Natürliche Faktoren beeinträchtigen die Statik

Natürliche Einflüsse auf die Statik

Schnee­fall und Sturm­bö­en beein­flus­sen die Trag­fä­hig­keit von Gebäu­den und Bau­tei­len eben­so wie Regen, Hagel und ande­re natür­li­che Gege­ben­hei­ten der Wit­te­rung. Wel­chen Ein­fluss haben die­se auf­tre­ten­den Fak­to­ren auf die Trag­werks­pla­nung? Wor­auf ach­ten Archi­tek­ten und Inge­nieu­re für Bau­sta­tik, damit das Trag­werk die Balan­ce hält?

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Die Archi­tek­tur der Gebäu­de kom­bi­niert Ästhe­tik mit Anspruch. Belast­bar­keit und Trag­fä­hig­keit sind die ent­schei­den­den Schlüs­sel­be­grif­fe in der Bau­sta­tik. Bei der Trag­werks­pla­nung ist das Gleich­ge­wicht des gesam­ten Sys­tems ent­schei­dend. Für den Haus­bau spie­len des­halb die ver­schie­de­nen Las­ten, die auf das Haus ein­wir­ken, eine wich­ti­ge Rolle.

Natürliche Einflüsse in der Tragwerksplanung

Bei dem Bau eines Eigen­heims erstellt der Sta­ti­ker die Trag­werks­pla­nung. Die rech­ne­ri­schen Las­ten sind dabei im beson­de­ren Maß zu berück­sich­ti­gen. Dazu zäh­len eben­falls Ein­flüs­se durch Wind und Wet­ter: Wie wirkt sich das Wet­ter auf die Sta­tik eines Hau­ses aus?Beispiele, wie Archi­tek­tur und Sta­tik zusam­men funk­tio­nie­ren, las­sen sich in der Natur fin­den: Gras­hal­me kni­cken nicht im Wind um, weil sie röh­ren­för­mig sind. Bam­bus ist enorm belast­bar, weil er aus ein­zel­nen inein­an­der ver­wo­be­nen Seg­men­ten zusam­men­ge­setzt ist. Die­se Prin­zi­pi­en machen sich Bau­her­ren vor allem bei moder­nen Hoch­bau­ten zunutze.Bauleiter, die Ein­fa­mi­li­en­häu­ser oder Mehr­fa­mi­li­en­häu­ser kon­zi­pie­ren, berück­sich­ti­gen sol­che Grund­sät­ze in der Sta­tik­leh­re. Sie sor­gen dafür, dass bei­spiels­wei­se das Dach beim nächs­ten Orkan nicht davon­fliegt. Sol­che Ein­flüs­se der Natur sind dyna­misch und wech­sel­haft. Ihr Ein­fluss ist nicht kon­stant und von Dau­er. Statt­des­sen ändern sich die wit­te­rungs­be­ding­ten Fak­to­ren für die Haus­sta­tik je nach Jah­res­zeit und ört­li­cher Gegebenheit.

Erdbeben, Windlast, Schneelast und Eislast – natürliche Herausforderungen für die Statik 

Für Trag­werks­pla­ner hängt das sta­tisch rele­van­te Wet­ter vom Stand­ort ab. Gene­rell sind die Ein­flüs­se der Natur in fol­gen­de Las­ten einzugliedern:

  • Eis­last oder Eisdruck
  • Erd­be­ben
  • Schnee­last
  • Wind­last
  • Was­ser­druck
Regen kann bei ein­drin­gen­der Feuch­tig­keit die Bau­sub­stanz beschä­di­gen und somit die Sta­tik indi­rekt beeinträchtigen.

Schnee und Eis – was bewirken kalte Witterungen? 

Eis­druck ist für gewöhn­lich eine sta­tisch rele­van­te Last. Sie spielt in Küs­ten­ge­bie­ten und gene­rell an Gewäs­sern eine Rol­le für Bau­wer­ke. Die Eis­last kommt zustan­de, indem sich die Eis­de­cke erwärmt. Dabei dehnt sich das Eis aus und übt auf die­se Wei­se Druck auf das jewei­li­ge Bau­werk aus. Für das Eigen­heim ist die­se Form der Last sel­te­ner rele­vant als zum Bei­spiel beim Bau von Brü­cken oder Kaimauern.

