Windlastberechnung Zylinderschale: Außendruckbeiwert vs. Kraftbeiwert (DIN 1991-1-4)?
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Windlastberechnung Zylinderschale: Außendruckbeiwert vs. Kraftbeiwert (DIN 1991-1-4)?

Hallo alle zusammen!

Ich arbeite gerade an der statischen Berechnung eines Silos für meine Bachelorarbeit und habe dazu folgende Frage:

Wenn ich die Windlast berechne, was ist eigentlich der Unterschied zwischen dem Außendruckbeiwert 𝔰𝔽𝔲 (DINAbk. 1991-1-4 Abs. 7.9.1) und dem Kraftbeiwert 𝔰𝔳 (DIN 1991-1-4 Abs. 7.9.2)?

Beides wird am Ende mit 𝔾𝔽 multipliziert, um die Windlast zu berechnen. Worin liegt also der Unterschied?

Ich hoffe, die Frage ist nicht zu dumm und jemand kann sie mir ein bisschen erklären🙂

Liebe Grüße

  • Name:
  • Thomas
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    Ich verstehe, dass Sie im Rahmen Ihrer Bachelorarbeit an der statischen Berechnung eines Silos arbeiten und Fragen zum Unterschied zwischen dem Außendruckbeiwert sFu und dem Kraftbeiwert sv in der DINAbk. 1991-1-4 (Abschnitt 7.9.1 bzw. Abschnitt 4) haben.

    Außendruckbeiwert (sFu): Dieser Beiwert beschreibt den lokalen Druck, der durch den Wind auf die Oberfläche der Zylinderschale wirkt. Er ist abhängig von der Geometrie der Schale und der Anströmrichtung des Windes. Die Werte werden in der Regel tabellarisch oder grafisch in der DIN 1991-1-4 angegeben und berücksichtigen sowohl positive (Druck) als auch negative (Sog) Drücke.

    Kraftbeiwert (sv): Der Kraftbeiwert hingegen bezieht sich auf die resultierende Gesamtkraft, die der Wind auf die gesamte Zylinderschale ausübt. Er berücksichtigt die Integration der lokalen Drücke über die gesamte Oberfläche und wird verwendet, um die Gesamtwindlast auf das Bauteil zu bestimmen. Auch dieser Wert ist abhängig von der Geometrie und Anströmrichtung.

    Der Hauptunterschied liegt also darin, dass der Außendruckbeiwert lokale Drücke beschreibt, während der Kraftbeiwert die resultierende Gesamtkraft angibt. Für die statische Berechnung müssen beide Beiwerte korrekt angewendet werden, um eine realistische Lastannahme zu gewährleisten.

    👉 Handlungsempfehlung: Überprüfen Sie die spezifischen Abschnitte in der DIN 1991-1-4 sorgfältig und konsultieren Sie gegebenenfalls einen erfahrenen Statiker, um die korrekte Anwendung der Beiwerte sicherzustellen.

