Impact Loads

Was sind Impact Loads?

Impact Loads, auf Deutsch Stoßlasten, sind dynamische Lasten, die nur Sekundenbruchteile wirken. Sie entstehen, wenn eine bewegte Masse auf ein Bauteil trifft, abgesetzt wird oder schlagartig zum Stehen kommt. Die Kraftspitze liegt deutlich über dem Gewicht derselben Masse in Ruhe, weil die Bewegungsenergie in sehr kurzer Zeit abgebaut wird.

Die englische Schreibweise ist in der Veranstaltungstechnik gebräuchlicher als das deutsche Wort, weil Rigging-Pläne und Herstellerunterlagen international verfasst sind. Sie finden dieselbe Sache auch als impact loading, Stoßbelastung oder dynamische Last bezeichnet. Gemeint ist immer der kurze, harte Krafteintrag.

Entscheidend ist die Zeit. Ein Flightcase mit 80 kg, das ein Techniker auf ein Bühnenpodest stellt, wirkt anders als dasselbe Case, das aus Hüfthöhe fällt. Die Masse ist identisch, die Fallhöhe nicht. Genau diese Differenz beschreibt der Begriff.

Statische und dynamische Last im Vergleich

Eine statische Last wirkt dauerhaft und ändert ihren Betrag nicht. Eine dynamische Last ändert ihn, und ein Impact Load ist ihr kürzester Fall: eine einzelne, sehr steile Spitze. Für die Auslegung eines Tragwerks ist das ein Unterschied in der Rechenweise, nicht nur in der Größenordnung.

Tabelle horizontal scrollbar

Die statische Seite dieser Tabelle behandeln wir ausführlich unter Flächenlast, samt Umrechnung von kN/m² in kg/m² und den Nutzlastkategorien nach DIN EN 1991-1-1. Die dritte Lastart im Bunde ist die Windlast bei Veranstaltungen: sie wirkt von außen, wechselt ihren Betrag und ist trotzdem kein Stoß.

Welche Impact Loads treten auf Veranstaltungsflächen auf?

Auf einer Veranstaltungsfläche entstehen Stoßlasten an sechs typischen Stellen. Vier davon liegen im Aufbau, zwei im Betrieb. Die Liste hilft beim Abgleich mit dem eigenen Geländeplan.

• Springendes Publikum auf Tribüne oder Podest. Rhythmische Bewegung liegt etwa zwischen 1,5 und 3,5 Hz, also rund anderthalb bis dreieinhalb Sprünge pro Sekunde. Springen im Gleichtakt ist der ungünstigste Fall, weil sich die Einzelkräfte addieren statt sich auszugleichen.
• Horizontaler Anlaufstoß gegen Barrieren. Wer im Gedränge nach vorn gedrückt wird, erzeugt eine waagerechte Stoßlast auf die Bühnenbarriere. Diese Richtung fehlt in vielen Lastannahmen, obwohl sie den Nachweis der Standsicherheit bestimmt.
• Absetzen schwerer Lasten. Container, Generatoren und Bühnenteile, die ein Kran auf den Untergrund setzt.
• Anfahren und Stoppen von Kettenzügen. Eine hängende LED-Wand belastet den Anschlagpunkt beim Anfahren stärker als im Stillstand. Beim Not-Halt fällt die Spitze am steilsten aus.
• Fahrzeuganprall und Rangierstöße. Teleskopstapler, Sattelzüge und Hubarbeitsbühnen im Fahrbetrieb.
• Fallende Gegenstände. Werkzeug, Scheinwerfer, Kleinteile aus der Höhe. Auch eine kleine Masse erzeugt bei großer Fallhöhe eine hohe Spitze.

Vom Stoß zur rechenbaren Ersatzlast

Ein Stoß lässt sich auf zwei Wegen nachweisen. Der Eurocode DIN EN 1991-1-7 für außergewöhnliche Einwirkungen lässt beide zu: eine vollständige dynamische Berechnung oder eine äquivalente statische Ersatzlast. Der zweite Weg ist in der Praxis der übliche, weil er mit den Werkzeugen der normalen Statik auskommt.

Die äquivalente statische Ersatzlast ist eine gedachte ruhende Kraft, die im Bauteil dieselbe Verformung erzeugt wie der tatsächliche Stoß. Die Schrittfolge sieht so aus:

1. Masse und Geschwindigkeit bestimmen. Wie schwer ist das, was auftrifft, und wie schnell bewegt es sich im Moment des Kontakts?
2. Stoßrichtung festlegen. Senkrecht nach unten beim Absetzen, waagerecht beim Anlaufen gegen eine Barriere. Beide Richtungen brauchen einen eigenen Nachweis.
3. Lastangriffspunkt und Lastfläche festlegen. Für Fahrzeuganprall nennt DIN EN 1991-1-7 im Abschnitt 4.3.1 eine Angriffshöhe zwischen 0,5 und 1,5 Metern über der Fahrbahn und eine Lastfläche von 0,5 Metern Höhe mal 1,5 Metern Breite.
4. Stoßfaktor ansetzen. Er übersetzt die ruhende Last in die Stoßlast und hängt davon ab, wie nachgiebig das getroffene Bauteil ist.
5. Ersatzlast mit den übrigen Lasten überlagern. Eigengewicht, Nutzlast und Wind wirken weiter. Der Stoß kommt obendrauf, nicht an ihre Stelle.
6. Ergebnis dokumentieren. Die Annahmen gehören in die Unterlagen für den Fliegenden Bau und in die Abstimmung mit dem Prüfsachverständigen.

