Unter „Personenbelastung“ versteht man die Last, für deren Aufnahme ein Bauwerk ausgelegt ist, wenn sich die darauf befindlichen Personen dicht gedrängt statt verteilt aufhalten; in der europäischen Praxis wird diese als gleichmäßig verteilte Last in Kilonewton pro Quadratmeter angegeben. In fast jeder Spezifikation wird ein Wert von 5 kN/m² angegeben. Weitaus seltener wird jedoch erläutert, woher dieser Wert stammt – und genau das entscheidet darüber, ob er für das zu erwerbende Bauwerk geeignet ist.
The question is not academic. The category assigned to a viewing platform, a walkway or a footbridge sets the deck thickness, the beam depth and the loads that reach the foundations, so a structure designed one category too low is cheaper to build and wrong to use.
Welche Kategorien gelten für Bereiche, die von Menschen genutzt werden?
Die Norm EN 1991-1-1 unterteilt Nutzungen in Kategorien, von denen drei Situationen abdecken, in denen sich Menschen in größerer Zahl versammeln. Der Unterschied zwischen diesen Kategorien besteht nicht darin, wie viele Personen Platz finden, sondern darin, was diese Personen tun.
| Kategorie | Was ist abgedeckt? | Empfohlenes qk |
|---|---|---|
| C3 | Menschen transportieren – ohne Hindernisse | 3,0 bis 5,0 kN/m² |
| C4 | Körperliche Aktivität | 4,5 bis 5,0 kN/m² |
| C5 | Große Menschenmengen | 5,0 bis 7,5 kN/m² |
Die Kategorie C3 umfasst Bereiche ohne Bewegungshindernisse: Museen und Ausstellungsräume, Zugangsbereiche in öffentlichen und Verwaltungsgebäuden, Hotels und Krankenhäuser sowie Bahnhofsvorplätze. C4 umfasst Bereiche, in denen körperliche Aktivität zu erwarten ist, wie beispielsweise Tanzsäle, Sporthallen und Bühnen. C5 umfasst Bereiche, in denen mit großem Andrang zu rechnen ist; als Beispiele nennt die Norm Konzertsäle, Sporthallen einschließlich ihrer Tribünen, Terrassen und Zugangsbereiche sowie Bahnsteige.
Eine Aussichtsplattform in einem Park wird je nach Nutzung in der Regel als C3 oder C4 eingestuft, während eine Plattform an einem Veranstaltungsort oder eine Flussüberquerung neben einem Stadion als C5 gilt. Die Formulierung der Kategorien legt nahe, sich ein paar Minuten lang ernsthaft Gedanken über den belebtesten Tag des Jahres zu machen, anstatt vom Durchschnittswert auszugehen.
Warum 5 kN/m² eher eine Empfehlung als eine Regel ist
Die Werte in der Tabelle sind Bereiche, und das ist bewusst so gewählt. Der Eurocode veröffentlicht empfohlene Werte und überlässt die tatsächliche Entscheidung jedem Land, das den Wert in seinem nationalen Anhang festlegt. Eine Vorgabe, wonach das Bauwerk gemäß dem Eurocode für 5 kN/m² ausgelegt sein soll, kann sich auf den korrekten nationalen Wert beziehen oder darunter liegen, und aus dem Satz selbst geht nicht hervor, welcher der Fälle zutrifft.
Bei grenzüberschreitenden Käufen ist dies die häufigste Ursache für Probleme. Ein in einem Land entworfenes und in einem anderen Land installiertes Bauwerk muss den Vorschriften des Landes entsprechen, in dem es errichtet wird, und nicht denen des Landes, in dem es entworfen wurde – und die aufgebrachte Last ist genau die Art von Parameter, bei der Unterschiede auftreten.
Eine Brücke ist kein Gebäude.
Die oben genannten Kategorien stammen aus dem Teil des Eurocodes, der sich mit Gebäuden befasst. Eine Fußgängerbrücke ist eine Brücke, und die Verkehrslasten für Brücken sind in EN 1991-2 geregelt, wo die empfohlene gleichmäßig verteilte Last für eine Fußgängerbrücke eher von der belasteten Länge als von einer Nutzungskategorie abhängt. Die empfohlene Formel lautet qfk = 2,0 + 120 / (L + 30), mit einer unteren Grenze von 2,5 kN/m² und einer oberen Grenze von 5,0 kN/m².
Es lohnt sich, die Logik hinter dieser Formel zu verstehen, da sie ein Ergebnis erklärt, das auf den ersten Blick falsch erscheint: Je größer die Spannweite, desto geringer ist die Bemessungslast pro Quadratmeter. Eine zehn Meter lange Brücke, die von einem Ende zum anderen voll befahren ist, ist ein alltägliches Phänomen, während eine hundert Meter lange Brücke, die bei gleicher Dichte von einem Ende zum anderen voll befahren ist, dies nicht ist, und der Eurocode spiegelt diese Wahrscheinlichkeit wider, anstatt so zu tun, als seien beide Fälle gleich wahrscheinlich.