    📖 Wichtige Begriffe kurz erklärt

    Windlast
    Die Windlast ist die Kraft, die durch den Wind auf ein Bauwerk ausgeübt wird. Sie hängt von der Windgeschwindigkeit, der Gebäudegeometrie und der Geländerauigkeit ab. Die Windlast wird in der Regel als Druck oder Sog auf die Gebäudeoberfläche angegeben.
    Verwandte Begriffe: Winddruck, Windsog, Windgeschwindigkeit, Gebäudegeometrie
    Außendruckbeiwert
    Der Außendruckbeiwert ist ein dimensionsloser Wert, der den lokalen Druck auf eine Gebäudeoberfläche in Bezug zur Windgeschwindigkeit angibt. Er wird verwendet, um die Windlast auf einzelne Bauteile zu berechnen. Die Werte sind in Normen wie der DIN EN 1991-1-4 tabelliert.
    Verwandte Begriffe: Winddruck, Druckbeiwert, Windlast, DIN EN 1991-1-4
    Kraftbeiwert
    Der Kraftbeiwert ist ein dimensionsloser Wert, der die resultierende Gesamtkraft auf ein Bauwerk in Bezug zur Windgeschwindigkeit angibt. Er wird verwendet, um die Gesamtwindlast auf das Bauwerk zu berechnen. Der Kraftbeiwert berücksichtigt die Integration der lokalen Drücke über die gesamte Oberfläche.
    Verwandte Begriffe: Windlast, Gesamtkraft, Druckbeiwert, Windgeschwindigkeit
    DIN 1991-1-4
    Die DIN EN 1991-1-4 (Eurocode 1) ist eine europäische Norm, die die Einwirkungen auf Tragwerke, insbesondere Windwirkungen, regelt. Sie enthält detaillierte Angaben zur Berechnung von Windlasten auf Gebäude und andere Bauwerke. Die Norm wird in Deutschland durch den nationalen Anhang DIN EN 1991-1-4/NA ergänzt.
    Verwandte Begriffe: Eurocode 1, Windlast, Einwirkungen auf Tragwerke, Norm
    Zylinderschale
    Eine Zylinderschale ist eine gekrümmte Fläche, die durch die Translation einer Linie entlang einer gekrümmten oder geraden Leitlinie entsteht. Sie wird häufig im Bauwesen für Silos, Behälter und Dächer verwendet. Die statische Berechnung von Zylinderschalen erfordert die Berücksichtigung von Membran- und Biegespannungen.
    Verwandte Begriffe: Schale, Flächentragwerk, Silo, Behälter
    Statische Berechnung
    Die statische Berechnung ist ein Verfahren zur Ermittlung der inneren Kräfte und Spannungen in einem Tragwerk unter Last. Sie dient dazu, die Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit des Tragwerks nachzuweisen. Die statische Berechnung basiert auf den Prinzipien der Mechanik und der Materialfestigkeit.
    Verwandte Begriffe: Tragwerk, Lasten, Spannungen, Standsicherheit
    Windgeschwindigkeit
    Die Windgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der sich die Luft bewegt. Sie wird in der Regel in Metern pro Sekunde (m/s) oder Kilometern pro Stunde (km/h) angegeben. Die Windgeschwindigkeit ist ein wichtiger Parameter bei der Berechnung von Windlasten.
    Verwandte Begriffe: Wind, Winddruck, Windlast, Beaufort-Skala

    ❓ Häufige Fragen (FAQ)

