Frage von BastianSo, 103

Muss bei der statischen Berechnung eines Außengeländers die Anpralllast mit der Windlast addiert werden?

Zur statischen Berechnung eines Glasgeländers nehme ich folgende Belastungen an:

  1. Anpralllast 0,5kN pro Laufmeter, Angriffspunkt Oberkante Glas (kein Handlauf vohanden)

  2. Windlast 1kN pro Quadratmeter, Angriffspunkt vertikale Mitte Glas also 50 cm über Boden.

So wie das Geländer konstruiert ist, halten die Anker, die Ankerplatten, die Verbindung zum Pfosten, sowie der Pfosten die Windlast aus, oder die Anpralllast aus. Muss das Geländer auch die Summe der Kräfte aushalten? Das bedeutet, muss man davon ausgehen, dass jemand bei einem Orkan dagegen rennt? Kann jemand meine Brechung verifizieren?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von Jackie251, 82

Bei Geländern handelt es sich nicht um Anprall sondern um eine Auflehnlast. Die Leute rennen nicht gegen das Geländern sondern stützen sich darauf/dagegen.
Der Unterschied ist insofern fachlich wichtig, das "Anprall" eine außergewöhnliche Last wäre - die Auflehnlast ist jedoch eine ganz normale Nutzlast.
In dieser Form erfolgt auch die Überlagerung gemäß DIN EN 1990 mit Wind als Leiteinwirkung und der Holmalst mit psi0 = 0,7 oder mit Holmlast als Leiteinwirkung und Wind mit psi0 = 0,6.

Einzig für Balkone und ähnliche Bereiche würde ich die TM SG01/15 des VPI weiterhin nutzen auch wenn sie recht alt ist:
http://www.vpi-nrw.de/backstage/bks_vpi/documentpool/vpi/techn_mitteilungen/sg_0...

Demnach darf die Überlagerung entfallen wenn es sind nicht um Geländern an Wegen (Zuwegung, Fluchtweg) handelt.

Nich vernachlässigen sollte man bei Glasbrüstungen ungüntig wirkende Anteile vom Eigengewicht. In diesem Fall durch das recht kurze Schwert wird der Einfluss gering sein (2-3%) aber nur wenn man sowas konsequent berücksichtigt, denkt man daran auch, wenn man mal ein langes Schwert hat.

Im Überschlag erhalte ich eine Bemessungslast je Anker von ca. 4,0 kN damit wäre deine Auslegung auf 6kN okay. Solch hohe Lasten lassen sich jedoch nur in Stahlbeton abtragen, auch auch dann nur wenn die Anker nicht randnah sind. Damit müsste es schon eine recht dicke StB-Platte sein, denn zusätzlich zum Ankerabstand von 11 cm braucht man in jede Richtung noch gut 6 cm Randabstand, damit müsste die Platte wenigstens 23 cm dick sein.

Ob die gewählte - nicht örtlich anpassbare - Form für diesen Einsatzzweck sinnvoll ist, muss ebenfalls erkundet werden. Sofern es sich im eine neues durchlaufendes StB-Bauteil handelt wird das machbar sein.
Wenn aber die Pfosten örtlich schief oder leicht aus der Flucht stehen bekommt man mit Glas viel schneller Probleme als mit zu mit einem Füllstabgeländer. Glas mag nicht so gern verdrillt werden..

Etwas eigenartig erscheint mit dass der Fußboden über das Schwert kragt, hierzu muss dann die passenden Unterkonstruktion vorhanden sein.

Ich schaue gern auf deine Schnittgrößenermittlung oder Nachweise, wenn du sie hochlädst.

Kommentar von BastianSo ,

Wow. Erst mal ein herzliche Dankeschön an Dich, Jackie 251.
Deine Ausführung ist sehr gründlich und ausführlich.

Die TM SG01/15 habe ich auf Dein Anraten gleich mal zu meinen Nachschlagewerken hinzugefügt. Ich gehe davon aus, dass die Werte für den privaten Wohnungsbau und die Werte in Klammern für Gewerbebauten sind.

