Lastfall

Prosa-Definition¶

Ein Lastfall ist ein Aggregat aus einer physikalisch verträglichen Anordnung gleichzeitig wirkender Einwirkungen (einer Leiteinwirkung und endlich vielen Begleiteinwirkungen), das einer Bemessungssituation zugeordnet ist, jeder Einwirkung eine geometrische Verteilung im Weltkoordinatensystem sowie eine Inzidenz zu Bauteilen des Tragwerks zuweist, eine eigene technische Identität trägt und damit den nachweisbezogenen Eingabe-Zustand für einen rechnerischen Tragwerksnachweis darstellt.

Mathematische Definition¶

Sei

W das Weltkoordinatensystem (siehe hg_weltkoordinatensystem.md),
𝒰 der UUID-Raum nach hg_uuid.md,
𝓑 die Menge der Bauteile nach hg_bauteil.md,
𝓔 die Menge der Einwirkungen im Sinne der EN 1990 / SIA 260 (Schicht 1; eigener Glossareintrag einwirkung folgt). Jede Einwirkung e ∈ 𝓔 trägt mindestens eine Klassifikation kategorie(e) ∈ {G, Q, A, A_E} (ständig, veränderlich, außergewöhnlich, Erdbeben), einen charakteristischen Wert und eine semantische Identität (z. B. „Schnee“, „Wind Süd“, „Nutzlast Wohnen“),
𝓢 := {persistent, transient, accidental, seismic} die Menge der Bemessungssituationen nach EN 1990 §3.2 bzw. SIA 260 §4.4 (Schicht 2; eigener Glossareintrag bemessungssituation folgt),
𝓥𝓔 die Menge der Einwirkungs-Anordnungen: jede Anordnung ist eine Funktion α: 𝓔 → 𝓖_W, die jeder Einwirkung ihre geometrische Verteilung im W-System zuordnet (Punkt-, Linien-, Flächen- oder Volumen-Verteilung mit Wert und Richtung an jeder Stelle); 𝓖_W ist die Menge der geometrischen Verteilungen über Trägern in ℝ³,
𝓘 die Menge der Inzidenzen zu Bauteilen: jede Inzidenz ist eine Relation ι ⊆ 𝓔 × 𝒰, die jeder Einwirkung diejenigen Bauteil-UUIDs zuordnet, auf die sie als Eingangsgröße wirkt (Bauteil, Bauteil-Fläche, Bauteil-Kante oder Bauteil-Punkt).

Dann ist ein Lastfall das Tupel

ℓ := (uuid, bemessungssituation, leiteinwirkung, begleiteinwirkungen,
      einwirkungs_anordnung, inzidenz, bezeichnung)

mit den Komponenten

uuid ∈ 𝒰: technische Identität des Lastfalls als Aggregat,
bemessungssituation ∈ 𝓢: die zugeordnete Bemessungssituation (persistent / transient / accidental / seismic),
leiteinwirkung ∈ 𝓔: die im Lastfall dominierende Einwirkung (im Sinne der EN-1990-Kombinations-Regel das ψ₀-unabhängig voll angesetzte Glied),
begleiteinwirkungen ⊂ 𝓔, endlich (möglicherweise leer): die weiteren simultan wirkenden Einwirkungen,
einwirkungs_anordnung ∈ 𝓥𝓔: geometrische Verteilung jeder Einwirkung des Lastfalls im W-System,
inzidenz ∈ 𝓘: Zuordnung jeder Einwirkung zu Bauteilen über deren UUIDs,
bezeichnung ∈ String ∪ {⊥}: freier Anzeigename (optional, z. B. „LF1 — Eigenlast + Schnee als Leit“).

Die Gesamt-Einwirkungsmenge des Lastfalls ist

E(ℓ) := {leiteinwirkung} ∪ begleiteinwirkungen.

Konsistenzbedingungen¶

(L1) Leiteinwirkung disjunkt von Begleiteinwirkungen: leiteinwirkung ∉ begleiteinwirkungen. Die Leiteinwirkung tritt genau einmal im Lastfall auf und ist nicht Bestandteil der Begleitmenge.

(L2) Anordnungs-Vollständigkeit: für jede Einwirkung e ∈ E(ℓ) ist einwirkungs_anordnung(e) definiert und nicht-leer. Es gibt keine Einwirkung im Lastfall ohne geometrische Verteilung.

(L3) Inzidenz-Vollständigkeit: für jede Einwirkung e ∈ E(ℓ) ist die Inzidenzmenge {u ∈ 𝒰 | (e, u) ∈ inzidenz} nicht-leer. Jede Einwirkung wirkt auf mindestens ein Bauteil.

