Wind- und Schneelasten WS

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1 Wind- und Schneelasten WS Handbuch für Anwender von Frilo-Statikprogrammen Friedrich + Lochner GmbH 2009 Frilo im Internet info@frilo.de WS Handbuch, Revision 1/2009 WS - Wind- und Schneelasten 1

2 Frilo-Programm: WS - Wind- und Schneelasten Dieses Handbuch informiert über die Grundlagen zum Programm WS. Allgemeine Bedienungshinweise zu den Frilo-Programmen sind im Dokument "Bedienungsgrundlagen.pdf" zusammengefasst. Inhaltsverzeichnis Anwendungsmöglichkeiten... 3 Berechnungsgrundlagen... 4 DIN Windlasten... 4 DIN : Schneelasten... 6 Literatur... 7 Häufige Fragen zur DIN und DIN neu... 8 Eingabe... 9 Ausgabe Weitere Infos und Beschreibungen finden Sie in den relevanten Dokumentationen: Bedienungsgrundlagen.pdf Menüpunkte.pdf Ausgabe und Drucken.pdf Import und Export.pdf Projekte und Positionen - Datenverwaltung.pdf FL-Manager 2 Frilo - Statik und Tragwerksplanung

3 Anwendungsmöglichkeiten Das Programm berechnet die Wind- und Schneelasten nach DIN :03/2006 und DIN :07/2005. Berücksichtigt werden können: rechteckige, geschlossene Gebäude mit - Flachdach mit wahlweise scharfkantiger, abgeschrägter, abgerundeter Traufe oder Attika - Pultdach - Satteldach - Walmdach Das Programm ermittelt anhand der vorgegebenen geographischen Randbedingungen den standortbezogenen Windstaudruck q ref und die Windstaudrücke auf die Wände und Dachflächen. Die aerodynamischen Beiwerte und die daraus resultierenden Windlasten werden wahlweise für Flächen > 10m² oder für Flächen < 1m 2 (Abheben) für die Windangriffswinkel 0, 90, 180 und 270 ermittelt. Für Bereiche mit altnativen Druck- und Soglasten werden immer beide Werte ausgegeben. Die aerodynamischen Beiwerte und die Windlasten werden sowohl grafisch, als auch tabellarisch in der Ausgabe wiedergegeben. Außerdem bestimmt das Programm die Bodenschneelasten und die daraus resultierenden Dachsschneelasten inklusive der zusätzlichen Traufschneelasten an Dachüberständen. Die Dachschneelasten werden in der Ausgabe nur in tabellarischer Form wiedergegeben. WS - Wind- und Schneelasten 3

4 Berechnungsgrundlagen Anhand der Vorgabe der geographischen Randbedingungen (Geländehöhe, Schneezone, Windzone, Topographie) werden im Programm zuerst die Grundwerte der Bodenschneelast und des Geschwindigkeitsdrucks ermittelt. Nach der Eingabe der Gebäude- und Dachparameter werden die Dachschneelasten, bzw. die aerodynamischen Beiwerte der verschiedenen Windbereiche und die dazugehörigen Windlasten bestimmt. DIN Windlasten Das Programm ermittelt die Windlasten nach DIN :2005 und Berichtigung1:2006. Der Geschwindigkeitsdruck q wird nach dem genaueren Ansatz nach 10.3 unter Berücksichtigung der Topografie und Windzone nach den Anhängen zur Norm bestimmt. Für die Ermittlung des bezogenen Windstaudruckes q ref ist der Standort des Gebäudes in eine der 4 Windzonen entsprechend der Windzonenkarte einzuordnen, da sowohl Windstärke als auch die Häufigkeit nicht gleichmäßig verteilt über Deutschland auftreten. 4 Frilo - Statik und Tragwerksplanung

