Lastverteilung Unterschrank/Regalboden

[Mephistopheles]

Moin zusammen,

da es in letzter Zeit immer mal wieder zu Diskussionen bzgl. der Lastverteilung einzelner und auch mehrerer Aquarien auf den Unterschrank/Regalboden gekommen ist, möchte ich mal etwas Licht in diesen Sachverhalt bringen.
Um es etwas einfacher zu machen, werde ich dabei nicht die eigentlich korrekte Einleitung der Kräfte (F) beschreiben, sondern arbeite mit dem eingängigeren Gewicht (kg).

Wir betrachten dabei eine Unterkonstruktion, bei der eine waagerechte Platte (in den Bildern rot) das Gewicht der Aquarien trägt.
Diese Platte ist lediglich an den Enden gestützt (grau).
Eine solche Platte lässt sich (in Vergleich zum Aquariumboden) relativ leicht verbiegen.
Eine mittige Belastung von 10 kg führt bereits zu einer sichtbaren Durchbiegung.
Daraus folgt, dass das Hauptgewicht das Aquariums nur an dessen Enden aufliegt und in der Mitte kaum Gewicht auf die Platte einwirkt (die schwarzen Pfeile).
Wenn wir jetzt einfach ein Aquariengewicht von 100 kg annehmen, wirken im linken Bild rechts sowie links jeweils 50 kg auf die Platte. Da das Aquarium fast so breit ist, wie der Abstand der grauen Stützen, komme es zu keiner nennenswerten Verbiegung der Platte und die Gewichtskraft wirkt fast senkrecht auf die Stützen.
Stellt man nun 2 Aquarien mit jeweils 50 kg auf den Boden (rechtes Bild), passiert erstmal das gleiche. Die Aquarien wirken hauptsächlich an ihrem rechten und linken Rand auf die Platte.
Für die Platte bedeutet das, dass an den Enden jeweils 25 kg einwirken. In der Mitte allerdings wirken direkt nebeneinander je 25 kg, was dann einer Belastung von 50 kg entspricht.
In der Regel ist eine solche Belastung an der Stelle nicht vorgesehen und kann dadurch durchaus zu Problemen führen, die schnell eskalieren können, wenn die Unterkonstruktion nass wird (Holz, Pappe)


Es gibt eigentlich nur 2 Möglichkeiten, dieses Dilemma zu beseitigen:
1.) Flächiges Verkleben der Aquarien an den Seitenscheiben, so dass dadurch praktisch ein Aquarium entsteht, was dann betrachtet werden kann wie das linke Bild oder eben gleich ein großes Aquarium mit einer Glasplatte unterteilen.
2.) Abstützen der Platte in der Mitte, was dann betrachtet werden kann, wie 2 unabhängige Konstruktionen wiederum des linken Bildes.

Ich warne eindringlich davor, auf Aussagen wie "bei mir passt das seit Jahren" o. ä. zu vertrauen.
Die Schreiber solcher Aussagen legen Euch weder die Wohnung trocken, noch beteiligen sie sich finanziell an der Beseitigung der Folgekosten.

Schönen Gruß
Markus

 

[Brackiefan]

Hi Markus,

ich bin auf meiner eigenen Suche nach Informationen zu diesem Thema immer wieder auf die Aussage gestoßen, dass das Gewicht eines Aquariums über die vier Ecken nach unten übertragen wird und nicht über die Fläche.

Ich stelle das nicht in Frage, verstehe es aber nicht. Rein logisch müßte das Gewicht doch gerade nach unten wirken.

Kannst du es mir erklären?

LG
Karin

 

[Mephistopheles]

Moin Karin,


prinzipiell richtig, wenn die Platte deutlich größer ist als das Aquarium, was ja immer zu vermeiden ist.
Die Platte biegt sich ein wenig durch, so dass die inneren Bereiche der Platte einen kleinen Abstand zum Glas haben und das Aquarium quasi mittig schwebt.
In der Praxis ist dieses Durchbiegen umso größer, je weiter die Kanten von den Stützen entfernt sind.
Dieses Durchbiegen ist aufgrund der größeren Distanz in Längsrichtung bei den üblichen Aquarienmaßen deutlich größer, als in Querrichtung.
Hinzu kommt, das die Stützen ja oft keine einzelnen Pfeiler sind, sondern dass auf der gesamten Tiefe über ein senkrechtes Brett eingeleitet wird, in dieser Richtung also keine nennenswerte Verbiegung der Platte möglich ist.
Für die Problematik bei der Belastung mit 2 Aquarien ist es auch nicht relevant, ob die gesamte Kante oder nur die Ecken einleiten. Die unschöne Belastung der Platte in der Mitte bleibt dabei so oder so vorhanden.

