Schneelast

Schneebelastung eines Daches

Die Schneelast gehört zu den klimatisch bedingten veränderlichen Einwirkungen auf Bauwerke. Sie hängt von der geografischen Lage und von der Form des betrachteten Bauwerks ab und wirkt im Allgemeinen als Flächenlast senkrecht zur Grundfläche.

Schnee ist gefrorener Niederschlag, dessen Dichte und Gewicht von der Temperatur abhängen. Ein Meter Pulverschnee entspricht einer ca. sechs bis zehn Zentimeter hohen Wassersäule, bei Pappschnee sind es ca. 20 cm. Für statische Nachweise wird vereinfachend und auf der sicheren Seite liegend mit nassem Schnee und einer Wichte von 2 kN/m³ gerechnet, das entspricht etwa dem o. g. Wert für Pappschnee. Datei:Snow timelapse 2014.webm

Berechnung nach Norm

In den Normen werden die Schneelasten in Rechenwerte zur Ermittlung der Tragwerkssicherheit überführt. Dabei wird aufgrund der starken physikalischen und zeitlichen Schwankungen der ausgeprägte stochastische Charakter beachtet. Die Rechenwerte entsprechen der 98 %-Quantile der Jahresmaxima und somit einer mittleren Wiederkehrperiode von 50 Jahren.

Normen

In Deutschland sind die Schneelasten mit der DIN EN 1991-1-3 (2010-12) und zugehörigem nationalen Anhang geregelt. In Österreich wurden die Belastbarkeiten von Gebäudeeindeckungen im April 2006 durch die ÖNORM B 1991-1-3:2006-04-01 gesetzlich neu vorgegeben, wobei die Werte wesentlich erhöht wurden. Sowohl der österreichischen als auch der deutschen Neuregelung liegt die europäische Norm EN 1991-1-3 zugrunde. Sie sind gültig bis zu Höhen von 1.500 m. Darüber hinausgehende Höhenlagen werden durch spezielle nationale Anhänge geregelt.

In der Schweiz ist die SIA 261:2003 anzuwenden.

Standort

Die maßgebenden Einflussfaktoren auf die Größe der Schneelasten sind die des Standortes mit der lokalen Klimazone und der topografischen Höhe. Das Schneeklima wird in den Normen durch eine Schneelastzonenkarte erfasst, welche die Schneeintensität für verschiedene geographische Regionen angibt.

Schneelastzonen in Deutschland nach DIN EN 1991-1-3/NA:2010-12

Charakteristischer Wert s_k
der Schneelast
für Geländehöhe und Schneelastzone
nach DIN EN 1991-1-3/NA:2010-12

In Deutschland gibt es die Zone 1 (u. a. Rheintal und Niederrheinische Tiefebene), 2 und 3 (Alpen, Bayerischer Wald, Thüringer Wald, Erzgebirge, Harz sowie Vorpommern) sowie die Zonen 1a und 2a (Hochschwarzwald, Rhön und Sauerland).

Da die Schneehöhe überproportional zur Höhenlage wächst, ist diese als weiterer Einflussfaktor zu berücksichtigen. Damit ergibt sich die am Standort anzusetzende charakteristische Schneelast $s_{\rm {k}}$.

Für die verschiedenen Schneelastzonen sind in Deutschland folgende charakteristischen Werte $s_{\rm {k}}$ der Schneelast in kN/m² auf dem Boden anzusetzen, in Abhängigkeit von der Geländehöhe A in m über dem Meeresniveau (vgl. Diagramm):

Zone 1:   $s_{k}=0{,}19+0{,}91\left({\frac {A+140}{760}}\right)^{2}\geq 0{,}65$

Zone 2:   $s_{k}=0{,}25+1{,}91\left({\frac {A+140}{760}}\right)^{2}\geq 0{,}85$

Zone 3:   $s_{k}=0{,}31+2{,}91\left({\frac {A+140}{760}}\right)^{2}\geq 1{,}10$

Die Werte in den Zonen 1a und 2a ergeben sich jeweils durch die Erhöhung der Werte aus den Zonen 1 und 2 mit dem Faktor 1,25. In Zone 3 können für bestimmte Lagen höhere Werte als nach der oben angegebenen Gleichung maßgebend sein. Angaben über die Schneelast in diesen Regionen sind bei den zuständigen Stellen einzuholen. Für die Schneelastzonen 1 und 2 gilt im nördlichen Teil Deutschlands, dem Norddeutschen Tiefland, dass der Rechenwert des außergewöhnlichen Lastfalls in bestimmten Orten mit dem Faktor 2,3 multipliziert wird. Ob ein Ort dazugehört, kann in den technischen Baubestimmungen der Bundesländer oder in der Schneelastzonentabelle des Deutschen Institut für Bautechnik (siehe Weblinks) ermittelt werden.

