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Horizontale Einwirkungen

Horizontale Lasten können z.B. aus Wind, Erdbeben oder geometrischen Imperfektionen des Bauwerks entstehen. Um Einwirkungen für ein Bauwerk erfassen zu können, müssen sie als Lastannahmen modelliert werden, die der Realität möglichst nah kommen, aber trotzdem auf der sicheren Seite liegen. Lastannahmen werden in Normen geregelt und sind dementsprechend anzusetzen.

Einwirkungen aus Wind bei nicht schwingungsanfälligen Bauwerke (DIN 1054 T4):

Als nicht schwingungsanfällige Bauwerke gelten im Allgemeinen übliche Wohn-, Büro- oder Industriegebäude mit einer Gebäudehöhe von bis zu 40 m. Bei Gebäuden, auf die diese Angaben nicht zutreffen, muss die Anfälligkeit für Schwingungen an Hand von Diagrammen in der Norm überprüft werden.

Die Windlasten auf ein Gebäude berechnen sich zu:

W =c_f·q·A in kN
q in kN/m²
Staudruck des Windes, abhängig von der Höhe des Gebäudes über dem Gelände
c_f
Aerodynamischer Kraftbeiwert, abhängig von der Form des Bauwerks und der Anströmrichtung des Windes
A in m²
Bezugsfläche auf die der Kraftbeiwert und der Staudruck wirken

Für die Zahlenwerte von q und c_f sei auf die DIN 1054 T4 verwiesen. Bei schwingungsanfälligen Bauwerken müssen weitere Faktoren erfasst werden (z.B. Böenreaktionsfaktor usw.), dieses Thema soll hier aber nicht weiter vertieft werden.

Horizontallasten aus Imperfektionen:

Als Imperfektionen bezeichnet man unplanmäßige Abweichungen der Bauteile von der geplanten Tragwerksgeometrie. Sie sind bei der Herstellung von Bauwerken nicht zu vermeiden und können unter anderem aus folgenden Ursachen herrühren:

Ungewollte außermittige Lasteinleitung
Maßungenauigkeiten bei Stahlprofilen
Exzentrische Anschlüsse und Lagerungen
Vorkrümmung von Stäben oder Platten
Eigenspannungen
Inhomogene Werkstoffe

Diese Imperfektionen rufen Horizontallasten hervor und müssen deshalb berücksichtigt werden. Da man die genaue Größe der Imperfektionen nicht kennt, wird zur pauschalen Erfassung aller Abweichungen eine bestimmte geometrische Ersatzimperfektion für das System angenommen, die in den jeweiligen Normen für die unterschiedlichen Baustoffe geregelt ist.

Bei Bauwerken aus Stahl wird nach DIN 18800 entweder eine Vorverdrehung oder eine Vorkrümmung als Ersatzimperfektion für die Bauteile angesetzt. Diese können in horizontale Ersatzlasten umgerechnet werden, die in ihrer Wirkung der Verdrehung bzw. Verkrümmung entsprechen.

Horizontale Lasten aus Erdbeben sind in der DIN 4149-1 geregelt, ihre Erörterung würde hier zu weit führen.