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Wind- und Schneelasten im Stahlhallenbau

Über Statik und andere sicherheitsrelevante Faktoren im Gewerbebau

Husen Stahlbau

Sie planen eine moderne Industriehalle oder eine Gewerbehalle? Dann wissen Sie, dass überall dort, wo neben hoher Tragfähigkeit große Spannweiten zu überwinden sind sowie hohe Belastbarkeit bei geringem Materialgewicht gefordert ist, Stahl mit optimalen Werkstoffeigenschaften punktet. Allerdings: Ganz gleich, ob Sie eine Stahlhalle oder andere Gebäudearten ins Auge fassen – stets sind Maßgaben von Statik und Sicherheit Teil jeder soliden Projektplanung. Stahlhallenbau in Deutschland heißt, dabei klimatischen Bedingungen Rechnung zu tragen – also Windlastzonen und Schneelastzonen zu berücksichtigen.

Stahlhallenbau: Windlasten einbeziehen

Wind nimmt als Windlast Einfluss auf Gebäude und Bauteile – und damit auf Dächer, Dachflächenheizungen und Photovoltaik-Kollektoren, aber auch Außenjalousien und Markisen. Windlast wirkt als Flächenlast auf die Grundfläche von Stahlhallen, parallel zum ebenen Boden. Windströmung als klimatischer Faktor wiederum beaufschlagt ein Gebäude mit einem Winddruck – sprich, Überdruck auf der einen (windzugewandten) und Unterdruck auf der anderen (windabgewandten) Seite. Einflüsse, gegen die sich guter Stahlhallenbau absichert. Doch wie werden sich Windlasten am konkreten Gebäude voraussichtlich auswirken? Wolfgang Husen, Stahlhallen-Spezialist und geschäftsführender Gesellschafter der W. Husen Stahlbau GmbH & Co. KG aus dem emsländischen Surwold dazu: „Dies hängt von Standort, örtlichem Windklima und topographischer Lage ab. Windlastzonen – in Form spezieller Windzonenkarten nach Verwaltungsgrenzen – machen Aussagen über Windwiderstandsklassen, Geländekategorien und jeweilige Lastannahmen. Diesen Karten sind über einen längeren Zeitraum gemittelte Windgeschwindigkeiten aller geographischen Regionen zu entnehmen, und zwar als Windlastzonen (WLZ) dargestellt.“, so der Experte für Stahlhallen.

Deutschland hat vier von diesen Windlastzonen:

– Windlastzone 1 < 22,5 m/s
– Windlastzone 2 < 25,0 m/s
– Windlastzone 3 < 27,5 m/s
– Windlastzone 4 – 30,0 m/s

Je kleiner die Ziffer, desto geringer die Windlast. Sie denken an Stahlhallen in der Norddeutschen Tiefebene? Dann sind Sie in Zone 4, im Bereich Nordsee und dahinter liegendem Binnenland aktiv. Ihr Hallenbau-Projekt liegt in der Nordhälfte Ostdeutschlands? Dann ist Zone 2 für Sie maßgeblich. Geländekategorien erstrecken sich von offener See (1) mit wenigstens 5 km Freifläche in Windrichtung über Gelände mit Einzelbebauung (2) wie im landwirtschaftlichen Bereich über Vorstädte, Wälder und Industrie- oder Gewerbegebiete (3) bis zur Geländekategorie Stadtgebiet (4).

Die zulässige Windlast auf ein Stahlhallen-Projekt ist also von Region zu Region verschieden: Spezielle Windlastrechner – für eine erste Abschätzung – berücksichtigen Faktoren wie Geschwindigkeitsdruck (so genannter Staudruck), Windlast in unterschiedlicher Höhe, Luftdichte bzw. so genannte aerodynamische Kraftbeiwerte (für Gebäude und freistehende Dächer in DIN 1055 T4 ausgewiesen). Des Weiteren wird beim Umrechnen auf kg/m² auch die Erdbeschleunigung (für Europa) miteinbezogen.

Schneelasten: Was muss Ihr Stahlhallenbau stemmen?

