Bei der Errichtung von Antennenmasten stellt sich häufig die Frage nach der optimalen Abspannung.

Dieser Artikel untersucht, welche Zugkräfte bei verschiedenen Abspannvarianten eines 10m hohen Mastes auftreten und welche Methode die geringere Belastung für Material und Befestigung darstellt.

Ausgangssituation
Masttyp: Fiberglasmast
Höhe: 10 Meter
Durchmesser: 5 cm
Abspannung: 4-fach (90°-Winkel)
Abspannpunkt am Mast: 5m Höhe
Abspannseile: 440 kg Festigkeit/Bruchlast (z. B. Mastrant P4)
Horizontaler Abstand der Befestigungspunkte: 5 Meter
Maximale Windgeschwindigkeit: 120 km/h (Orkan)

Berechnung der Windlast
Die auf den Mast wirkende Windlast berechnet sich nach der Formel:

Das entspricht: ≈ 41,42 kg.

Dabei gilt:
Windgeschwindigkeit (v): 120 km/h = 33,33 m/s
Widerstandsbeiwert (c_w): 1,2 (für zylindrische Körper)
Luftdichte (ρ): 1,225 kg/m³
Angriffsfläche (A): 0,05m × 10m = 0,5 m²

Die relevante Fläche für die Windlastberechnung ist die projizierte Fläche, also die „Schattenfläche“ die der Körper im Wind wirft.
Diese ist bei einem Zylinder: Höhe × Durchmesser = 10m × 0,05m = 0,5 m². Die aerodynamischen Effekte der Zylinderform werden nicht über die Mantelfläche, sondern über den Widerstandsbeiwert (c_w) berücksichtigt: Der c_w-Wert für einen Zylinder berücksichtigt bereits die Umströmung des runden Körpers. Daher wird er mit der projizierten Fläche multipliziert.

Vergleich der Abspannvarianten

Variante 1: Bodenbefestigung
Abspannseile sind mit Schwerlastheringen direkt im Boden verankert.

Höhendifferenz: 5m
Horizontaler Abstand: 5m
Winkel zur Horizontalen: 45°
Seillänge: 7,07m

Variante 2: Befestigung an 2m-Hilfsmasten
Abspannseile sind an den Gartenecken in 2m Höhe an Hilfsmasten verankert.

Höhendifferenz: 3m
Horizontaler Abstand: 5m
Winkel zur Horizontalen: 31°
Seillänge: 5,83m

Fazit

Die Analyse zeigt, dass die Befestigung der Abspannseile an 2m hohen Hilfsmasten deutliche Vorteile bietet:

◉ Die Zugkräfte sind etwa 16% geringer als bei der Bodenbefestigung
◉ Die kürzere Seillänge reduziert den Materialverbrauch
◉ Der flachere Winkel ermöglicht eine effizientere Kraftübertragung

Die gewählte Seilbruchlast von 440 kg bietet in beiden Fällen mehr als ausreichende Sicherheit:
Bodenbefestigung: Sicherheitsfaktor ≈ 28,36
Hilfsmast-Variante: Sicherheitsfaktor ≈ 33,88

Bei Seilen mit 200 kg Seilbruchlast (z. B. Mastrant P3) betragen die Sicherheitsfaktoren:
Bodenbefestigung: Sicherheitsfaktor ≈ 12.89
Hilfsmast-Variante: Sicherheitsfaktor ≈ 15.39
Auch dieses Seil würde für diese Anwendung schon mehr als ausreichend dimensioniert sein.

Praktische Empfehlung
Wenn es die örtlichen Gegebenheiten zulassen, sollte der Abspannung mit Hilfsmasten der Vorzug gegeben werden. Dies schont nicht nur das Material, sondern erhöht auch die Gesamtstabilität der Installation. Bei der Montage ist auf eine gleichmäßige Vorspannung der Seile zu achten. Ein nicht zu unterschätzender praktischer Nebeneffekt der Hilfsmast-Variante ist die verbesserte Zugänglichkeit des Grundstücks: Die auf 2 Meter angehobenen Abspannseile erlauben eine problemlose Durchführung von Pflegearbeiten wie Rasenmähen, ohne dass die Abspannung zum Hindernis wird. Für den praktischen Einsatz wird bei 10m-Fiberglasmasten eine Dreipunktabspannung in folgenden Höhen empfohlen: 1m über dem Boden, 4m über dem Boden und 7m über dem Boden. Bei der Abspannung 1m über dem Boden sollte eine Abspannung direkt am Mast mit einem Abstand von nur 1m vorgenommen werden. Um den punktuellen Druck auf den Mast bei starkem Wind oder Sturm zu verringern, bieten manche Masthersteller spezielle Schlaufen an, die den Druck auf den Mast gleichmäßig verteilen und die strukturelle Integrität des Mastes erhalten.

Hinweis
Bei der Montage ist auf folgende Punkte zu achten:
◉ Gleichmäßige Vorspannung aller vier Seile
◉ Exakte 90°-Winkel zwischen den Abspannpunkten
◉ Sichere Verankerung der Hilfsmasten (z. B. mit Bodenhülsen)
◉ Regelmäßige Kontrolle aller Befestigungspunkte

Die Berechnungen basieren auf idealisierten Bedingungen. Die Berechnung berücksichtigt das höhenabhängige Windprofil und grundlegende aerodynamische Effekte. Für eine zusätzliche Sicherheit wurden dynamische Böeneffekte, lokale Turbulenzen und mögliche Schwingungseffekte nicht einbezogen. Die hohen Sicherheitsfaktoren der gewählten Materialien kompensieren diese zusätzlichen Belastungen jedoch mehr als ausreichend.
In der Praxis sollten zusätzliche Faktoren wie:
◉ Bodenbeschaffenheit
◉ Qualität der Befestigungspunkte
◉ lokale Windverhältnisse
◉ mögliche Eisbildung im Winter
berücksichtigt werden.

Dieser Artikel wurde auf Basis technischer Berechnungen und praktischer Erfahrungen im Amateurfunk erstellt. Die Berechnungen wurden nach bestem Wissen und unter Berücksichtigung physikalischer Grundlagen durchgeführt.

Sicherheitshinweis
Bei der Errichtung von Antennenmasten sind stets die lokalen Bauvorschriften und Sicherheitsbestimmungen zu beachten. Im Zweifelsfall sollte ein Fachmann hinzugezogen werden. Die Stabilität der Konstruktion sollte regelmäßig überprüft werden, besonders nach extremen Wetterereignissen.

Literaturhinweise
DIN EN 1991-1-4: Windlasten
Rothammels Antennenbuch
DARC-Lehrgang Technik Klasse A