Die Schnee­last auf einem Haus ist für die Sta­tik stär­ker von Bedeu­tung als die Eis­last. Ins­be­son­de­re die Dach­kon­struk­ti­on muss bei Schnee­fall der Last stand­hal­ten. Damit das gelingt, ist es für Sta­ti­ker wich­tig, den Schnee­druck zu ermit­teln. Die­ser hängt von zwei Fak­to­ren ab:

  • Schnee­men­ge
  • Art des Schnees (Neu­schnee, Pul­ver­schnee, Nassschnee)

Die Last des Schnees wirkt als Flä­chen­last senk­recht zur zugrun­de­lie­gen­den Flä­che (zum Bei­spiel dem Dach eines Hau­ses). Dabei kön­nen Schnee und Eis ein enor­mes Gewicht ent­wi­ckeln – je nach­dem, wie lan­ge der Schnee liegt und wel­che Höhe vor­liegt. Eine Eis­flä­che mit einer Höhe zwi­schen 11 und 12 Zen­ti­me­ter wiegt bei­spiels­wei­se rund 100 kg pro m². Locke­rer Neu­schnee bringt pro m³ immer­hin bis zu 50 kg auf die Waa­ge. Für die Sta­tik eines Hau­ses sind sol­che Ein­fluss­fak­to­ren daher maßgebend.

Erdbeben – Standsicherheit in der Tragwerksplanung gewährleisten

Für Trag­werks­pla­ner gel­ten phy­si­ka­li­sche Grund­sät­ze sowie Bemes­sungs­kri­te­ri­en für Erd­be­ben als grund­le­gend für die Pla­nung eines Hauses.

Was sind Bemes­sungs­kri­te­ri­en? Die­se gel­ten spe­zi­ell im Bereich der Erd­be­ben. Sie sor­gen dafür, dass ein Gebäu­de bei einem Erd­be­ben sta­bil steht. Die Schä­den durch die Vibra­tio­nen und Schwin­gun­gen im Erd­bo­den blei­ben im Ide­al­fall gering. In der Bau­sta­tik sind die soge­nann­ten Bemes­sungs­kri­te­ri­en vor allem beim Hoch­bau, d. h. bei Hoch­häu­sern, wichtig.

Die fol­gen­den Kri­te­ri­en unter­stüt­zen den Inge­nieur für Bau­sta­tik bei sei­nen Berech­nun­gen für Gebäu­de, bei denen eine Erd­be­ben­be­las­tung wahr­schein­lich ist:

  • Wie bedeu­tend ist das Bauwerk?
  • Ist das Gebäu­de gefähr­det und wenn ja, wie stark?
  • Reagiert das Gebäu­de auf Erschüt­te­run­gen durch Erdbeben?
  • Wie ist der Bau­grund beschaffen?

Die DIN EN 1998–1/NA:2011–01 ist inner­halb Deutsch­lands eine Bau­norm, die Erd­be­ben­zo­nen fest­ge­legt hat. Es ist eine Regel­norm, die sich mit Hoch­bau­ten in Gebie­ten beschäf­tigt, die durch Erd­be­ben gefähr­det sind. Spe­zi­ell die Abmes­sun­gen der tra­gen­den Bau­tei­le eines Hau­ses spie­len hier­bei eine gro­ße Rol­le. Eben­so macht es einen Unter­schied, ob ein Ein­fa­mi­li­en­haus (EFH) gebaut wird oder zum Bei­spiel eine medi­zi­ni­sche Einrichtung.

Wind – wie wirkt er auf die Statik ein? 

Im Gegen­satz zu einem Erd­be­ben ist der Wind bezo­gen auf die Höhe eines Hau­ses ein wich­ti­ger Ein­fluss­fak­tor. Eben­so wie gefal­le­ner Schnee gilt der Wind als eine Last, die kli­ma­tisch bedingt ist. Das bedeu­tet, die natür­li­che Ein­wir­kung die­ser Last auf ein Gebäu­de wan­delt sich, sie ist nicht kon­stant. Nor­ma­ler­wei­se han­delt es sich um eine Flä­chen­last, die senk­recht auf eine Flä­che wirkt. Damit ähnelt die Wind­strö­mung in der Sta­tik der Schnee­last. Aller­dings übt die Wind­last einen ande­ren Druck aus. Der größ­te Unter­schied liegt dar­in, dass die Strö­mun­gen haupt­säch­lich aus einem Unter­druck (Sog) und Über­druck (Wind­druck) bestehen.