(L4) Bauteil-Existenz: jede in inzidenz referenzierte UUID ist die UUID eines existierenden Bauteils im Modell (b ∈ 𝓑). Inzidenzen auf nicht-existierende Bauteile sind unzulässig.

(L5) Physikalische Verträglichkeit (zugesichert, nicht formal geprüft): die Einwirkungen in E(ℓ) können nach fachlicher Beurteilung gleichzeitig auftreten. Logisch unverträgliche Kombinationen (z. B. Vollschnee und Vollsonneneinstrahlung am selben Punkt zum selben Zeitpunkt) sind ausgeschlossen. Diese Bedingung folgt der SIA-260-Lesart „physikalisch verträgliche Anordnung von simultan auftretenden Einwirkungen“ und wird in der App zugesichert, nicht mechanisch validiert; eine formale Verträglichkeits-Prüfung gehört in die Bemessungs-Schicht.

(L6) Konsistenz mit Bemessungssituation (zugesichert, nicht formal geprüft): die Kategorie-Mischung in E(ℓ) ist mit der gewählten Bemessungssituation kompatibel im Sinne der EN-1990-/SIA-260-Klassifikation:

Bemessungssituation	zulässige Kategorien (typisch)
persistent	G, Q
transient	G, Q (mit transient-spezifischen ψ-Werten)
accidental	G, Q, mindestens ein A
seismic	G, Q, mindestens ein A_E

Auch diese Bedingung ist zugesichert; die formale Prüfung gehört in die Bemessungs-Schicht (Lastkombinations-Generator).

Wohldefiniertheit¶

Existenz: für jeden konkreten Tragwerks-Nachweis lässt sich ein Lastfall als obiges Tupel erfassen. Mindestkonfiguration: Eigenlast als Leiteinwirkung, keine Begleiteinwirkungen, Bemessungssituation persistent, Anordnung als volumenverteilte Schwerkraft auf allen Bauteilen, Inzidenz auf alle Bauteile des Tragwerks.
Eindeutigkeit der Identität: die UUID des Lastfalls ist unabhängig von den UUIDs der referenzierten Bauteile und unabhängig von den semantischen Identitäten der Einwirkungen. Mehrere Lastfälle können dieselbe Einwirkungsmenge bei unterschiedlicher Anordnung oder Inzidenz tragen (z. B. „Wind aus Süd“ und „Wind aus Nord“ als zwei Lastfälle mit gleicher Einwirkung „Wind“, aber unterschiedlicher α-Anordnung).
Mengen-Unsortiertheit: begleiteinwirkungen ist als Menge unsortiert; alle Aussagen über den Lastfall sind invariant unter Permutation der Begleiteinwirkungen. Die Auszeichnung der Leiteinwirkung erfolgt durch den separaten Feldnamen, nicht durch Reihenfolge.
Repräsentanten der Anordnung: verschiedene parametrische Repräsentationen derselben geometrischen Verteilung (z. B. Polygonaler Verlauf einer Linienlast mit kombinatorisch äquivalenten Eckpunktrotationen) führen auf denselben Lastfall. Die Wohldefiniertheit unter solchen Repräsentanten-Wechseln folgt aus der zugrundeliegenden Polygon- bzw. Verteilungs-Definition.
Mehrere Lastfälle pro Bemessungssituation: zulässig und Norm-üblich — die Bemessungssituation ist ein Klassifikations- Wert; pro Situation existieren mehrere Lastfälle (verschiedene Leiteinwirkungen, verschiedene Anordnungen).
Lastkombination ist nicht Lastfall: die Überlagerung mehrerer Lastfälle mit γ- und ψ-Faktoren zum Bemessungswert E_d ist eine Operation über der Menge der Lastfälle, nicht selbst ein Lastfall. Sie wird in einem getrennten Aggregat lastkombination (Folgeeintrag) geführt.
Nicht-Zirkularität: die Definition stützt sich auf die bereits definierten Begriffe bauteil, uuid, weltkoordinatensystem, toleranzen. Sie verweist auf einwirkung, bemessungssituation, lastkombination, tragwerk, auflager, statisches_system, gefaehrdungsbild ausschließlich abgrenzend (Frontmatter-Feld abgrenzung_zu). Die Beziehung zum Tragwerk ist invertiert: der Lastfall wird im Tragwerks-Tupel (B, V, A, L) als Bestandteil der L-Komponente geführt; das Tragwerk setzt den Lastfall voraus, nicht umgekehrt. Damit ist der Aufbau zirkelfrei.