Wer die Lastannahmen liefert, ist kein Nebenschauplatz. Hersteller kennen die Grenzwerte ihres Systems, der Planer kennt die Fläche, und der Veranstalter kennt das Publikumsverhalten. Fehlt eines der drei Stücke, wird geschätzt.

Wie stark fällt der Aufschlag aus?

Der Stoßfaktor beschreibt das Verhältnis der tatsächlichen Verformung zur Verformung derselben Last, die ruhend aufgebracht wird. Ein Faktor von 2 bedeutet: das Bauteil verformt sich doppelt so stark wie unter dem reinen Gewicht. Eine allgemeingültige Zahl für Veranstaltungsflächen gibt es nicht, weil sie von Fallhöhe, Aufprallzeit und Steifigkeit des Bauteils abhängt.

Drei Zusammenhänge gelten trotzdem immer. Erstens: Je kürzer die Aufprallzeit, desto höher die Spitze. Ein weicher Untergrund verlängert den Stoß und senkt ihn dadurch. Zweitens: Je steifer das getroffene Bauteil, desto geringer die Verformung, aber desto größer die Kraft, die es aufnehmen muss. Drittens: Gleichtakt ist der Verstärker. Eine Menschenmenge, die ungeordnet tanzt, mittelt sich weitgehend heraus. Dieselbe Menge, die zum Beat springt, trifft die Konstruktion gemeinsam.

Für das Crowd Management ist der dritte Punkt der praktisch wichtigste, weil er sich als einziger beeinflussen lässt.

Normen und Regelwerke mit Bezug zur Stoßlast

Die deutsche Regelwerkslandschaft behandelt Stoßlasten verstreut. Die folgende Übersicht nennt zu jeder Quelle, was sie tatsächlich regelt, statt nur eine Nummer zu zitieren.

Tabelle horizontal scrollbar

Eine Zahl aus einer Norm hilft nur, wenn der Anwendungsfall passt. Die Anpralllasten aus DIN EN 1991-1-7 sind für Fahrzeuge hergeleitet. Sie auf ein springendes Publikum zu übertragen, wäre ein Rechenfehler mit gültiger Normnummer.

Impact Loads im Auf- und Abbau

Die meisten Stoßlasten einer Veranstaltung wirken, bevor der erste Gast das Gelände betritt. Im Load-in rollen beladene Flightcases über Kanten, Teleskopstapler setzen Paletten ab, und ein bestückter Traversenzug liegt so lange am Boden, bis die Kettenzüge ihn anheben. Jeder dieser Vorgänge leitet eine kurzzeitige Spitze in den Untergrund oder in die Konstruktion.

Auf gewachsenem Boden zeigt sich das sofort. Eine Hubarbeitsbühne mit ausgefahrenem Ausleger steht punktuell auf vier Abstützungen. Fährt sie, verteilt sich die Last auf die Reifen, und beim Überfahren einer Kante entsteht ein zusätzlicher Stoß. Auf trockenem Rasen, auf Pflaster oder über einer Tiefgaragendecke entscheidet die Aufstandsfläche darüber, ob der Untergrund das aushält. Lastverteilende Bodenschutz- und Fahrbelagsysteme vergrößern diese Fläche und senken den Spitzendruck, etwa die SignaRoad® Platte, 1,84 m x 2,88 m als Schwerlastbelag oder Supa Trac für Fußgängerwege.

Was die Lastspitze senkt

Gegen Impact Loads hilft kein einzelner Kunstgriff, sondern eine Handvoll konstruktiver Entscheidungen. Vier davon lassen sich auf jeder Fläche umsetzen.

• Last verteilen statt punktuell einleiten. Eine größere Aufstandsfläche senkt den Druck auf den Untergrund bei gleicher Kraft. Das gilt für Plattenbeläge ebenso wie für Lastverteilteller unter Abstützungen.
• Stoßzeit verlängern. Alles, was den Aufprall dämpft, senkt die Spitze. Ein Gummipuffer unter dem Case wirkt stärker als eine Verstärkung des Bauteils darüber.
• Querschnitt gleichmäßig führen. Eine örtlich verstärkte Konstruktion trägt Stoßlasten schlechter als eine durchgehend gleich dimensionierte, weil der dünnste Abschnitt die aufnehmbare Kraft begrenzt.
• Horizontallasten früh einplanen. Bühnenbarrieren nehmen Publikumsdruck und Anlaufstoß auf. Die MOJO Barrier G3 ist genau dafür ausgelegt, und die Auswahl der geprüften Absperrgitter und Bühnenbarrieren richtet sich nach der erwarteten Publikumsdichte.

Auf der Tragwerksseite gehören Traversensysteme, Bühnenpodeste, mobile Tribünen und Traversen in dieselbe Betrachtung. Wie die Lastannahme in die Tribünenstatik einfließt, steht unter Tribünenplanung. Weitere Begriffe rund um Lasten und Sicherheit finden Sie im MOJO-Glossar.

Häufige Fragen

Verwandte Begriffe