Da es sich bei der geplanten Dachterrasse um keinen Fluchtweg handelt, bin ich erleichtert darüber, auf die Überlagerung verzichten zu können.

Was Du über die Schwertlänge schreibst ist nachvollziehbar.

Untergrund:
Genaugenommen kommen drei Varianten vor. (Bild 1) In jedem Fall kragt ein Tropfblech über. Der Randabstand der Anker beträgt in jedem Fall über 87mm. Die Platte erfüllt Deine Forderung wenigstens 23cm aufzuweisen, ist jedoch nur 12 cm stark.
Fall 1 Stahlbeton mit vorgesetzter Ziegelmauer 120mm und Putz 10mm: Hier möchte ich Gewindestangen M10 in den Beton mindestens 6cm einkleben, die durch den Ziegel lose gesteckt sind.
Fall 2 Stahlbeton: Hier möchte ich 10er Schlaganker verwenden.
Fall 3 Stahlbeton mit vorgesetzter nicht tragfähiger Dämmung: Hier möchte ich 12er Gewindestangen einkleben. Außenkante Dämmung bündig eine Mutter, auf diese die Ankerplatte setzen, diese mit Mutter befestigen. Laut Hiltivertreter werden die 12er Gewindestangen bei einer Dämmungsstärke von 70mm nicht knicken oder verbogen werden.

Verdrillen / Torsion von Glas vermeiden: Vor dem Einsetzen der Glasscheiben müssen alle Stützen in einer Flucht sein. Falls eine Glasscheibe bei der Montage gespannt werden musste, werden eher die Stützen bzw. Glashalter so in Position gebracht, dass eine spannungsfreie Montage möglich ist.

Der Fußboden ist von mir nicht eindeutig dargestellt, daher hier die Korrektur: Es handelt sich um eine Attika mit Tropfblech.

Hier lege ich meine Vorgehenswese dar:
Da ich, was Statische Berechnungen angeht, nur auf Schulphysik zurückgreifen kann, beruhen meine laienhaften Berechnungen teilweise mehr auf Faustregeln, als auf das hohe Niveau eines Bauingenieurs. Lieber wäre mir, ich könnte technisch korrekt auf die Regelwerke zugreifen und Berechnungen selbst durchführen.
Ermittlung der Lasten, denen das Geländer standhalten muss
Auswahl eines Rohres, welches der Last standhält
Auswahl eines Schwertes
Bemessung der Ankerplatte unter Berücksichtigung der Zugfestigkeit der Anker
Wegen Verdacht einer Schwachstelle von einem Maschinenbauer die Stütze simulieren lassen
Zu 1.
Als Lasten habe ich 0,5 kN Anpralllast angenommen (Quelle Wikipedia), Sowie 1kN/m² „Handwerkerfaustregel“ Windlast.
Zu 2.
Für ein Stahlrohr 40 40 3 hab ich mir aus Schneider Bautabellen die Werte rausgesucht, die zur Berechnung eingespannter Träger mit Einzellast auf http://www.schweizer-fn.de/festigkeit/biegung_traeger/einseitig_eingespannt/eing...
benötigt werden. Als Ergebnis wird mir 10,8mm angezeigt, was mir O.K. erscheint.
Zu 3.
Bei dem Schwert habe ich mich auf mein Bauchgefühl verlassen, weil ich es nicht berechnen kann. Mein Bauchgefühl sagt mir, dass ich Schweißnahtquerschnittfläche im oberen Viertel des Schwertes, als Anker habe, somit vermutlich O.K.
Zu 4.
Ich nehme an, dass ein 10mm Klebeanker 6kN aufnehmen kann, die Info habe ich vom Hiltivertreter mit dem Zusatz, hier sei schon eine Sicherheit von 40% eingerechnet. Jetzt habe ich das Moment um den untersten Punkt der Ankerplatte berechnet, dann auf selbe Art das Moment von dem untersten Punkt der Ankerplatte bis zu den oberen Ankerachsen. (Bild 2) Daraus folgere ich, dass man sie nicht rausreißen wird.
Zu 5.
Als nächstes hatte ich die Vermutung, das Rohr könne oberhalb des Schwertes ausreißen. Daraufhin hat ein befreundeter Maschinenbauer die Stütze in Catia gezeichnet und eine Belastung simuliert. Siehe Foto. Sein Ergebnis war, die Stütze könne nicht die vollen 1,454 kN aufnehmen. Mehrere Versuche an der rot gekennzeichneten Stelle (Bild 3) Änderungen vorzunehmen verlagerten das Problem lediglich, lösten es jedoch nicht. Da die Stütze laut Simulation von 0,5KN, wie auch in SG 01/15 verlangt standhält, sehe ich das als OK an.
Weiter unklar ist mir folgendes: Was ist „psi0 = 0,7“ und Cp aus der SG 01/15? Ich kann mir besser Newton vorstellen.
Du schreibst "Anprall" sei eine außergewöhnliche Last. Ja aber man sollte doch auf Nummer sicher gehen, wenn ein Mensch dagegen prallt?
Ich hoffe, zureichend und annehmbar auf Deine fundierten Aussagen eingegangen zu sein und bin auf Deine Rückmeldung gespannt.

