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Vom Winde verweht?

29. Februar 2024 - Dominik Steinhauser

In einigen Gebieten Österreichs scheinen die Windstärken in den letzten Jahren zugenommen zu haben. Um diesen zu trotzen, müssen Reviereinrichtungen, wie Hochstände, entsprechend gesichert werden. – Ein Buchauszug.

Hochstände verfügen aufgrund ihrer Geometrie über einen hohen Konstruktionsschwerpunkt, weswegen sie auch extrem windanfällig sind – insbesondere, wenn sie auf freiem Feld errichtet werden. In Österreich haben wir bereits heftige Stürme mit enormen Sachschäden erleben müssen. Klimaforscher prognostizieren für die Zukunft vermehrt Wetterkapriolen mit Windspitzen von weit über 100 km/h, denen unsere Hochstände standhalten müssen. Windbelastungen sind dann besser nachvollziehbar, wenn man beispielsweise als Beifahrer die Handfläche aus dem fahrenden Auto hält. Eine Kanzelseitenfläche ist dabei etwa 140-mal größer als eine Handfläche und wird dementsprechend auch um diesen Faktor stärker belastet. Deshalb dürfen Windbelastungen auch nicht unterschätzt werden. In der Praxis haben sich gängige Möglichkeiten etabliert, wie man dem Wind „ein Schnippchen schlägt“ und Hochstände erfolgreich gegen das Umstürzen sichert.
Die häufigsten Sicherungsmaßnahmen zur Ableitung sämtlicher Windbelastungen bis in die Fundamente stellen Erdanker, Schrägstützen, Zugseile und zusätzlicher Ballast in Kombination mit geneigten Hauptstützen für eine breitere Aufstandsfläche dar. Sie erfüllen dadurch die externe Konstruktionssicherheit, um die Gesamtkonstruktion vor dem Umstürzen zu bewahren.
Werden Windkräfte unterschätzt und Windsicherungen nicht montiert, können Hochstände aufgrund des erhöhten Konstruktionsschwerpunkts und enormer Windangriffsflächen zu Fall gebracht werden. Umgestürzte Hochstände können oftmals nur nach einer Generalsanierung wiederverwendet werden, da durch die Wucht des Aufpralls für gewöhnlich massive Konstruktionsschäden entstehen. Deshalb sind beim Hochstandbau Vorkehrungen zu treffen, um Hochstände gegen Windbelastungen immun zu machen.

Konisch geneigte Hauptstützen

Die Stabilität eines Hochstandes wird allein schon dadurch maßgeblich erhöht, wenn die Hauptstützen nicht gerade, sondern konisch nach außen geneigt ausgeführt werden. Hiedurch vergrößert sich die Bodenaufstandsfläche nicht unwesentlich. Ein Neigungsverhältnis von 1:10 (Breite zu Höhe) ist dabei ein gängiges Maß. Dies bedeutet in der Praxis, dass die Vergrößerung der Bodenaufstandsfläche bei einem 5 m hohen Gerüstbock links und rechts je 50 cm beträgt. Aus einer Kanzelgrundfläche von 1,40×1,40 m (1,96 m²) resultiert durch diese Ausstellung der Hauptstützen (1:10) eine Bodenaufstandsfläche von 2,40×2,40 m (5,76 m²) und somit fast eine Vergrößerung um den Faktor drei! Konisch geneigte Hauptstützen des Kanzelbockes sollten mit Erdankern, Schrägstützen oder Zugseilen kombiniert werden.

