Geprüft von Yoan Guyon, Geschäftsführer bei gbc engineers
Tragwerke sind darauf ausgelegt, über Jahrzehnte zu funktionieren, doch die klimatischen Bedingungen, denen sie ausgesetzt sind, können sich in dieser Zeit ändern. Veränderungen bei Wind, Niederschlag, Hochwasser, Schnee, Eis und Temperatur können sowohl die Tragwerkslasten als auch die langfristige Dauerhaftigkeit beeinflussen.
Das bedeutet nicht, dass jede Last überall zunimmt. Die Auswirkung hängt von der Gefährdung, dem Standort und dem Tragwerk ab. Für Ingenieurinnen und Ingenieure besteht die Herausforderung darin, zu verstehen, wo zukünftige Bedingungen Planungsannahmen verändern könnten und wie diese Risiken zu berücksichtigen sind.
Dieser Artikel betrachtet die wichtigsten klimabezogenen Einflussfaktoren auf die Tragwerksplanung, die wachsende Rolle zukünftiger Klimadaten und das, was klimaresiliente Planung in der Praxis verändern kann.
Welche Lasten und Bedingungen sind vom Klimawandel am stärksten betroffen?
Der Klimawandel wirkt sich auf unterschiedliche Weise auf Tragwerkslasten aus. Manche Risiken können zunehmen, andere abnehmen, und viele unterscheiden sich stark von Region zu Region. Ingenieurinnen und Ingenieure müssen daher erkennen, welche Bedingungen ein Tragwerk während seiner Nutzungsdauer wesentlich beeinflussen könnten.
Windlasten
Der IPCC geht davon aus, dass ein größerer Anteil der tropischen Wirbelstürme intensiver wird und mit der Erwärmung des Klimas höhere Spitzenwindgeschwindigkeiten erreicht. Andere extreme Windmuster sind weniger sicher und unterscheiden sich je nach Region.
Dieser regionale Unterschied ist wichtig, weil der Winddruck mit steigender Windgeschwindigkeit rasch zunimmt. Höhere Bemessungswindgeschwindigkeiten können Standsicherheit, Horizontalverformungen, Fassadendruck und die Beanspruchung der Anschlüsse beeinflussen, insbesondere bei hohen oder schlanken Tragwerken.
Hochwasser- und Wasserlasten
Stärkere Niederschläge können den Oberflächenabfluss und das Sturzflutrisiko erhöhen, während der Meeresspiegelanstieg Küstenüberflutungen und Sturmfluten verstärken kann. Die Auswirkung auf das Tragwerk beginnt, sobald Wasser ein Gebäude oder eine Infrastrukturanlage erreicht.
Je nach Standort müssen Ingenieurinnen und Ingenieure gegebenenfalls hydrostatischen Druck, Auftrieb, Anprall von Treibgut, Erosion und Kolk an Gründungen oder Brückenpfeilern berücksichtigen. Auch Baugrund, Entwässerung, Wasserstände und die örtliche Topografie beeinflussen die Lasten, denen ein Tragwerk ausgesetzt sein kann.
Baugrund- und Gründungsverhältnisse
Veränderungen bei Niederschlag, Temperatur und Bodenfeuchte können sich auch auf den Baugrund auswirken, der ein Tragwerk trägt. In tonreichen Böden kann wiederholtes Austrocknen und Durchfeuchten dazu führen, dass der Boden schrumpft oder quillt, was das Risiko von Setzungen, Absenkungen oder Hebungen erhöht.
Diese Veränderungen können das Verhalten der Gründung im Laufe der Zeit beeinflussen. Wo die Baugrundverhältnisse empfindlich auf Feuchtigkeit reagieren, müssen künftige Klimabedingungen daher gegebenenfalls zusammen mit den geotechnischen Informationen des Standorts berücksichtigt werden.
Schnee- und Eislasten
Künftige Winterlasten entwickeln sich möglicherweise nicht in dieselbe Richtung. So soll die Schneeansammlung in weiten Teilen des südlichen Kanadas abnehmen, während die Eislasten in manchen Gebieten zunehmen könnten.
