Windlasten und Windlastsicherung: Planungshilfen für Kabeltragsysteme
Windlasten zählen zu den klimatisch bedingten Einwirkungen auf Bauwerke und Bauteile. Diese Einwirkungen können sowohl horizontal als auch vertikal wirken und haben das Potenzial, die Stabilität und Integrität von Gebäuden und ingenieurtechnischen Anlagen erheblich zu beeinflussen. Wie stark die jeweiligen Windlasten sind, muss gesondert für jedes Bauvorhaben durch den Errichter bewertet werden und hängt von vielfältigen Faktoren ab. Dazu zählen beispielsweise: Standort, Windrichtung, Oberflächen, Form des Daches sowie Größe und Maße des jeweiligen Gebäudes.
Regionen mit ähnlichen Bedingungen werden gemäß der EN 1991-1-4 als Windlastzonen definiert. In Verbindung mit dem entsprechenden nationalen Anhang legt diese europaweit gültige Norm (auch Eurocode genannt) grundlegende Parameter zur Bestimmung der Einwirkungen aus natürlichem Wind auf Gebäude und Ingenieurbauwerke fest. Die nationalen Anhänge enthalten die über die Eurocoderegelungen hinausgehenden, bislang in nationalen Normen erfassten Bestimmungen.
| 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 |
Basisgeschwindigkeiten und Geschwindigkeitsdrücke
| Geländekategorie (GK) | Definition |
| Geländekategorie 1 | Offene See, See mit mindestens 5 km freier Fläche in Windrichtung und glattes, flaches Land ohne Hindernisse |
| Geländekategorie 2 | Gelände mit Hecken, einzelnen Gehöften, Häusern oder Bäumen, z. B. landwirtschaftliche Gebiete |
| Geländekategorie 3 | Vorstädte, Industrie- oder Gewerbegebiete und Wälder |
| Geländekategorie 4 | Stadtgebiete, bei denen mindestens 15 % der Fläche mit Gebäuden bebaut sind, deren mittlere Höhe 15 m überschreitet |
Geländekategorien nach DIN EN 1991-1-4/NA
Einsatz von Deckeln im Freien: Äußere mechanische Kräfte beachten
Bei der Installation von Deckeln im Freien ist zu beachten, dass diese den äußeren mechanischen Kräften ausgesetzt sind. Dazu zählen beispielsweise Wind, Schnee und Wasser. Diese zusätzlichen Lasten werden nicht von der internationalen Norm DIN EN 61537 berücksichtigt und sind daher für jedes Bauvorhaben gesondert zu bewerten. Die Verantwortlichkeit dafür liegt beim Errichter. Seine Bewertung bildet die Grundlage für zusätzliche Sicherungsmaßnahmen, die dazu dienen, eine dauerhaft stabile und sichere Elektroinstallation zu gewährleisten.
Bei dem Einsatz von Deckeln im Freien unter erhöhten Windeinflüssen besteht die Gefahr, dass diese durch unterschiedliche Druckverhältnisse angehoben werden können. Daher müssen geeignete Sicherungsvorkehrungen getroffen werden, um möglichen Schäden vorzubeugen und Gefahren zu minimieren.
OBO bietet eine Vielzahl von Lösungen an, die auch bei starkem Wind zusätzlichen Halt gewährleisten. Die Wahl des geeigneten Systems ist dabei sowohl vom spezifischen Bauvorhaben als auch vom Standort abhängig. Wir beraten Sie gerne.
So gelingt die Sicherung auch bei erhöhter Windlast
Zur witterungsbeständigen Fixierung von Deckeln und zur Windlastsicherung können verschiedene Metall- und Spannbänder eingesetzt werden. Diese garantieren einen besonders robusten und widerstandsfähigen Halt – auch bei starken Windlasten. OBO bietet dazu unter anderem die folgenden Lösungen an:
Spannbänder
Das Spannband SBR aus verzinktem Stahl, Edelstahl oder mit zusätzlicher Kunststoffbeschichtung ist extrem robust und abriebfest. Es ist auf Zugfestigkeit (kN) in Abhängigkeit von Materialstärke getestet und in verschiedenen Farben erhältlich. Die Breiten von 8 und 15 Millimetern ermöglichen eine flexible Anpassung an unterschiedliche Kabelrinnen, Kabelleiter und Kabelvolumen. Mithilfe der passenden Spannbandverschlüsse SBV und Spannzange 576 lassen sich die Spannbänder einfach, zügig und sicher installieren.
Metallbandschellen
Die Bandschellen MBS aus Metall und mit Kugelverschluss bieten eine zuverlässige Fixierung, die selbst hohen Temperaturen und widrigen Witterungsbedingungen standhält. Mit den Breiten von 7,9 und 12 Millimetern sowie verschiedenen Fixlängen stehen vielseitige Anwendungsmöglichkeiten offen. Die Spannzange MBS-Z mit integrierter Schneidevorrichtung gewährleistet eine präzise und effiziente Installation.
Installationsprinzipien Flachdachmontage
Unsere Grafiken zeigen die Flachdachmontage der Gitterrinne GRM (links) und die Flachdachmontage der ungelochten Kabelrinne MSKMU (rechts).
Montagehilfe Flachdachmontage Gitterrinne GRM
UniBase 6 platzieren
Den UniBase 6 entsprechend des Dachbelegungsplans platzieren und bei Bedarf die Bautenschuztmatte UniBase BSM unter die Standfüße legen. Die maximalen Stützabstände zwischen den Standfüßen betragen 1,5 m.
Ballastierung der UniBase 6
Der Standfuß UniBase 6 wird mit handelsüblichen Pflastersteinen mit der Größe (Länge x Breite x Höhe) 10x20x6 cm beschwert.
Gitterrinne GRM auflegen
Die Gitterrinne GRM wird auf dem Universal-Standfuß UniBase 6 schraubenlos mit Hilfe des Adapters Typ 165 MBG HGRM befestigt.
Deckel DGRR montieren und fixieren
Den Gitterrinnendeckel DGRR auf die Gitterrinne aufrasten und mit den Metallbandschellen MBS fixieren.
Statische Beispielrechnung Leitungsführung auf dem Dach
Berechnungsgrundlage
Abstand UniBase
Bei der Auflage von Kabeltragsystemen, beispielsweise auf dem UniBase Universal-Standfuß, ist sicherzustellen, dass die Auflagefläche der vollständigen Breite des aufgelegten Systems entspricht. So wird eine gleichmäßige Lastverteilung gewährleistet und die Stabilität gegenüber Windlasten erhöht. In der nachfolgenden statischen Beispielrechnung beträgt der Abstand der einzelnen UniBase zueinander 0,6 Meter
Anzahl Deckelklammer
Pro 3 Meter Deckel sollten mindestens 6 Deckelklammern montiert werden.
Abstand Metallbandschellen
Für den Abstand der Metallbandschellen wird folgendes empfohlen: Drei Schellen pro Deckel bei jeweils 500, 1500 und 2500 mm einsetzen.
Verwendete Systemkomponenten
| Art.-Nr. | Typ | Bezeichnung |
|---|---|---|
| 5403391 | UniBase 6 | Universal-Standfuß, Ballastieren, Steine bis 6 cm |
| 6047655 | RKSM 630 FT | Kabelrinne RKSM Magic, mit Schnellverbindung |
| 3191032 | OTSP 6,0x40 A4 | Spanplattenschraube, Panhead, Antrieb TX 25 |
| 6052656 | DRLU 300 DD | Deckel ungelocht, für Kabelrinne und Kabelleiter |
| 6052810 | DK DRLU A2 | Deckelklammer, für Deckel ungelocht |
| 7203111 | MBS 100 A2 | Bandschelle |
Formel zum Nachweis der Lagesicherheit (Gleiten + Abheben):
Wh x γQ ≤ (Gstab x γstab-Wvh x γQ ) x μ
Bezeichnungen
Wh Charakteristische Windkraft horizontal
Wvh Charakteristische Windkraft vertikal für Nachweis Abheben
Gstab Stabilisierende Gewichtskräfte
YQ Teilsicherheitsbeiwert für Windlast
Ystab Teilsicherheitsbeiwert für stabilisierende Kräfte
µ Reibungskoeffizient
Berechung der Windkraft horizontal an der Kabelrinne
Zunächst wird der Winddruck berechnet, der horizontal auf die Seitenwand der Kabelrinne wirkt. Der Druck wird durch die Multiplikation des Windböengeschwindigkeitsdrucks, der Seitenhöhe, des Kraftbeiwerts, des Sicherheitsfaktors und des Steinabstandes berechnet.
