Ermitteln der Windlast

Dunkle Wolken über einem Feld

Die Windlast beschreibt die Einwirkung auf Gebäude und installierte Anlagen. Sie muss bei der Planung berücksichtigt werden.

Seit Jahrzehnten ist bei OBO Bettermann die Windlast beim äußeren Blitzschutz ein wichtiges Thema. Die hieraus resultierenden Berechnungsmodelle und Fangmastsysteme sind das Ergebnis von zahlreichen Untersuchungen und jahrelanger Erfahrung in der Entwicklung.

In den bisherigen Normen DIN 1055:2005 Teil 4: Windlasten und Teil 5: Schnee- und Eislasten sowie in der DIN 4131 „Antennentragwerke aus Stahl“ waren alle Lastannahmen auf Tragwerke in der Bundesrepublik Deutschland geregelt.

Die Eurocodes (EC) sind das Ergebnis der europäischen Normung im Bauwesen. EC 0 bis EC 9 umfassen Dokumente der Reihe DIN EN 1990 bis 1999. Dazu kommen die entsprechenden nationalen Anhänge (NA). Die NA enthalten die über die Eurocoderegelungen hinausgehenden, bislang in nationalen Normen erfassten Bestimmungen.

Nach Erscheinen der nationalen Anhänge der EC wurden die alten Normen mit einer entsprechenden Übergangsfrist ungültig.

Beispiel der deutschen nationalen Normen zur Windlastberechnung 

Alte Norm

Neue Norm

DIN 1055:2005-03 Teil 4: Windlasten

Eurocode 1: DIN EN 1991-1-4:2010-12: Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen;
Windlasten + DIN EN 1991-1-4/NA: 2010-12

DIN 1055:2005-03 Teil 5: Schnee- und Eislasten

DIN EN 1991-1-3: 2010-12 -; Teil 1-3: Allgemeine Einwirkungen; Schneelasten +
DIN EN 1991-1-3/NA: 2010-12

DIN V 4131:2008-09 Antennentragwerke aus Stahl

Eurocode 3: DIN EN 1993-3-1: 2010-12: Teil 3-1: Türme, Maste und Schornsteine -
Türme und Maste + DIN EN 1993-3-1/NA: 2010-12

 

1. Schritt: Ermittlung der Windzone

Der zweite Faktor der Windlastermittlung ist die Windlastzone, in der das Objekt liegt.

Zu folgenden Aspekten werden in den Normen keine Angaben gemacht:

  • Fachwerksmaste und Türme mit nicht parallelen Eckstielen,
  • abgespannte Maste und Kamine,
  • Schrägseil- und Hängebrücken,
  • Torsionsschwingungen.
Deutschland-Karte mit Windzonen
Windzonen in Deutschland nach DIN EN 1991-1-4 NA

Basisgeschwindigkeiten und Geschwindigkeitsdrücke

Zone

Windgeschwindigkeit in m/s

Geschwindigkeitsdruck in kN/m²

1

22,5

0,32

2

25,0

0,39

3

27,5

0,47

4

30,0

0,56

 

 

 

2. Schritt: Ermittlung der Geländekategorie (GK)

Ein Faktor für die Kalkulation von Windlasten sind die geländespezifische Lasten und Staudrücke.

Geländekategorien nach DIN EN 1991-1-4

Geländekategorie (GK)

Definition

Geländekategorie I

Offene See; Seen mit mindestens 5 km freier Fläche in Windrichtung; glattes, flaches Land
ohne Hindernisse

Geländekategorie II

Gelände mit Hecken, einzelnen Gehöften, Häusern oder Bäumen,
z. B. landwirtschaftliches Gebiet

Geländekategorie III

Vorstädte, Industrie- oder Gewerbegebiete; Wälder

Geländekategorie IV

Stadtgebiete, bei denen mindestens 15 % der Fläche mit Gebäuden bebaut sind, deren
mittlere Höhe 15 m überschreitet

 

3. Schritt: Ermittlung der maximalen Böengeschwindigkeit

Grundsätzlich muss beim Einsatz von Fangstangen die Kipp- und Gleitsicherheit projektspezifisch dimensioniert werden. Die Referenzhöhe entspricht der Gebäudehöhe und 2/3 der Länge der Fangstange. Die maximale Böengeschwindigkeit ist am Projektstandort zu bestimmen.