Mildere Winter bedeuten daher nicht automatisch eine geringere Beanspruchung des Tragwerks. Veränderungen bei Eisregen, Eisansatz und Regen auf eine bestehende Schneedecke können unterschiedliche Lastbedingungen erzeugen. Ingenieurinnen und Ingenieure müssen beurteilen, welche Winterbedingungen für den Projektstandort am relevantesten sind.
Temperatur und thermische Lasten
Temperaturänderungen lassen Materialien sich ausdehnen und zusammenziehen. Wird die Bewegung behindert, können zusätzliche Kräfte und Spannungen entstehen, insbesondere bei langen Tragwerken, Brücken, Dächern und Fassaden.
Die Temperatur beeinflusst außerdem die Dauerhaftigkeit. Hitze, Feuchtigkeit und aggressive Umgebungseinflüsse können bestimmen, wie Materialien mit der Zeit altern. Der Klimawandel kann sich daher sowohl auf die Lasten auswirken, die auf ein Tragwerk wirken, als auch auf dessen Widerstand über die gesamte Nutzungsdauer.
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Wie zukünftige Klimadaten historische Bemessungswerte ergänzen
Die Tragwerksplanung stützt sich traditionell auf klimatische Werte, die aus historischen Wetteraufzeichnungen abgeleitet wurden. Diese Aufzeichnungen bleiben unverzichtbar, beschreiben aber vergangene Bedingungen und bilden möglicherweise nicht vollständig ab, was ein langlebiges Tragwerk in mehreren Jahrzehnten erleben wird.
Kanada hat prognostizierte klimatische Bemessungswerte für Temperatur, Niederschlag, Schnee, Eis und Wind entwickelt. Der kanadische National Building Code 2025 führte zudem erstmals zukünftige klimatische Bemessungswerte ein. In den Vereinigten Staaten untersucht das NIST, wie zukünftige Gefährdungen, veränderte Lastwirkungen und Materialdegradation in Normen und Regelwerken direkter berücksichtigt werden können.
Zukünftige Klimadaten ersetzen weder geltende Normen noch historische Aufzeichnungen. Sie liefern eine zusätzliche Eingangsgröße, wenn die Nutzungsdauer, die Exposition oder die Bedeutung eines Projekts künftige Veränderungen relevant machen. Da die Zuverlässigkeit je nach Klimavariable unterschiedlich ist, eignen sich Projektionen besser dazu, plausible künftige Bedingungen zu testen, als ein einziges exaktes Zukunftsszenario vorherzusagen.
Was klimaresiliente Tragwerksplanung in der Praxis verändert
Sobald ein relevantes Risiko erkannt ist, kann sich die planerische Antwort auf den Teil des Tragwerks konzentrieren, der davon betroffen ist.
Hochwasserrisiko kann Höhenlagen der Fertigfußböden, Gründungsplanung, Entwässerung oder Kolkschutz beeinflussen. Höhere Windbeanspruchung kann Tragglieder, Fassaden oder Anschlüsse betreffen. Größere Temperaturschwankungen können eine genauere Beachtung von Fugen, Lagern und Zwangsbedingungen erfordern. Veränderungen bei Feuchtigkeit, Hitze oder Salzgehalt können außerdem die Betonspezifikation, den Korrosionsschutz und die Detailausbildung beeinflussen.
Ziel ist es nicht, jedes Bauteil zu verstärken. Es geht darum zu erkennen, wo zukünftige Bedingungen das Tragverhalten verändern könnten, und auf dieses konkrete Risiko zu reagieren.
Wie Überwachung die langfristige Resilienz unterstützt
Die Planung kann nicht jede Unsicherheit beseitigen, besonders bei Bauwerken, die über viele Jahrzehnte betrieben werden sollen. Die Bauwerksüberwachung kann nach der Errichtung zusätzliche Informationen liefern, indem sie Dehnung, Verschiebung, Temperatur, Schwingungen oder korrosionsbezogene Zustände erfasst.
Bei langlebigen, kritischen oder schwer zu inspizierenden Tragwerken können diese Informationen helfen, das tatsächliche Verhalten mit den Planungsannahmen zu vergleichen und zu erkennen, wann eine weitere Inspektion oder Instandhaltung nötig sein kann. Die Überwachung unterstützt ingenieurtechnische Entscheidungen, ersetzt aber weder die Inspektion noch das fachliche Urteil.