5 Alternativ zur Windzonenkarte können die Wind- und Schneezonen auch aus einer Gemeindezuordnungstabelle des DIBt ausgewählt werden - hierzu auf den Button klicken. Aktuelle Tabellen mit der Zuordnung von Gemeinden zu den Wind- bzw. Schneelastzonen können Sie jederzeit auf der Internetseite des Deutschen Institutes für Bautechnik ( unter der Rubrik Aktuelles ) finden. Rechtsverbindlich sind immer die Listen der einzelnen Länder, nicht die Listen des DIBt! Überprüfen Sie daher im Zweifelsfall immer die Listen der Länder auf lokale Besonderheiten. Der Geschwindigkeitsdruck q wird außerdem durch die Rauhigkeit des Geländes beeinflusst. Man kann zwischen 4 Regel- und 2 Sonderprofilen im Anhang der DIN wählen: Der Geschwindigkeitsdruck q wird nun nach den Tabellen B.2 und B.3 nach DIN :2005 ermittelt. Für Wände mit einer Höhe h > als die Windangriffsbreite b werden unterschiedliche Geschwindigkeitsdrücke q(b) und q(h) nach DIN Bild 3 bestimmt. Das Programm gibt den der Norm entsprechenden Geschwindigkeitsdruck als Vorschlagswert vor. Da in exponierten Lagen unter Umständen abweichende Werte vorgegeben werden, kann der Geschwindigkeitsdruck für die weitere Berechnung modifiziert werden. WS - Wind- und Schneelasten 5

6 Die Windlast w e kann mithilfe des Geschwindigkeitsdrucks q wiefolgt berechnet werden: Windlast w c q e pe mit den aerodynamischen Beiwerten c pe nach DIN :2005 Die DIN unterscheidet bei den aerodynamischen Beiwerte zwischen Werten für großflächige Wind(druck)belastungen (A>10m²) und Werten für kleine Flächen (A< 1 m²), also z.b. für Verankerungen gegen Abheben. Im Programm kann man wählen, ob man die aerodynamischen Beiwerte für große Flächen c pe,10 oder für kleine Flächen/Abheben c pe,1 zugrunde legen möchte. Die Norm regelt die aerodynamischen Beiwerte für die unterschiedlichen Dachformen in diversen Tabellen. Im Programm wählbar sind zur Zeit: Satteldächer, Pultdächer, Walmdächer und Flachdächer mit scharfkantiger, abgerundeter oder abgeschrägter Traufausbildung oder Atttika. Die Dächer können in alle Richtungen überstehen. An den Überständen müssen nach DIN immer zusätzlich zur Windlast auf der Dachoberseite als Windunterströmung die Windlasten der angrenzenden Wandflächen angesetzt werden. In Anlehnung an DIN : (4) werden in dem Programm die Abmessungen der Windflächen immer ab der Gebäudekante und nicht ab der Traufe gemessen, und auf der Oberseite immer der Wert der angrenzenden Dachfläche angesetzt! Bei Flachdächern mit mansarddachartigem Traufbereich werden auf der Abschrägung die Werte von Satteldächern mit entsprechender Neigung angesetzt. Bei Flachdächern mit abgerundetem Traufbereich werden im Bereich der Ausrundung die Werte entlang der Krümmung vom Wert der angrenzenden Wandfläche bis zum Wert der angrenzenden Dachfläche gesetzt. Die Anwendung der Tabelle 7 in DIN für Walmdächer setzt voraus, dass die Hauptdachflächen und Walme nicht vertauscht werden. Das Programm prüft, dass bei Walmdächern die Walme immer oben und unten eingegeben werden. DIN : Schneelasten Das Programm ermittelt die Schneelasten nach DIN :2005. Die Bodenschneelast ermittelt sich ähnlich wie in der alten Norm in Abhängigkeit der Geländehöhe in der jeweiligen Schneezone. Die 30 Jahre alte Schneelastzonenkarte wurde entsprechend den klimatischen Veränderungen überarbeitet und enthält nun 5 Schneezonen. Alternativ zur Schneelastkarte kann die Schneelastzone auch mittels einer Gemeindezuordnungstabelle des DIBt bestimmt werden - hierzu auf den Button klicken. Aktuelle Tabellen mit der Zuordnung von Gemeinden zu den Wind- bzw. Schneelastzonen können Sie jederzeit auf der Internetseite des Deutschen Institutes für Bautechnik ( unter der Rubrik Aktuelles ) finden. 6 Frilo - Statik und Tragwerksplanung