Erläuterung (nicht normativ)¶

Begriffsfamilie: Einwirkung — Bemessungssituation — Lastfall — Lastkombination¶

Das Sicherheitskonzept der EN 1990 / SIA 260 bildet eine vier-schichtige Begriffsfamilie. Die App führt jede Schicht als eigenständigen Begriff; im aktuellen Glossarstand ist nur die Schicht 3 (Lastfall, dieser Eintrag) angelegt, die übrigen drei folgen als Folgearbeit (siehe HG_KONVENTIONEN.md §6.A).

Schicht	Begriff	Inhalt	Eigener App-Glossareintrag
1	Einwirkung (`einwirkung`, Folgeeintrag)	Ursache mechanischer Beanspruchung am Tragwerk: Kraft, aufgezwungene Verformung, indirekte Einwirkung. Klassifiziert nach zeitlicher Veränderlichkeit (G ständig, Q veränderlich, A außergewöhnlich, A_E Erdbeben).	folgt
2	Bemessungssituation (`bemessungssituation`, Folgeeintrag)	Zustand des Tragwerks im Zeitraum eines Nachweises: persistent, transient, accidental, seismic (EN 1990 §3.2). Trägt die Gesamtheit der zu berücksichtigenden Einwirkungen für einen Lebenszustand.	folgt
3	Lastfall (dieser Eintrag)	Physikalisch verträgliche Anordnung gleichzeitig wirkender Einwirkungen für einen bestimmten rechnerischen Nachweis. Pro Bemessungssituation existieren mehrere Lastfälle.	angelegt
4	Lastkombination (`lastkombination`, Folgeeintrag)	Mathematische Überlagerung mehrerer Lastfälle bzw. Einwirkungen mit Teilsicherheitsbeiwerten γ und Kombinationsbeiwerten ψ zur Erzeugung des Bemessungswerts der Einwirkungs-Auswirkung E_d (Grundkombination, häufige Kombination, quasi-ständige Kombination, außergewöhnliche Kombination, Erdbeben-Kombination).	folgt

Wichtig — keine Synonymie zwischen den Schichten. „Einwirkung“ und „Lastkombination“ werden im praktischen Sprachgebrauch regelmäßig mit „Lastfall“ vermischt („Lastfallkombination“, „load case combination“); diese Vermischung ist nicht durch die Norm gedeckt und wird in der App abgelehnt. Die App führt die vier Schichten als getrennte Aggregate mit eigenen UUIDs und eigenen Konsistenzbedingungen.

Einwirkungs-Klassifikation (Schicht 1, zur Orientierung)¶

Die Einwirkungen — die Bestandteile eines Lastfalls — werden nach EN 1990 §4.1.1 bzw. SIA 260 §4 in vier Kategorien klassifiziert:

Kategorie	Symbol	Charakteristik	Beispiele im Holzbau-Hochbau
Ständig	G	über die gesamte Nutzungsdauer mit vernachlässigbarer Veränderung	Eigengewicht tragender Bauteile, Eigengewicht nichttragender Bauteile, Auflasten durch Bodenaufbau, Vorspannung P
Veränderlich	Q	zeitlich oder örtlich variabel, nicht ständig	Nutzlast Wohnen / Büro / Lager, Schneelast, Windlast (Druck/Sog), Verkehrslast, Temperatur-Einwirkungen
Außergewöhnlich	A	kurze Dauer, niedrige Eintretens-Wahrscheinlichkeit, große Schäden	Anprall, Explosion, außergewöhnliche Brandlasten
Erdbeben	A_E	seismische Einwirkung (EN 1998 / SIA 261 §16)	Bemessungs-Erdbeben in den Schweizer Zonen Z1a–Z3b

Erweiterte Klassifikation (EN 1990 §4.1.2) nach Ort (fest/frei), Variation (statisch/dynamisch) und Natur (direkt = Kraft / indirekt = aufgezwungene Verformung) ist bemessungs-strukturell, nicht lastfall-bildend.

Typische Holzbau-Hochbau-Einwirkungen (Praxis-Standard, nicht Norm-Pflicht)¶

In der Praxis des Holzbau-Hochbaus treten typischerweise auf:

Eigenlast G_k (tragende Bauteile),
Eigenlast G_k,Aufbau (Dachaufbau, Estrich, Trockenbau),
Nutzlast Q_k (Wohnen, Büro, Versammlung, Lager — nach EN 1991-1-1 / SIA 261 §3 mit Kategorie und charakteristischem Wert),
Schneelast s_k (EN 1991-1-3 / SIA 261 §5; in den Schweizer Alpen deutlich höher als im DACH-Tiefland),
Windlast w_k (EN 1991-1-4 / SIA 261 §6, Druck und Sog, Zonen- und Geländeabhängig),
Temperatur-Einwirkung (EN 1991-1-5 / SIA 261 §7, im Holzbau oft nicht bemessungsrelevant),
ggf. Erdbeben-Einwirkung A_E (EN 1998 / SIA 261 §16, im schweizerischen Mittelland und Alpenrand bemessungsrelevant).

