Dach-Statik.pdf

Ruhr-Universität Bochum Fakultät für Bau- und UmweltingenieurwissenschaftenBaukonstruktionen und Bauphysik Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Wolfgang M. Willems

S i tScriptum

zur Lehrveranstaltung

BAUKONSTRUKTIONEN

Themenbereich

Geneigte Dächer

Scriptum zur Lehrveranstaltung BAUKONSTRUKTIONEN

V 1.2 vom Mai 2011 Themenbereich „Geneigte Dächer“ GD 1


3 Geneigte Dächerg3.1 Differenzierung von Dacharten nach der Neigung

Eine erste Differenzierung eines Daches bezüglich seiner Art (Geneigtes Dach,

Flachdach) kann nach seiner Neigung α erfolgen:

• Flachdächer mit α ≤ 5° (vgl. Scriptums „Flachdächer“)

• Flach geneigte Dächer mit 5° < α ≤ 20°

• Steildächer mit α > 20°geneigte Dächer

Die Grundformen des geneigten Daches sind Pultdach sowie das Satteldach mit seinen

Variationen Walmdach (→ Reduzierung der auf den Giebel einwirkenden Windlasten)

und Mansarddach (→ Nutzung des ersten Dachgeschosses [ Mansarde“ nach J Hardouin-und Mansarddach (→ Nutzung des ersten Dachgeschosses [„Mansarde nach J. Hardouin-

Mansart, der lt. Brockhaus zu Unrecht als ihr Erfinder gilt] mit nur geringen Einschränkungen im

Sinne eines bewohnten Vollgeschosses), vgl. dazu Bild 3.1-1.

Bild 3 1 1 Darstellung von Pultdach Satteldach Walmdach MansarddachBild 3.1-1 Darstellung von Pultdach, Satteldach, Walmdach, Mansarddach

3.2 Differenzierung von Dacharten nach dem konstruktiven FeuchteschutzIm Gegensatz zu Fachdächern, die eine Dachabdichtung erhalten, werden geneigte

Dächer in der Regel mit einer Dachdeckung versehen. Signifikantestes

Unterscheidungs merkmal ist dass Dachabdichtungen wasserdicht ausgeführt werdenUnterscheidungs-merkmal ist, dass Dachabdichtungen wasserdicht ausgeführt werden,

verhindern somit ein Durchdringen auf der Abdichtung stehendenden Wassers.

Dachdeckungen bewirken dagegen durch ihre geneigte und elementweise

überlappende Bauweise einen schnellen Ablauf des Niederschlagwassers vom

Bauwerk. Sie müssen daher nicht wasserdicht




ausgeführt werden. Bei starkem Wind, rückstauendem Schnee etc. kann daher

Niederschlag unter die Dachdeckung gelangen, was beim Aufbau eines Daches zu

berücksichtigen ist.

3.3 BezeichnungenDie üblichen Fachausdrücke für die einzelnen Gestaltungsmerkmale eines Daches sind

in Bild 3.3-1 dargestellt.

Bild 3.3-1 Fachausdrücke für die einzelnen Gestaltungsmerkmale eines Daches

3.4 Anforderungen an geneigte Dächer

3.4.1 Statisch-konstruktive AnforderungenHinsichtlich der statisch-konstruktiven Anforderungen muss gewährleistet sein:

die Standsicherheit der Dachkonstruktion und- die Standsicherheit der Dachkonstruktion und

- die Begrenzung der Verformungen, so dass keine Schäden im Bereich des Dachfbaus

bzw. der Unterkonstruktion entstehen (Nachweise nach DIN 1052).




3.4.2 Bauphysikalische Anforderungen

Die Dachkonstruktion muss auf Seiten der Bauphysik den Anforderungen

- des Witterungsschutzes (DIN 4108–3),

- des Wärmeschutzes (DIN 4108 – 2, Energieeinsparverordnung),

- des Tauwasserschutzes (DIN 4108– 3),

- der Luftdichtheit (DIN 4108–2, -7, Energieeinsparverordnung),

- des Schallschutzes (DIN 4109),

- des Brandschutzes (Landesbauordnung, DIN 4102

genügen.

