Warum du wissen solltest, in welcher Windlastzone dein Gartenhaus steht
Dein Gartenhaus ist dem Wetter ganzjährig ausgesetzt. Vor allem Wind kann dabei Kräfte erzeugen, die sich stark auf dein Gebäude einwirken. Deren Stärke hängt maßgeblich vom Standort deines Bauwerks und dem dort herrschenden Windklima ab. Verschiedene Windklimata werden unterschieden: die sogenannten Windlastzonen. Wir erklären, warum du schon bei der Planung deines Gartenhauses und Co. wissen solltest, in welcher Windlastzone dein Garten liegt.
Ein Abend im heimelig beheizten Gartenhaus bekommt mit den Geräuschen, die der Wind verursacht, wenn er am Haus entlang pfeift, eine gemütliche Note. Ganz gleich, ob Frühlings- oder Herbstwind – einem robusten Gartenhaus können kräftige Winde nichts anhaben. Oder doch?
Welcher Windkraft – Physiker nennen sie: Windlast – hält dein Gartenhaus stand? Wie stabil muss es gebaut sein, damit der Wind dir keine Dachschindeln vom Dach fegt oder gar das ganze Bauwerk aus den Angeln hebt? Bietet ein Gartenhaus aus Holz dem Wind genug Widerstand? Fragen über Fragen. Fangen wir mit den Antworten am besten ganz von vorne an:
Was ist Wind?
Die Energie, die die Sonne uns in Form von Licht und Wärme liefert, pro Sekunde etwa 47 Milliarden Kilowattstunden, verteilt sich recht unterschiedlich. Gründe dafür sind unter anderem:
die kugelige Form der Erde,
die ungleiche Wärmekapazität ihrer Oberfläche,
die Beschaffenheit der Erdoberfläche (Oberflächenrauhigkeit unterteilt nach Rauhigkeitsklassen, Topografie),
die Bewegung der Erde um ihre Achse,
die Wetterbedingungen und
die vorherrschende Luftfeuchte.
In Summe ergeben sich daraus globale und regionale Luftbewegungen (Luftzirkulationen): Denn warme Luft dehnt sich aus und steigt aufgrund ihrer geringeren Dichte nach oben, während in den so frei werdenden Raum kühle Luft mit entsprechend höherer Dichte strömt. Die Ausgleichsströmung, die auftritt, weil unterschiedliche Lufttemperaturen herrschen, aus denen sich Druckunterschiede ergeben, ist der Wind.
Was ist die Windstärke?
Die Geschwindigkeit, mit der ein Wind daherkommt, wird Windgeschwindigkeit oder Windstärke genannt und meist in Kilometern pro Stunde (km/h) oder Metern pro Sekunde (m/s) angegeben. Die Windstärke hängt von folgenden Faktoren ab:
Verlauf eines Geländes (Orografie)
Oberflächenbeschaffenheit (Rauhigkeit, Topografie)
von Hindernissen nahe des Standortes verursachte mechanisch Turbulenzen
Luftdichte
Temperatur
Sonneneinstrahlung
Anhand seiner Stärke lässt sich Wind systematisch einteilen. Ein erstes System entwickelte der irische Admiral Sir Francis Beaufort im Jahr 1805: die sogenannte Beaufort-Skala. Sie unterscheidet 12 Windstärken.
| Beaufort | m/s | Bezeichnung |
|---|---|---|
| 0 | 0,0 - < 0,3 | Windstille |
| 1 | 0,3 - < 1,6 | leiser Zug |
| 2 | 1,6 - < 3,4 | leichte Brise |
| 3 | 3,4 - < 5,5 | schwache Brise |
| 4 | 5,5 - < 8,0 | mäßige Briese |
| 5 | 8,0 - < 10,8 | frische Brise |
| 6 | 10,8 - < 13,9 | starker Wind |
| 7 | 13,9 - < 17,2 | steifer Wind |
| 8 | 17,2 - < 20,8 | stürmischer Wind |
| 9 | 20,8 - < 24,5 | Sturm |
| 10 | 24,5 - < 28,5 | schwerer Sturm |
| 11 | 28,5 - < 32,7 | orkanartiger Sturm |
| 12 | > 32,7 | Orkan |
Was ist eine Windlastzone?
Die Kraft des Windes und damit die Last, mit der er auf dein Gartenhaus wirkt, ist von Wind zu Wind unterschiedlich. Weil Wind Teil des Klimas ist, lassen sich analog zu Klimazonen auch Windklimazonen ausmachen. Die werden Windlastzonen oder kurz: Windzonen genannt. Die Kenntnis der Windlastzone, in der ein Gebäude steht oder errichtet werden soll, beeinflusst die Ausführung des Baus, insbesondere die Anforderungen an seine Statik.
