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Hinweise zur Statik von Fassadenbegrünungen
Teil 2 Horizontallasten (Windlasten)
und Schlussbemerkung
2. Wenn es stürmt....
Tut mir leid, die Fertigstellung dauert wohl noch....
Hierzu fehlen noch sehr viele Grundlagen. Z.B. sind m.W. alle Initiativen, Kletterpflanzen
in einem Windkanal zu untersuchen, bisher (u.a. aus Kostengründen) ergebnislos im Sande
verlaufen.....
Obwohl noch nicht auf brauchbare Meßergebnisse zurückgegriffen
werden kann, ist allgemein bekannt, dass selbst Pflanzen, die offensichtlich
weniger dicht wachsen als die meisten Kletterpflanzen, einen wirkungsvollen
Windschutz darstellen. Selbst unbelaubte, etwa 1 m dicke Buchenhecken
schützen vor Wind (Beispiel: Gehöfte in der Eifel).
Sehr viele Kletterpflanzen bilden schindelartig angeordnete Belaubung an
einer Vielzahl äußerst elastischer Triebe. Bis genauere Meßergebnisse
vorliegen, sollte davon ausgegangen werden, dass aufgrund dieses Umstandes
eine hohe Winddichtigkeit eintritt, wenn Winddruck, ggf. in Verbindung mit
Nässe anliegt. Dieser spezielle "Abdichteffekt" schützt
ja bekanntermaßen auch die Fassade sehr wirkungsvoll vor Regen. Eine sehr niederschlagsdichte Fassadenbegrünung muss demnach nicht nur von oben her, sondern auch im Bereich der Waagerechten entsprechend "dicht" sein.
Daher wird von mir bis auf weiteres angenommen, daß ab 1 m Polsterdicke einer
belaubten Kletterpflanze die Staudrücke nach DIN 1055 Teil 4 i.d.R. unvermindert
wirken. Ferner wird angenommen, daß auch jeder dünnere
Fassadenbewuchs 80% der Windlast aufnimmt und auf seine Unterlage (Tragschicht / Kletterhilfe)
überträgt. Obendrein nehme ich an, daß bei
sehr dicht verzweigtem Bewuchs sogar die Belaubung von untergeordneter Bedeutung für die Windlasten sein kann.
D.h. Laubfall führt in diesem Fall nicht zwingend zur beachtenswerten Minderung der Windlasten.
Die Form eines Bewuchses mit Gerüstkletterpflanzen entwickelt sich mit dem Wachstum zu einer halbrunden oder abgerundet rechteckigen Säule, je nachdem wie viel Breitenwuchs die jeweilige Kletterhilfe ihm gestattet.
Die Säulenbreite entspricht der Breite der Kletterhilfe + zwei mal der Dicke des überhängenden Pflanzenpolsters (Überhang). Die Dicke (Auskragung) der gebildeten Säule resultiert aus dem Wandabstand der Kletterhilfe zuzüglich dem einfachen Überhang.
Maßangaben hierzu habe ich in einer Tabelle zusammgestellt. Ich empfehle, diese allgemein zu übernehmen da sie sich auch bei
gepflegten Maßnahmen gegen Ende der Vegetationsperiode bilden können.
Hier können sie u.a. für den Überhang Maße abrufen.
Sind Kletterhilfen niedriger als die potentiellen Wuchshöhen, ist der
Bewuchs etwa 1 m höher als OK Kletterhilfe und der Überhang auf den
obersten 2 bis 3 m Höhe um das 1,5- bis 2-fache vergrößert
anzunehmen. Dafür kommt es unterhalb dieses "Staus" häufig zu verstärktem Aufkahlen
Die Staudrücke sind gemäß o.a. DIN entsprechend Höhe der
Begrünung und Exposition des Gebäudes zwischen 0,5 kN/m² und 1,1
kN/m² anzusetzen.
Windlastfälle und Windgeschwindigkeiten
(Schematisch von oben betrachtet)
Windlast senkrecht zur begrünten Fassade:
Da sich die Begrünung im Anstaubereich, bzw. Windschatten der Fassade
befindet, kann der anzusetzende Staudruck abgemindert werden. Vorschlag in
Anlehnung an o.a. DIN: Faktor 0,8 auf der Druckseite und 0,4 für Sog im
Windschatten des Gebäudes. Im Randbereich des Gebäudes bis 2 m Breite
können wesentlich erhöhte Windgeschwindigkeiten vor allem
sogverstärkend wirken. Für die Befestigungstechnik von Kletterhilfen
ist nicht relevant, ob horizontale Zug oder Drucklasten berücksichtigt
werden. Der erhöhte Sog im Eck oder Dachbereich kann jedoch Abrisse von
Selbstklimmern verursachen.
Windlast parallel zur begrünten Fassade:
Diese Windbeanspruchung führt in jedem Fall zu höherer
horizontaler Belastung der Kletterhilfen und ihrer Befestigung oder von Untergründen
auf denen Selbstklimmer haften. Die meisten Begrünungen sind in dieser
Richtung (entspr. o.a. Breite) dicker als 1 m; also ist i.d.R. der volle
Staudruck pro m² Auskragung entsprechend Höhe und Lage der Fassade
anzusetzen. Dabei wird vereinfachend auf die Berücksichtigung aerodynamischer
Beiwerte verzichtet. Im Eckbereich eines Gebäudes (1/8 Fassadenbreite bis
2 m) ist doppelte Windgeschwindigkeit, also doppelter Staudruck anzunehmen.