7 Rechtsverbindlich sind immer die Listen der einzelnen Länder, nicht die Listen des DIBt! Überprüfen Sie daher im Zweifelsfall immer die Listen der Länder auf lokale Besonderheiten. Das Programm gibt die der Norm entsprechenden Bodenschneelast als Vorschlagswert vor. Da in exponierten Lagen unter Umständen abweichende Werte vorgegeben werden, kann die Bodenschneelast für die weitere Berechnung modifiziert werden. Die Dachschneelast s i kann mithilfe der Regelschneelast s k wiefolgt berechnet werden: Dachschneelast s = μ s Schneelast an Traufe S i i k e 2 si = γ Literatur /1/ DIN : , Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 4: Windlasten /2/ DIN Berichtigung 1: , Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 4: Windlasten, Berichtigung zu DIN : /3/ DIN : , Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 4: Schnee- und Eislasten WS - Wind- und Schneelasten 7

8 Häufige Fragen zur DIN und DIN neu Dürfen die unterschiedlichen Windanströmrichtungen überlagert werden? Nein, die unterschiedlichen Windanströmrichtungen sind alternativ zueinander und wirken nicht gleichzeitig. Dürfen die aerodynamischen Beiwerte für Druck und Sog überlagert werden? Nein, Winddruck und Windsog bei bestimmten Neigungen sind alternativ zueinander und wirken nicht gleichzeitig. Bezieht sich die Lasteinzugsfläche für die Bestimmung des aerodynamischen Beiwertes auf die Größe der Fläche des Beiwertes? Nein, es ist die Lasteinzugsfläche eines Bauteils, also zum Beispiel eines Verankerungselementes oder einer Fassadenplatte gemeint. Treten alle aerodynamischen Spitzenbeiwerte der unterschiedlichen Bereiche gleichzeitig auf? Nein, theoretisch kommt es zu Verzögerungen, ein gleichzeitiger Ansatz wäre somit ungenau. Im Sinne der Berechenbarkeit dürfen aber alle Werte als gleichzeitig wirkend angesetzt werden. Ist durch die unterschiedlichen aerodynamischen Bereiche auch die für das Abheben ungünstige 45-Grad-Anströmung mit Sogspitzen im Eckbereich abgedeckt? Ja - genau deswegen gibt es diese unterschiedlichen Bereiche. Ab welcher Grenze wird der Abstand e/10 der aerodynamischen Flächen gemessen? Ab der Windabrisskante. Bei Dachüberständen ab der Traufe, bei abgeschrägten Flachdächern ab den jeweiligen Kanten. Müssen Wind- und insbesondere Schneelasten heute auch feldweise angesetzt werden? Nein, die Norm sieht dies nicht im Allgemeinen vor. In Einzelfällen kann so eine Betrachtung jedoch unter Umständen erforderlich sein. Müssen bei Dächern auch Eislasten berücksichtigt werden? Eislasten müssen dann berücksichtigt werden, wenn sich durch die Vereisung die Geometrie des Bauteils derart ändert, dass es zu einer großen Änderung der Windangriffsfläche kommt. Die Norm spricht von filigranen Bauteilen bis zu einem Durchmesser von 30 cm, also zum Beispiel Zäune oder Gitterroste. 8 Frilo - Statik und Tragwerksplanung