Welche Windlastzonen gibt es in Deutschland, Österreich und der Schweiz?
Die Norm DIN 1055-4 unterteilt Deutschland in vier Windlastzonen. Die normative Unterscheidung basiert auf Windgeschwindigkeiten, die jeweils in zehn Metern Höhe über ebenem Grund gemessen und gemittelt wurden. Wird der Geschwindigkeitsdruck mit den aerodynamischen Kraftbeiwerten multipliziert, ergibt sich die Windlastzone:
Windzonen nach DIN 1055-4:2005-03
| Windzone | Windgeschwindigkeit vref (m/s) | Geschwindigkeitsdruck qref (kN/m²) |
|---|---|---|
| 1 | 22,5 | 0,32 |
| 2 | 25,0 | 0,39 |
| 3 | 27,5 | 0,47 |
| 4 | 30,0 | 0,56 |
Die folgende Deutschlandkarte zeigt die Regionen, die den vier Windlastzonen zugeordnet werden. Eine solche Karte wird auch Windlastzonenkarte oder kurz Windzonenkarte genannt.
Quelle: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Windzonenkarte.png, Autor: ©Störfix
Die Karte zeigt anschaulich, dass nur die Küstenregionen Niedersachsens, Schleswig-Holsteins und Mecklenburg -Vorpommerns in den Windzonen 3 und 4 liegen. Der Großteil der nördlichen Hälfte der Bundesrepublik liegt in Windzone 2, der südliche Teil größtenteils in Windzone 1.
Für unsere österreichischen Leser und Leser aus der Schweiz: Mit jeweils einem Mausklick kommst du zu einer
Welche Rolle spielt die Windlast beim Kauf beziehungsweise Aufbau eines Gartenhauses?
Dein Gartenhaus ist unterschiedlichen Kräften und Lasten ausgesetzt, darunter:
konstante Lasten, die beispielsweise aus dem Eigengewicht der Konstruktion resultieren,
variable Lasten, darunter die Windlast und die Schneelast, die Verkehrslast (auch Nutzlast genannt), Temperaturdifferenzen, Wasserdruck, Erddruck, Eislast, Eisdruck und diverse Schwingungen, und
außergewöhnliche Lasten, zum Beispiel infolge eines Erdbebens.
Wind übt auf dein Gartenhaus Druck aus: Auf der Luv-Seite, also der Gebäudeseite, die dem Wind zugewandt ist, entsteht ein Überdruck, auf der Lee-Seite, also der Seite, die vom Wind abgewandt ist, baut sich ein Unterdruck auf.
Damit dein Gartenhaus als Gesamtkonstrukt (Tragwerk) aus Balken, Stützen, Rahmen, Dach, Platten, Scheiben, Decken, Wänden sowie Gründung standfest und tragfähig ist, müssen die Bauteile einerseits aufeinander abgestimmt sein und andererseits fachgerecht aufgebaut werden. Nur dann werden die auf das Bauwerk wirkenden Kräfte und Lasten optimal verteilt (abgetragen), sodass weder ein einzelnes Bauteil noch die Gesamtkonstruktion darunter zu leiden haben. Ein tragfähiges Gartenhaus erträgt demnach buchstäblich seine Lasten: Es ist so konstruiert, dass es für ein Gleichgewicht der Kräfte sorgt.
Eine optimale Statik verhindert, dass sich dein Gartenhaus (beziehungsweise ein Teil davon)
verformt,
verschiebt oder,
dass es zusammenbricht.
Die konstruktiven Anforderungen an ein Bauwerk wie dein Gartenhaus sind aus Gründen der Sicherheit gesetzlich vorgegeben. Selbst wenn dein Bauvorhaben keine Baugenehmigung erfordert und kein statischer Nachweis beim Bauamt vorzulegen ist, muss dein Gartenhaus normgerecht konstruiert sein.
Die Berechnung der Baukonstruktion ist daher keine schnelle Sache von Pi mal Daumen, sondern eine aufwendige und komplexe Rechenaufgabe für Profis wie Bauingenieure, zugelassene Statiker und Architekten.
Nationale und europäische Gesetzgeber haben die normativen Vorschriften für die Bemessung von Bauwerken, die auch Dimensionierung genannt wird, detailliert geregelt. Die Summe der Regelungen und DIN EN Normen ist auch als „Eurocodes“ bekannt. Die Stabilität des Baustoffs Holz beispielsweise wird auf Grundlage des
sogenannten Teilsicherheitskonzepts zur Standsicherheitsberechnung von Bauwerken,
dem Eurocode 1: „Einwirkung auf Tragwerke“
und dem Eurocode 5: "Bemessung und Konstruktion von Holzbauten" geregelt.