    1. Was ist der Unterschied zwischen Druck und Sog bei Windlasten?
      Druck entsteht, wenn der Wind direkt auf eine Fläche trifft und eine Kraft ausübt. Sog entsteht, wenn der Wind an einer Fläche vorbeiströmt und einen Unterdruck erzeugt, der die Fläche nach außen zieht. Beide Effekte müssen bei der Windlastberechnung berücksichtigt werden.
    2. Wie beeinflusst die Gebäudegeometrie die Windlasten?
      Die Form und Größe eines Gebäudes beeinflussen, wie der Wind um das Gebäude strömt und welche Drücke und Sogwirkungen entstehen. Unterschiedliche Geometrien haben unterschiedliche Windlastbeiwerte, die in Normen wie der DIN 1991-1-4 festgelegt sind.
    3. Was ist bei der Berechnung von Windlasten auf Silos besonders zu beachten?
      Bei Silos ist die zylindrische Form und die Höhe von Bedeutung. Die Windlasten können je nach Füllstand des Silos variieren, da der Füllstand die Steifigkeit und das Schwingungsverhalten des Silos beeinflusst. Zudem sind mögliche aerodynamische Effekte wie Kármánsche Wirbelstraßen zu berücksichtigen.
    4. Wo finde ich die notwendigen Windlastbeiwerte für meine Berechnung?
      Die Windlastbeiwerte sind in der DIN EN 1991-1-4 (Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen – Windwirkungen) und den zugehörigen nationalen Anhängen (z.B. DIN EN 1991-1-4/NA in Deutschland) tabelliert oder grafisch dargestellt. Diese Normen geben Auskunft über die anzuwendenden Beiwerte in Abhängigkeit von der Gebäudegeometrie und der Windzone.
    5. Was bedeutet der Begriff "charakteristischer Wert" im Zusammenhang mit Windlasten?
      Der charakteristische Wert der Windlast ist ein statistischer Wert, der mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit (in der Regel 98%) nicht überschritten wird. Er dient als Grundlage für die Bemessung von Tragwerken und wird aus den regionalen Windgeschwindigkeiten und den entsprechenden Beiwerten ermittelt.
    6. Wie berücksichtige ich die Geländerauigkeit bei der Windlastberechnung?
      Die Geländerauigkeit beeinflusst das Windprofil und somit die Windgeschwindigkeit in verschiedenen Höhen. Je rauer das Gelände (z.B. durch Bebauung oder Bewuchs), desto geringer ist die Windgeschwindigkeit in Bodennähe. Die Geländerauigkeit wird durch eine Rauigkeitslänge beschrieben, die in den Normen angegeben ist und bei der Berechnung berücksichtigt werden muss.
    7. Was ist der Unterschied zwischen einer statischen und einer dynamischen Windlastberechnung?
      Eine statische Windlastberechnung geht von einer konstanten Windgeschwindigkeit aus und vernachlässigt dynamische Effekte wie Schwingungen. Eine dynamische Windlastberechnung berücksichtigt hingegen die zeitliche Veränderung der Windgeschwindigkeit und die daraus resultierenden Schwingungen des Tragwerks. Dynamische Berechnungen sind insbesondere bei hohen und schlanken Bauwerken erforderlich.
    8. Welche Rolle spielt die Windrichtung bei der Windlastberechnung?
      Die Windrichtung beeinflusst die Verteilung der Winddrücke und Sogwirkungen auf die Gebäudeoberfläche. Unterschiedliche Windrichtungen führen zu unterschiedlichen Lastbildern, die bei der Bemessung berücksichtigt werden müssen. In der Regel werden mehrere Windrichtungen betrachtet, um die ungünstigste Lastkombination zu ermitteln.

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  2. DIN EN 1991-1-4: Exakte Normbezeichnung für Windlast

    für die Bachlorarbeit
    sollten auch die Normen exakt benannt werden. Das EN in der Bezeichnung wegzulassen ist sträflich😉

    Im Übrigen sind die Begriffe unter den Punkten 1.6.4 bzw. 1.6.5 der DINAbk. EN 1991-1-4:2010-12 definiert.

  3. Windlastberechnung: Expertenrat von Professoren empfohlen

    Foto von wiki

    Da kann Ihnen seriös wohl nur ein Professor helfen.
    Vielleicht ja sogar "unser" hier?😉
  4. Windlast: Unterschied Außendruckbeiwert vs. Kraftbeiwert?

    Was steckt dahinter
    Erstmal vielen Dank für Ihre Antwort.

    ich hatte die Begriffe bereits früher gelesen, aber leider verstehe ich immer noch nicht den Unterschied. Ich weiß einfach nicht, wann ich die einen oder die anderen anwenden soll. Ich habe mir verschiedene Beispiele im Internet angesehen, und manchmal verwenden sie die einen, manchmal die anderen.

    In der Literatur, speziell im Stahlbau-Kalender, habe ich diese wichtige Passage gefunden: "Die Bemessung mit Kraftbeiwerten kann zur Lastermittlung für die Unterkonstruktion sinnvoll sein oder für die Ermittlung der Querkraft auf Verankerungselemente. Für dünnwandige Schalentragwerke ist eher die Umfangsdruckverteilung wichtig, wobei diese weniger für die Dimensionierung der Schale selbst als vielmehr für die Ermittlung der Ankerzugkräfte wichtig ist."

