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Windlast/kräfte auf Geländer berechnen

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17.11. - 23.11.2020
24 Beiträge | 6 Autoren 24
Hi,

für mein nächstes Projekt, welches ich in einem anderen Thread noch detailierter vorstellen werde, muss ich die Kraft des Windes bzw. die Windlast berechnen.

Es gibt ja ganz tolle Seiten, wie diese die die Basisgeschwindigkeit und den Basisgeschwindigkeitsdruck für den gewählten Ort anzeigen:
https://www.dlubal.com/de/lastzonen/wind-en-1991-1-4-onorm-b-1991-1-4.html#center=47.74342987700826,13.345762499999996&zoom=7&marker=48.20533,16.382945

die Basisgeschwindigkeit beträgt in meinem Fall 25,4m/s bei einem Basisgeschwindigkeitsdruck von 0,4 kN/m2

Wenn ich jetzt die daraus resultierende Kraft auf mein Geländer berechnen möchte, wäre das ja die Fläche mal Basisgeschwindigkeitsdruck , richtig?
würde in meinem Fall konkret bedeuten:
7,5m x 1,6m x 0,4kN/m2 = 4,8kN = 480 kg

Diese Last würde ich dann durch die Anzahl der Steher/Ständer dividieren:
z.B: bei 7 Stehern: 480kg/ 7 stk= ca 68kg pro Steher....

Kann das so stimmen, oder hab ich wo einen Denkfehler?
Betrachtet man bei der Windlastberechnung gar nicht etwaige Windspitzen?

Danke im Voraus!

 
17.11.2020
das geplante Projekt hab ich hier beschrieben:
https://www.energiesparhaus.at/forum-pv-gelaender-planung-im-eigenbau/59752_1


LG
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17.11.2020


massiv50er schrieb: Kann das so stimmen, oder hab ich wo einen Denkfehler?
Betrachtet man bei der Windlastberechnung gar nicht etwaige Windspitzen?

Topogaraphie
Formfaktor (in deinem Fall wird der Sog eine große Rolle spielen)
Ich würde dann noch dafür sorgen dass es bestimmt zu keinen Schwingungen kommt. 
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17.11.2020
Ist der Sog anders zu berechnen als der "Winddruck"? 0


17.11.2020
Also 0,4kN pro m2 ist sicherlich zu wenig.
die Angaben dazu muss dir dein Statiker geben (es fliessen die Faktoren Gebäudehöhe, Bebauungsdichte und die Basiswindlast ein im Wesentlichen) und einen Sicherheitsfaktor in der Bemessung braucht es auch. Daumenregel sind eher 1kN pro m2 aber man sollte es für dein konkretes Gebäude anschauen.
Gint doch sicher zum Haus eine gerechnete Statik wo die Windlast aufgeführtnist oder?  0
17.11.2020


MalcolmX schrieb: Also 0,4kN pro m2 ist sicherlich zu wenig.

ist das ein Gefühl von dir, oder wie kommst du drauf? das ist der Wert welcher in den nächstgelegenen Orten zur Berechnung herangezogen wird.


MalcolmX schrieb:
die Angaben dazu muss dir dein Statiker geben (es fliessen die Faktoren Gebäudehöhe, Bebauungsdichte und die Basiswindlast ein im Wesentlichen) und einen Sicherheitsfaktor in der Bemessung braucht es auch. Daumenregel sind eher 1kN pro m2 aber man sollte es für dein konkretes Gebäude anschauen.

die Statik vom Gebäude wurde von der Baufirma berechnet bzw. koordiniert. mir liegen hier keine Berechnungen diesbezüglich vor. 0
17.11.2020


massiv50er schrieb: Betrachtet man bei der Windlastberechnung gar nicht etwaige Windspitzen?

Da hast du recht daher ist für die Bemessung der Spitzengeschwindigkeitsdruck relevant.
Und der ist eben abhängig vom Basisgeschwindigkeitsdruck, Basiswindgeschwindigkeit, Gebäudekategorie und Gebäudehöhe.


massiv50er schrieb: Wenn ich jetzt die daraus resultierende Kraft auf mein Geländer berechnen möchte, wäre das ja die Fläche mal Basisgeschwindigkeitsdruck , richtig?

Nein dann hast du erst die einwirkenden Kräfte und auch nur aus Wind.
da feht dann noch z.b das Eigengewicht und die Holmlast.

wenn du diese Lasten alle hast, dann erst kannst du aus diesen Einwirkungen deine Resultierende Normal- und Querkräft sowie dein Moment berechnen.

Und wenn du das alles hast dann kannst du Nachweiße  berechnen
wie z.B Verankerung, Betonbruch. 0
17.11.2020


BAULEItEr schrieb: Da hast du recht daher ist für die Bemessung der Spitzengeschwindigkeitsdruck relevant.
Und der ist eben abhängig vom Basisgeschwindigkeitsdruck, Basiswindgeschwindigkeit, Gebäudekategorie und Gebäudehöhe.

wie ermittle ich den Spitzengeschwindifgkeitsdruck?
Basisgeschwindigkeitsdruck, Basisgeschwindigkeit stehen oben.
Gebäudehöhe/Ankerpunkt ist auf ca 3,5m
Gebäudekategorie? es ist eine Garage?


BAULEItEr schrieb: Nein dann hast du erst die einwirkenden Kräfte und auch nur aus Wind.
da feht dann noch z.b das Eigengewicht und die Holmlast.

Vielleicht war das etwas falsch ausgedrückt von mir... Mir ist schon Klar dass mein Geländer auch ein Eigengewicht hat und damit eine Sekrechte Kraft nach Unten auf die Verankerung wirkt... Aber die größte Kraft wird durch Windkraft mal Hebellänge resultieren... und diese würde ich gerne berechnen.

LG 0
17.11.2020
@massiv50er 
Hallo alles ohne Gewähr!
Berechnung des Spitzengeschwindikeitsdruckes am Beispiel einer Wand.

0,4x 2,1x(5/10)hoch 0,24 = 0,81 kN/m2
Beim Außen und Innendruckbeiwerten bin ich mir nicht ganz sicher welcher bei diesen Elementen  anzusetzen ist.
ich nehme mal den schlechteren von 0,2
Dann müsste sich ein Spitzenwindgeschwindigkeitsdruck von 1,01 kN/m2 ergeben.
Dass ganze könnte mann dann noch durch Cos(?) dividieren.

Ich muss mich da nochmals genauer einlesen, (schon länger nichts mehr damit zu tun gehabt).


Windlast/kräfte auf Geländer berechnen 0
17.11.2020
Ja man kann immer viel herumrechnen, aber 1kN/m2 ist so ein grober Faustwert,  viel weniger wird es nie imho
Ist aber lange her im Studium und ich hab mit Hochbau nix am Hut... 0
17.11.2020
Möchte noch anmerken dass das natürlich charakteristische Werte sind, bei der Bemessung muss das natürlich mal 1,5 gerechnet werden (veränderliche Lasten). 0
17.11.2020
Mehr als ein grober Schätzer wird das sowieso nie und für das übliche EFH (<500m Seehöhe) kommt da meist weniger heraus als die üblichen seitlichen Stützlasten gegen Anprall (von innen), je nach Nutzung und Höhe 0.5kN/lfm bis 1kN/lfm.

Bei deiner freistehenden Konstruktion kommt es zu wilden Verwirbelungen (Windsog etc.), diese Lasten mit einer Standard'faust'formel zu errechnen (wie bei einer Wand) ist zumindest mutig Um da mehr als einen Schätzer zu bekommen, müsste man das simulieren.


BAULEItEr schrieb: veränderliche Lasten

Der Sicherheitsfaktor 1.5 bezieht sich auf die Annahme, dass Spitzenlasten mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit auftreten. Wenn auf Windspitzenwerte ausgelegt wird, dann ist dieser Sicherheitsfaktor nicht mehr nötig (doppelt gemoppelt).

