Windlast berechnen – Staudruck und Windkraft

Windlast berechnen Sie in zwei Schritten. Zuerst den Staudruck: q = 0,5 × ρ × v². Dann die Kraft: F = cp × q × A. Bei 28 m/s ist q = 0,5 × 1,25 × 28² = 490 N/m², also 0,49 kN/m². Auf 20 m² mit cp = 1,0 wirken damit 9,8 kN.

Das Wichtigste in Kürze

• Windlast berechnen Formel: Kraft = Beiwert cp × Staudruck q × Fläche A.
• Der Staudruck steigt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit: 28 m/s geben 0,49 kN/m².
• Die Geschwindigkeit muss in m/s eingesetzt werden. 100 km/h sind 27,8 m/s.
• Der Beiwert cp liegt für eine Gebäudewand grob bei 0,8 bis 1,2.
• Die Bemessung nach DIN EN 1991-1-4 macht der Tragwerksplaner.

Windlast berechnen in drei Schritten

Die Windlastberechnung folgt dem gleichen Ablauf für jede Fläche. Nur die Zahlen ändern sich.

1. Staudruck: q = 0,5 × 1,25 × 28² = 490 N/m² = 0,49 kN/m²
2. Winddruck auf die Fläche: 1,0 × 0,49 = 0,49 kN/m²
3. Windkraft: 0,49 × 20 = 9,8 kN

Der Windlast Rechner oben nimmt die Windgeschwindigkeit in m/s, den Beiwert cp und die angeströmte Fläche in m². Er gibt Staudruck, Winddruck und Windkraft aus. Windlast berechnen online geht damit in wenigen Sekunden.

Die Größen im Überblick

• v ist die Windgeschwindigkeit in m/s. 28 m/s entsprechen etwa 100 km/h.
• ρ ist die Dichte der Luft. Der Rechner nimmt 1,25 kg/m³.
• cp ist der Formbeiwert. Er hängt von der Form und der Lage des Bauteils ab.
• A ist die Fläche, die der Wind trifft, in m².

Die Kraft wächst mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. Doppelter Wind bedeutet vierfache Last. Bei 35 m/s ist der Staudruck rund 56 % höher als bei 28 m/s, denn 35² ÷ 28² ≈ 1,56.

Windgeschwindigkeit umrechnen

Die Formel braucht Meter pro Sekunde. Wetterdienste nennen den Wind oft in km/h. Teilen Sie die Zahl in km/h durch 3,6, um m/s zu erhalten.

km/h	m/s	Staudruck
72	20	0,25 kN/m²
100	27,8	0,48 kN/m²
126	35	0,77 kN/m²
144	40	1,00 kN/m²

Wer 100 statt 27,8 einsetzt, rechnet mit dem Dreizehnfachen des Staudrucks. Das ergibt einen völlig falschen Wert.

Rechenbeispiele

Die folgenden Beispiele zeigen jede Zwischenrechnung. Die Beiwerte sind grobe Annahmen für die Übung.

Fassadenfläche: 20 m², 28 m/s, cp = 1,0

• Staudruck: 0,5 × 1,25 × 28² = 490 N/m² = 0,49 kN/m²
• Winddruck: 1,0 × 0,49 = 0,49 kN/m²
• Windkraft: 0,49 × 20 = 9,8 kN

Freistehende Sichtschutzwand: 6 m lang, 2 m hoch, 20 m/s, cp = 1,5

• Fläche: 6 × 2 = 12 m²
• Staudruck: 0,5 × 1,25 × 20² = 250 N/m² = 0,25 kN/m²
• Windkraft: 1,5 × 0,25 × 12 = 4,5 kN

Werbetafel: 10 m², 35 m/s, cp = 1,8

• Staudruck: 0,5 × 1,25 × 35² = 765,6 N/m² = 0,77 kN/m²
• Winddruck: 1,8 × 0,77 = 1,38 kN/m²
• Windkraft: 1,38 × 10 = 13,8 kN

Die Werbetafel zeigt, wie stark der Beiwert wirkt. Mit cp = 1,8 liegt die Kraft fast doppelt so hoch wie bei einer glatten Wand mit cp = 1,0.

Freistehender Sichtschutzzaun: 10 m lang, 1,8 m hoch, 25 m/s, cp = 1,5

• Fläche: 10 × 1,8 = 18 m²
• Staudruck: 0,5 × 1,25 × 25² = 390,6 N/m² = 0,39 kN/m²
• Windkraft: 1,5 × 0,39 × 18 = 10,5 kN

Eine Kraft von 10,5 kN entspricht einer Masse von rund 1,1 t. Ein Zaun mit dieser Last braucht Pfosten und Fundamente, die dafür ausgelegt sind. Deshalb reicht hier eine Überschlagsrechnung nicht aus.

