====== Typenstatik: geprüfte Standsicherheit der Aluart-Masten ====== Ob ein Fahnenmast hält, lässt sich rechnen. Für zehn Masttypen des Schweizer Herstellers Aluart liegt eine solche Rechnung vor: die **Typenstatik W 997/1105** eines unabhängigen Ingenieurbüros aus Aachen. Diese Seite fasst zusammen, was darin nachgewiesen ist, unter welchen Annahmen, und wo ihre Grenzen liegen. **Kurz gesagt:** Nachgewiesen sind zehn Ausleger-Masten von 5 bis 10 m Höhe bei 20,7 m/s Wind (Windstärke 8 Beaufort) mit einer Fahne von 6 m². Die Masten sind nicht schwingungsanfällig. Ab Windstärke 8 gehört die Fahne herunter. ===== Der Bericht ===== ^ Merkmal ^ Angabe ^ | Titel | Typenstatik für Fahnenmaste der Firma ALUART | | Berichtsnummer | W 997/1105 (Auftrag A-41-05) | | Verfasser | Prof. Sedlacek & Partner, Technologien im Bauwesen GmbH, Aachen | | Bearbeitung | Dr.-Ing. Michael Hortmanns, Holger Lyding | | Datum | November 2005 | | Umfang | 15 Seiten | | Auftraggeberin | Aluart AG, Neudorf LU | Der vollständige Bericht mit allen Querschnittswerten und Einzelnachweisen ist als PDF öffentlich zugänglich, eine Zusammenfassung mit den Kernwerten steht auf [[https://www.aluart.com/typenstatik/|aluart.com/typenstatik]]. ===== Welche Masten nachgewiesen sind ===== Die Typenstatik deckt zwei Bauformen ab, beide mit [[:02-masttypen:auslegermast|Ausleger]]: ^ Reihe ^ Bauform ^ Nachgewiesene Höhen ^ | KA | Kurbel-Ausleger-Mast | 6, 7, 8, 9 und 10 m | | TA | Türchen-Ausleger-Mast | 5, 6 und 7 m, dazu 7 m und 8 m in konischer Ausführung (KS) | Dass gerade Auslegermasten gerechnet wurden, hat einen Grund: Beim Ausleger ist die Fahne dauernd aufgespannt und bietet dem Wind auch bei schwachem Wind ihre volle Fläche. Für den Mast ist das der ungünstigere Fall als bei einem [[:02-masttypen:hissmast-ohne-ausleger|Hissmast]], an dem das Tuch bei Böen ausweicht. Sonderhöhen und Sonderanfertigungen ausserhalb dieser Reihen werden im Einzelfall gerechnet. ===== Die Annahmen ===== Jede Statik gilt nur für die Lasten, mit denen sie rechnet. Hier sind es diese: ^ Grösse ^ Ansatz in der Typenstatik ^ | Windgeschwindigkeit | 20,7 m/s in 10 m Höhe, entspricht Windstärke 8 Beaufort | | Windprofil | Regelprofil Binnenland nach DIN 1055-4 | | Fahnenfläche | 1,5 × 4,0 m = 6 m² | | Fahnengewicht | höchstens 180 g/m² in nassem Zustand | | Kraftbeiwert der Fahne (cf) | 0,4 | | Teilsicherheitsbeiwerte | 1,5 auf der Einwirkungsseite, 1,1 auf der Widerstandsseite | Daraus folgt die wichtigste Regel für den Betrieb: **Eine Fahne über 6 m² oder ein schwerer Stoff verlässt den nachgewiesenen Bereich.