Diese Liste ist Praxis-Standard, nicht Norm-Pflicht: weder EN 1990 noch SIA 260 schreiben eine abschließende Mindestmenge an Lastfällen vor; beide verlangen lediglich, dass für alle relevanten Bemessungssituationen Lastfälle betrachtet werden.

Historische Lastfall-Klassen H und HZ (nicht-normativ)¶

Die alte DIN 1055 (insbesondere DIN 1055-100:2001-03, durch den Eurocode-Apparat zurückgezogen) operierte mit deterministischen Lastfall-Klassen aus dem alten globalen Sicherheitskonzept (ein einziger Globalfaktor ν):

Lastfall H (Hauptlastfall): Eigenlast plus eine veränderliche Hauptlast (häufige Beanspruchungs-Situation).
Lastfall HZ (Hauptlastfall mit Zusatzlast): Eigenlast plus Haupt- plus Zusatzlasten (selten zusammen auftretend; zulässige Spannungen durften ggf. um einen Faktor erhöht werden).

Diese H/HZ-Klassifikation ist mit der Einführung des semiprobabilistischen Sicherheitskonzepts (γ_G, γ_Q, ψ-Faktoren) abgelöst. Praktiker verwenden die H/HZ-Bezeichnungen noch im Bestand und im Brückenbau (DIN 1072) — für die App-Modellierung sind sie historisch, nicht normativ. Die App führt sie nicht als Lastfall-Subtypen, sondern referenziert sie ausschließlich im Erläuterungsblock zur historischen Einordnung.

Lastfall vs. statisches System¶

Der Lastfall ist die nachweisbezogene Anordnung der Einwirkungen am bauteilbezogenen Tragwerk in W. Das statische System ist die darüber gelegte bemessungstechnische Idealisierung (Punkt-Stab-Modell mit Knoten, Stabachsen, Gelenkfreiheiten, Auflagerklassen, Lastfall- Reduktion auf Stab-Einwirkungen). Der Lastfall trägt die Eingabe- Information vor der Idealisierung; das statische System trägt die Modell-Lasten nach Idealisierung. Beide stehen in einer Reduktions-Relation, sind aber nicht identisch.

Gefährdungsbild (Schweizer Spezifikum, ohne eigenen App-Eintrag)¶

SIA 260 §4 schaltet zwischen Nutzungsvereinbarung und Bemessungs- situation eine Stufe der Risiko-Szenarien-Beschreibung ein, das Gefährdungsbild (z. B. „Wintersturm mit gleichzeitigem Vollschnee“, „Vollnutzung bei gleichzeitigem Sommer-Maximum“). Aus dem Gefährdungsbild wird die Bemessungssituation abgeleitet, und aus der Bemessungssituation der Lastfall.

EN 1990 trägt keinen entsprechenden Begriff; die Risiko-Szenarien- Beschreibung ist dort implizit in der Bemessungssituation enthalten. Die App führt das Gefährdungsbild nicht als eigenen Glossarbegriff (abgrenzung_zu, Kategorie (D) nach HG_KONVENTIONEN.md §6 — Korpus-Begriff dauerhaft ohne eigenen Eintrag), kann ihn aber bei Bedarf später als SIA-260-spezifischen Workflow-Begriff nachziehen, falls die App Nutzungsvereinbarung und Projektbasis als eigene Schichten abbildet.

IFC-Mapping (Hauptlinien)¶

App-Konzept	IFC 4.3 Pendant
Einwirkung (Schicht 1) als physikalische Ursache	`IfcStructuralAction` (abstrakt) mit Subtypen `IfcStructuralPointAction` / `IfcStructuralCurveAction` / `IfcStructuralSurfaceAction`; trägt einen `IfcStructuralLoad` über das Attribut `AppliedLoad`
Lastwert	`IfcStructuralLoad`-Subtyp (`IfcStructuralLoadSingleForce` / `IfcStructuralLoadLinearForce` / `IfcStructuralLoadPlanarForce` / `IfcStructuralLoadTemperature` etc.)
Bemessungssituation (Schicht 2)	im IFC-Schema implizit; ggf. über `IfcLoadGroupTypeEnum` + Properties auf der enthaltenden `IfcStructuralLoadGroup`
Lastfall (Schicht 3, dieser Eintrag)	`IfcStructuralLoadCase` (konkreter Subtyp von `IfcStructuralLoadGroup`); trägt eigene GlobalId und das Attribut `SelfWeightCoefficients`
Lastkombination (Schicht 4)	`IfcStructuralLoadGroup` mit `PredefinedType = LOAD_COMBINATION`
Inzidenz Einwirkung ↔ Bauteil	`IfcRelConnectsStructuralActivity` zwischen `IfcStructuralAction` und `IfcStructuralItem` (Member/Connection)
übergeordneter Bemessungs-Container	`IfcStructuralAnalysisModel` (umschließt Tragwerks-Pendant + alle Lasten/Aktionen/Gruppen)

