Es ist immer interessant zu beobachten, wie Bilder die Gedanken beeinflussen.
Ein besonders wirksames und langlebiges Beispiel führt sein geisterhaftes Unwesen in den Normen zu den anzunehmenden Windlasten.
Bild: DIN EN 1991-1-4:2010-12 Bild 5.1, in Ausschnitten und vertretbarer Darstellungsqualität nachgezeichnet:
Druck auf Oberflächen
Im Abschnitt 5.2 (3) wird dazu angemerkt: “... Druck auf eine Oberfläche wird positiv angenommen, Druck von der Oberfläche weg als negativ. …“
Problem erkannt …
Bild und Formulierung liegen eine Vereinfachung zugrunde, die in vielen Fällen eine stark verzerrte Vorstellung von den Einzelheiten der Lasteinleitung verursacht.
Windlasten sind Druckunterschiede zwischen dem Gebäudeinneren und der Außenluft. Sie werden – wiederum stark vereinfacht – dadurch verursacht, dass sich anströmende Luft vor dem Gebäude anstaut und dort Überdruck verursacht. Unterdruck gegenüber dem Gebäudeinnendruck kommt im Wesentlichen durch Bernoulli-Effekte und Turbulenzen an den Abrisskanten zustande.
Der Gebäudeinnendruck fällt auf den Innenflächen der Außenwände an. Das ergibt sich aus dem Prinzip der Kraftübertragung, der Teilchenkollision an den Begrenzungsflächen eines Gasvolumens.
Eine verbesserte Darstellung wird mit dieser Abbildung vorgeschlagen.
Anstelle der Vektorenpfeile wird die Dichte der angrenzenden Luftschichten angedeutet. Die irreführende Bezeichnung positiv-negativ wird zugunsten von mehr-weniger aufgegeben.
Intuitiv wird klar, dass die Kraftübertragung durch Andruck erfolgt. Die Vorstellung, dass ein negativer Druck existiere, wird vermieden. Die Schwankungen des Luftdrucks betragen nur ein bis max. zwei Prozent des atmossphärischen Drucks.
… Gefahr gemindert
Die Tatsache, dass an den dem Überdruck abgewandten Flächen keine Kräfte angreifen, erklärt zum Beispiel, warum Folien auf Heckscheiben ohne Weiteres bei hohen Geschwindigkeiten haften. Dem Modell “Druck von der Oberfläche weg” nach gehören diese Folien angeschraubt.
Ein schönes Beispiel für diese Art vom Missverständnis leistet sich auf behördliche Zulassung hin die Industrie bei der Herstellung von Fertigteilen aus Stahlbeton.
Tragendes Element der abgebildeten Konstruktion, im Fachjargon Sandwich genannt, ist die innenliegende Schale von etwa 15 cm Wanddicke. Die Außenschale ist in etwa halb so dick und dient als Fassade und Wetterhaut. Beide Stahlbetonplatten werden durch eine Schicht Dämmaterial getrennt, vielfach Polystyrol. Umlaufend wird die Dämmung eingedichtet.
Gewissenhaft wird jede Außenplatte gegen den vollen Überdruck befestigt.
Das geschieht mit bauaufsichtlich zugelassenen drahtartigen Formteilen, Platten und Hülsen aus Edelstahl.
Dabei sind die äußeren Stahlbetonplatten – von Montage und Eigengewicht abgesehen – lastenfrei. Die Last aus Überdruck im Gebäudeinneren fällt an der Innenschale an. Die Last aus Überdruck außerhalb des Gebäudes kann durch Anlehnen an die Dämmung abgetragen werden. Fast jede Trittschalldämmung hat mehr zu tragen.
Weitere Beispiele finden sich in großer Zahl und weit über die Bauindustrie verbreitet. Zahllose Dübel, Schrauben, Klemmen, Halter sind ohne irgendeinen Nutzen für das Gebäude noch die Bauherrschaft verwendet worden.
Dabei ist das Phänomen durchaus nicht unbekannt. Einige Windlastnormen lassen zum Beispiel Abminderungen für klüftige Fassadenkonstruktionen zu.
Was bleibt
Der Aberglaube von den Krallen des Windes, mit denen er an den Außenschalen der Sandwichelemente aus Stahlbeton zieht, wird sich noch lange halten. Die Zeit ist noch nicht reif für weitere interessante Gedanken, wie zum Beispiel die Frage nach der erforderlichen Beschleunigung massiver Bauteile im Zusammenhang mit der Böendauer.
Quellen
DIN EN 1991-1-4:2010-12 Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke –Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen –Windlasten;Deutsche Fassung EN 1991-1-4:2005 + A1:2010 + AC:2010
DIN EN 1991-1-4/NA:2010-12 Nationaler Anhang –National festgelegte Parameter –Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke –Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen – Windlasten
#Windlast #Windsog #Winddruck #Staudruck #Dübel #Schrauben #Sandwichelement #Betonfertigteil #Stahlbeton #Stahlbetonfertigteil #Windsoglüge #EN199114