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Wie sich Klimaresilienz auf Kosten und Materialeinsatz auswirkt
Klimaresiliente Maßnahmen können die Anfangskosten erhöhen, doch Zeitpunkt und Zielgenauigkeit sind entscheidend. Die Weltbank hat geschätzt, dass die Verbesserung der Resilienz neuer Infrastruktur in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen die Gesamtinvestitionen um rund 3 % erhöhen könnte, dabei aber deutlich höhere Kosten durch Schäden und Betriebsunterbrechungen vermeiden würde.
Zugleich ist es keine effiziente Antwort, überall mehr Material einzusetzen. Zement und Stahl tragen bereits erheblich zum CO2-Fußabdruck des Bausektors bei. Resilienzmaßnahmen sollten daher ein definiertes Risiko adressieren, anstatt die Tragfähigkeit im gesamten Projekt pauschal zu erhöhen.
Wie gbc engineers klimabedingten Planungsrisiken begegnet
Bei gbc engineers sind Tragwerksberechnung, Detail- und Fertigteilplanung, BIM-Koordination und digitale Arbeitsabläufe im selben Projektprozess verbunden. So lassen sich Nutzungsdauer, Standortexposition und projektspezifische Lastannahmen früh berücksichtigen, solange sich das Tragwerkskonzept noch entwickelt.
Da sich Klimadaten und Planungsvorgaben weiterentwickeln, bietet derselbe Arbeitsablauf eine praktische Grundlage, um relevante künftige Bedingungen dort zu berücksichtigen, wo es erforderlich ist. Daten können die Informationsbasis des Projektteams verbessern, während fachliche Prüfung, ingenieurtechnisches Urteilsvermögen und Planungsverantwortung bei den Ingenieurinnen und Ingenieuren bleiben.
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Fazit
Der Klimawandel führt nicht zu einem einheitlichen Anstieg der Tragwerkslasten. Seine Wirkung hängt von der Gefährdung, dem Standort, der Nutzungsdauer und dem Tragsystem ab.
Für die Tragwerksplanung liegt die zentrale Veränderung darin, wie zukünftige Bedingungen neben geltenden Normen und historischen Daten berücksichtigt werden. Eine frühe Bewertung dieser Risiken erlaubt es, Planungsmaßnahmen dort zu konzentrieren, wo sie einen spürbaren Unterschied machen.
Häufig gestellte Fragen
Gilt klimaresiliente Tragwerksplanung nur für Neubauten?
Nein. Auch bestehende Tragwerke können hinsichtlich veränderter Klimaeinwirkungen bewertet werden. Je nach Risiko kann die Reaktion Verbesserungen der Entwässerung, Hochwasserschutz, Ertüchtigung von Anschlüssen, Maßnahmen zur Dauerhaftigkeit oder Überwachung umfassen.
Sind zukünftige Klimalasten bereits in Bauvorschriften enthalten?
Das hängt von der Rechtsordnung ab. Kanada hat in seinem National Building Code 2025 zukünftige klimatische Bemessungswerte eingeführt, während andere Länder und Normen unterschiedlich weit bei der Berücksichtigung zukünftiger Klimainformationen sind.
Macht der Klimawandel jede Tragwerkslast größer?
Nein. Manche Lasten können zunehmen, andere abnehmen, und die Auswirkung unterscheidet sich je nach Standort. Ingenieurinnen und Ingenieure müssen die für das Projekt relevanten Klimagefahren gezielt bewerten.
Wie sollten Ingenieurinnen und Ingenieure entscheiden, welche zukünftigen Klimabedingungen zu bewerten sind?
Die Bewertung sollte den Projektstandort, die erwartete Nutzungsdauer, die Bedeutung des Tragwerks, die Exposition und verfügbare nationale oder regionale Leitlinien berücksichtigen. Wo Projektionen unsicher bleiben, können Ingenieurinnen und Ingenieure mehrere plausible Szenarien vergleichen, statt sich auf einen einzigen Zukunftswert zu stützen.
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Über uns
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