Die IFC-Trennung von Lastwert (IfcStructuralLoad) und Wirkung am Modell (IfcStructuralAction) ist in der Norm- Sprache implizit, in der App-Modellierung aber wichtig: ein Lastwert allein ist keine Einwirkung — erst die Wirkung an einem geometrischen Träger macht ihn zur Einwirkung im Sinne der Schicht 1. Die App folgt dieser Trennung im Folgeeintrag einwirkung.

IFC kollabiert die App-Schichten 2/3/4 in eine einzige Entität IfcStructuralLoadGroup mit PredefinedType-Diskriminator. Beim IFC-Export trägt die App den Lastfall als IfcStructuralLoadCase (konkreter Subtyp), die Lastkombination als IfcStructuralLoadGroup mit PredefinedType = LOAD_COMBINATION, und die Bemessungssituation als Property auf der Gruppe.

Das BTLx-Schema (design2machine) trägt keine eigene Lastfall- Entität; Lastbezüge erscheinen dort nicht — analog zur Auflager- und Verbindungs-Seite (siehe hg_auflager.md, hg_verbindung.md).

Lastfall vs. Tragwerk¶

Der Lastfall ist Bestandteil eines Tragwerks — in der Tragwerks-Tupel-Repräsentation (B, V, A, L) nach hg_tragwerk.md ist L die endliche Menge der zu berücksichtigenden Lastfälle. Die Beziehung ist asymmetrisch: das Tragwerk setzt den Lastfall in seiner L-Komponente voraus; der Lastfall setzt das Tragwerk nicht voraus, sondern referenziert lediglich Bauteile (über inzidenz). Ein Lastfall kann formal auch ohne Tragwerks-Kontext existieren (Eingangs-Bibliothek für spätere Tragwerks-Modellierung); im typischen Modellzustand sitzt er aber als Element von L in einem Tragwerk.

Beziehungen¶

Oberbegriff: derzeit null (analog verbindung, tragwerk, auflager). Eine fachliche Spezialisierungs-Linie aus einem Oberbegriff heraus existiert nicht; die Einwirkung (Schicht 1) ist nicht Oberbegriff des Lastfalls (Schicht 3), sondern Nachbar-Begriff.
Bestandteile (partitiv):
Leiteinwirkung (Element von 𝓔; eigener Eintrag einwirkung folgt).
Begleiteinwirkungen (endliche Menge in 𝓔).
Einwirkungs-Anordnung (geometrische Verteilung pro Einwirkung im W-System).
Inzidenz (Zuordnung Einwirkung ↔ Bauteil-UUIDs).
Bemessungssituations-Zuordnung (Klassifikations-Wert aus 𝓢; eigener Eintrag bemessungssituation folgt).
Spezialisierungen nach Bemessungssituation (Folgearbeit, falls didaktisch nützlich): persistente Lastfälle, transiente Lastfälle, außergewöhnliche Lastfälle, Erdbeben-Lastfälle. Im aktuellen App-Modell als Wert der bemessungssituation- Komponente aufgelöst, nicht als Subtyp-Hierarchie.
Verwendung:
Bestandteil eines Tragwerks (tragwerk): in der Tupel-Repräsentation (B, V, A, L) ist L die Menge der Lastfälle.
Eingang einer Lastkombination (lastkombination, Folgeeintrag): die Lastkombination überlagert mehrere Lastfälle mit γ- und ψ-Faktoren zum Bemessungswert E_d.
Abgrenzung:
Einwirkung (einwirkung, Folgeeintrag): Schicht-1- Begriff; eine Einwirkung ist Bestandteil eines Lastfalls, nicht selbst ein Lastfall. Die Einwirkung ist nicht Oberbegriff des Lastfalls und ausdrücklich nicht Synonym.
Bemessungssituation (bemessungssituation, Folgeeintrag): Schicht-2-Begriff; ein Klassifikationswert, der den Lastfall einem Tragwerks-Lebenszustand zuordnet. Mehrere Lastfälle pro Bemessungssituation; ein Lastfall gehört zu genau einer Bemessungssituation.
Lastkombination / Einwirkungskombination (lastkombination, Folgeeintrag): Schicht-4-Begriff; rechnerische Überlagerung mehrerer Lastfälle. Eine Lastkombination ist eine Operation über der Menge der Lastfälle, nicht selbst ein Lastfall.
Gefährdungsbild (Korpus-Begriff, kein eigener Eintrag geplant; Kategorie (D) nach HG_KONVENTIONEN.md §6): Schweizer Spezifikum aus SIA 260 §4; eine Risiko-Szenarien- Beschreibung, die der Bemessungssituation vorgelagert ist. Ohne Pendant in EN 1990.
Lastannahme (Korpus-Begriff): synonym mit Einwirkung (Schicht 1), nicht mit Lastfall (Schicht 3); in abgelehnte_benennungen geführt.
Tragwerk (tragwerk): das übergeordnete Aggregat, in dessen L-Komponente der Lastfall Element ist. Lastfall ist Bestandteil eines Tragwerks; er ist nicht selbst Tragwerk.
Auflager (auflager): Lastpfad-Ende. Auflager und Lastfall sind beide Bestandteile des Tragwerks-Tupels (Komponenten A und L), aber unterschiedliche Aggregate mit unterschiedlicher Substanz: Auflager trägt geometrische Manifestation + Wertigkeit pro Freiheitsgrad, Lastfall trägt Einwirkungs-Anordnung + Bauteil-Inzidenz.
Bauteil (bauteil): das Trägerobjekt der Einwirkungs- Inzidenz. Bauteile werden im Lastfall ausschließlich über UUID referenziert (Foreign-Key-Regel); ein Lastfall ist kein Bauteil und enthält kein Bauteil partitiv.
Statisches System (statisches_system, Folgeeintrag): die bemessungstechnische Idealisierung des Tragwerks mit reduzierten Stab-Einwirkungen. Der Lastfall ist die nachweisbezogene Eingangs-Anordnung am bauteilbezogenen Tragwerk; das statische System trägt die daraus abgeleiteten reduzierten Modell-Lasten.