Dieses Problem lässt sich übrigens auch nicht lösen, wenn die immer wieder empfohlene dicke Arbeitsplatte zum Einsatz kommt, da sich auch diese leicht biegt und das Glas eben nicht. Hierbei reicht durchaus schon 1/10 mm aus, dass keine Kräfte mehr übertragen werden. Dieses minimale Durchhängen haben die Platten sogar schon allein durch die Schwerkraft, wenn noch kein Aquarium draufsteht.

Jetzt klar?
Wenn nicht, mache ich gerne noch eine genauere Zeichnung.


Schönen Gruß
Markus

 

[spielkind7]

Wenn nicht, mache ich gerne noch eine genauere Zeichnung.

Das wäre lieb. Mein Kopf bekommt nämlich leider auch nicht hin, warum das "Verbiegen" problematischer ist als zB "Frei-Schwebend" auf einem Rahmen. Biegt sich das Glas da nicht auch?
Danke!

 

[Chrisp]

Biegt sich das Glas da nicht auch?

Selbstverständlich, da die Last sich tatsächlich erstmal flächig, also gleichmäßig über die Aquarienfläche verteilt. Die Konstruktion eines Aquariums leitet diese flächige Last aber mehr auf die Außenseiten. Die Tragkraft der Bodenglasscheibe ist zwar grundsätzlich überall gleich, aber an den Randbereichen durch die hochkanten Scheiben dann doch höher. Stellt man ein Aquarium nur auf die 4 Ecken, so kommt es zu einer Durchbiegung der Bodenglasscheibe. Durch entsprechende Stabilitätsstreben (oben die kleinen Auflagescheiben), richtiger Verklebung und entsprechender Scheibendicke kann dem entgegen gewirkt werden. Bei richtiger Auslegung reicht also tatsächlich die Aufstellung auf den vier Ecken.
Dabei wirkt die Kraft dann nur auf die 4 Ecken, da die Konstruktion eines Aquariums diese eigentlich flächige Last aber mehr auf die Außenseiten verteilt.

Übrigens wird die Last auch nicht komplett gleichmäßig verteilt. Theoretisch wäre das bei absolut gleichmäßiger Ausrichtung möglich, was aber praktisch nicht erreicht wird. Je mehr meine Ausrichtung "aus der Waage" ist, desto mehr Last trägt einer der aufnehmenden Punkte. Bei relativ guter Ausrichtung spielt das aber kaum eine Rolle. Bei Kranlasten tragen auch bei Vierfachanschlag nur zwei Stränge die Hauptlast.

Ich kann daher auch nur warnen vor diversen Experimenten. Die Statik von Möbeln ist ausgelegt für einen Zweck. Verwende ich das Möbel anders, handelt man im Rechtssinne fahrlässig. Bei Kenntnis der Sachlage sogar schnell grob fahrlässig und bei grober Fahrlässigkeit haften in der Regel Versicherungen nicht. Und bei Aquarienschränken kommt das Thema Dauerbelastung, Alterung und Feuchtigkeit noch oben drauf. Es ist sicher vieles möglich, aber lieber vorher mehr nachdenken und bei der Sicherheit auf 400% gehen, als später ein Feuchtraumbiotop aus der Wohnung zu machen. Leider durfte ich diese Erfahrung schon machen:

Garnele-Online

Das Online-Magazin für alle Bereiche der Süßwasser Aquaristik mit Fokus auf den Wirbellosen.

www.garnele-online.de

Damals dem Aquarienbauer vertraut was sich als Fehler herausgestellt hat.

