Die Bezeichnung und Berechnung einer Flächenlast bringt manchmal auch den Profi in Verlegenheit, wenn er kg in kN umrechnen soll. Flächenlasten und Gewichte werden verwechselt und dann entstehen Unklarheiten. Die Übeltäter sind kN Kilonewton, N Newton, kg Kilogramm oder t Tonne.Wenn Lastangaben oder Maßeinheiten nicht richtig beschrieben werden oder eine Baubeschreibung falsche Werte enthält, ist das für jeden Planer unangenehm. Wir sind die Partner für Architekten und Bauplaner und bieten auf dieser Seite ein gratis Tool zur schnellen Umrechnung von Gewichtseinheiten an. Wenige trauen sich zu fragen: Was ist das Gewicht in N? Was ist Kilo Newton? Was ist Kilonewton in kg? Wieviel Kilogramm sind 5 kN pro qm?
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Der Unterschied zwischen Kilonewton und Kilogramm
Kilogramm und Newton sind zwei unterschiedliche physikalische Größen. Beides sind Einheiten im sogenannten internationalen Einheitensystem (SI). Das Kilogramm [kg] ist die Einheit der Masse, während das Newton [N] die Einheit der Kraft ist. Die Masse ist die Menge an Materie, die ein Körper enthält. Die Masse bleibt gleich, egal an welchem Ort sich der Körper befindet. Ein Kilogramm entspricht in etwa der Masse von einem Liter Wasser. Der Gewichtskraft auf der Waage ist der Ort nicht egal. Hier kommt Newton ins Spiel. Ein Newton (1 N) ist die Kraft, die einem Körper, mit einem Kilogramm Masse (1 kg), eine Beschleunigung von 1 m/s² erteilt. Die Gewichtskraft eines Körpers ist also abhängig von seiner Masse und seiner Beschleunigung. Im ruhenden Zustand, also z.B. auf dem Boden liegend, wirkt nur die Erdbeschleunigung. Deshalb hat auf der Erde ein Kilogramm eine durchschnittliche Gewichtskraft von 9,81 Newton. Die Gewichtskraft ist dabei abhängig von der Höhe über dem Meeresspiegel. Eine Waage zeigt nämlich zwei unterschiedliche Werte, wenn 1 Liter Wasser am Nordseestrand und der Zugspitze gewogen wird. Bei derselben Masse variiert das Gewicht wegen der geringeren Anziehungskraft (Beschleunigung) in der Höhe. Die Erdanziehung nimmt ab, je weiter man sich vom Erdkern entfernt. Damit verringert sich auch die Gewichtskraft [N]. Der Unterschied ist zwar nur gering, aber er ist messbar. Eine Waage misst also – korrekt gesagt – nicht das Gewicht, sondern die aktuelle Gewichtskraft. Noch detaillierter werden die Zusammenhänge auf der Seite Physik für alle erklärt.
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Historische Messungen zur Beschleunigung
Isaac Newton hat im 17. Jahrhundert die Prinzipien der Schwerkraft entdeckt. Die genaue Messung der Erdbeschleunigung erfolgte jedoch erst später, als präzisere Instrumente entwickelt wurden. Im 18. und 19. Jahrhundert wurden Experimente durchgeführt, um g zu bestimmen. Erst wurde mit Pendeln gearbeitet, wie von Galileo, später wurden dann von Forschern wie Friedrich Wilhelm Bessel sehr genaue Messungen durchgeführt. Der allgemein akzeptierte mittlere Wert von g beträgt 9,80665 m/s². Der gerundete Wert von 9,81 m/s² ist eine Vereinfachung dieses Mittelwerts. Die Erdbeschleunigung variiert auf der Erdoberfläche. An den Polen beträgt g etwa 9,832 m/s², während g am Äquator etwa 9,780 m/s² beträgt. Diese Variation entsteht durch die Erdrotation und die daraus resultierende Zentrifugalkraft, die am Äquator am stärksten und an den Polen am schwächsten ist. Außerdem ist die Erde keine perfekte Kugel, sondern leicht abgeflacht, was die Distanz zum Erdmittelpunkt an den Polen verringert. In größeren Höhen, wie in den Alpen oder den Anden, ist g kleiner, da man weiter vom Erdmittelpunkt entfernt ist. Pro 1.000 Meter Höhe sinkt g um ca. 0,03 m/s². Die Erdanziehungskraft beschleunigt jeden Körper normalerweise mit einem “g” . Die Berechnungsformel für g lautet: 9,81 m/s² oder aufgerundet 10 m/s². Um die Kraft zu berechnen, die man braucht, damit eine Masse nicht zu Boden fällt, multipliziert man die Masse mit der Beschleunigung. Um eine Tafel Schokolade (100 g) festzuhalten, braucht man die Kraft von 1 N. Die Berechnung sieht so aus: 0,1 kg*10 m/s² =1 kg*m/s²=1 N. Folglich sind 1000 Newton nötig (1 kN), um 100 kg vor dem Absturz zu bewahren (10 Tafeln = 1 kg / 100 Tafeln = 10 kg / 1.000 Tafeln = 100 kg). Wirkt eine Kraft auf eine bestimmte Fläche, dann spricht man von Druck (Kraft pro Fläche). Angaben zum Druck braucht man u.a. für Dachlasten oder Bodenbelastungen. Wenn eine Belastung von 1 kN/m² erlaubt ist, darf auf jedem Quadratmeter Boden 100 kg liegen.