Was bedeu­ten der Wind­druck und Sog für die Haus­sta­tik? Die Front des Hau­ses, die für die Wind­strö­mung ein räum­li­ches Hin­der­nis dar­stellt, erlebt den Über­druck. An den Sei­ten­flä­chen, den Dach­flä­chen und der Rück­sei­te des Hau­ses ent­ste­hen hin­ge­gen Sog­wir­kun­gen. Weil die­se Wer­te stark schwan­ken, nut­zen Trag­werks­pla­ner die mathe­ma­ti­sche Sta­tis­tik und Wahr­schein­lich­keits­rech­nung für die sta­ti­schen Berechnungen.

Fazit – natürliche baustatische Einflussfaktoren

Trag­werks­pla­ner ermit­teln die natür­lich vor­kom­men­den Las­ten für die Trag­fä­hig­keit und Stand­si­cher­heit des Hau­ses. Sol­che Las­ten kön­nen sta­tisch oder dyna­misch sein. In jedem Fall spie­len das Wet­ter und die Natur all­ge­mein wich­ti­ge Rol­len in der Trag­werks­pla­nung. Wind­strö­mun­gen, Schnee­fall, Druck durch Eis­schol­len oder Erschüt­te­run­gen durch Erd­be­ben sind bedeu­ten­de natür­li­che Ein­flüs­se in der Baustatik.

  • Verfasst am 15. Juni 2019. Die obigen Informationen können veraltet/fehlerhaft sein und stellen keine Beratung dar. Fragen Sie uns für verbindliche Auskünfte hier an:

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    Matthias Pepunkt

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    Sta­tik Dop­pel­haus: Die Zusam­men­ar­beit hat sehr gut geklappt, kom­pe­ten­te Aus­füh­rung und net­ter Kon­takt! Kann ich weiterempfehlen.

    Peter Haslinger

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    Nach­dem ich von den ansäs­si­gen Stai­kern im Raum Mün­chen nur Absa­gen bekam (alle­samt auf­grund Zeit­man­gel) such­te ich im Inter­net nach Alter­na­ti­ven und stieß auf ESTATIKA.Mir war etwas unwohl unser Pro­jekt »aus der Fer­ne« prü­fen zu las­sen, aber das hat sich als pro­blem­los her­aus­ge­stellt. Nach dem Hoch­la­den der Daten und eini­ger Tele­fo­na­te zu den Details des Umbaus bekam ich die nach ca. 1 Woche die fer­ti­ge Sta­tik zuge­sandt. Erfreu­li­cher­wei­se stell­te sich her­aus, daß ich den Dach­aus­bau sogar noch etwas ver­schlan­ken kann ohne die Sicher­heit zu gefähr­den. Damit hat­te ich nicht gerech­net, ich kann nun sogar auf einen ver­meint­lich nöti­gen (und recht pro­mi­nen­ten) Trä­ger verzichten!Zusammengefasst kann ich mich nur den Vor­red­nern anschlies­sen. Mir wur­den alle Fra­gen genau beant­wor­tet und ich habe eine belast­ba­re Sta­tik vor­lie­gen. Der Preis stand von Beginn an fest, hier wuß­te ich was auf uns zukom­met. Somit ist alles gut, wir kön­nen umbauen!

    Über uns

    Die ESTATIKA GmbH ist ein bundesweit tätiges Ingenieurbüro für Gebäudeplanung, Tragwerksplanung, Bauphysik und Energieberatung. Unsere Keyfacts:

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    Unser Planungsteam besteht aus qualifizierten Fachplaner:innen mit je 15+ Berufsjahren und einem (Fach)Hochschulabschluss, sowie Einträge in mehreren Ingenieurkammern und weiteren Qualifikationen:

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    Fachplanung aus einer Hand. Folgende Leistungen bieten wir Ihnen für Ihr Bauvorhaben an – gerne auch als Paket: