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Inhalt

1 Einführung
2 Eigenlasten (DL)
3 Nutzlasten (LL)
4 Umweltlasten
- 4.1 Windlast (WL)
- 4.2 Schneelast (SL)
- 4.3 Erdbebenlast
- 4.4 Wärmelasten
- 4.5 Setzungslasten
5 Elektrizität
6 Verwandte Artikel auf Designing Buildings Wiki
7 Externe Referenzen

Einleitung

Die Strukturanalyse ist ein sehr wichtiger Teil des Entwurfs von Gebäuden und anderen Bauwerken wie Brücken und Tunneln, da strukturelle Lasten Spannungen, Verformungen und Verschiebungen verursachen können, die zu strukturellen Problemen oder sogar zum Versagen führen können.

Die Bauvorschriften schreiben vor, dass Bauwerke so entworfen und gebaut werden müssen, dass sie allen Belastungsarten standhalten, denen sie während ihrer Lebensdauer wahrscheinlich ausgesetzt sind.

Es gibt eine Reihe verschiedener Belastungsarten, die auf ein Bauwerk einwirken können und deren Art je nach Entwurf, Nutzung, Standort und verwendeten Materialien variiert. Die Konstruktionsanforderungen werden in der Regel in Form von maximalen Lasten angegeben, denen ein Bauwerk standhalten muss.

Lasten werden im Allgemeinen entweder als Eigenlasten (DL) oder Nutzlasten (LL) klassifiziert:

Eigenlasten beziehen sich auf das Eigengewicht des Bauwerks und bleiben im Allgemeinen während der Lebensdauer des Bauwerks konstant.
Nutzlasten, wie z. B. Verkehrslasten, können variieren.

Lasten können auch unterteilt werden in:

Konzentrierte Lasten (oder Punktlasten): Einzellasten, die auf eine relativ kleine Fläche wirken, wie z. B. Stützenlasten.
Linienlasten: Lasten, die eine Last entlang einer Linie ausüben, wie z. B. das Gewicht einer Trennwand auf dem Boden.
Verteilte (oder Flächen-) Lasten: Diese üben eine Last über eine Fläche aus, wie z. B. das Gewicht von Fußböden und Dachmaterialien.

Totale Lasten (DL)

Totale Lasten, auch bekannt als permanente oder statische Lasten, sind Lasten, die hauptsächlich mit dem Gewicht der Struktur selbst verbunden sind und als solche stationär und relativ konstant über die Zeit bleiben. Zu den Eigenlasten kann das Gewicht von Strukturelementen, dauerhaften nicht-strukturellen Trennwänden, unbeweglichen Einbauten wie Gipskartonplatten, Einbauschränken usw. gehören.

Die Eigenlasten können berechnet werden, indem die Gewichte der angegebenen Materialien und ihr Volumen, wie in den Zeichnungen dargestellt, bewertet werden. Dies bedeutet, dass es theoretisch möglich sein sollte, die Eigenlasten mit einem guten Grad an Genauigkeit zu berechnen. Allerdings sind Bauingenieure bei ihren Schätzungen manchmal konservativ, indem sie mögliche Durchbiegungen minimieren, eine Fehlermarge zulassen und Änderungen im Laufe der Zeit berücksichtigen, so dass die geplanten Eigenlasten oft weit über den in der Praxis auftretenden Werten liegen.

Weitere Informationen finden Sie unter: Eigenlasten.

Nutzlasten (LL)

Lebenslasten, auch Zwangslasten genannt, sind in der Regel vorübergehend, veränderlich und dynamisch. Dazu gehören Lasten wie Fahrzeugverkehr, Bewohner, Möbel und andere Einrichtungen. Die Intensität dieser Lasten kann je nach Tageszeit variieren, z. B. kann ein Bürogebäude während der werktäglichen Arbeitszeiten erhöhten Verkehrslasten ausgesetzt sein, während die Lasten in der Nacht oder am Wochenende wesentlich geringer sind.

Verbundene Lasten können konzentriert oder verteilt sein und können Stöße, Vibrationen oder Beschleunigungen beinhalten.

Weitere Informationen finden Sie unter: Verkehrslasten

Umweltlasten

Umweltlasten können aufgrund von topografischen und witterungsbedingten Bedingungen auf ein Bauwerk einwirken.

Windlast (WL)

Windlasten können durch die Bewegung der Luft relativ zu einem Bauwerk auftreten, und die Analyse erfordert ein Verständnis der Meteorologie und Aerodynamik sowie der Strukturen. Bei kleinen, massiven, niedrigen Gebäuden spielt die Windlast vielleicht keine große Rolle, sie gewinnt jedoch mit zunehmender Höhe, der Verwendung leichterer Materialien und der Verwendung von Formen, die die Luftströmung beeinflussen, wie z. B. Dachformen, an Bedeutung. Wenn das Eigengewicht einer Struktur nicht ausreicht, um den Windlasten zu widerstehen, können zusätzliche Strukturen und Befestigungen erforderlich sein.

Die Bemessungswindgeschwindigkeit eines Gebäudes wird in der Regel anhand historischer Aufzeichnungen ermittelt, wobei die Extremwerttheorie zur Vorhersage ungewöhnlicher Windgeschwindigkeiten, die in der Zukunft auftreten können, herangezogen wird.

Zu den besonderen Effekten, die berücksichtigt werden müssen, gehören:

Eckströmungen oder Strahlen, die um die Ecken von Gebäuden herum auftreten.
Wirbelablösung, die im Kielwasser eines Gebäudes auftritt.
Durchströmung oder Durchgangsstrahlen, die in einem Durchgang durch ein Gebäude oder in einer kleinen Lücke zwischen zwei Gebäuden auftreten.

In komplexen Situationen kann es notwendig sein, Windkanaltests an Gebäudeformen durchzuführen, um die durch das Vorhandensein einer Struktur verursachte Veränderung der Luftströmungen zu bewerten. In zunehmendem Maße ist eine Analyse auch mit Hilfe von Software für die numerische Strömungsmechanik möglich.

Schneelast (SL)

Dies ist die Last, die durch die Ansammlung von Schnee entstehen kann und in geografischen Regionen, in denen es häufig und stark schneit, ein größeres Problem darstellt. Es können sich beträchtliche Schneemengen ansammeln, die eine beträchtliche Last auf eine Konstruktion ausüben. Die Form eines Daches ist ein besonders wichtiger Faktor für das Ausmaß der Schneelast. Schnee, der auf ein Flachdach fällt, sammelt sich wahrscheinlich an, während Schnee eher von einer steileren Dachneigung fällt

Dies kann in Gebieten mit starken Regenfällen ein ähnliches Problem sein, wo es zu Pfützenbildung kommen kann.

Erdbebenbelastung

Bei einem Erdbeben können erhebliche horizontale Lasten auf ein Gebäude einwirken. Gebäude in erdbebengefährdeten Gebieten müssen sorgfältig analysiert und entworfen werden, um sicherzustellen, dass sie im Falle eines Erdbebens nicht versagen.

Thermische Belastungen

Alle Materialien dehnen sich bei Temperaturveränderungen aus oder ziehen sich zusammen, was erhebliche Lasten auf eine Struktur ausüben kann. Dehnungsfugen können an langen Abschnitten von Strukturen wie Wänden und Böden vorgesehen werden, so dass die Elemente der Struktur physisch getrennt sind und sich ausdehnen können, ohne strukturelle Schäden zu verursachen.

Setzungslasten

Spannungen können in Gebäuden auftreten, wenn sich ein Teil mehr als ein anderer setzt. Eine flexible Struktur ist in der Lage, kleine Spannungen aufzunehmen, während eine steife Struktur eine sorgfältige Planung benötigt, um die stärkeren Spannungen, die auftreten können, abzumildern.

Elektrizität

NB: ‚Last‘ ist auch ein allgemeiner Begriff für alles, was Strom verbraucht.