 

[Mephistopheles]

Moin Luca,

Glas biegt sich unter Belastung auch minimal.
Diese Verbiegung ist allerdings im Vergleich zur Verbiegung eines Regalbrettes so gering, dass sie vernachlässigbar ist.
Hier noch eine Zeichnung mit dem besten Grafikprogramm der Welt (Paint):

Die Pfosten habe ich jetzt mal weggelassen.
Das Becken soll wieder 100 kg haben, die irgendwie (senkrecht) auf den roten Regalboden einwirken.
Es soll jetzt mal in der Mitte des Bodens stehen, also wirken die Pfosten (hier nicht eingezeichnet; nur die Kraftpfeile) mit jeweils der Hälfte des Gewichtes von unten auf den Boden.
Da der Boden länger ist, als das Aquarium findet eine Verbiegung des Bodens statt (nur die 4 Pfeile beachten).
Diese Verbiegung geschieht schon ohne das Aquarium minimal durch das Eigengewicht des Bodens und wird mit Aquarium verstärkt.

In der Praxis wirkt das Aquarium natürlich nicht genau punktuell auf den Boden, da oft noch eine flexible Matte zwischen Aquarium und Boden eingebracht wird.
Dadurch gibt es auch einen Krafteintrag näher zur Mitte hin. Dieser ist allerdings nicht sehr hoch und bewirkt sogar eine größere Verbiegung des Bodens, da die Kräfte hierbei weiter vom Ende der Platte zur Mitte hin eingeleitet werden. (größeres Drehmoment).

Liegt die Platte nun nicht auf einem senkrechten Brett, sondern auf 4 Pfosten, kommt Karins Einwand (Krafteintrag nur über die Ecken) zum tragen, da die Zeichnung natürlich auch zum Einsatz kommen kann, wenn man so seitlich auf das Regal blickt.

Ich hoffe, es ist jetzt etwas klarer geworden.
Viel besser kann ich es hier im Forum nicht erklären.

Schönen Gruß
Markus

 

[Brackiefan]

Hi Markus,

normalerweise wird doch die Gewichtsbelastung eines Fußbodens in kg pro m2 (ich weiß leider nicht, wie ein Smartphone Hochzahlen produziert) berechnet, beim Aquarium in kg pro Ecke - also nicht senkrecht.
Das ist es, was ich nicht nachvollziehen kann.

Hat das etwas damit zu tun, das ein Aquarium generell eher nicht vollflächig aufliegt und die Belastung über die Auflagepunkte abgeleitet wird?
Oder anders gefragt:
Wenn ich ein Becken direkt auf den Boden stelle und sicher sein kann, dass es vollflächig aufliegt, würde die Belastung dann senkrecht erfolgen, oder wieder über die Ecken?


LG
Karin

 

[Mephistopheles]

Moin Karin,

annähernd senkrecht ist der Krafteintrag immer. Die Frage ist halt, an welcher Stelle.
Waagerechte Anteile der Kräfte sind tunlichst zu vermeiden, da die meisten Unterkonstruktionen dafür nicht konstruiert sind.
Wenn der Untergrund eben ist, sich nicht verformt und der Aquarienboden überall aufliegt, würde die Kraft über die gesamte Fläche (aber eben immer noch senkrecht) eingetragen werden. Das dürfte praktisch kaum vorkommen.
Ich vermute, beim Begriff "senkrecht" reden wir irgendwie aneinander vorbei.

Schönen Gruß
Markus

 

[Brackiefan]

Ich vermute, beim Begriff "senkrecht" reden wir irgendwie aneinander vorbei.

Das mag sein. Ich kenne mich mit den Fachtermini der Physik leider so gar nicht aus und meine damit, das die Belastung durch das Gewicht des Aquariums vollflächig von oben nach unten erfolgt.

Wenn der Untergrund eben ist, sich nicht verformt und der Aquarienboden überall aufliegt, würde die Kraft über die gesamte Fläche (aber eben immer noch senkrecht) eingetragen werden.

Das erhöht mein Verständnis der Vorgänge ungemein - vielen Dank!
Auch wenn das so wohl nie umsetzbar sein wird.

Das heißt dann aber auch, dass in einem Aquarium das Gewicht nicht generell und konstruktionsbedingt über die Ecken abgeleitet wird (wie so oft im Internet behauptet), sondern dass die Ecken nun mal die "sicheren" Auflagepunkte sind (oder sein sollten).