Aber:
 • Lücken hie und da reduzieren die Lasten erheblich, sie machen den Anstrom diffuser ... Staudruck kann entweichen ... heißt 'Durchlässigkeitsfaktor'
 • ... und einer Überdimensionierung steht ja bei dem 'Geländer' nichts im Wege. Ich würde die 1kN/lfm als Startwert verwenden und nach Möglichkeit (leicht) überdimensionieren.
 • die Aussteifung über die Ränder kann erheblich zur Stabilität beitragen, wenn die Ecken biegesteif sind (schräg aussteifen).
Für Dachziegel kann man ein wenig hier nachlesen ... https://www.irbnet.de/daten/rswb/83059020068.pdf

Wenn das Gebäude darunter gedämmt ist, wird die Montage die eigentliche Herausforderung. Druckfeste PUR-Körper könnten das vermutlich noch hinbekommen. 0
17.11.2020


taliesin schrieb: Bei deiner freistehenden Konstruktion kommt es zu wilden Verwirbelungen (Windsog etc.), diese Lasten mit einer Standard'faust'formel zu errechnen (wie bei einer Wand) ist zumindest mutig

Da hast du schon recht, ich hab mir da aber schon Gedanken gemacht, hab aber im EC nichts annähern Ähnliches für eine solche Konstruktion gefunden.
Ich werde mich da natürlich noch etwas mehr informieren aber für mich ist halt diese Konstruktion einer Wand am ähnlichsten.(vielleicht liege ich da falsch)

Das natürlich eine freistehende Konstruktion mehr Sogwirkung entsteht ist mir klar deshalb habe ich auch den schlechtesten Cpe-Wert angesetzt, und habe auch geschrieben dass ich mich bei den Druckbeiwerten nicht ganz sicher bin.


taliesin schrieb: Lücken hie und da reduzieren die Lasten erheblich,

Da hast du natürlich auch recht, aber wie mann dass berechnet bzw. Berücksichtigt weiß ich halt einfach nicht, und schätzen bei Statik ist nicht meins. 0
17.11.2020


taliesin schrieb: Der Sicherheitsfaktor 1.5 bezieht sich auf die Annahme, dass Spitzenlasten mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit auftreten. Wenn auf Windspitzenwerte ausgelegt wird, dann ist dieser Sicherheitsfaktor nicht mehr nötig (doppelt gemoppelt).

Da muss ich mehr anschauen,
Aber anhand der Beispiele welche ich zuhanden habe, wurde immer Schnee mit 1,5 und Schnee und Wind mit 1,35 gerechnet.


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18.11.2020


BAULEItEr schrieb: Aber anhand der Beispiele welche ich zuhanden habe, wurde immer Schnee mit 1,5 und Schnee und Wind mit 1,35 gerechnet.

Es kommt eben darauf an welche Schnee- und Windwerte verwendet werden. Die Spitzenwerte sind da schwierig zu erfassen (50 Jahre Beobachtung oder so), darum nimmt man langjährige 'Mittelwerte der Spitzen' und macht eine Sicherheit oben drauf, die sich über die statistische Verteilung ergibt, damit kann man z.B. sagen, dass in 50 Jahren die Wahrscheinlichkeit <10% ist, dass dieser Wert überschritten wird.

Ich wollte nur darauf hinweisen, dass es auf die Qualität der Ausgangswerte ankommt, welche Sicherheit oben drauf gepappt werden muss.

Diese 50 Jahre Hochrechnung ist dann noch ohne Klimawandel 😵.


BAULEItEr schrieb: für mich ist halt diese Konstruktion einer Wand am ähnlichsten.

Ein Gebäude hat eine deutliche höhere Tiefe und darum sind die 'Verwirbelungswellenlängen' viel größer. An der oberen Kante des Panels kommt es sicher zu kurzwelligen Verwirbelungen, darum hinkt vermutlich der Vergleich. Solche kurzwelligen Wirbel könnten das Panel brechen lassen, während das Geländer das noch locker aushält.

Mein Schätzer ist sicher nicht besser als deine Rechnung Viel mehr Vertrauen hätte ich aber in die Rechnung aufgrund der Randbedingungen auch nicht.

Es bleibt also nur ... Modell bauen und ab in den Windkanal 🧐
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18.11.2020
wow erst mal vielen Dank für eure Beiträge!


taliesin schrieb:
 • Lücken hie und da reduzieren die Lasten erheblich, sie machen den Anstrom diffuser ... Staudruck kann entweichen ... heißt 'Durchlässigkeitsfaktor'

kleine Lücken ergeben sich senkrecht zwischen den Panelen (dort wo sie geklemmt werden)


taliesin schrieb: die Aussteifung über die Ränder kann erheblich zur Stabilität beitragen, wenn die Ecken biegesteif sind (schräg aussteifen).

ja das war auch schon mein Gedanke.... Ich hab da mehr Bedenken wegen Schwingungen in der Mitte... Hier könnte eventuell ein horizontales Formrohr oder Flacheisen am oberen Ende der Steher positiv entgegenwirken?


taliesin schrieb:
Wenn das Gebäude darunter gedämmt ist, wird die Montage die eigentliche Herausforderung. Druckfeste PUR-Körper könnten das vermutlich noch hinbekommen.

ja es befinden sich 5cm EPS + Grundputz darunter.... Meine Idee war hier an den Gewindestangen gegenzukontern.... Wäre aber bei einem "normalen Geländer" nichts anderes gewesen. die einen hätten mit Distanzhülsen gearbeitet, andere wollten gegenkontern...


BAULEItEr schrieb:
Ich werde mich da natürlich noch etwas mehr informieren aber für mich ist halt diese Konstruktion einer Wand am ähnlichsten.(vielleicht liege ich da falsch)

danke für deine Bemühungen!


taliesin schrieb:
Es bleibt also nur ... Modell bauen und ab in den Windkanal 🧐

das hört sich nicht billig an... wird wohl günstiger sein, das ganze zu "riskieren" :D

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18.11.2020
Da hier bereits sehr viel falsches geschrieben wurde nachfolgend meine empfehlungen für eine Berechnung. Ob du mir jetzt mehr glaubst als den anderen kann ich nicht beurteilen und es obligt natürlich alleine dir. Empfehlungen ein Modell zu bauen und im Windkanal zu testen sind natürlich auch richtig, müsste man dies jedoch bei jedem Geländer machen wären diese recht teuer;)

Den Basisgeschwindigkeitsdruck hast du dir richtig ermittelt bzw. whs richtig abgelesen. Ausgehend davon kannst du dir abhängig von der Geländekategorie sowie der zu montierenden Höhe die Windlast die auf dein Geländer wirkt berechnen. 

Geländekategorie wird bei die whs 2 oder 3 sein.

2: Gebiete mit niedriger Vegetation wie Gras und einzelne Hindernisse (Bäume, Gebäude) mit Abständen von mind. 20-facher Hindernishöhe
3: Gebiete mit gleichmäßiger Vegetation oder Bebauung...(z.B. Dörfer, vorstädtische Bebauung, Waldgebiete)

Bei einer Geländekategorie 2 ergibt dies einen Spitzengeschwindigkeitsdruck von qp(z<5m) = 0,85kN/m².

Bei einer Geländekategorie 3 ergibt dies einen Spitzengeschwindigkeitsdruck von qp(z<10m) = 0,71kN/m².

Das ist somit die rechnerische Windlast für deinen Ort - diese ist jedoch noch unabhägig vom Gebäude bzw. von dem Geländer. 

Für Geländer ist das Kapitel 7.4.1 aus der ÖNorm EN 1991-1-4 heranzuziehen (Freistehende Wände und Brüstungen). Hier wird eine Druckbeiwert angegeben mithilfe dem die Windlast für deine Brüstung angesetzt werden kann. Wenn deine Brüstung offen ist kann generell mit einem cp,net = 1,2 gerechnet werden. Deine Charakteristische Windlast ist somit 1,2 * 0,85 = 1,02 kN/m² bzw. 1,2 * 0,71 = 0,85kN/m². Für geschlossene Brüstungen spielt hier noch das Längen/Höhen Verhältnis mit rein, und kann im ungünstigsten Fall sogar bis zu 3,4 betragen, somit wäre eine Windlast von maximal 3,4 * 0,85 = 2,89kN/m² anzusetzen. 


Windlast/kräfte auf Geländer berechnen

Windlast/kräfte auf Geländer berechnen
Diese Charakteristischen Windlasten sind selbstverständlich noch mit einem Sicherheitszuschlag von 1,5 zu versehen - wer anderes Behauptet liegt hier definitiv falsch.

Zusätzlich sind noch Horizontale als auch Vertikale Holmlasten anzusetzen (Horizontal 0,5kN/m für ein EFH, Vertikal auch 0,5kN/m oder 1,0kN in ungünstigster Position) Vertikal und Horizontal wirken nicht gleichzeitig.

Generell würde ich noch empfehlen die Statik für dein Gebäude anzufordern, weil wenn du in vielen Jahren eventuell etwas umbauen möchtest wird diese sicher nicht mehr gefunden und du hast eventuelle mehrkosten weil auf Nummer sicher gegangen werden muss.  0
18.11.2020
danke @Tomo8 für deine detailreiche Beschreibung. Ich denke mal unsere Lage fällt in Geländekategorie 2.
Und da ja die Brüstung offen ist wird es auf 1,2 * 0,85 = 1,02 kN/m²  hinauslaufen.
Mal 1,5 für den Sicherheitsfaktor bedeutet das  1,53kN/m2


Tomo8 schrieb: sowie der zu montierenden Höhe die Windlast die auf dein Geländer wirkt berechnen. 

wie fließt die Höhe in die Berechnung ein?


Tomo8 schrieb:
Zusätzlich sind noch Horizontale als auch Vertikale Holmlasten anzusetzen (Horizontal 0,5kN/m für ein EFH, Vertikal auch 0,5kN/m oder 1,0kN in ungünstigster Position) Vertikal und Horizontal wirken nicht gleichzeitig.

das ist mir nicht ganz klar. Wie muss ich die horizontalen und vertikalen Holmlasten bei der Windlast berücksichtigen? oder sind diese einfach getrennt davon zu berücksichtigen? Hängt die vertikale Holmlast nicht schlussendlich vom Eigengewicht der Geländer-Konstruktion ab?

Danke nochmal!

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18.11.2020
Die Höhe musst du in deinem Fall gar nicht berücksichtigen da die mindesthöhe bei der Geländekategorie II 5m und bei der Geländekategorie III 10m sind. Über diesen 5m bzw. 10m nimmt die Windlast zu, darunter ist sie Konstant wie oben angegeben.

Nein bei den Holmlasten handelt es sich um Nutzlasten, also wenn sich jemand (eine oder mehrere Person) am Geländer festhält bzw. andrückt. Das Eigengewicht ist natürlich auch noch zu berücksichtigen wenn es eine vorgehängte Montage ist.

Ob Wind und Nutzlasten gleichzeitig wirken ist prinzipiell auch in der Norm geregelt. Du hast in diesem Fall eine Maßgebende Einwirkung die du mit 100% ansetzt, und die zweite Einwirkung wird abgemindert angesetzt (Lastkombinationsbeiwerte). 

Bspw. Wind 100% und Nutzlast 70% oder Wind 60% und Nutzlast 100%
Das Eigengewicht wirkt natürlich zu 100%
geregelt in der ÖNORM EN 1990 Tabelle A.1.1

Wenn du die Montage selbst durchführtst kannst du eventuell geringere Kombinationsbeiwerte annahmen, aber dann musst du als Bauherr sicherstellen das bei einem Extremwinderereignis niemand das Geländer zusätzlich belastet (abweichungen von der Norm sind tlw. zulässig - wobei du dann für Folgen haftest (wobei du das sowieso tust). 

Was noch gar nicht erwähnt wurde ist die zulässige verformung deines Geländers bzw. eventuelle Differenzverformungen der Geländersteher - diese müssten ebenfalls über deine PV Platten aufgenommen werden können. Ob diese das können weiß ich nicht und ist wahrscheinlich nicht so leicht zu beantworten. (Windlasten sind im Eckbereich/Randbereich größer)

Und natürlich ist in den meisten Fällen nicht die Tragfähigkeit der Steher maßgebend sondern eher die Befestigung mit der Wand. 

Ich würde hierfür einen Statiker oder planenden BM nahelegen der dir das dann im Detail ausrechnet. 0
18.11.2020


Tomo8 schrieb:
Was noch gar nicht erwähnt wurde ist die zulässige verformung deines Geländers bzw. eventuelle Differenzverformungen der Geländersteher - diese müssten ebenfalls über deine PV Platten aufgenommen werden können. Ob diese das können weiß ich nicht und ist wahrscheinlich nicht so leicht zu beantworten. (Windlasten sind im Eckbereich/Randbereich größer)

ja um diese geht es mir auch primär. Ich bin mir ziemlich sicher, dass meine Verankerung den Druck aushält und auch die Steher nicht reißen werden... Ich will aber die Windlast kennen und berechnen, damit ich weiß wie stark die Steher/Formrohre dimensioniert gehören, damit sie sich bei Belastung nicht verformen und die Module keinen Schaden nehmen können.


Tomo8 schrieb:
Und natürlich ist in den meisten Fällen nicht die Tragfähigkeit der Steher maßgebend sondern eher die Befestigung mit der Wand. 

hier hab ich das Glück, dass ich auf Beton befestigen kann.

Danke nochmal!

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18.11.2020
Die steher werden sich immer verformen, die Frage ist nur welche verformungen zulässig sind. Und du bist in der Lage die Formrohre sowie die Befestigung zu Dimensionieren? Wie würdest du denn die Dübel bemessen? 0
19.11.2020


Tomo8 schrieb: Für Geländer ist das Kapitel 7.4.1 aus der ÖNorm EN 1991-1-4 heranzuziehen (Freistehende Wände und Brüstungen). Hier wird eine Druckbeiwert angegeben mithilfe dem die Windlast für deine Brüstung angesetzt werden kann.


Die Konstruktion ist weder freistehend ... weil in wenigen Metern Abstand (je nach Richtung) ein Haus ist, noch ist sie einseitig winkelig, sondern zumindest über 2 Seiten. Sie ist außerdem unterschiedlich 'gefüllt', je nach Windrichtung, weil an den Rändern, dort wo lt. Norm die höchsten Lasten auftreten ein Loch durch die Schrägstellung der Panele vorhanden ist (Völligkeitsgrad).

Im äußeren Panel entsteht dann Druck und Sog (durch die Hinterströmung). Alleine die Tabelle mit Faktoren zwischen 1.2 und 3.4 zeigt den möglichen Wertebereich  an! Bei einer frei stehenden Wand tritt kein Anstau durch eine dahinterliegende Wand auf, und und und ...

Nutzlasten und Windlasten (auch mit Abschwächung) gleichzeitig anzunehmen ist auch reichlich realitätsfern ... Wenn sich denn 2 Personen (mit Abschwächung also 1.2 Personen) pro Meter innen bei 120km/h Wind gegen das 'Geländer' lehnen 🤪

Die Norm da zu verwenden ist etwa so also wollte man die Masse der Erde mit der Formel für einen homogenen Steinwürfel ausrechnen... Kann man machen, irgendetwas kommt dabei schon heraus und es kann auch sein, dass man als Statiker vor Gericht dann kein Problem bekommt, aber bei einem potentiellen Fehler von Faktor 3  darf ich auch schätzen.
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