Festlegung der Entwurfswerte der Schneelasten auf Satteldächern auf der Grundlage einer wahrscheinlichkeitstheoretischen Modellierung

• Antragsteller: Privatdozent Dr.-Ing. Michael Kasperski
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 99264718

Eine der grundlegenden Aufgaben der Normung auf Seiten der klimatologischen Einwirkungen ist es, auf der Basis von stationsweisen Beobachtungen flächendeckende Angaben von Entwurfswerten zu erarbeiten. Hinsichtlich der statistischen Stabilität ist dabei sowohl für die stationsweise geschätzten Entwurfswerte als auch für die anschließende geostatistische Interpolation der wesentliche Einflußparameter die Stichprobengröße, d.h. je größer die Datenmenge für die einzelnen Stationen ist und je mehr Stationen für die geostatistische Interpolation verwendet werden können, desto statistisch stabiler sind die Ergebnisse. Für 224 Stationen in Deutschland können auf der Basis von Wasseräquivalenten für durchschnittliche Beobachtungsdauern von 37 Jahren unmittelbar Extremwertstatistiken durchgeführt werden. Mit dem erarbeiteten, probabilistisch äquivalenten Schneedichtemodell und dem grundlegend neuen Ansatz, die Stichprobe statt auf Jahresextremwerten auf unabhängigen Ereignissen aufzubauen, gelingt eine Vergrößerungen auf durchschnittlich 130 Einträge. Die Überführung der stationsscharfen Schneedichtemodelle in regionale Modelle mittel geostatistischer Interpolation erschließt weitere 525 Stationen, für die nur Beobachtungen der Schneehöhe vorliegen. Eine weitere Zuschärfung, d.h. eine Verminderung der statistischen Unschärfen gelingt, wenn Einzelstationen konsistent zu Superstationen zusammengefasst werden. Dann wird insbesondere der Verteilungstyp, der den deutschen Schneeklimaten zugrunde liegt, statistisch stabil identifizierbar. Ziel des Projektes ist die Nutzbarmachung der Beobachtungsdaten zu den Schneehöhen und die statistisch optimierte Festlegung der Entwurfswerte der Schneelast. Dabei ist eine konsistente Strategie für die Detektion von Ausreißern im Sinne von sehr seltenen Ereignissen erforderlich. Die derzeit in der europäischen Schneelastforschung verfolgte Strategie ist nicht zielführend, weil sie zu viele Ereignisse nicht detektiert und eine große Anzahl von Ereignissen irrtümlich als Ausreißer einstuft. Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Umsetzung einer verbesserten Strategie, die insbesondere auch unverzerrte Schätzer wie BLUE berücksichtigt, und die wahrscheinlichkeitstheoretisch konsistente Analyse der dann detektierten echten Ausreißer.Die Ansammlung und räumliche Verteilung von Schnee auf Dächern hängt im besonderen Maße von der Windgeschwindigkeit ab. Das Schnee-Windklima Deutschlands lässt sich in drei Typen klassifizieren. Typ I weist bei hohen Schneelasten praktisch deterministische Windgeschwindigkeiten auf. Dann kann der im ersten Förderabschnitt erarbeitete Lastvorschlag für die Formbeiwerte unmittelbar verwendet werden. Typ II zeichnet sich durch streuende Windgeschwindigkeiten auf, entsprechend sind die erarbeiteten Faltungsintegrale zu erweitern. Nur für Typ III treten Sturm und Schnee gleichzeitig auf, entsprechend werden konsistente Kombinationsregeln der beiden klimatologischen Einwirkungen benötigt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen