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WINDKRÄFTE AUF GRÜNELEMENTE
 
     
     
     

WINDKRAFTWIRKUNG AUF BÄUME AUF GEBÄUDETERRASSEN


        

      
       Beispiel: 'Bosco verticale', Architekt: Stefano Boeri/Mailand  

Wenn Bäume in Fassaden von Gebäuden integriert werden, müssen sie die gleichen Sicherheitsanforderungen erfüllen wie Gebäudeteile, wie etwa technische Fassadenelemente, Balkone, Windschutze, Dächer usw.    

Das bedeutet, dass integrierte Bäume den gleichen Windgeschwindigkeiten standhalten müssen wie das Gebäude oder Teile davon. Die Bemessungsgeschwindigkeiten  beruhen auf meteorologischen Beobachtungen, die über Jahrzehnte durchgeführt wurden. Sie basieren auf einer Wiederkehrperiode von 50 Jahren (höchste Böengeschwindigkeiten innerhalb von 50 Jahren).
 

UNTERSCHIED: PFLANZUNG EINES BAUMES IM FREIEN ODER AUF EINER HOCHTERRASSE

Das folgende Beispiel zeigt den signifikanten Unterschied zwischen den Windkräften auf einen Baum (hier: Pinus Nigra - Schwarzkiefer), gepflanzt auf ebenem Boden in der freien, ungestörten Anströmung und in einem Pflanztrog auf der Terrasse eines Hochhauses (angenommene Höhe: 50 m):

Ebener Boden (ohne Gebäude):
Höhe des Flächenschwerpunkts (Projektion der Krone)
über Grund: 4,0 m
Projektionsfläche der Krone: 5 m² 
Hebelarm: 4,0 m
Böengeschwindigkeit:  typ. 27,58 m/s
Verstärkungsfaktor (kein Gebäude, frei stehender Baum): 1,0 Bemessungsgeschwindigkeit:  27,58 m/s
Horizontale Widerstandskraft:  1,02 kN
Drehmoment am Baumfuß:  4,99 kNm
min. Stammdurchmesser* (ohne Sicherheitsfaktor SF):  12,59 cm
  Terrasse eines Hochhauses:
Höhe des Flächenschwerpunkts (Projektion der Krone)
über Grund: 50,0 m
Projektionsfläche der Krone: 5,0 m² 
Hebelarm 4,0 m
Böengeschwindigkeit:  typ. 39,98 m/s
Verstärkungsfaktor (Windverstärkung am Gebäude): 1,5
spezifische Bemessungsgeschwindigkeit:  59,97 m/s
Horizontale Widerstandskraft:    4,83 kN
Drehmoment am Baumfuß:  23,59 kNm
min. Stammdurchmesser* (ohne SF):  21,12 cm 
 

 
*  erforderliche Stammdurchmesser gegen Stammbruch näherungsweise konstant mit der Höhe angesetzt. Hier kann z.B. der Stammdurchmesser in 1 m Höhe eingesetzt werden.
 
Wie man sieht, erfährt der identische Baum (oder Großstrauch) fast die 5-fache Windlast! Es ist deshalb für die Aufstellung von Pflanztrögen mit Bäumen/Großsträuchern in der Fassade von Hochhäusern unbedingt erforderlich, die lokalen Windkräfte in Abhängigkeit von der Baumgeometrie, der Höhe über Grund, der Windzone, der Geländekategorie, der aerodynamischen Exposition am Bauwerk, ggfs. der Nachbarbebauung vorab zu ermitteln. Erst dann kann entschieden werden, ob unter Berücksichtigung der Gewichte von Baum und Pflanztrog/Substrat/Erde ein sicherer Stand eines Pflanztrogs vorliegt oder mechanische Sicherungsmaßnahmen erforderlich werden.    

 LUFTBEWEGUNG IN BEBAUTEN GEBIETEN
 

     













 


WINDSCHUTZ DURCH NATÜRLICHE GEHÖLZSTREIFEN 

Gehölzschutzstreifen werden zur Windberuhigung von Oberflächen in Landwirtschaft und Industrie eingesetzt. Um auch größere Gebiete vor Wind zu schützen, werden die Schutzstreifen häufig auf Sockelwälle gepflanzt.
 

 
 
Drei Bäume in atmosphärischer Anströmung (von links). Die grüne Oberfläche symbolisiert das Schutzvolumen mit reduzierter Windgeschwindigkeit, das durch die Bäume erzeugt wird.  
     
© Ingenieurbüro Prof. Dr.-Ing. Bodo Ruck, Karlsruhe, Germany