Vom Winde verweht? - Do it yourself! Massive Erdanker aus Betonrippenstahl und angeschweißtem Flachstahl. - © Dominik Steinhauser — Do it yourself! Massive Erdanker aus Betonrippenstahl und angeschweißtem Flachstahl. © Dominik Steinhauser

Vom Winde verweht? - Dieser eingeschlagene Testholzpflock ist schon nach drei Jahren nicht mehr intakt und völlig verfault. - © Dominik Steinhauser — Dieser eingeschlagene Testholzpflock ist schon nach drei Jahren nicht mehr intakt und völlig verfault. © Dominik Steinhauser

Erdanker

Erdanker haben die Aufgabe, Reviereinrichtungen mit dem Erdreich kraftschlüssig zu verbinden. Sie können verständlicherweise nur bei festem Erdreich verwendet werden, um den entsprechenden Kraftschluss herzustellen. Loser Boden würde dem Anker zu wenig Ausziehwiderstand bieten, der bei Windangriff aktiviert wird. Es stehen mehrere Formen von Erdankern zur Verfügung, die einerseits selbst hergestellt oder auch einsatzfertig gekauft werden können.
Die Eigenbauvariante wäre zum Beispiel ein einfaches Bewehrungseisen (Betonrippenstahl), an dem auf der unteren Seite eine Art Spitze aus Flacheisen angeschweißt wird. Am oberen Ende wird ebenfalls eine Lasche aus Flacheisen angeschweißt, welche zuvor durchbohrt wird. Durch diese Bohrung wird der Erdanker mit der Hauptstütze verschraubt. Anstatt der oberen Eisenlasche kann auch eine Schraubenmutter oder eine starke Unterlegscheibe angeschweißt werden. Des Weiteren erfüllen auch eingeschlagene Winkeleisen (zum Beispiel L-Profil mit 80×80×6 mm) ihren Verankerungszweck. Eine weitere Verankerungsmöglichkeit stellen auch Telleranker aus dem Bereich des Weinbaus dar. Werden auch Leitern an ihrem Aufstandspunkt mit dem Erdreich verankert, kann die Gesamtstabilität nochmals erhöht werden.
Mit einem Vorschlaghammer werden Erdanker möglichst tief in den Boden getrieben. Ein in der Praxis gängiges Maß für die Einschlagtiefe ist ein Dreiviertelmeter. Eingeschraubte Erdanker (Spiralform oder Teller) können auch etwas kürzer sein. Erdanker wirken noch effizienter, wenn sie etwas geneigt ins Erdreich getrieben werden, weil dadurch der Ausziehwiderstand erhöht wird. Erdanker sollten jedenfalls immer direkt an zum Beispiel der Hauptstütze anliegend und ohne Zwischenspalt montiert werden.
Manche Erdanker dienen zugleich auch als einschlag- oder einschraubbare Bodenhülse, in die die Hauptstütze anschließend gestellt und dort befestigt wird. Dabei wird eine entsprechende Bodenfreiheit zum Erdreich eingehalten, damit die Hauptstütze auch ausreichend trocknen kann. Auch wenn Erdanker zur Anwendung kommen, sind Schrägstützen oder andere Windsicherungsmaßnahmen (zum Beispiel Zugseile oder Ballast) zur zusätzlichen Windsicherung empfehlenswert.
Erdanker aus Holz sind nicht empfehlenswert, auch wenn es sich dabei um Hartholz- oder imprägnierte Holzpflöcke handelt. Holz wird im Regelfall im Boden aufgrund der dort vorherrschenden Feuchtigkeit in kürzester Zeit morsch und verliert seine Haltekraft oft schon sehr, sehr rasch. Eingeschlagene Holzpflöcke sind dahingehend besonders tückisch, da der oberirdisch zu sehende Teil einen optisch noch recht guten Eindruck erwecken kann, während der im Erdboden befindliche Teil bereits stark verfault bzw. zersetzt ist. Dabei ist der Kraftschluss mit dem Boden schon lange nicht mehr gegeben, und ein solcher morscher Holzpflock kann starken Windbelastungen somit nicht mehr ausreichend entgegenwirken.
Zu Testzwecken habe ich einen 50×50 mm (im Querschnitt) starken Staffel aus imprägniertem Fichtenholz drei Jahre lang im Erdreich als Holzpflock belassen. Nach dieser Zeit war der unterirdische Teil des Staffels morsch und somit völlig zersetzt, wobei der oberirdische, aus dem Erdreich ragende Teil optisch in Ordnung schien. Mit einem Messer konnte ich den verfaulten Holzstaffel mühelos durchschneiden bzw. an jeder Stelle regelrecht mit der Spitze durchdringen. Der Kraftschluss zwischen Hochstand und Erdboden wäre dabei nicht mehr gegeben, was ein akutes Sicherheitsrisiko bedeuten würde. Deshalb empfehle ich ausschließlich, in allen Fällen auf metallische Erdanker zurückzugreifen.

