Flächeneinwirkungen

Flächeneinwirkungen bezeichnet in der Technik die Kraftwirkung, die sich über eine Fläche erstreckt und damit eine Belastung auf ein Bauteil ausübt. Im Gegensatz zu Punkt- oder Linienlasten wird die Last durch eine Verteilungsgröße q(x, y) gemessen, angegeben in N/m^2 (Pa). Die resultierende Kraft erhält man durch das Integral der Verteilung über die belastete Fläche. Flächeneinwirkungen können normal zur Fläche wirken (Druck) oder auch Anteile tangentialer Kräfte (Schub) aufweisen. Beispiele sind gleichmäßig oder unterschiedlich verteilte Schneelasten auf Dächern, Winddrücke auf Fassaden, hydrostatischer Druck auf Bauteile im Wasser oder Bodendruck auf Fundamente; auch thermische Flächeneinwirkungen durch Temperaturfelder oder Feuchtegradienten gehören dazu.

Für die Tragwerksanalyse werden Flächeneinwirkungen als Randbedingungen in Form von Druck- oder Verteilungslasten in Modelle umgesetzt. Bei dünnwandigen Strukturen führen sie zu Membran- und Biegebelastungen, bei massiveren Bauteilen zu inneren Spannungen entlang der Fläche. Die spezifische Verteilung beeinflusst lokal die Spannungen, Knick- oder Versagenswahrscheinlichkeiten und damit die Tragfähigkeit.

Erfassung und Berechnung erfolgen durch Messung der Druckverteilung (z. B. Druckplatten, Sensorsysteme) oder durch numerische Modelle, in denen Flächeneinwirkungen als Funktionswerte q(x, y) oder als Traction t(x, y) implementiert werden. In Normung und Design werden Sicherheitsfaktoren und Lastkombinationen festgelegt, um Gebrauchstauglichkeit und Tragfähigkeit sicherzustellen.