3.5 Zimmermannsmäßige Dachkonstruktionen

3.5.1 ÜberblickDer Entwurf der Dachkonstruktionen geht von der Dachhaut aus. Die Deckung der

geneigten Dächer verlangt grundsätzlich eine den Höhenlinien folgende Unterlage, sei

es eine Lattung aus Holzlatten für Ziegel-, Betondachstein-, Faserzement- oder Reet-

deckung oder eine Schalung aus dicht liegenden Brettern für Schiefer-, Metall- oder

Dachbahnendeckung. Lattung oder Schalung liegt ihrerseits auf Trägern, die zwangs-

läufig senkrecht zu den Höhenlinien in Neigungsrichtung des Daches ausgerichtet sind,läufig senkrecht zu den Höhenlinien in Neigungsrichtung des Daches ausgerichtet sind,

den Sparren [Der Sparren, mittelhochdeutsch sparre, althochdeutsch sparro]. Wenn die Gebäude-

längswände einen hinreichend kleinen Abstand haben, können die Sparren ohne

Zwischenunterstützung auf den Längswänden gelagert werden. Dabei werden die

Sparren auf Schwellen gelegt, die das Ausrichten und Anschließen der Sparren

wesentlich erleichtern und die Einzellasten aus den Sparren auf die Wand verteilen. Alle

die Sparren stützenden waagerechten Träger werden Pfetten [Die Pfette, spätmittelhoch-

deutsch pfette, über das Romanische aus dem Lateinischen patena] genannt, gleichgültig, ob sie

wie die Schwellen kontinuierlich oder Punkt gestützt sind. Die oberste Pfette ist die First-




pfette, am Fuß der Sparren liegt die Fußpfette (Bild 3.5-2a). Bild 3.5-1 zeigt diese

Grundkonzeption des geneigten Daches, die letztlich allen geneigten Dächern zugrunde

liegt: Dachlattung auf Sparren, Sparren auf Pfetten. Der Sparren übt aufgrund seiner

waagerecht geschnittenen Lagerflächen unter senkrechten Lasten (z. B. Eigenlast) nur

senkrechte Kräfte auf die Unterkonstruktion aus.

Bild 3.5.1-1 Grundsätzlicher Aufbau einer Dachkonstruktion

Bei größerer Spannweite muss der Sparren eine Zwischenstützung, zum Beispiel durch

eine Mittelpfette, erhalten (Bild 3.5.1-2b). Die Mittelpfette kann bei kurzen Gebäuden auf

den Giebelwänden ohne Zwischenstützung gelagert sein oder bei längeren Gebäuden

zusätzlich auf Querwänden oder Stützen aufliegen Günstiger als die Form deszusätzlich auf Querwänden oder Stützen aufliegen. Günstiger als die Form des

Pultdaches ist für breite Gebäude die Form des Satteldaches (vgl. Bild 3.1-1). Von den

beiden gleichen hohen Längswänden laufen die Sparren auf die Firstpfette (Bild

3.5.1-2c), die hier – wie die Mittelpfette – allein auf den Giebelwänden oder zusätzlich

auf Zwischenstützungen liegt.




Alle Dächer, deren Sparren gemäß auf Pfetten gelagert sind und die unter senkrechter

Belastung nur senkrechte Kräfte auf die Pfetten abgeben, werden Pfettendächer

genannt.

G i d i t d i B üh kt b d Stäb h Bild 3 5 1 2dGegeneinander geneigte und im Berührungspunkt verbundene Stäbe nach Bild 3.5.1-2d

bilden ein außerordentlich tragfähiges System, wenn beide Fußpunkte außer in

senkrechter auch in horizontaler Richtung gehalten sind. Eine Stützung im First ist nicht

erforderlich. Die Lasten werden zu einem großen Teil über Druckkräfte in den Sparren

auf die Fußpunkte abgetragen. Pfetten sind gegebenenfalls nur als Schwellen an den

Auflagern erforderlich. Alle Dächer, deren Sparren gemäß Bild 3.5.1-2d am Fußpunkt in

senkrechter und horizontaler Richtung gehalten sind und die ein Dreigelenksystem

bilden, werden Sparrendächer genannt. Insbesondere in historischen

mehrgeschossigen Dächern kommen häufig kombinierte Systeme vor mit Pfetten in den

t G h d D i l k t i Fi t h ßunteren Geschossen und Dreigelenksystemen im Firstgeschoß.