Schrägstützen

Eine weitere Möglichkeit, um Hochstände vor Windeinwirkungen zu sichern, ist die Montage von Schrägstützen. Sie stellen eine perfekte Kombination mit Erdankern am Kanzelbock dar und sollten in jeder Himmelsrichtung angebracht werden, weil Stürme nicht immer nur aus der Hauptwindrichtung wirken. Zu empfehlen ist ein Neigungsverhältnis ab 1:3 (Breite zu Höhe). Bei einem 6 m hohen Kanzelbock beträgt die horizontale Ausladung also zumindest 2 m in jede Himmelsrichtung. In ihrer Dimension können sie etwas schwächer als die Hauptstützen ausfallen.
Auch hier ist auf ein entsprechendes Fundament zu achten, sodass die Schrägstütze aus Holz nicht am feuchten Boden aufsteht und binnen kürzester Zeit abfault. Tipp: Wird das Fundament (zum Beispiel ein flacher Stein) von Schrägstützen etwas schräg in den Erdboden einbettet, kann einerseits Niederschlagswasser besser ablaufen und andererseits auch eine bessere Verkeilung der Schrägstütze erzielt werden, sodass diese bei Belastung nicht über das sonst horizontal angeordnete Fundament hinweggleiten kann. Können Schrägstützen an zwei Punkten am Kanzelbock befestigt werden (zum Beispiel am oberen Querriegel und an der Hauptstütze), werden diese bereits in Form gehalten und verbessern zudem den Verbund der Gesamtkonstruktion. Ein Hinweggleiten übers Fundament bei Belastung wird dadurch erschwert bzw. verhindert. Werden Schrägstützen dann zusätzlich noch über einen Erdanker mit dem Boden verbunden, können darüber nicht nur Druck-, sondern auch Zugkräfte abgetragen werden. Dies spricht jedenfalls für noch mehr Stabilität – und davon kann es nie genug geben.
Es ist ein Irrtum, dass lediglich höhere Hochstandkonstruktionen vor Windbelastungen zu schützen sind. Deshalb sollten auch niedrigere Konstruktionen, wie zum Beispiel Scherenleitern oder Riegeljagdhochstände, im Sinne der Sicherheit vor dem Umstürzen gesichert werden. Montiert werden Schrägstützen im Regelfall an den oberen Querriegeln des Kanzelbockes.

Zugseile

Als weitere Sicherungsmöglichkeit gegen Windbelastungen können Zugseile aus Stahl genannt werden. Diese verzinkten Drahtseile werden per Erdanker mit dem Boden verbunden und zum Beispiel über Schlaufen im oberen Bereich des Kanzelbockes montiert. Zugseile können lediglich Zug-, aber keine Druckbelastungen ableiten und müssen dadurch stets gespannt sein, um erfolgreich wirken zu können. Dies erfordert eine engmaschigere Kontrolle der damit gesicherten Reviereinrichtungen.

Ballast

Windbelastungen kann auch mit Gewichten in Form großer Steine entgegengewirkt werden, die auf einem Plateau auf den unteren Querriegeln des Kanzelbockes platziert werden. Diese senken den Konstruktionsschwerpunkt und tragen zur Stabilisierung des Hochstandes bei. Diese Windsicherung sollte jedenfalls mit anderen Windsicherungsmaßnahmen (zum Beispiel Erdanker oder Schrägstützen) kombiniert werden.