** Siehe dazu [[:04-statik-und-sicherheit:fahnengroesse-zu-masthoehe|Fahnengrösse zu Masthöhe]] und die [[:13-anleitungen:sicherheitsregeln|Sicherheitsregeln]]. ===== Werkstoffe ===== Gerechnet wurde mit drei stranggepressten Aluminiumlegierungen: ^ Legierung ^ Streckgrenze Rp0,2 ^ Zugfestigkeit Rm ^ | EN AW-6060 | 160 N/mm² | 215 N/mm² | | EN AW-6063 T66 | 200 N/mm² | 245 N/mm² | | EN AW-6006A T6 | 225 N/mm² | 270 N/mm² | Warum unterschiedliche Legierungen an einem Mast sinnvoll sind, erklärt [[:04-statik-und-sicherheit:masthoehe-und-wandstaerke|Masthöhe und Wandstärke]]: Das Biegemoment ist am Fuss am grössten und nimmt nach oben ab. ===== Das Ergebnis ===== * **Standsicherheit nachgewiesen** für alle zehn Typen unter den genannten Annahmen. * **Nicht schwingungsanfällig.** Der dynamische Erhöhungsfaktor liegt bei rund 1,10, die Masten reagieren also gutmütig auf böigen Wind. * **Querschwingungen nur ohne Fahne.** Wirbelerregte Schwingungen treten am unbeflaggten Mast auf, bleiben aber mit 3 bis 5 % des Rohrdurchmessers unkritisch. Die gehisste Fahne dämpft. * **Ab Windstärke 8 Fahne einholen.** Für höhere Windgeschwindigkeiten gilt der Nachweis nur für den Mast ohne Fahne. Wie man rechtzeitig reagiert, steht unter [[:04-statik-und-sicherheit:sturm-und-notfall|Sturm und Notfall]]. ===== Gilt das auch in der Schweiz? ===== Die Typenstatik ist nach der deutschen Norm DIN 1055-4 gerechnet. In der Schweiz ist die Norm **SIA 261 «Einwirkungen auf Tragwerke»** massgebend; sie arbeitet mit dem Staudruck am konkreten Standort und der Geländekategorie (siehe [[:04-statik-und-sicherheit:windlastzonen-schweiz|Windlastzonen Schweiz]]). Für einen normalen Standort im Mittelland liegen beide Ansätze in derselben Grössenordnung. Ein eigener Nachweis nach SIA 261 ist angezeigt bei: * exponierten Lagen: Jurahöhen, Kuppen, Passlagen, Seeufer mit langer Anströmstrecke * Masthöhen über 10 m * Fahnenflächen über 6 m² * Masten auf Bauwerken, etwa auf einem Flachdach ===== Wozu man die Typenstatik braucht ===== **Für die Baubewilligung.** Wo eine Gemeinde für einen Fahnenmast einen Standsicherheitsnachweis verlangt, genügt bei Standardmasten in der Regel die Typenstatik zusammen mit dem Fundamentplan. **Für die Auswahl.** Wer Masten verschiedener Anbieter vergleicht, kann fragen, ob und wofür ein Nachweis vorliegt. Eine Typenstatik mit genannten Lastannahmen ist prüfbar, eine Aussage wie «sturmfest» ist es nicht. **Für den Betrieb.** Die Annahmen der Statik sind zugleich die Betriebsgrenzen: höchstens 6 m² Fahne, einholen ab Windstärke 8. ===== Verwandte Seiten ===== * [[:04-statik-und-sicherheit:forschung-hslu|Forschung: Windlasten auf Fahnenmasten (HSLU)]] — die Messungen der Hochschule Luzern, 2011–2012 * [[:04-statik-und-sicherheit:windlast-grundlagen|Windlast — Grundlagen]] * [[:13-anleitungen:bodenhuelse-einbetonieren|Bodenhülse einbetonieren]] — Fundament und Einbau der Hülse ===== Quelle ===== Prof. Sedlacek & Partner, Technologien im Bauwesen GmbH: //Typenstatik für Fahnenmaste der Firma ALUART.// Bericht W 997/1105, Aachen, November 2005. Zusammenfassung und PDF: [[https://www.aluart.com/typenstatik/|aluart.com/typenstatik]].