Wh1 x yQ = 0,5 kN/m2 (Windböengeschwindigkeitsdruck) x 60 mm (Seitenhöhe) x 1,0 (Kraftbeiwert) x 1,2 (Sicherheit) x 0,6 m (Abstand UniBase) = 21,6 N
Einwirkungsberechnung am Ballaststein
Zur Berechnung der Einwirkung der Windlast auf den Ballaststein wird die Steinbreite / -höhe mit dem Windböengeschwindigkeitsdruck, eines Kraftbeiwertes und dem Sicherheitsfaktor multipliziert.
Wh2 x γQ = 372 mm (Steinbreite) x 80 mm (Steinhöhe) x 0,5 kN/m2 (Windböengeschwindigkeitsdruck) x 2,1 (Kraftbeiwert) x 1,2 (Sicherheit) = 37,5 N
Systemgewichtsberechnung
Die Berechnung des Gesamtgewichtes des Systems inklusive Kabelrinne, Deckel und Ballaststein erfolgt unter Berücksichtigung von Erdbeschleunigung und Sicherheitsfaktor.
Gstab x γstab = (6,12 kg/m (Rinne + Deckel) x 0,6m (Steinabstand) + 10 kg (Steingewicht) ) x 9,81 m/s2 (Erdbeschleunigung) x 0,9 (Sicherheit) = 120,7 N
Abhebelast bestimmen
Um die Abhebelast zu bestimmen, wird zunächst die dem Wind ausgesetzte Länge aus Steinabstand und Steinbreite ermittelt. Durch Multiplikation ergibt sich dann die Fläche mit Windlast. Gemeinsam mit Böengeschwindigkeitsdruck, Kraftbeiwert und Sicherheitsbeiwert ergibt sich die abhebende Windlast.
Wvh x γQv = (0,6 m (Steinabstand) – 372 mm (Steinbreite)) x 300 mm (Rinnenbreite) x 0,5 kN/m2 (Windböengeschwindigkeitsdruck) x 0,5 (Kraftbeiwert vertikal) x 1,2 (Sicherheit) = 20,5 N
Lagesicherheitsnachweis
Zunächst wird die Summe der horizontalen Windkräfte ermittelt. Das Systemgewicht abzüglich der zuvor ermittelten Abhebelast mit Reibungskoeffizient ergibt die maximal mögliche stabilisierende Kraft. So lässt sich final feststellen, ob die Lagesicherheit gewährleistet ist.
Wh1 x γQ + Wh2 x γQ ≤ (Gstab x γstab – Wvh x γQv) x µ
21,6 N + 37,5 N < (120,7 N – 20,5 N) x 0,6 (Reibungskoeffizient µ)
59,1 N < 60,1 N ➨ Nachweis erbracht
Beispiel von nationalen Normen zu Wind- und Schneelasten
Allgemeine Einwirkungen - Windlasten | |
|---|---|
| Europa: | EN 1991-1-4 |
| Deutschland: | DIN EN 1991-1-4 |
| Belgien: | NBN EN 1991-1-4 |
| Österreich: | ÖNORM B 1991-1-4 |
| Niederlande: | NEN-EN 1991-1-4 |
| Schweiz: | SIA 261 |
| Spanien: | CTE DB SE-AE |
| USA: | ASCE/SEI 7-16; ASCE/SEI 7-22 |
| Indien: | IS 875-3 |
Allgemeine Einwirkungen - Schneelasten | |
|---|---|
| Europa: | EN 1991-1-3 |
| Deutschland: | DIN EN 1991-1-3 |
| Belgien: | NBN EN 1991-1-3 |
| Österreich: | ÖNORM B 1991-1-3 |
| Niederlande: | NEN-EN 1991-1-3 |
| Schweiz: | SIA 261 |
| Spanien: | CTE DB SE-AE |
| USA: | ASCE/SEI 7-16; ASCE/SEI 7-22 |
| Indien: | IS 875-4 |
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