9 Eingabe Programm-Einstellungen Über den Menüpunkt Optionen - Einstellungen WS können verschiedene Einstellungen vorgenommen werden: Auswahl für den Angriffspunkt der Windzonen, Grafikdarstellung in farbigen Flächen. Als Standard setzen: Die ausgewählten Optionen werden als Standardvorgabe gespeichert und so bei neuen Positionen automatisch geladen. Schneelasten nach DIN : Eingabe der Faktoren für die Schneetrauflast und für die Norddeutsche Tiefebene. Die Technischen Baubestimmungen einiger Bundesländer erlauben die Reduktion der Schneetrauflasten. Der Vorgabewert 0,4 versteht sich als Empfehlung des NABau. Gemeindeauswahl Alternativ zur Schneelastkarte können Schneeund Windlastlastzone auch mittels einer Gemeindezuordnungstabelle des DIBt bestimmt werden - hierzu auf den Button klicken. Im Dialog können dann Bundesland, Regierungsbezirk, Landkreis und die Gemeinde ausgewählt werden. Postleitzahl und Gemeinde können auch direkt eingegeben werden. Über den Button Werte ändern können Sie bei Bedarf den Datenbankeintrag für die ausgewählte Gemeinde bearbeiten. Die Zuordnung der Zonen erfolgt anhand der Tabellen des DIBt. Rechtsverbindlich sind aber immer die LTB! Überprüfen Sie daher im Zweifelsfall immer die LTB auf lokale Besonderheiten. Geländehöhe Eingabe der Geländehöhe über Normalnull (NN). Vorgeschlagene Werte immer automatisch übernehmen Bei markierter Option werden die vom Programm vorgeschlagenen Werte übernommen. WS - Wind- und Schneelasten 9

10 Schnee- und Windlastzonen Sie können die Schnee- und die Windlastzone direkt über eine Auswahlliste wählen oder über die Karte. In der Karte sind die Schneelastzonen farbig gekennzeichnet und können per Mausklick auf eine Farbfläche gewählt werden. Bodenschneelast Der vom Programm vorgeschlagene sk-wert wird angezeigt. Der Wert kann geändert werden, wenn die Option Vorgeschlagene Werte immer automatisch übernehmen nicht markiert ist. Wind für A [m 2 ] Die DIN unterscheidet bei den aerodynamischen Beiwerte zwischen Werten für großflächige Wind(druck)belastungen (A > 10m 2 ) und Werten für kleine Flächen (A < 1m 2 ), also z.b. für Verankerungen gegen Abheben. Hier wählen Sie, ob die aerodynamischen Beiwerte für große Flächen c pe,10 oder für kleine Flächen/Abheben c pe,1 zugrunde gelegt werden sollen. Geländekategorie Direkte Auswahl der Geländekategorie über eine Auswahlliste oder alternativ über einen Dialog ( Button ) der mit kurzen Erläuterungen versehen ist. Geschwindigkeitsdruck Geschwindigkeitsdruck q(h) in einer Höhe > b Bis zu Höhe b gilt der Wert q(b) b = Windanströmbreite Bei flachen Gebäuden mit einer Höhe h < b gibt es keine Unterscheidung der Geschwindigkeitsdrücke. Windangriffsrichtung 0, 90, 180 oder 270 sind wählbar. Gebäude h lx/ly Dachtyp Gebäudehöhe bis zum First Gebäudeabmessungen in x- bzw. y-richtung Auswahl zwischen Flach-, Pult-, Sattel- oder Walmdach Dachgeometrie - Sattel/Walmdächer Eingabe der Dachneigung links ( li) und rechts ( re), des rechten und linken Überstandes (üli/üre) und des giebelseitigen Überstandes. 10 Frilo - Statik und Tragwerksplanung

11 Ausgabe Über den Punkt Ausgabe in der Hauptauswahl starten Sie den Ausdruck bzw. die Anzeige der Systemdaten, Ergebnisse und Grafik auf Bildschirm oder Drucker siehe auch Dokument Ausgabe und Drucken.pdf. Word Bildschirm Drucken Seitenansicht Das Textverarbeitungsprogramm MS-Word wird aufgerufen und die Ausgabe eingefügt, sofern dieses Programm auf Ihrem Rechner installiert ist. In Word können Sie dann die Ausgabe bei Bedarf nach Ihren Wünschen bearbeiten. Anzeige der Werte in einem Textfenster. Starten der Ausgabe auf den Drucker. Aufruf der Druckvorschau. Ergebnisse in der Grafikdarstellung Wenn Sie den Mauszeiger über die in der Grafik angezeigten Werte positionieren, werden die Werte vergrößert dargestellt. Sie können die Textgrößen aber auch über die T-Symbole vergrößern/verkleinern. WS - Wind- und Schneelasten 11