Kommentar von Jackie251 ,

Sorry das ich erst jetzt antworten kann.

Für die Belastung gilt die DIN EN 1991-1-3 es gibt auch
Geländer die für 2 kN/m bemessen werden müssen.

Fall 3 macht mir Sorgen. Die nicht tragfähige Dämmung ist für die Statik quasi
Luft.

Grundsätzlich ist eine Abstandsmontage möglich, aber bei Glasgeländern mit
ihrem großen Eigengewicht ist die Bolzenbiegung schon zu berücksichtigen.

Ich finde es gut, dass du dich damit beschäftigen willst und alles selbst
machen möchtest. Jedoch bedenke, dass ein Geländer ja kein Spaß ist – sollte das
versagen, tut man sich mehr als nur weh.

Zu Frage 5:

zu psi0 = 0,7 – Die sogenannten Psi-Faktoren.

Man geht davon aus, dass die Lasten aus unterschiedlichen Einwirkungen nicht
gleichzeitig maximal auftreten. Man kombiniert die Lasten sann so das eine
Belastung als „Leiteinwirkung“ voll in die Bemessung eingeht und alle anderen
Lasten mit ihren Psi0 Faktoren.

Es gibt auch noch Psi1 und Psi2, diese werden weitgehend für besondere
Kombinationen benutzt. Zb um den Daueranteil von Lasten abzuschätzen, nur der
dauerhafte Teil der Lasten bewirkt bleibende Verformungen.

Psi 0,7 bedeutet nun also das die Windlasten voll berücksichtig werden und die
die Holmlast nur zur 70%. Alternativ muss überprüft werden ob 100% der Holmlast
plus 60% der Windlast ggf. zu größeren Schnittgrößen führt.

Desto mehr Lasten zu berücksichtigen sind, desto komplexer wird also die
Auswertung. Daher ist das weitläufig nur mit dem Computer sinnvoll zu
erledigen.

Zu cp : dies ist ein Einflussfaktor für die Geometrie,
wieviel Windlast ein Bauteil einfängt, hängt stark von dessen Geometrie ab.

Bezüglich Anprall. Natürlich kann ein Mensch auch gegen das
Geländer prallen. „Anprall“ verstehen die Bauingenieure jedoch als einmalige
Sache und dabei muss das Bauteil lediglich standhalten – es kann dabei aber
irreparabel beschädigt werden.

Geländer werden aber ständig als Prallbock genutzt. Darum muss man die Last auf
Geländer so berücksichtigen als sei sie ständig vorhanden.

Kommentar von Jackie251 ,

danke für den Stern

Antwort
von BastianSo, 66

Hier die Bilder zu meinem Kommentar an Jackie251

Kommentar von Jackie251 ,

ich bin leider wegen der Arbei noch nicht dazu gekommen das anzusehen, hoffe ich schaffe es am WE
gruß

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