das Dach unter dieser Last nicht einstürzt, muss der Schneedruck bereits beim Entwurf des Daches mitgerechnet werden.

Gemäß der DIN EN 1991-1-3 wird je nach Region und aktuellen Schneemessdaten ein Richtwert für die Schneelast im Standsicherheitsnachweis aufgenommen. Da sich die Kennwerte allerdings von Jahr zu Jahr ändern können, ist es sinnvoll, die Schneelasten immer wieder prüfen zu lassen. Aus diesem Grund lässt sich häufiger beobachten, dass ältere Dächer unter den Schneelasten zusammenbrechen, obwohl sie den öffentlich-rechtlichen Anforderungen ihrer Baujahre entsprechen.

Daher müssen Hausbesitzer in den entsprechenden Regionen jedes Jahr den Schneefall sowie seine Auswirkungen auf das Dach beobachten. Sammelt sich eine ungewöhnlich dicke Schneedecke an oder sind in den oberen Geschossen des Hauses Risse in den Wänden und Fensterrahmen zu sehen, sollte erneut ein Statiker hinzugezogen werden. Der Statiker entnimmt daraufhin eine Probe des Schnees vom Dach, um die aktuellen Lasten erneut zu berechnen. Wird der Richtwert aus dem Standsicherheitsnachweis überschritten, müssen umgehend weitere Vorkehrungen zur Stabilisierung des Daches getroffen werden. 

Obwohl der Schnee leicht und flauschig aussieht, kann je nach Art und Menge des Schnees eine enorme Last auf das Dach drücken. Feuchter Altschnee zum Beispiel kann bis zu 500 Kilogramm pro Kubikmeter wiegen. Noch schwerer wird es, wenn der Schnee tagsüber taut und sich im Laufe der Nacht eine Eisdecke bilden kann.

Erdbeben

In Regionen die häufig von Erdbeben betroffen sind, gelten bestimmte Anforderungen an den Bau von Hochbauten. Diese sogenannten Bemessungskriterien werden wie folgt kategorisiert: die Erdbebengefährdung, die Reaktion des Bauwerks, die Beschaffenheit des Baugrunds sowie die Bedeutung des Bauwerks.

Auf Grundlage dieser Anforderungen wird berechnet, wie ein Gebäude in der entsprechenden Zone entworfen und gebaut werden darf. Dabei gelten höhere Anforderungen an öffentliche Gebäude wie Krankenhäuser und Schulen als zum Beispiel an Einfamilienhäuser. In Deutschland wurde die DIN EN 1998–1/NA:2011–01 als geltende Baunorm in Erdbeben gefährdeten Gebieten festgelegt. 

Damit die Gebäude in diesen Regionen so wenig wie möglich beschädigt werden, muss das Tragwerk vor allem den frei werdenden horizontalen Kräften widerstehen. Es ist zwar nicht möglich, Gebäude vollkommen vor der Zerstörung und den Schäden durch ein Erdbeben zu schützen, allerdings besteht die Möglichkeit, mit Hilfe bestimmter Bauweisen und Materialien die Schäden zu minimieren. Stahlträger zum Beispiel sind deutlich flexibler als Stein oder Beton. Sogar bei spürbaren Bewegungen der Erde lässt sich der Stahl zu einem gewissen Ausmaß verformen. Auch eine symmetrische und einheitliche Bauweise trägt zu der Widerstandsfähigkeit der Gebäude bei. 

Windlasten

Die Auswirkungen des Windes auf ein Gebäude hängen von seiner Form, Größe, Ausrichtung, dem Standort und den dynamischen Eigenschaften ab. Die Windlast äußert sich in Druck- und Sogkräften und wirkt als sogenannte Flächenlast senkrecht zur Angriffsfläche. Die höchsten Windlasten drücken dabei auf die Gebäudekanten und -ecken. Während der Wind auf die Frontseite eines Gebäudes drückt, entsteht die Sogkraft an den Seiten sowie auf der Rückseite des Gebäudes. 

Um die Auswirkungen des Windes auf ein Gebäude zu berechnen, werden zusätzlich noch die Umgebung sowie andere Hindernisse miteinbezogen. So lässt sich Deutschland in vier Geländekategorien unterteilen.

  1. Geländekategorie I: Glattes, flaches Land, Seen mit mindesten 5 km freier Fläche in Windrichtung 
  2. Geländekategorie II: Freie Gelände mit einzelnen Hecken oder Häusern. Darunter fallen zum Beispiel landwirtschaftliche Gebiete. 
  3. Geländekategorie III: Industrie- oder Gewerbegebiete, Vorstädte
  4. Geländekategorie IV: Stadtgebiete, in denen mindestens 15 % der Fläche mit Gebäuden bebaut sind, deren mittlere Höhe 15 m überschreitet.

Sie benötigen einen Statiker für ein geplantes Projekt? Kein Problem! Ganz egal wo sich das Grundstück befindet und welche natürlichen Gegebenheiten dort zu finden sind – wir finden den richtigen Experten für Sie. Erzählen Sie uns dazu heute noch von dem geplanten Projekt!

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