Windlast berechnen – Rechner für Winddruck und Windkraft
Mit unserem Windlast-Rechner kannst du den Winddruck pro Quadratmeter und die gesamte Windkraft auf eine Fläche online berechnen. Wähle Windzone, Geländekategorie und Höhe oder gib eine bekannte Windgeschwindigkeit direkt ein. Ergänze anschließend die angeströmte Fläche und den Kraftbeiwert.
Die Berechnung ist eine vereinfachte Orientierung. Für standsicherheitsrelevante Bauteile ist eine projektspezifische Bemessung nach DIN EN 1991-1-4/NA durch eine qualifizierte Fachperson erforderlich.
Was ist Windlast?
Als Windlast bezeichnet man die Kraft, die Wind auf ein Gebäude, Bauteil oder anderes Objekt ausübt. Sie entsteht aus dem Winddruck, der angeströmten Fläche und der Form des Objekts. Angegeben wird die gesamte Windkraft meist in Newton (N) oder Kilonewton (kN), der Winddruck dagegen in N/m² oder kN/m².
Wie funktioniert der Windlast-Rechner?
- Wähle die Berechnung über Windzone, Geländekategorie und Höhe oder gib eine bekannte Windgeschwindigkeit ein.
- Trage die projizierte Fläche ein, auf die der Wind trifft.
- Gib den Kraftbeiwert cf ein. Für eine überschlägige Berechnung kannst du 1,0 verwenden.
- Der Rechner zeigt Winddruck pro m² und gesamte Windlast sofort an.
Windlast berechnen: Formel
Der vereinfachte Geschwindigkeitsdruck wird mit folgender Formel berechnet:
Der Rechner verwendet für die Luftdichte den üblichen Näherungswert von 1,25 kg/m³. Bei der Berechnung über Standortdaten wird die Windgeschwindigkeit anhand der gewählten Windzone, Geländekategorie und Referenzhöhe ermittelt. Zwischen den hinterlegten Höhenstufen wird linear interpoliert.
Beispiel für die Windlast-Berechnung
Eine Fläche von 10 m² wird mit einer Windgeschwindigkeit von 120 km/h angeströmt. Der Kraftbeiwert beträgt 1,0. Zuerst wird die Geschwindigkeit umgerechnet: 120 km/h entsprechen 33,33 m/s.
Damit ergibt sich ein vereinfachter Winddruck von 0,5 × 1,25 × 33,33² = 694 N/m² beziehungsweise 0,694 kN/m². Die gesamte Windlast beträgt 694 N/m² × 1,0 × 10 m² = 6.944 N oder rund 6,94 kN.
Windlast pro m² berechnen
Die Windlast pro Quadratmeter entspricht in der vereinfachten Betrachtung dem Geschwindigkeitsdruck q. Weil die Geschwindigkeit quadriert wird, vervierfacht sich der Winddruck, wenn sich die Windgeschwindigkeit verdoppelt. Deshalb können bereits kleine Geschwindigkeitsunterschiede das Ergebnis deutlich verändern.
| Windgeschwindigkeit | Winddruck | Winddruck |
|---|---|---|
| 50 km/h | 121 N/m² | 0,121 kN/m² |
| 80 km/h | 309 N/m² | 0,309 kN/m² |
| 100 km/h | 482 N/m² | 0,482 kN/m² |
| 120 km/h | 694 N/m² | 0,694 kN/m² |
| 150 km/h | 1.085 N/m² | 1,085 kN/m² |
Windzonen in Deutschland
Deutschland ist in vier Windzonen unterteilt. Zone 1 weist die niedrigsten, Zone 4 die höchsten Basiswindgeschwindigkeiten auf. Küstenbereiche und Inseln können besondere Werte oder Regelungen haben. Für eine verbindliche Bemessung muss die genaue Zuordnung des Standorts einschließlich der Festlegungen des Nationalen Anhangs geprüft werden.
| Windzone | Basiswindgeschwindigkeit | Basisgeschwindigkeitsdruck |
|---|---|---|
| 1 | 22,5 m/s | 0,32 kN/m² |
| 2 | 25,0 m/s | 0,39 kN/m² |
| 3 | 27,5 m/s | 0,47 kN/m² |
| 4 | 30,0 m/s | 0,56 kN/m² |
Geländekategorien I bis IV
- Kategorie I: offene See, große freie Wasserflächen oder glattes, flaches Land ohne Hindernisse.
- Kategorie II: Gelände mit Hecken, einzelnen Häusern, Höfen oder Bäumen, beispielsweise ländliche Gebiete.
- Kategorie III: Vorstadt-, Industrie- oder Gewerbegebiete sowie Wälder.
- Kategorie IV: dicht bebaute Stadtgebiete mit hohen Gebäuden.
Winddruck und Windlast: Was ist der Unterschied?
Der Winddruck beschreibt die Belastung einer Flächeneinheit und wird in N/m² oder kN/m² angegeben. Die Windlast ist die daraus resultierende Kraft auf die gesamte angeströmte Fläche. Für die Windlast werden zusätzlich Fläche und Kraftbeiwert berücksichtigt.
Welche Fläche wird für die Windlast verwendet?
Entscheidend ist die projizierte Fläche senkrecht zur Windrichtung. Bei einer senkrechten rechteckigen Wand entspricht sie Breite × Höhe. Bei geneigten, gekrümmten oder teilweise offenen Konstruktionen ist die wirksame Fläche nicht immer mit der tatsächlichen Materialoberfläche identisch.
Windlast auf Dach und Gebäude
An Gebäuden wirkt Wind nicht nur als Druck auf die angeströmte Seite. An Seitenflächen und auf Dächern können auch Sogkräfte entstehen. Dachform, Dachneigung, Gebäudehöhe, Rand- und Eckbereiche sowie Öffnungen beeinflussen die tatsächlichen Belastungen. Bei Dächern müssen außerdem weitere Einwirkungen berücksichtigt werden. Für eine getrennte überschlägige Ermittlung steht dir unser schneelast-rechner zur Verfügung.
Typische Kraftbeiwerte
Der Kraftbeiwert cf berücksichtigt, wie Form und Anströmung die Windkraft beeinflussen. Für eine erste überschlägige Berechnung wird häufig 1,0 eingesetzt. Der korrekte Wert hängt jedoch unter anderem von Geometrie, Windrichtung, Abschattung und aerodynamischem Verhalten ab und muss für eine normgerechte Bemessung projektspezifisch bestimmt werden.
Häufige Fehler bei der Windlast-Berechnung
- km/h und m/s verwechseln: Für die Druckformel muss die Geschwindigkeit in m/s eingesetzt werden.
- Falsche Fläche verwenden: Benötigt wird die projizierte Fläche senkrecht zur Windrichtung.
- Kraftbeiwert ignorieren: Die Form des Objekts kann die resultierende Kraft wesentlich verändern.
- Windzone allein betrachten: Gelände, Höhe, Küstenlage und lokale Besonderheiten beeinflussen die Einwirkung.
- Überschlägiges Ergebnis als Statik verwenden: Für sicherheitsrelevante Bauteile ist eine vollständige Bemessung erforderlich.
Häufige Fragen zum Windlast-Rechner
Wie berechnet man die Windlast?
Zuerst wird der Winddruck aus Luftdichte und Windgeschwindigkeit berechnet. Anschließend wird der Druck mit der projizierten Fläche und dem Kraftbeiwert multipliziert: F = q × cf × A.
Wie hoch ist die Windlast pro m²?
Bei 100 km/h ergibt die vereinfachte Formel mit einer Luftdichte von 1,25 kg/m³ etwa 482 N/m² beziehungsweise 0,482 kN/m². Der Bemessungswert kann durch weitere Einflüsse abweichen.
Wie rechnet man km/h in m/s um?
Teile die Geschwindigkeit in km/h durch 3,6. Beispielsweise entsprechen 120 km/h rund 33,33 m/s.
Welche Windzone hat mein Standort?
Die Windzone wird über die Windzonenkarte für Deutschland bestimmt. Da Gemeindegrenzen, Küstenbereiche und Sonderregelungen relevant sein können, sollte die Zuordnung für eine verbindliche Berechnung anhand aktueller amtlicher beziehungsweise normativer Angaben geprüft werden.
Ist das Ergebnis für einen statischen Nachweis geeignet?
Nein. Der Rechner liefert eine vereinfachte Orientierung. Ein statischer Nachweis muss alle projektspezifischen Einwirkungen, Beiwerte, Lastfälle und Sicherheitsfaktoren nach den geltenden Normen berücksichtigen.
Hinweis: Alle Ergebnisse sind unverbindliche Näherungswerte. Für Planung, Ausführung und Standsicherheitsnachweise sind die aktuellen Normen, örtlichen Vorgaben und die Beurteilung einer qualifizierten Fachperson maßgeblich.