Die Erfahrung zeigt, dass dem Thema Schneelast nicht genug Aufmerksamkeit geschenkt werden kann – nicht zuletzt bei der Berechnung von Dachstatik bzw. Dachform von Stahlhallen. Leider wird seitens der Bauaufsichtsbehörden bislang nicht zeitnah über aktuelle Schneelasten im Kontext des Überschreitens lokaler Normlasten informiert. Wie Windlast wirkt auch Schneelast auf die Stahlhallen-Grundfläche, jedoch in Richtung Schwerkraft, also senkrecht nach unten – und nimmt damit Einfluss auf den Zustand von Haustechnik und Dach, bis zu Schäden durch Druckbelastung.

Auch hier bestimmen Klimazone und topographische Höhenlage über die Schneelasten: Schneelastzonenkarten bilden die Schneeintensität geographischer Regionen als Zonen 1 bis 3 ab (DIN 1055-5). Wie hoch Ihr Bauort über NN (Normal-Null) liegt, können Sie z. B. über Google Earth ermitteln. Je höher die Ziffer, desto größer die Intensität der Schneelasten. Ergänzend berücksichtigen Zonen 1a und 2a den Faktor, dass sich Schneehöhe überproportional zur Höhenlage ändert. Normen, die Schneelasten (sk) in Rechenwerte überführen, so dass die Tragwerkssicherheit von Stahlhallen ermittelt werden kann. Selten vorkommende, extreme Schneelasten erfassen bauaufsichtliche Normen jedoch nicht. Werden, etwa im norddeutschen Tiefland, ausnahmsweise Schneelasten vom Mehrfachen der Rechenwerte gemessen, können die Behörden dieser Regionen spezielle Rechenwerte (nach DIN 1055-100 für außergewöhnliche Einwirkungen) ansetzen. Weiterer Schneelast-Parameter ist die Stahlhallen-Dachform – schließlich rutscht Schnee bei steilem Dach schneller als bei Flachdächern ab. Auch die Windverhältnisse nehmen Einfluss auf Menge und Verteilung der Schneelast (Schneeverwehungen etc.), ebenso das Verhältnis zwischen vorhandener Schneemenge und neu gefallenem Schnee. Last but not least spielt auch die Beschaffenheit des Schnees eine Rolle, wozu Schneeproben entnommen und auf Dichte, Vereisungsgrad und Wassergehalt gecheckt werden – von trockenem Pulverschnee mit 30 bis 50 kg pro Kubikmeter Dichte über feuchten Neuschnee mit 100 bis 200 kg zu Firn mit 500 bis 800 kg. Die rechnerische Schneelast wird überschritten? Stahlhallen-Dach besser räumen.

In welcher Windlastzone und Schneelastzone liegt Ihr Projekt?

Erste, wichtige Anhaltspunkte für Ihr Hallenbau-Projekt im Bezug auf Windlastzonen und Schneelastzonen erhalten Sie auf der Internetseite von Husen Stahlbau aus Surwold im norddeutschen Emsland. Unter www.husen.com (Leistungen/Bauplanung) können Sie mit Hilfe farbig strukturierter Karten ermitteln, in welcher Windlastzone und welcher Schneelastzone sich Ihre geplanten Stahlhalle befindet. Wer es noch genauer wissen will, kann über einen Link die Zuordnung zu einer Windlastzone über die Eingabe der Postleitzahl seines Stahlhallenstandortes erfahren. Und dann sollten Sie mit einem Architekten Ihres Vertrauens oder mit den Stahlhallen-Spezialisten von Husen über weitere Details und das weitere Vorgehen sprechen. Übrigens: Auf www.husen.com können Sie mit einem Stahlhallen-Konfigurator Ihre geplante Stahlhalle online auch optisch planen und kalkulieren. Natürlich kostenlos und unverbindlich.

Noch zwei Tipps von Wolfgang Husen ganz persönlich:

1. Vergessen Sie nicht, vor der abschließenden statischen Berechnung einen Abgleich mit den spezifischen Vorschriften des betreffenden Bundeslandes vorzunehmen. Natürlich kann das auch Ihr Architekt oder ein Planungsspezialist von Husen für Sie erledigen.
2. Auch das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) hält neben einer Liste technischer Baubestimmungen für Bemessung und Konstruktion ebenfalls aktuelle Informationen zum Thema Schnee- und Windklima für die bauliche Lastenberechnung bereit. www.dibt.de

 

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