In der Praxis bedeutet dies, dass eine Aussichtsplattform und die zu ihr führende Fußgängerbrücke zwei unterschiedliche Bemessungslasten aufnehmen können und beide Fälle korrekt sind. Unsere Ingenieure legen im Berechnungspaket fest, welcher Wert für welchen Teil eines Bauwerks gilt, da die Konstruktionsnorm für das Aluminium selbst geht davon aus, dass die Lasten bereits an anderer Stelle festgelegt wurden.
Eine Menschenmenge bewegt sich, und eine unbewegliche Gestalt beschreibt das nicht.
Der Eurocode weist ausdrücklich auf dynamische Einwirkungen für die Kategorien C4 und C5 hin, und der Grund dafür ist, dass sich Menschen in einer Menschenmenge synchronisieren. Das Betreten einer in Bewegung befindlichen Konstruktion passt sich eher dem Schwingungsverlauf der Konstruktion an als umgekehrt, und dieser Effekt verstärkt sich mit der Anzahl der Personen. Deshalb kann eine Plattform zwar alle statischen Prüfungen bestehen und sich dennoch unbenutzbar anfühlen, wenn sie voll besetzt ist.
Aluminiumkonstruktionen erfordern hier besondere Sorgfalt. Das Metall ist bei gleichem Querschnitt etwa ein Drittel so steif wie Stahl, sodass bei der Bemessung häufig eher die Gebrauchstauglichkeit als die Festigkeit ausschlaggebend ist, und die Eigenfrequenz der fertigen Konstruktion ist ein Bemessungsergebnis, das angegeben werden sollte, anstatt erst am Tag der Eröffnung festgestellt zu werden.
The parapet carries a load as well
In einer Leistungsbeschreibung wird der Fokus meist auf die Terrasse gelegt, während die Brüstung als Tischlerarbeit betrachtet wird. Das ist jedoch nicht der Fall. Brüstungen und Geländer sind für eine horizontale Linienlast ausgelegt, die in Höhe des Handlaufs aufgebracht wird, und dort, wo es zu einer Überbelegung kommen kann, gilt für die Brüstung die Linienlast der Kategorie C5, selbst wenn die Terrasse selbst einer niedrigeren Kategorie zugeordnet ist.
Dies ist der Punkt, der in Ausschreibungsunterlagen am häufigsten fehlt, und es handelt sich dabei um eine kostspielige Unterlassung, da die Befestigungen der Absperrungen und die Pfosten, auf denen sie ruhen, in die Terrassenkonstruktion integriert sind. Wird diese Anforderung erst nach Beginn der Fertigung hinzugefügt, muss die Terrasse geändert werden – nicht das Geländer.
Was in einer Spezifikation enthalten sein muss
Fünf Zeilen reichen aus. Geben Sie die Nutzungskategorie an. Geben Sie den Bemessungswert in kN/m² und den nationalen Anhang an, aus dem er stammt. Geben Sie an, ob das Bauwerk als Brücke oder als Gebäude behandelt wird, da dies darüber entscheidet, welcher Teil des Eurocodes die Last vorschreibt. Geben Sie die horizontale Linienlast für die Leitplanke an. Geben Sie abschließend an, ob eine dynamische Bemessung erforderlich ist und welches Komfortkriterium das fertige Bauwerk erfüllen muss.
Diese letzte Zeile ist es, die eine Spezifikation, die von jemandem verfasst wurde, der bereits einmal ein Bauwerk in Auftrag gegeben hat, von einer unterscheidet, die anhand einer Vorlage erstellt wurde. Ein Komfortkriterium verwandelt eine subjektive Beschwerde in einen messbaren Abnahmetest, und seine Aufnahme kostet nichts.
Bevor die Plattform entworfen wird
Der Wert von 5 kN/m² ist ein vernünftiger Ausgangspunkt, aber ein schlechter Endwert. Es handelt sich um einen empfohlenen Wert innerhalb eines Bereichs, der auf nationaler Ebene festgelegt wird, und bei einem als Brücke behandelten Bauwerk wird dieser Wert auf ganz andere Weise ermittelt. Das ist alles nicht schwierig, aber nichts davon geschieht von selbst, wenn die Ausschreibungsunterlagen dazu keine Angaben enthalten.
Unsere Ingenieure prüfen einen Entwurf der Lastspezifikation, bevor dieser auf den Markt kommt, und geben die Kategorien und Werte an, die im Land der Installation gelten. Die Aussichtsplattformen und Laufstege aus Aluminium Die von uns errichteten Bauwerke sind auf die vom Auftraggeber angegebene Kategorie ausgelegt, und die zugrunde gelegten Lasten sind im Berechnungspaket veröffentlicht, sodass der Ingenieur des Auftraggebers diese überprüfen kann, anstatt sie einfach als gegeben hinzunehmen.