LG
Karin

 

[spielkind7]

Ich hoffe, es ist jetzt etwas klarer geworden.

Ja. Also, so klar es meinem Kopf werden kann, der stellt sich bei diesen Themen extra doof an.
Vielen Dank!

 

[Mephistopheles]

[...] und meine damit, das die Belastung durch das Gewicht des Aquariums vollflächig von oben nach unten erfolgt.

... auf die Gefahr hin, es zu verschlimmbessern.
Die Kraft ist ein Vektor, also Betrag, Richtung, Angriffspunkt.
Der Betrag (Pfeillänge) ergibt sich durch das Gewicht.
Die Richtung ist annähernd senkrecht, da die Erdanziehungskraft halt senkrecht wirkt.

Vom Grundsatz her kann man die meisten Fehler vermeiden, wenn man folgende Punkte berücksichtigt:
- Zwischen den Pfosten (Ständern, Wänden, ...) die maximale Aquariengröße installieren, um die Einträge möglichst in der Nähe der tragenden Struktur zu haben.
Hierbei ist es in der Praxis sogar so, dass ein kleineres (also leichteres) Aquarium die Struktur stärker belastet, da der Krafteintrag eher mittig auf die Bodenplatte erfolgt und diese stärker verbiegt.
- Nicht mehrere Aquarien pro "Abteil" ohne zusätzliche Abstützung.
- Stabilisierung (quer und längs) durch Seiten-/Rückwände oder Möbelkreuze (Stabilisierungskreuze, Kreuzverstrebungen, Diagonalkreuze, Stützkreuze, ... ; die nenne jeder anders).
Alternativ kann auch eine Verbindung mit der dahinterliegenden Wand hilfreich sein.
- Regale immer mit Wasserwaage aufbauen. Eine Schrägstellung der tragenden Struktur ergibt waagerechte Kraftanteile, die man nicht will.
Eine wirklich senkrechte Stütze hält man mit wenig Kraft (Möbelkreuze) in der Senkrechten. Leichte Schieflage erzeugt je nach Belastung hohe waagerechte Kraftanteile.

 

[Brackiefan]

auf die Gefahr hin, es zu verschlimmbessern.
Die Kraft ist ein Vektor, also Betrag, Richtung, Angriffspunkt.
Der Betrag (Pfeillänge) ergibt sich durch das Gewicht.
Die Richtung ist annähernd senkrecht, da die Erdanziehungskraft halt senkrecht wirkt.

Danke!
Ich werde versuchen es mir zu merken.
Damit ich beim nächsten Mal so tun kann, als hätte ich was verstanden ... ;-))

 

[Mephistopheles]

ich weiß leider nicht, wie ein Smartphone Hochzahlen produziert

Ich habe mal die Kopiervorlage meiner Signatur erweitert.
Evtl. hilft es ja in der Zukunft irgendwann weiter.

 

[GBixxbe]

Hallo,

Vielen Dank für deine Ausführungen. Für mich wirklich hilfreich.
Auch wenn das Grübeln über einen neuen Unterschrank jetzt begonnen hat.

 

[Mephistopheles]

... besser Grübeln als Wischen.

 

[GBixxbe]

Sehe ich auch so

 

[Katzenfische]

Mein Kopf bekommt nämlich leider auch nicht hin, warum das "Verbiegen" problematischer ist als zB "Frei-Schwebend" auf einem Rahmen. Biegt sich das Glas da nicht auch?

Hi Luca,

Ja, aber die Richtung der Kraftübertragung durch Biegung des Glases bewirkt, dass die Verbindungskanten tendenziell zusammen gedrückt werden. Ausserdem wirken die Seitenscheiben wie Verstrebungen, oder wie Winkeleisen.
Die Biegung des Holz- oder gar Spanplattenbrettes nach unten bewirkt, daß das Brett nach unten weg will und dann wegen der starken Gewichtsbelastung brechen kann, bzw. es verzieht sich ungleichmäßig und verwindet. Das mag ein Aquarium gar nicht. Einen flächiges Blech kannst Du ja auch leichter biegen als ein Blech mit rundum gebördeltem Rand. So ein Brett wird ja in der Regel nicht an allen vier Seiten über die ganze Länge wasserfest mit dem Rahmen verleimt.