Implementierungshinweis¶

Datentyp (Domänen-Schicht, Kotlin, Schicht domain.aggregat.lastfall):

package domain.aggregat.lastfall

import java.util.UUID

/** Einwirkungs-Kategorie nach EN 1990 §4.1.1 / SIA 260 §4. */
enum class Einwirkungskategorie { STAENDIG_G, VERAENDERLICH_Q, AUSSERGEWOEHNLICH_A, ERDBEBEN_AE }

/** Bemessungssituation nach EN 1990 §3.2. */
enum class Bemessungssituation { PERSISTENT, TRANSIENT, ACCIDENTAL, SEISMIC }

/**
 * Einwirkung (Schicht 1) — Folgeeintrag `einwirkung`.
 * Hier nur als Vorwärts-Referenz auf eigene Identität und Kategorie.
 */
data class Einwirkung(
    val uuid: UUID,
    val kategorie: Einwirkungskategorie,
    val bezeichnung: String
    /* + charakteristischer Wert, semantische Identität — Folgearbeit */
)

/** Geometrische Verteilung einer Einwirkung im W-System (Folgearbeit). */
sealed interface EinwirkungsVerteilung {
    /* Punkt-, Linien-, Flächen-, Volumen-Verteilung mit Wert+Richtung
     * pro Träger; im Folgeeintrag `einwirkung` ausformuliert. */
}

/** Inzidenz einer Einwirkung zu einer Bauteil-Stelle. */
data class EinwirkungsInzidenz(
    val einwirkungUuid: UUID,
    val bauteilUuid: UUID
    /* + optional: Bauteilflaeche/Kante/Punkt-Selektor — Folgearbeit */
)

/**
 * Lastfall (Schicht 3): Aggregat aus physikalisch verträglicher Anordnung
 * gleichzeitig wirkender Einwirkungen für einen bestimmten Nachweis.
 *
 * Glossar: hg_lastfall.md
 *
 * NICHT Subtyp von Element. Eigene Aggregat-Klasse, analog Verbindung,
 * Tragwerk, Auflager.
 *
 * IFC: IfcStructuralLoadCase (Subtyp von IfcStructuralLoadGroup).
 * BTLx: keine eigene Entität.
 */
data class Lastfall(
    val uuid: UUID,
    val bemessungssituation: Bemessungssituation,
    val leiteinwirkung: Einwirkung,
    val begleiteinwirkungen: Set<Einwirkung>,
    val einwirkungsAnordnung: Map<UUID, EinwirkungsVerteilung>,    // EinwirkungUuid -> Verteilung
    val inzidenz: Set<EinwirkungsInzidenz>,
    val bezeichnung: String? = null
) {
    init {
        // L1. leiteinwirkung ∉ begleiteinwirkungen
        // L2. ∀ e ∈ E(ℓ): einwirkungsAnordnung[e.uuid] != null
        // L3. ∀ e ∈ E(ℓ): { i ∈ inzidenz | i.einwirkungUuid == e.uuid }.isNotEmpty()
        // L4. Modell-Validierung: jede inzidenz.bauteilUuid existiert im Modell
        // L5. physikalische Verträglichkeit (zugesichert, nicht geprüft)
        // L6. Kategorie-Konsistenz mit Bemessungssituation (zugesichert)
    }