    Aber ich verstehe den Grund einfach nicht, vermutlich weil ich die beiden Beiwerte nicht gut voneinander unterscheiden kann.

    Vielleicht kennt sich jemand gut genug damit aus, um hier sein Wissen zu teilen🙂.

    • Name:
    • Thomas
  5. Windlastberechnung: DIN-Regeln und ihre Komplexität

    Vielleicht kennt sich jemand gut genug damit aus, um hier sein Wissen zu teilen🙂.
    Na Ja - Statik 1 im Studium. Nur das ist 35 Jahre her. Seither ist Statik nur noch rudimentär meine Profession.

    Eine DINAbk.-Regel sinnvoll nachzuvollziehen, dürfte den meisten schwerfallen. Es sind da immer so viele Nebenbedingungen in die Formeln "eingebaut", dass ... Na ja.

    Zu meiner Anfangszeit gab es Faustformeln, die man ohne Taschenrechner anwenden konnte. Die Ergebnisse passen immer noch😉

    P.S.: Du hast zwei Möglichkeiten. a) Die DIN ohne Nachfrage anwenden. b) Fachbücher wälzen, Professor fragen und dann irgendwann die Grundlagen verstehen.

    b) wäre wünschenswert a) dürfte für Dich, sofern Du nicht eine Karriere als Tragwerksplaner anstrebst, sinnvoller zu sein.

  6. Windlast: Druck vs. Kraft – Grundlagen der Physik

    Foto von Martin G. Halbinger

    Physik
    Vielleicht ist das ERgebniss ja gar nicht so weit weg und nicht sooo speziell aufs Bauen bezogen...

    Druck: Der durch Wind erzeugte lokal vorhandene Überdruck der dann auf das Bauteil wirkt.

    Kraft: durch den Winddruck wirkt auf die Oberfläche eine Kraft... mit der dann weiter gerechnet wird.

    Beispiel Luftballon (stark abstrakt) Solange der Überdruck im Ballon höher ist als der Winddruck, ist dieser Schadensfrei. (alleine durch Logik ohne große Berechnungen)... somit mit Druckbeiwert umsetzbar.

    Auf einer kugelförmigen Oberfläche mit verschiedensten Winkeln viele kleine Kräfte einwirken zu lassen, ist mit händischem rechnen und selbst mit einfachen Programmen eigentlich nicht machbar (außer über Vereinfachungen)... somit mit Kraftbeiwert "schwierig"

    Gerade bei runden Oberflächen kann es also ein alternativer Rechenansatz sein, die Lasten zu ermitteln.

  7. Windlastberechnung: Reale Windkräfte vs. Berechnung

    Windlasten
    Windlasten werden zwar berechnet, aber die realen Kräfte unterscheiden sich davon.

    So hat man in japanischen Straßenschluchten viel höhere Windgeschwindigkeiten gemessen. Eigentlich logisch, weil der Wind sich hier durchzuwängen muß und schneller sein muß als der Wetterbericht außerhalb festlegt.

    Am Hochhaus der Commerzbank hat man gemessen und dabei festgestellt, daß in den unteren 8 m viel höhere Lasten vorhanden waren, als die Rechnung festlegte.

    Auch das ist eigentlich logisch, denn der höhere Winddruck im oberen Teil des Gebäudes gleicht sich über eine senkrecht nach unten gerichtete Strömung nach unten aus. Bisher haben die "Sicherheitsreserven" verhindert, daß die Schaufensterscheiben im EGAbk. eines hohen Gebäudes eingedrückt werden.

    Eigentlich müßten sie, auch im EG, nach der Gebäudehöhe bemessen werden.

    Auch die Windlasten bei kleinen Flächen gegenüber großen sind letztlich Abschätzungen.

    Ich bin überzeugt, daß eine Messung bei einer glatten Oberfläche eine andere Belastungen ergibt als bei der rauhen Oberfläche eines Gebäudes. Es macht keinen Sinn, alle diese Faktoren in Formeln zu fassen. .