Im Alltag auf der Baustelle werden Kilogramm und Newton zur Vereinfachung im selben Zusammenhang verwendet. Du weisst nun, dass das nicht korrekt ist, aber es hilft bei der Kommunikation.
Typische Lasten und Gewichte in Gebäuden
Die Belastbarkeit von Fußböden wird als Traglast kN/m² angegeben. Was die Angaben Traglast 5 kN oder Traglast 20 kN in der Praxis bedeuten, zeigt unsere Tabelle zu Traglasten.
| Lastangabe Traglast | kn/m² | kg/m² | Erläuterung |
|---|---|---|---|
| Decke in Wohnhäusern | 3 | 300 | Mittlere Belastungsgrößen, Traglast Decke Wohnung Einfamilienhaus Neubau |
| Fabrikgebäude | 7,5 | 750 | Übliche Traglast in Produktionshallen ohne Gabelstaplerbetrieb |
| Halle mit Gablerstaplerbetrieb | 20 | 2.000 | Gabelstapler und Lasten zusammen führen zu hohen Lasten an den Rädern |
| Fußboden Altbau | 1-2 | 100-200 | Die mögliche Belastung sollte durch einen Statiker geprüft werden |
| Boden Büro | 5 | 500 | Normale Belastungsklasse für Büroflächen im Neubau |
| Doppelboden Büro | 3-5 | 300-500 | Gängige Belastungsklasse von Büros im Neubau |
| Bodenplatte Wohnungsbau | 3 | 300 | Im Wohnungsbau übliche Lastannahmen |
| Kellerdecke | 2 | 200 | Seit 1971 müssen Decken in Deutschland min. 200 kg pro Quadratmeter tragen können |
| Außenbereich Boden | 0-10 | 0-1.000 | Die Traglast von Erdreich im Außenbereich hängt vom Bodenaufbau ab. Die Tragfähigkeit kann durch Verdichtung erhöht werden |
Typische Traglasten bei Bürogebäuden
Die Traglast eines Bürobodens liegt zwischen 2 kN und 5 kN pro Quadratmeter. Die maximale Tragfähigkeit hängt von verschiedenen Dingen ab, z.B. dem Material des Bodens, der Art der Möblierung oder der Anzahl Personen, die sich gleichzeitig im Büro aufhalten. Normale Büros mit Schreibtischen und Stühlen bringen eine Last von rund 2 kN /qm oder umgangssprachlich: 200 kg pro Quadratmeter. Werden zusätzlich Archivschränke oder Serverschränke aufgestellt, kann die Belastung durchaus 3 kN pro Quadratmeter betragen. Wer bei der Nutzung eines Büros super flexibel bleiben möchte, sollte eine Tragfähigkeit des Bodens von 5 kN/qm bzw. 500 kg pro Quadratmeter in Betracht ziehen. Vor dem Hintergrund der Nachhaltigkeit und der Kosten sollten sich Bauherren das gut überlegen, denn je geringer die Masse eines Gebäudes, desto geringer ist in der Regel der CO2-Footprint und desto günstiger kann gebaut werden.