Windzonen in Deutschland

Die DIN EN 1991-1-4 teilt Deutschland in Windzonen ein. Im Nationalen Anhang sind die Grundwerte der Windgeschwindigkeit für jede Zone festgelegt. An der Küste und auf den Inseln liegen sie höher als im Binnenland. Zusätzlich spielen die Höhe des Bauwerks über dem Boden und die Geländeart eine Rolle. Freies Feld oder Küste belastet stärker als eine dichte Bebauung.

Diese Faktoren erfasst der Rechner nicht, auch keine Böen. Sie geben die Windgeschwindigkeit selbst ein. Der Rechner ersetzt daher keine Bemessung. Die Bemessungswerte für Ihren Standort liefert der Tragwerksplaner oder die Bauaufsicht.

Die Windzone für Ihre Gemeinde finden Sie in den Vorgaben der Bauaufsicht. Schneelast und Windlast werden oft gemeinsam geprüft. Die Schneelast ermitteln Sie mit dem Schneelast Rechner.

Was den Wert verändert

Vier Größen bestimmen die Windkraft. Jede wirkt auf eine feste Art.

• Geschwindigkeit: Sie geht quadratisch ein. Doppelte Geschwindigkeit ergibt vierfachen Staudruck.
• Fläche: Sie geht linear ein. Doppelte Fläche ergibt doppelte Kraft.
• Beiwert cp: Er geht linear ein. Ein Zaun mit cp = 1,5 wird 50 % stärker belastet als mit cp = 1,0.
• Höhe und Gelände: Sie fehlen im Rechner. In der Norm erhöhen sie den Wert mit der Höhe über dem Boden.

Windlast an Bauteilen

Nicht jedes Bauteil wird gleich stark belastet. Ein Zaun mit Lücken lässt Wind durch. Ein massiver Zaun fängt ihn voll auf. Die Fläche, die der Wind trifft, bestimmt die Kraft. Den Zaun rechnen Sie mit dem Sichtschutzzaun Rechner durch, wenn Pfosten und Elemente gefragt sind.

Auf Balkonen und Terrassen wirkt der Wind auf die Brüstung und auf die Überdachung. Die Lasten dafür prüft der Balkon und Terrasse Last Rechner. Bei Dachflächen spielt zusätzlich der Sog eine Rolle.

Bei Photovoltaik auf dem Dach hängt die Windlast stark von der Höhe und der Neigung ab. Die Module und Halterungen prüft der Hersteller meist mit eigenen Angaben. Den Ertrag und die Kosten rechnen Sie mit dem Photovoltaik Rechner.

Ein Dachbinder trägt Dach und Wind gemeinsam. Das Gewicht des Binders und die Lasten ermitteln Sie mit dem Dachbinder Gewicht Rechner.

Tipps und typische Fehler

• km/h und m/s nicht verwechseln. Die Formel braucht m/s. Ein Wert in km/h ergibt einen viel zu großen Staudruck.
• Sog nicht vergessen. Auf Dächern und an Gebäudekanten zieht der Wind oft nach außen. Befestigungen müssen Zug aufnehmen.
• Nur die Fläche zählen, die der Wind trifft. Bei einem Zaun mit Lücken ist die wirksame Fläche kleiner als die Gesamtfläche, bei Planen oder Bannern aber nicht.
• Sicherheit einplanen. Für tragende Bauteile gelten Teilsicherheitsbeiwerte, die dieser Rechner nicht anwendet.
• Statiker beauftragen. Die Windlast für Dach, Fassade, Carport, Zaun oder Tafel bemisst ein Tragwerksplaner.
• Dynamische Effekte übersehen. Hohe, schlanke Bauteile können schwingen. Dafür braucht es eine genauere Prüfung nach der Norm.

Windlast für Nachweise

Die Norm arbeitet mit Böengeschwindigkeit, Geländefaktor und Außendruckbeiwerten cpe, die der Statiker je Fläche festlegt.

Die Windlast ist eine Einwirkung. Sie wird zusammen mit Eigenlast, Nutzlast und Schnee betrachtet. Im Nachweis rechnet der Statiker jede Lastart mit einem eigenen Sicherheitsbeiwert. Der Rechner zeigt dagegen nur die Last ohne Beiwerte.

Der Rechner hilft beim Verstehen der Größenordnung. Nutzen Sie ihn für eine Vorplanung, etwa um Material und Aufwand grob abzuschätzen. Für Angebote und Bauanträge brauchen Sie die geprüften Werte des Statikers. Ein Vergleich von zwei Varianten zeigt schnell, welche Lösung die geringere Last hat. Dabei lohnt es sich, die Variante mit der kleineren Fläche und dem kleineren Beiwert zuerst zu prüfen. Er zeigt, ob ein Zaun 4 kN oder 40 kN aushalten muss. Die Fläche geht dabei linear ein: Halbe Fläche bedeutet bei gleichem Beiwert die halbe Windkraft. Die Entscheidung trifft aber der Fachmann auf Basis der Norm, mit allen Beiwerten und Nachweisen.