Gartenhäuser aus Holz werden nach der Norm Eurocode 5 DIN EN 1995-1-1 dimensioniert.
Bauphysikalisch kommt es bei einem korrekt konstruierten und somit tragfähigen Gartenhaus und bei der Bemessung seiner Bauteile darauf an,
die nötigen Dimensionen der Bauteile,
deren Abstände zueinander,
ihre Querschnitte,
die Größen,
die Baumwerkstoffe,
sowie Bewehrungen und
Positionen
zu bestimmen, wobei die vorherrschenden Lasten und wirkenden Kräfte zu berücksichtigen sind, sodass Wind & Co. die Gartenhauskonstruktion nicht negativ belasten.
Wie kommt der Baustoff Holz mit Windlasten zurecht?
In der Geschichte der drei kleinen Schweinchen (siehe Video) bot nur das Haus aus Stein Schutz vor dem pustenden und prustenden bösen Wolf, während die Häuser aus Stroh und Holz von dem wölfischen Wind weggefegt wurden. Kein Wunder, auf Statik haben die Schweinchen sicher nicht geachtet, als sie ihr Stroh- und Holzhaus konstruierten.
Einem statisch wohl geplanten, berechneten und entsprechend gebauten Gartenhaus aus Holz dagegen kann Wind so schnell nichts anhaben: Der nachwachsende Werkstoff Holz bringt von Natur aus Eigenschaften mit, die die Statik eines Gartenhauses positiv beeinflussen. So hat Holz eine hohe Zugfestigkeit und Elastizität - zwei Eigenschaften, die seine hohe Belastbarkeit und Stabilität begründen. Holz eignet sich damit sehr gut als Tragmaterial: tragende Pfosten, Balken, Sparren, Pfetten und Wände aus Holz haben sich bestens bewährt. Vorausgesetzt, die Tragfähigkeit der Bauteile ist genau berechnet worden. Aber: Je nach Sorte quillt Holz bei wechselnden klimatischen Bedingungen auf oder schwindet. Das musst du bei der Wahl der Holzart, seiner Verarbeitung und Pflege beachten.
Unter Lasten können beispielsweise die hölzernen Dachbalken eines Holzgartenhauses
Längs-,
Biege- und
Querverformungen
zeigen. Die Balken müssen der optimalen Statik wegen nach Eurocode 5 dimensioniert werden. Dabei sind die Eigenlast der Balken, die Trägerlänge, die Trägerbemessung, die Auflagepunkte, die Materialelastizität und die Verbindungen zu berücksichtigen.
Auch die Verankerung des Gartenhauses im Boden spielt für seine Statik eine große Rolle. Je nach Größe und Gewicht des Gartenhauses muss ein passendes Fundament errichtet werden, zum Beispiel ein Streifenfundament oder eine Bodenplatte aus Stahlbeton, das die Lasten gleichmäßig verteilt und in den Boden abträgt. In unserem Beitrag "Das Fundament fürs Gartenhaus" haben wir dir alle Infos zusammengetragen, die du zum Fundament wissen musst.
Wenn du dich für ein Gartenhaus entscheidest, das dir als fertiger Bausatz geliefert wird, solltest du unbedingt darauf achten, dass die Unterlagen dazu gehören, diese mitgeliefert wurden und vor allem, dass diese geprüft und als normgerecht bewertet worden sind.
Wie berechnet man die Windlast?
Die Berechnung der Windlast ist äußerst komplex. Eine detaillierte Beispielrechnung für ein Gartenhaus, die die Windlasten auf Wände, Dach und mehr summiert, würde den Rahmen dieses Beitrags sprengen. Zur Orientierung können dir verschiedene automatisierte Programme zur Berechnung der Windlastzonen helfen, die du im Internet findest. Dort gibst du die spezifischen Daten deines Gartenhauses ein und das Programm berechnet dir die Windlast automatisch, mit der du es zu tun hast. Solche Berechnungsprogramme gibt es unter anderem hier:
Ausführliche Beschreibungen zur Berechnung von Windlasten findest du auf dem Portal wikihow.com.
Du weißt nun, wie Wind entsteht und wie er dein Gartenhaus belastet. Du kannst mit den Windlastzonenkarten verorten, in welcher Windlastzone dein Gartenhaus steht beziehungsweise aufgestellt werden soll, und kannst dieses Wissen zum Beispiel in deiner Kaufentscheidung bestmöglich berücksichtigen.
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Titelbild: ©iStock/artJazz
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