Schwingende Bänke

Für die Besucher ein schöner Abend, für die Bierbank eine maximale Belastung. Auch während des 100-jährigen Jubiläums des Nürnberger Frühlingsfests geht es in den Zelten hoch her. Warum Steh-Schunkler auf den Bänken ohne große Gefahren voll auf ihre Kosten kommen, zeigen Statik und Kinematik.

Die Live-Band im Festzelt Papert gibt Vollgas und die Menge feiert mit. Trotz oder gerade wegen des regnerischen Wetters ist das Bierzelt gut besucht. Auch eine Gruppe von Studenten der Technischen Hochschule Nürnberg hat sich hier versammelt. Gelassen am Tisch sitzend genießen sie ihre Getränke. Sie erfreuen sich an der eigenen Bierlaune, der guten Stimmung und der typischen Musik.

Der Tanz auf der Bierbank Foto: P. Fuchs

Genau für diesen Fall sind die Bierbänke im Festzelt ausgelegt. Die Ingenieure sprechen von einem „statischen Fall“ oder einem System im  mechanischen Gleichgewicht. Fünf Personen sitzen bequem und relativ reglos auf der Bank ohne das es irgendwelche Auswirkungen hätte. Bei einem durchschnittlichen Gewicht von 80 Kilogramm pro Person ergibt das ein Gesamtgewicht von 400 Kilogramm oder eine Kraft von 4 Kilonewton (kN). Die Hersteller multiplizieren diese Last für die sogenannte „Brauerei-Qualität“ noch den Sicherheitsfaktor 1,5. Die Bank müsste also in der Regel circa 600 Kilogramm oder 6kN aushalten.

 

„Das ist der pure Wahnsinn“, dröhnt es aus den Boxen, während es nach und nach die Scharen zum Tanzen auf die Bänke zieht, so auch die Gruppe der Studenten. Aus der Runde erklingt ein: „Jetzt wird getanzt“ und schon geht es los. Im Takt hüpfen sie auf und ab. Für die Bierbank ist das die größte zu erwartende Belastung. Unter der Last der auftreffenden Studierenden biegt sich das Fichtenbrett immer wieder durch.

Animation der Belastung Foto/Animation: P. Fuchs

Damit die Bierbank auch diesen Belastungen standhält, bedienen sich die Hersteller zur Auslegung der Bauteile bei den Grundlagen der Festigkeitslehre, genauer gesagt der Balkentheorie. Mit Hilfe eines Freischnitts werden zunächst die auf die Bank einwirkenden Kräfte weitestgehend zusammengefasst und vereinfacht dargestellt. Anschließend wird mit der sogenannten Biegelinie geprüft, welche Kräfte im Inneren der Bank auftreten können und wie sehr sich die Materialien durchbiegen. Damit können anschließend Wandstärken und Holzdicken so bestimmt werden, dass Probleme, wie zum Beispiel das Brechen der Bank, weitestgehend vermieden werden können. Bei der im Bierzelt verwendeten Brettstärke von 27 Millimetern bricht die Fichte erst bei 19440 Newton. Dies wäre ausreichend, um einen Kleinwagen darauf zu parken, ohne Holzsplitter befürchten zu müssen. Da Holz ein natürlich gewachsener Rohstoff ist und somit Schwachpunkte, wie beispielsweise Äste oder Astlöcher besitzt, kann ein minimales Risiko jedoch nie ausgeschlossen werden.

Biegelinie der Bank, bestehend aus Freischnitt, Biegemoment (M), Querkraft (Q) und maximaler Durchbiegung (wMax) Grafik: P.Fuchs

 

Eine größere Gefahr stellt das Kippen der Bierbank dar. „Vorsicht“, mahnt Patrick, einer der Studenten, als die Gruppe für eine Pause von der Bank steigt, um sich einer neuen Runde kühler Getränke zu widmen. Die Warnung hätte er sich allerdings sparen können, denn die Bank wankt nicht.

Physikalisch betrachtet kippt eine Bierbank um, wenn eine außerhalb der Stützen angreifende Kraft ein größeres Drehmoment erzeugt als das der im Schwerpunkt angreifenden Gewichtskraft der Bank. Das Drehmoment gibt an, wie stark eine Kraft auf einen drehbar gelagerten Körper wirkt. Es berechnet sich aus dem Hebel (dem Abstand der Kraft zum Drehpunkt) und der angreifenden Kraft. Um eine Bierbank kippen zu lassen, genügt theoretisch eine Kraft von circa 416 Newton, die an der äußersten Kante angreift. Dies entspräche einem Gewicht von 42,5 Kilogramm. Jeder Zentimeter näher zum Zentrum der Bank verkürzt den Hebel der angreifenden Kraft und erhöht dadurch die Standfestigkeit. Durch die im Verhältnis kurzen Randstücke außerhalb der Stützen, von jeweils 25 Zentimetern zur Mittelfläche von 170 Zentimetern, sollten in der Regel jedoch die Körperschwerpunkte aller Personen zwischen oder maximal auf den Stützen liegen. Dadurch wird ein Kippen erschwert.

Zwar hat fast jeder schon einmal das Erlebnis einer kippenden Bank gemacht, jedoch ist die Sorge davor zumeist unbegründet. Denn das Rote Kreuz bestätigt, dass Unfälle aufgrund kippender Bierbänke auf dem Nürnberger Volksfest eine kaum auftretende Seltenheit sind.

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