Fangstange von OBO für den Blitzschutz mit Standfuss
Fangstange mit Standfuß

Böengeschwindigkeit in Windzone I

Referenzhöhe in Meter

GK I in km/h

GK II in km/h

GK III in km/h

GK IV in km/h

0

112

105

100

93

5

122

108

100

93

10

136

124

103

93

16

136

124

111

93

20

139

128

115

98

30

145

134

122

106

40

149

139

128

112

70

157

148

139

126

100

162

155

147

135

Böengeschwindigkeit in Windzone II

Refetenzhöhe in Meter

GK I in km/h

GK II in km/h

GK III in km/h

GK IV in km/h

0

124

117

111

104

5

136

120

111

104

10

145

131

114

104

16

152

138

123

104

20

155

142

127

109

30

161

149

136

118

40

165

154

142

125

70

174

165

155

139

100

180

172

163

150

Böengeschwindigkeit in Windzone III

Refetenzhöhe in Meter

GK I in km/h

GK II in km/h

GK III in km/h

GK IV in km/h

0

137

129

122

114

5

149

132

122

114

10

159

144

126

114

16

167

152

135

114

20

170

156

140

119

30

177

164

149

129

40

182

170

156

137

70

192

181

170

153

100

198

189

180

165

Böengeschwindigkeit in Windzone IV

Refetenzhöhe in Meter

GK I in km/h

GK II in km/h

GK III in km/h

GK IV in km/h

0

149

140

133

124

5

163

144

133

124

10

174

157

137

124

16

182

166

148

125

20

186

170

153

130

30

193

179

163

141

40

198

185

170

150

70

209

198

185

167

100

216

206

196

180

4. Schritt: Ermittlung der benötigten Betonsteine

Mit dem Wert der maximalen Böengeschwindigkeit lässt sich die Zahl der benötigten Betonsteine (10 oder 16 kg) je nach verwendeter Fangstange ermitteln. Der Wert in den Tabellen muss über der maximalen Böengeschwindigkeit des Standortes liegen.

Ein Beispiel

Die maximale Böengeschwindigkeit des Standortes beträg 142 km/h.

Eine verjüngte Rohr-Fangstange Typ 101 VL2500 mit 2,5 m Fangstangenhöhe wird verwendet.

Da der Wert in der Tabelle 2.15 über der maximalen Böengeschwindigkeit des Standortes liegen muss (hier also über 142 km/h), ist der nächstmögliche Wert 164. Daraus ergibt sich, dass 3 Betonsteine zu je 16 kg verwendet werden müssen.

Anzahl Betonsteine für verjüngte Rohr-Fangstangen

Fangstangenhöhe m

1,5

2

2,5

3

3,5

4

benötigte 
Betonsteine

Typ

101 VL1500

101 VL2000

101 VL2500

101 VL3000

101 VL3500

101 VL4000

 

Art.-Nr.

5401 98 0

5401 98 3

5401 98 6

5401 98 9

5401 99 3

5401 99 5

 

Windgeschwindigkeit km/h

117

-

-

-

-

-

1 x 10 kg

Windgeschwindigkeit km/h

164

120

95

-

-

-

2 x 10 kg

Windgeschwindigkeit km/h

165

122

96

-

-

-

1 x 16 kg

Windgeschwindigkeit km/h

-

170

135

111

95

-

2 x 16 kg

Windgeschwindigkeit km/h

-

208

164

136

116

102

3 x 16 kg

Anzahl Betonsteine für Fangstange einseitig angekuppt

Fangstangenhöhe m

1

1,5

2

2,5

3

benötigte 
Betonsteine

Typ

101 ALU-1000

101 ALU-1500

101 ALU-2000

101 ALU-2500

101 ALU-3000

 

Art.-Nr.

5401 77 1

5401 80 1

5401 83 6

5401 85 2

5401 87 9

 

Windgeschwindigkeit km/h

97

-

-

-

-

1 x 10 kg

Windgeschwindigkeit km/h

196

133

103

-

-

1 x 16 kg

Windgeschwindigkeit km/h

-

186

143

117

100

2 x 16 kg

Windgeschwindigkeit km/h

-

-

173

142

121

3 x 16 kg

Anzahl Betonsteine für Fangstange einseitig angekuppt mit Anschlusslasche

Fangstangenhöhe m

1

1,5

benötigte Betonsteine

Typ

101 A-L 100

101 A-L 150

 

Art.-Nr.

5401 80 8

5401 85 9

 

Windgeschwindigkeit km/h

100

-

1 x 10 kg

Windgeschwindigkeit km/h

192

129

1 x 16 kg

Windgeschwindigkeit km/h

-

177

2 x 16 kg

Windgeschwindigkeit km/h

-

214

3 x 16 kg

Anzahl Betonsteine für isolierte Fangmasten VA und AL

Fangstangenhöhe m

4

6

4

6

benötigte 
Betonsteine

Material

VA

VA

AL

AL

 

Art.-Nr.

5408 94 2

5408 94 6

5408 94 3

5408 94 7

 

Passender Fangmastständer Art.-Nr.

5408 96 8

5408 96 9

5408 96 6

5408 96 7

 

Windgeschwindigkeit km/h

120

94

120

92

3 x 16 kg

Windgeschwindigkeit km/h

161

122

163

122

6 x 16 kg

Windgeschwindigkeit km/h

194

145

197

147

9 x 16 kg

Windgeschwindigkeit km/h

222

165

227

168

12 x 16 kg

Windgeschwindigkeit km/h

246

182

252

187

15 x 16 kg

Anzahl Betonsteine für isolierte Fangmasten mit Auslass

Fangstangenhöhe m

4

6

8

10

benötigte 
Betonsteine

Art.-Nr.

5408 93 8

5408 94 0

5408 88 8

5408 89 0

 

Passender Fangmastständer Art.-Nr.

5408 93 0

5408 93 2

5408 90 2

5408 90 2

 

Windgeschwindigkeit km/h

110

85

93

82

3 x 16 kg

Windgeschwindigkeit km/h

148

111

116

102

6 x 16 kg

Windgeschwindigkeit km/h

178

132

134

119

9 x 16 kg

Windgeschwindigkeit km/h

204

151

151

133

12 x 16 kg

Windgeschwindigkeit km/h

227

167

166

146

15 x 16 kg

Anzahl Betonsteine isFang-Fangmast mit VA-Stativ

Fangstangenhöhe m

4

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

7,5

8,0

benötigte 
Betonsteine

Fangmast Art.-Nr.

5402 86 4

5402 86 6

5402 86 8

5402 87 0

5402 87 2

5402 87 4

5402 87 6

5402 87 8

5402 88 0

 

Passender Fang-
mastständer Art.-Nr

5408 96 8

5408 96 8

5408 96 8

5408 96 8

5408 96 9

5408 96 9

5408 96 9

5408 96 9

5408 96 9

 

Windgeschwindig-
keit km/h

143

124

110

99

104

96

89

83

78

3 x 16 kg

Windgeschwindig-
keit km/h

193

168

148

133

138

127

117

109

102

6 x 16 kg

Windgeschwindig-
keit km/h

232

202

178

159

165

151

139

129

121

9 x 16 kg

Windgeschwindig-
keit km/h

266

231

203

182

188

172

159

147

138

12 x 16 kg

Windgeschwindig-
keit km/h

296

257

226

202

208

191

176

163

152

15 x 16 kg