Bei all den Diskussionen um frei schwebende Becken wird eine gewisse zusammen drückende Spannung im Glas in Kauf genommen. Der Boden hat die Tendenz durch zu hängen. Das bewirkt, daß die Seiten tendenziell nach innen wollen (so wäre es bei einem Luft gefülltem Terrarium), die langen Seiten werden deshalb immer auf die kurzen geklebt, nicht anders rum (oder besser, weil dann der Druck durch das Wasser von innen auf die Klebeflächen wie ein Vacuum wirkt und nicht so stark seitlich wegschmiert), stoßen also an die kurzen. Ausserdem drückt ja das Wasser dagegen. Aber die Beckenverklebung wird so nie oben mehr gedrückt als unten.

Ein Brett darf niemals eine Wölbung nach oben haben, obwohl das Gewichts-trage-statisch von Vorteil wäre. Aber dann biegt es das Becken auseinander, die Klebeflächen würden oben mehr auseinander ziehen und irgend wann geben sie oben nach, reißen auf, das Wasser rinnt durch oder der ungleiche Druck des Wassers lässt die Scheibe dann auch noch brechen.

Natürlich würde ich bei frei schwebenden Becken, was ich persönlich sowieso nie vor habe , keine großen Steine einbringen, weil die ja wieder ungleiche, punktuelle Belastungen auf den Beckenboden bringen.

 

[Tim Twain]

Moin Luca,

Glas biegt sich unter Belastung auch minimal.
Diese Verbiegung ist allerdings im Vergleich zur Verbiegung eines Regalbrettes so gering, dass sie vernachlässigbar ist.
Hier noch eine Zeichnung mit dem besten Grafikprogramm der Welt (Paint):
Anhang anzeigen 258167
Die Pfosten habe ich jetzt mal weggelassen.
Das Becken soll wieder 100 kg haben, die irgendwie (senkrecht) auf den roten Regalboden einwirken.
Es soll jetzt mal in der Mitte des Bodens stehen, also wirken die Pfosten (hier nicht eingezeichnet; nur die Kraftpfeile) mit jeweils der Hälfte des Gewichtes von unten auf den Boden.
Da der Boden länger ist, als das Aquarium findet eine Verbiegung des Bodens statt (nur die 4 Pfeile beachten).
Diese Verbiegung geschieht schon ohne das Aquarium minimal durch das Eigengewicht des Bodens und wird mit Aquarium verstärkt.

In der Praxis wirkt das Aquarium natürlich nicht genau punktuell auf den Boden, da oft noch eine flexible Matte zwischen Aquarium und Boden eingebracht wird.
Dadurch gibt es auch einen Krafteintrag näher zur Mitte hin. Dieser ist allerdings nicht sehr hoch und bewirkt sogar eine größere Verbiegung des Bodens, da die Kräfte hierbei weiter vom Ende der Platte zur Mitte hin eingeleitet werden. (größeres Drehmoment).

Liegt die Platte nun nicht auf einem senkrechten Brett, sondern auf 4 Pfosten, kommt Karins Einwand (Krafteintrag nur über die Ecken) zum tragen, da die Zeichnung natürlich auch zum Einsatz kommen kann, wenn man so seitlich auf das Regal blickt.

Ich hoffe, es ist jetzt etwas klarer geworden.
Viel besser kann ich es hier im Forum nicht erklären.

Schönen Gruß
Markus

Hallo zusammen,

bin gerade auch am Planen des ersten Aquariums und finde die Ausführungen daher sehr interessant.
Wäre eine zusätzliche Stütze in der Mitte des Beckens daher kontrproduktiv? Bei den als Aquarienunterschränken verkauften Gestellen sind die Stützen ja oftmals auch eher mittig angeordnet.
und ist eine zusätzliche Platte, z.b. Küchenarbeitsplatte auf einem Gestell förderlich oder eher hinderlich?

 

[Dorpo1981]

Hallo Mephistopheles,
ich habe dir eine PN geschrieben, könntest du diese bitte mal anschauen?

Ich wäre dir sowas von dankbar.

Herzlichen Dank und viele Grüße.
Daniel