Traglasten von Lagerhallen und Produktionshallen
Eine sinnvolle Traglast von Bodenplatten in Fabrikgebäuden hängt von verschiedenen Faktoren ab. Je nach Art der Nutzung, des Gewichts der benötigten Maschinen und den Lasten, die durch die verarbeiteten Produkte eingetragen werden, muss die Bodenplatte beschaffen sein. Die Traglast einer Fabrikbodenplatte sollte mindestens 5 kN/m² betragen. Bei schweren Maschinen, Regalen oder schwerem Lagergut kann die Traglast 1 t /m² übersteigen. Die erforderliche Traglast und die daraus resultierende Bewehrung und Bauweise wird durch einen Statiker ermittelt. Zur Orientierung dienen folgende Beispiele:
- Traglast in Lagerhallen: 500 kg pro Quadratmeter
- Traglast in Produktionshallen: 750 kg pro Quadratmeter
- Traglasten in Hallen mit Schwerindustrie: 1000 kg pro Quadratmeter oder mehr
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Normale Traglasten und Flächenlasten in Wohngebäuden
Auf einem Quadratmeter Wohnungsfläche können theoretisch 4 Personen stehen, zum Beispiel bei einer Party. Bei einem durchschnittlichen Gewicht von 75 Kilogramm liegt die Belastung dann bei 300 Kilogramm pro Quadratmeter. Die Traglast von Estrich im Wohnungsbau hängt dabei von verschiedenen Faktoren wie Estrichdicke, Trocknung, Estrichart, Dämmung oder installierter Fußbodenheizung ab. Im Wohnungsbau geht man normalerweise von einer Flächenlast von ca. 3 kN pro Quadratmeter aus. Punktlasten spielen im Wohnungsbau eine untergeordnete Rolle. Zur Umrechnung Traglast kN in kg bzw. von Kilonewton in Kilogramm, verwende bitte unser Tool. Um die Traglast umrechnen zu können, benutze einfach unser Tool.
Druckfestigkeit von Baustoffen und Bauteilen
Beton hat eine hohe Druckfestigkeit. In der Regel verbaut man Betone, die über eine Druckfestigkeit von 20 Newton pro Quadratmillimeter (N/mm²) verfügen. Solche Kunststeine können ein Gewicht von 200 Kilogramm pro Quadratzentimeter Oberfläche tragen, ohne zu brechen. Durch die Rohstoff-Zusammensetzung sind Betonplatten sehr druckfest und hochbelastbar. Aus Beton stellt man Bodenplatten und Geschossplatten her. Beider bestehen in der Regel aus einer einzigen Schicht. Lediglich unter der Bodenplatte gibt es einen gut geplanten Schichtenaufbau. Insbesondere bei Industriefußböden spielt nicht nur die mögliche Flächenlast eine Rolle, mindestens genauso wichtig ist bei Industrieböden die sogenannte Punktbelastbarkeit. Sie ist im Alltagsbetrieb mitverantwortlich für die Haltbarkeit und Beständigkeit des Fußbodens.
Die Bedeutung von Punktlasten bei Estrichen, Doppelböden und Bodenplatten
Bei Punktlasten handelt es sich um Kräfte, die auf einer kleinen Fläche wirken. In der Regel werden Lastangaben auf einen cm² oder mm² angegeben. Auf Estriche, Doppelböden oder Bodenplatten können diese Kräfte durch Möbel, Geräte oder andere Gegenstände wirken. Zu hohe Punktlasten führen zu Schäden an den belasteten Bauteilen. Um Schäden durch Punktlasten zu vermeiden, muss zunächst die Belastungsfähigkeit von Bauteilen oder Oberflächen bekannt sein. Die Tragfähigkeit ist die maximale Belastung, die ein Bauteil ohne Schaden ertragen kann. Die Strapazierfähigkeit bei Beschichtungen, Estrichen, Doppelböden oder Bodenplatten wird meistens durch die Hersteller oder den Errichter angegeben. Natürlich müssen schon bei der Planung die möglichen Punktlasten berücksichtigt werden. In Bereichen mit hohen Punktlasten, wie z. B. unter Möbeln und Maschinen, wird der Estrich, Doppelboden oder die Bodenplatte dafür verstärkt werden. Dies erfolgt durch zusätzliche Schichten oder durch geänderte Konstruktion oder den Schichtaufbau. Beschädigungen durch Punktlasten entstehen auch bei ungeeignetem Untergrund, z.B. bei Verformungen durch Auflasten, die in der obersten Schicht zu Rissen und Abplatzungen führt. Die Nutzschicht ist oft hart und deshalb bei Verformungen sehr empfindlich. Zu den Schäden, die durch zu hohe Punktlasten entstehen können, gehören Risse, Dellen, Absplitterungen, Verformungen, Ablösungen usw. Das solltest Du beachten, um Schäden zu vermeiden:
- Prüfen die Tragfähigkeit der Bauteile
- Berücksichtigen Sie die möglichen Punktlasten bei der Planung
- Verstärke Estriche, Doppelböden oder Bodenplatten in Bereichen mit hohen Punktlasten
- Verwende Möbel mit gepolsterten Füßen oder Rollen
- Verteile schwere Gegenstände gleichmäßig über die Fläche
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