Bauwerksgeometrie

Formbeiwert µ₁ der Schneelast
für flache und geneigte Dächer

Die Dachform eines Bauwerkes ist ein weiterer Parameter für die Schneelast und wird durch Formbeiwerte berücksichtigt. Diese erfassen zum Beispiel, dass bei einem steilen Dach der Schnee schneller abrutscht als bei einem flachen Dach. Größe und Verteilung der Schneelast kann auch stark durch die Windverhältnisse beeinflusst werden. So bilden sich an Höhensprüngen oft Schneeverwehungen, die zu beachten sind. Der Formbeiwert beschreibt das Verhältnis zwischen der Schneemenge auf dem Dach und der gefallenen Schneemenge.

Siehe auch: Dachneigung

Normwert

Die am Bauwerk anzusetzende Schneelast $s_{\rm {i}}$ folgt somit aus der lokalen (charakteristischen) Schneelast $s_{\rm {k}}$ multipliziert mit dem Formbeiwert $\mu _{\rm {i}}$:

$s_{\rm {i}}=\mu _{\rm {i}}\cdot s_{\rm {k}}.$

Messung

Messung der konkreten Schneelast

Eine Messung mittels Gliedermaßstab und spezifischen Gewichts (Normgewicht) ist nicht ausreichend, weil hierbei die Schneedichte und Vereisung nicht berücksichtigt wird. Deshalb wird mit einem SPER (Schneeprobenentnahmerohr) eine Schneeprobe entnommen und ausgewogen. Anschließend wird die entnommene Probe auf Schneedichte, Vereisungsgrad und Wassergehalt untersucht. Zur Auswertung werden mindestens drei Proben entnommen und über eine Berechnungssoftware ausgewertet. Anschließend wird die reale Schneelast mit der berechneten Schneelast verglichen und die Standsicherheit der angetroffenen Dachkonstruktion durch einen Sachkundigen bewertet.

Weitere Hilfsmittel sind z.B. Schneelastwaagen.

Räumung

Bei Erreichen oder Überschreiten der rechnerisch angesetzten Schneelast sollte ein Dach geräumt werden. Dies ist am besten abschnittsweise und abwechselnd auf den Dachflächen durchzuführen.

Neben der konventionellen Räumung wird erfolgreich das Schmelzen des Schnees mit Heißdampf eingesetzt. Dabei wird die zu schmelzende Schneefläche abgedeckt und mit Dampf aufgeheizt.

Winter 2005/2006

Markise nach Überbelastung

Aufgrund wirtschaftlicher Überlegungen sind extreme Schneelasten, die nur sehr selten vorkommen, in den Normen nicht erfasst. In Teilen des Alpenraumes und des Bayerischen Waldes hat so z.B. im Winter 2005/2006 die tatsächliche Schneelast die in den Normen und damit auch die in der DIN 1055-5:1975-06 jeweils angegebene Lastannahme, welche in Deutschland damals bauaufsichtlich eingeführt war, deutlich überschritten, weshalb die Dächer zur Vermeidung eines Versagens von der Schneelast geräumt werden mussten.

Es zeigte sich, dass den Schneelasten auf Dächern oft nicht genug Augenmerk geschenkt wird. Im Gegensatz zur Information über die Lawinenlage findet eine qualifizierte Information von Hausbesitzern und Baufachleuten über die aktuellen Schneelasten durch die Bauaufsichtsbehörden und Wetterdienste nicht statt, selbst bei größeren Überschreitungen der lokalen Normlasten.

Dacheinstürze

Am 2. Januar 2006 stürzte unter einer Schneelast, die die Normvorgaben nicht überschritt, die Eislaufhalle in Bad Reichenhall ein; 15 Menschen kamen zu Tode. Wenige Wochen danach versagte die Dachkonstruktion der Messehalle in Kattowitz und tötete 65 Menschen. Wurden diese Ereignisse noch als Einzelfälle betrachtet, so änderte sich die Situation schon wenig später, als in vielen Orten Bayerns, Oberösterreichs, der Steiermark und Niederösterreichs zahlreiche Dachstühle unter größeren Schneemassen einbrachen. Tausende Freiwillige, wie Feuerwehr, Bergrettung und andere, sowie das Militär mussten vor drohenden Wetterumschwüngen mit Regen hunderte Dächer vom Schnee befreien.

Weblinks

• Kostenloses Online-Tool zur Ermittlung der Schneelastzone und des charakteristischen Werts der Schneelast s_k nach Eurocode (auch Windzonen, Erdbebenzonen)
• Anleitung zum Abschätzen der Schneelast einer aktuellen Schneedecke (PDF-Datei; 63 kB)
• Schneelast nach Norm: DIN1055.de | Lastannahmen für Anwender
• Schneelast nach DIN1055 online rechnen
• Informationen über Schneelasten in Österreich
• THW OV Witten, Schneelastmessung
• Deutsches Institut für Bautechnik: Schneelastzonen in Deutschland