Bild 3 5 1 2 Möglichkeiten der SparrenauflagerungBild 3.5.1-2 Möglichkeiten der Sparrenauflagerunga) Auflagerung auf Fuß- und Firstpfette beim Pultdachb) Durchlaufsparren auf Fuß-, Mittel- und Firstpfettec) Auflagerung auf Fuß- und Firstpfette beim Satteldachd) Dreigelenksystem eines Sparrendaches ohne Zugband (unverschiebliche Auflager)e) Dreigelenksystem eines Sparrendaches mit Zugband (ein verschiebliches Auflager)f) Dreigelenksystem eines Sparrendaches mit Zugband und Kehlbalken




Eine systematische Übersicht üblicher zimmermannsmäßiger Dachkonstruktionen gibt

Bild 3.5.1-3. Weitere Konstruktionen sind denkbar.

Zimmermannsmäßige Dachkonstruktionen

SparrendächerPfettendächer

strebenloses Pfettendach

Abgestrebtes Pfettendach Kehlbalkendach(reines) Sparrendach

Festes Sparrenauflager an der Fußpfette

Festes Sparrenauflager an der Mittelpfette

Wahlweise mit Zuggurt oder unverschieblichem

Auflagern

Kehlbalkendach mit verschieblichem

Kehlbalken

Kehlbalkendach mit unverschieblichem

Kehlbalken

Bild 3.5.1-3 Übersicht über die heute üblichen zimmermannsmäßiger Dachkonstruktionen




3.5.2 Pfettendächer

Sparren

In Pfettendächern tragen mit dem First parallel laufende Pfetten die aufliegenden

Sparren. Die Sparren sind als einfeldrige oder durchlaufende oder auskragende Balken

vorwiegend auf Biegung beansprucht.

Pfettenauflagerung

Die Pfetten können ihrerseits auf vielfältige Weise unterstützt und gelagert werden. Bei

üblichen Hallenbauten liegen die Pfetten meistens als durchlaufende Träger oder als

G b d K lt ä f H ll lä i ht t Bi d IGerber- oder Koppelträger auf quer zur Hallenlängsrichtung gespannten Bindern. Im

Geschoßbau ist der Dachraum in der Regel frei von tragfähigen Wänden, so dass zur

Auflagerung der Pfetten ein besonderes Tragwerk aus Stützen (auch Stiele oder Pfosten

genannt), Streben, Zangen und Riegeln erforderlich ist. Wenn der Dachraum ungenutzt

bleibt, haben sich im Geschoßbau, ähnlich wie im Hallenbau, auch vorgefertigte Binder

(z. B. Fachwerkträger aus Holz) als zweckmäßig erwiesen. Zweifellos ist es am

einfachsten, die Pfetten auf senkrecht stehende Stützen zu legen. In älteren Dächern

sind die Pfetten häufig durch Kopfbänder mit den Stützen biegesteif verbunden. In der

Pfetten-Stiel-Ebene (also in Längsrichtung des Gebäudes) entsteht auf diese Weise ein

mehrfeldriger Rahmen Allerdings sind solche Systeme vergleichsweise verformungsmehrfeldriger Rahmen. Allerdings sind solche Systeme vergleichsweise verformungs-

weich, so dass meistens eine zusätzliche Aussteifung durch Streben in den Endfeldern

erforderlich ist. Bild 3.5.2-1 zeigt ein solches System sowie drei neuere Vorschläge zur

Stützung und Längsaussteifung von Pfettensträngen für unterschiedliche Abstände der

tragenden Wände. Die Anordnung von V-Stützen erhöht zwar die Anzahl der stützenden

Bauglieder; aber gleichzeitig verkleinert sich der erforderliche Holzquerschnitt für die