    • Name:
    • Pauline Neugebauer
  8. Windlast: Vereinfachungen in Statik und Technik

    Foto von

    Vereinfachungen
    Vieles in der Anwendung von Physik und Technik sind Vereinfachungen, um Berechnungen überschaubar und für die meisten Fälle halbwegs stimmig zu halten. Den Rest übernimmt der Sicherheitsbeiwert oder die Materialreserven...😉

    Anders herum müsste dann ja jedes Möbelstück auf dem Balkon, oder jede neue Nachbarbebauung wegen Änderungen an der Windführung, ne neue Prüfung der Statik veranlassen...

    Es ist daher auch wichtig, in Ausbildung und Praxis die Grenzen dieser Vereinfachungen zu kennen und zu verstehen, gerade wenn mal ne unübliche Situation zu rechnen ist, die ggf nicht ins häufige, von den Vereinfachungen abgedeckte Muster passt.

  9. Windlastberechnung: Dank für die Unterstützung im Forum

    Danksagung
    Guten Morgen und entschuldigen Sie bitte die Verzögerung meiner Antwort. Ich danke Ihnen allen sehr für Ihren Beitrag. Als angehender Ingenieur fällt es mir noch schwer, zwischen unnötigen Normkomplikationen und den Aspekten zu unterscheiden, bei denen es tatsächlich wichtig ist, auf Details zu achten. Deshalb besuche ich gerne diese Foren, um mich mit der Erfahrung von Kollegen, die bereits viele Jahre in diesem Bereich tätig sind, vertraut zu machen. Nochmals vielen Dank.
    • Name:
    • Thomas
  10. 📌 Zusammenfassung der Diskussionsbeiträge - Stand: 17.01.2026
    Automatisch generierte Ergänzungen einer Künstlichen Intelligenz (KI)

    📌 Zusammenfassung der Diskussionsbeiträge - Stand: 17.01.2026

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    Windlastberechnung Zylinderschale: Außendruck- vs. Kraftbeiwert

    💡 Kernaussagen: Die Diskussion dreht sich um den Unterschied zwischen Außendruckbeiwert und Kraftbeiwert bei der Windlastberechnung von Zylinderschalen nach DINAbk. 1991-1-4. Es wird deutlich, dass die korrekte Anwendung der Normen und das Verständnis der physikalischen Grundlagen entscheidend sind. Vereinfachungen sind üblich, aber Sicherheitsreserven und Materialreserven müssen berücksichtigt werden. Expertenrat, beispielsweise von Professoren, kann bei komplexen Fragestellungen hilfreich sein. Die realen Windkräfte können von den berechneten Werten abweichen, was insbesondere bei speziellen Bauwerken wie Hochhäusern zu beachten ist.

    ⚠️️ Wichtiger Hinweis: Wie im Beitrag DIN EN 1991-1-4: Exakte Normbezeichnung für Windlast betont wird, ist die exakte Benennung der Normen essenziell für eine korrekte Berechnung der Windlast.

    ✅ Zusatzinfo: Der Beitrag Windlast: Druck vs. Kraft – Grundlagen der Physik erläutert den Unterschied zwischen Druck und Kraft im Kontext der Windlastberechnung, was für das Verständnis der Materie grundlegend ist.

    👉 Handlungsempfehlung: Für eine fundierte Windlastberechnung sollte man sich nicht nur auf Faustformeln verlassen, sondern auch Fachbücher und Experten konsultieren, wie im Beitrag Windlastberechnung: DIN-Regeln und ihre Komplexität angeraten wird. Es ist ratsam, die realen Windkräfte zu berücksichtigen und nicht nur auf die berechneten Werte zu vertrauen, wie im Beitrag Windlastberechnung: Reale Windkräfte vs. Berechnung hervorgehoben wird.

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