    /** Gesamt-Einwirkungsmenge E(ℓ). */
    fun einwirkungen(): Set<Einwirkung> = begleiteinwirkungen + leiteinwirkung
}

Einheit: Längen in mm (Double); Lasten in N (Einzelkraft), N/m (Linienlast), N/m² (Flächenlast); Temperatur in K (Differenz) bzw. °C (absoluter Wert mit dokumentierter Referenz); Winkel intern in Radiant. Alle Last-Werte konsistent SI.
Identität: uuid ist Pflicht und eigenständig (eigene UUID des Aggregats; nicht UUID eines Bauteils, einer Einwirkung oder einer Bemessungssituation).
Foreign-Key-Regel: Bauteil-Bezüge in inzidenz und in späteren Lastpfad-Aussagen referenzieren ausschließlich Bauteil- UUIDs (Memory project_bauteil_identifikation). Einwirkungs- Bezüge in inzidenz und in einwirkungsAnordnung referenzieren ausschließlich Einwirkungs-UUIDs.
Invarianten (in der Aggregat-Fabrikfunktion Lastfall.bilde(modell: Modell, …) geprüft; bei Verletzung Resultat.Fehler, niemals Exception):
leiteinwirkung !in begleiteinwirkungen ⇒ sonst Entartet.LeiteinwirkungDoppelt (L1).
Anordnung für jede Einwirkung definiert ⇒ sonst Entartet.AnordnungUnvollstaendig (L2).
Inzidenz für jede Einwirkung nicht-leer ⇒ sonst Entartet.InzidenzLeer (L3).
Jede in inzidenz referenzierte Bauteil-UUID existiert im Modell ⇒ sonst Entartet.BauteilUnbekannt (L4).
Physikalische Verträglichkeit (L5) und Kategorie- Konsistenz mit Bemessungssituation (L6): zugesichert, nicht im init geprüft. Formale Prüfung erfolgt in der Bemessungs-Schicht (Lastkombinations-Generator).
Edge Cases:
Lastfall mit leerer Begleitmenge: zulässig (reine Eigenlast-Situation; Leiteinwirkung = Eigenlast, begleiteinwirkungen = emptySet()).
Außergewöhnlicher Lastfall: bemessungssituation = ACCIDENTAL mit mindestens einer A-Einwirkung in E(ℓ); typisch: Anprall als Leiteinwirkung, Eigenlast und quasi-ständige Nutzlast als Begleiteinwirkungen.
Erdbeben-Lastfall: bemessungssituation = SEISMIC mit mindestens einer A_E-Einwirkung; in der Schweiz nach SIA 261 §16 mit zonen- und bauwerksklassenabhängigen Werten.
Mehrere Lastfälle mit derselben Einwirkungsmenge: zulässig bei unterschiedlicher Anordnung oder Inzidenz (z. B. „Wind aus Süd“ und „Wind aus Nord“).
Lastfall ohne Tragwerk: formal zulässig (Eingangs- Bibliothek); im typischen Modellzustand sitzt der Lastfall in der L-Komponente eines Tragwerks.
Vermischung Schicht 3 / Schicht 4 ablehnen: ein Aufruf-Code, der einen Lastfall als „Lastkombination mit γ = 1“ konstruieren möchte, wird abgewiesen — der dafür vorgesehene Aggregat-Typ ist Lastkombination (Folgearbeit), nicht Lastfall.
Toleranz-Anwendung (siehe hg_toleranzen.md §4):
Im Lastfall selbst keine geometrischen Toleranzen, da die geometrischen Träger in EinwirkungsVerteilung und EinwirkungsInzidenz ihre eigene Toleranz-Anwendung mitbringen (LAENGE_EPS für Bauteil-Inzidenz-Punkte).
Last-Werte (N, N/m, N/m²) tragen keine geometrischen Toleranzen; ihre numerische Toleranz ist Sache der Bemessungs-Schicht.
IFC-Export-Mapping:
Lastfall → IfcStructuralLoadCase (Subtyp von IfcStructuralLoadGroup) mit eigener GlobalId aus uuid; SelfWeightCoefficients aus Eigenlast-Anordnung, falls dargestellt.
bemessungssituation → Property auf der enthaltenden IfcStructuralLoadGroup oder im umschließenden IfcStructuralAnalysisModel.
leiteinwirkung und jede e ∈ begleiteinwirkungen → IfcStructuralAction (Point/Curve/Surface je nach Verteilungs-Dimension) mit AppliedLoad als passender IfcStructuralLoad-Subtyp.
inzidenz → IfcRelConnectsStructuralActivity zwischen IfcStructuralAction und IfcStructuralItem des Bauteils.
Eine spätere Lastkombination (Folgearbeit) wird als IfcStructuralLoadGroup mit PredefinedType = LOAD_COMBINATION exportiert und referenziert die enthaltenen IfcStructuralLoadCase- Instanzen.
BTLx-Export: keine eigene Entität; Lastfälle werden beim BTLx-Export nicht ausgegeben (BTLx ist Maschinen-Format für die zerspanende Vorfertigung, nicht für die Bemessungs-Schicht).
Abgeleitete Eigenschaften (als Funktionen, keine Felder):
einwirkungen(): Set<Einwirkung> — Vereinigung {leiteinwirkung} ∪ begleiteinwirkungen.
bauteilUuids(): Set<UUID> — Menge aller Bauteil-UUIDs in inzidenz.
enthaeltKategorie(k: Einwirkungskategorie): Boolean — Existenz einer Einwirkung der Kategorie k in E(ℓ).
istAussergewoehnlich(): Boolean — bemessungssituation == ACCIDENTAL.
istErdbebenLastfall(): Boolean — bemessungssituation == SEISMIC.
Bezeichner-Konvention (siehe docs/_CODE_KONVENTIONEN.md): Domänen-Klasse heißt Lastfall (deutsch, Glossarbegriff). „Belastungsfall“, „Lastannahme“ und englische Pendants (load case, action) werden weder als Klassen noch als KDoc-Stichworte geführt; sie sind ausdrücklich als abgelehnte Benennungen markiert.