Erhöhte Windlasten sind ebenfalls (ggf. nochmals zusätzlich) zu
berücksichtigen, wenn aufgrund der Anordnung verschiedener Gebäude
zueinander Düseneffekte auftreten könnten.
Begrünungen in geschützten Lagen:
Entsprechend örtlicher Verhältnisse können die Windlasten
abgemindert werden, wenn hohe Strömungsgeschwindigkeiten ausgeschlossen sind.
Dies gilt beispielsweise für Innenhöfe.
Berücksichtigung der Windlasten
Aufgrund verschieden weiter Überhänge der Arten, unterschiedlicher
Wuchshöhe und der jeweiligen Exposition von Bauwerk und Begrünung
ergeben sich stark differierende Windlasten je m² Windangriffsfläche. Ob und wie man diese Werte aufgrund "Durchströmbarkeit" abmindern kann, sollte im Einzelfall entschieden werden.
Bei selbsklimmendem Bewuchs besteht die Gefahr von Abrissen vor allem im Rand-
und Eckbereich der Fassade. Das kann mit Beschädigungen verbunden sein, ist
aber i.d.R. eher Folge sehr glatter oder oberflächlich nicht ausreichend fester
Untergründe. In diesen Fällen sind die Schäden an der Fassade vor allem oberflächlicher Art - z.B. Ablösungen von Anstrichen.
Kletterhilfen und ihre Befestigung werden vor allem im Bereich der
Außenecken parallel zur Wand belastet, d.h. bei allen Befestigungsmitteln
und Verankerungen sind diese Querkräfte, bzw. ihre Resultierenden anteilig zu berücksichtigen.
Der Bewuchs wird von der jeweils installierten Kletterhilfe je nach Konstruktion unterschiedlich
stabilisiert. Ferner bestehen große Unterschiede in der
Schwingungsanfälligkeit verschiedener technischer Lösungen und darin,
wie horizontale Belastung verteilt und übertragen wird. Bei gespannten
Linerarlösungen sind die resultierenden Schrägzugeinflüsse zu
berücksichtigen. Solche Linearkonstuktionen sind wenig oder überhaupt nicht gegen Torsion stabilisierbar. Wind bewirkt an ihnen oft eine pendelnde Drehbewegung der gesamten Begrünung. Je empfindlicher eine Fassade gegenüber mechanisch
verursachten Schäden (u.a. Schlag, Kratzen, Zug über in Fugen eingedrungene Triebe usw.) ist, desto dringlicher müssen
Kletterhilfen (und Bewuchs) horizontal versteift, bzw. stabilisiert werden.
Auf der Basis dieser Grundlagen und Überlegungen bleibt es den Initiatoren und Planern von Fassadenbegrünungen überlassen, wie sie die Windlasten konkret berücksichtigen. Offensichtlich ist, dass man z.B. die an Fallopia aubertii (Knöterich) im Außeneckbereich zerrenden Kräfte stärker berücksichtigen muss, als jene an einer Kletterrose im Innenhof. Sicherlich führt die Annahme völliger Winddichtigkeit oft zu absurden Ergebnissen, aber ebenso falsch - und sehr viel schadensträchtiger - ist die pauschale Unterstellung einer zu hohen Durchströmbarkeit des Bewuchses und die Unterschätzung der von ihm längerfristig entwickelten Windangriffsfläche.
Aufgrund eigener Beobachtungen und Erfahrungen mit den Folgen von Windeinwirkungen biete ich persönlich aktuell auf bestimmten Fassaden (und freistehend) manche Konstruktion nicht mehr so an wie früher und sehe manches, was andere (noch) machen, als "ziemlich blauäugig" an.
Ergänzend noch etwas zum "knobeln"....
Die auf eine Fahne wirkende Windlast wird unter Berücksichtigung von 25% ihrer Fläche ermittelt. Wie viele Fahnen und Fähnchen bildet eigentlich eine Kletterpflanze?
Bei der konstruktiven Berücksichtigung der Lasten - und vor allem der Windlasten bei Begrünungen mit Gerüstkletterpflanzen - geht es m.E. weniger um Detailfragen der Tragfähigkeit von Kletterhilfen und Befestigungen, als vielmehr um die generelle Vermeidung von Bewegungen (und Schwingungen). Es nutzt wenig, wenn ein Wandhalter ein Mehrfaches der Maximallast tragen würde, wenn davon unabhängig durch Horizontalbewegungen Verletzungen der Wetterschutzschicht einer Fassade und entsprechende Folgeschäden entstehen können.
Fassadenbegrünungen, die unter Sicherheitsaspekten Mängel aufweisen, sind auch bei kritischer Betrachtung eher selten.
Es gibt jedoch gewisse - in der Praxis noch häufiger vernachlässigte - Schadensrisiken, die aus der Begrünung moderner (wärmegedämmter) Fassaden mit traditionellenen Methoden entstehen. Selbst was ohne jede Einschränkung für ausschließlich massive Wandbauweisen empfohlen werden kann, ist unter statischen Aspekten aktuell längst nicht mehr universell einsetzbar. Der Wert einer Fassadenbegrünung ist nur dann gewährleistet, wenn sie ihre Positivwirkungen entfaltet, ohne langfristig unerwünschte "Nebenwirkungen" zu entwickeln. Angewandte Sensibilität gegenüber Lasteinflüssen trägt erheblich zur Vermeidung von Schadensrisiken bei.
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