Quellen¶

Primär (normativ):

SIA 260:2013, „Grundlagen der Projektierung von Tragwerken“, Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich, Abschnitt 4.4 (Bemessungssituationen und Lastfälle).
DIN EN 1990:2010-12, „Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung“, Abschnitte 1.5 (Begriffe), 3.2 (Bemessungssituationen) und 6 (Bemessungswerte).
DIN 1055-100:2001-03 (zurückgezogen), „Einwirkungen auf Tragwerke — Teil 100: Grundlagen der Tragwerksplanung“ — historische Definition.
DIN EN 1991-1-1:2010-12 bis DIN EN 1991-1-7, „Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke“ (Wichten/Eigengewicht/Nutzlasten, Brand, Schnee, Wind, Temperatur, außergewöhnliche Einwirkungen).
SIA 261:2020 + SIA 261/1:2020, „Einwirkungen auf Tragwerke“ und „Ergänzende Festlegungen“, Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein.
ISO 16739-1:2024, „Industry Foundation Classes (IFC) — Part 1: Data schema“ (IFC 4.3.2), Structural-Analysis-Domain, insbesondere IfcStructuralLoadCase, IfcStructuralLoadGroup, IfcStructuralAction, IfcStructuralLoad.

Sekundär:

Petersen, Chr.: Statik und Stabilität der Baukonstruktionen. Vieweg, Braunschweig (mehrfache Auflagen).
Schneider, K.-J.; Albert, A.: Bautabellen für Ingenieure.
Auflage, Bundesanzeiger Verlag, Köln 2024.
Mönck, W.; Rug, W.: Holzbau – Bemessung und Konstruktion.
Auflage, Beuth, Berlin 2015, Kap. 4.
Blass, H. J.; Sandhaas, C.: Ingenieurholzbau – Grundlagen der Bemessung. KIT Scientific Publishing, Karlsruhe 2016, Kap. 4.
Marti, P.: Tragwerksentwurf. ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion (Lehrunterlagen, archiv.ibk.ethz.ch).
SIA-D 0211, „Erläuterungen zur Tragwerksnorm SIA 260“, sgeb.ch.
Lüchinger, P.: „Konzept der Tragwerksnormen SIA“, Forum Holzbau.

Korpus (nicht autoritativ):

Wikipedia, Lemma „Lastfall“ (abgerufen 2026-05-14): historische Lastfall-Klassen H und HZ.
mauerwerksbau-lehre.de, „Einwirkungskombinationen“ (abgerufen 2026-05-14).
drvollenweiderag.ch, „Gefährdungsbild und Bemessungssituation“ (abgerufen 2026-05-14).
structuralbasics.com, „Design situations EN 1990“ (abgerufen 2026-05-14).
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