Pfetten so weit, dass diese Ausbildung wirtschaftlich sein kann.




a) b)

c)

d)

Bild 3.5.2-1 Übersicht über die verschiedenen Arten von Pfettensträngen

a) Pfettenstrang mit Kopfbandstützena) Pfettenstrang mit Kopfbandstützen

b) Pfettenstrang mit V-Stützen bei gleichmäßigem Abstand der tragenden Wände

c) Dreifachstützen bei weitem Abstand der tragenden Wände

d) Unterstützung bei ungleichmäßiger Anordnung der tragenden Wände

Dachstuhl

Zur Aussteifung in Querrichtung waren früher mehrere Systeme gebräuchlich.

Häufig wurden die Stielpaare durch Zangen verbunden und nach beiden Seiten

abgestrebt (Bild 3.5.2-2a). Da Streben mit traditionellen Anschlüssen nur geringe




Zugkräfte übertragen können, ist je nach Windrichtung entweder die eine oder die

andere Strebe als Druckstrebe wirksam. Dabei steht die Zange ebenfalls unter

Druckbeanspruchung. Bild 3.5.2-2b zeigt das Traggerüst, das den Stuhl für die Sparren

bildet, im Ganzen. Wegen der zwei Stielreihen wird das System als doppelt oder

zweifach stehender Stuhl bezeichnet. Er ist für sich standfest. Die Sparren liegen auf,

ohne dass sie zum Gesamttragverhalten des Systems beitragen.

Hat das Dach nur eine tragende Pfette mit einer Pfostenreihe, so spricht man von einem

einfach stehenden, bei drei Pfetten (zum Beispiel zwei Mittelpfetten und eine Firstpfette)

mit drei Stielreihen von einem dreifach stehenden Stuhlmit drei Stielreihen von einem dreifach stehenden Stuhl.

a) b)

Bild 3.5.2-2 Dachstuhl mit Darstellung der Abstrebung (a) sowie perspektivischer Darstellung des Gesamtsystems (b)y ( )

In Bild 3.5.2-3 werden die Schnittkräfte in einem abgestrebten Stuhl für die unter-

schiedlichen Lastfälle „symmetrische Vertikalbelastung“, „unsymmetrische Vertikal-

belastung“ sowie „unsymmetrische Horizontalbelastung“ unter Berücksichtigung der

Zugweichheit zimmermannsmäßiger Verbindungstechniken dargestellt.




Hängewerk

Bild 3.5.2-3 Schnittkräfte in einem abgestrebten Stuhl für die unterschiedlichen Lastfälle „symmetrische Vertikalbelastung“, „unsymmetrische Vertikalbelastung“ sowie „unsymmetrische Horizontal-belastung“ unter Berücksichtigung der Zugweichheit zimmermannsmäßiger Verbindungs-techniken dargestellt

In der Ansicht ähnlich wie der zweifach stehende Stuhl, aber im Tragverhalten

verschieden, ist das doppelte Hängewerk (Bild 3.5.2-4), das meistens die ganze

Gebäudebreite ohne Zwischenstützung überspannt.

Beim Hängewerk sind die Stiele nur zugfest mit der Unterkonstruktion – in der Regel ein

Bundbalken verbunden Symmetrische Lasten werden über die Streben abgeleitet InBundbalken – verbunden. Symmetrische Lasten werden über die Streben abgeleitet. In

Bild 3.5.2-5 werden die Schnittkräfte in einem doppelten Hängewerk für die

unterschiedlichen Lastfälle „symmetrische Vertikalbelastung“, „unsymmetrische

Vertikalbelastung“ sowie „unsymmetrische Horizontalbelastung“ unter Berücksichtigung

der Randbedingung, dass die Stützenfüße nur zugfest angeschlossen sind.




Bild 3.5.2-4 Doppeltes Hängewerk

Die Stühle sind dabei unbelastet, sofern sie nicht angehängte Lasten aus der Decke

aufzunehmen haben, wozu das Hängewerk häufiger herangezogen wird. Bei

Bundbalken

unsymmetrischer Belastung wird die Last am Aufpunkt in die Richtungen der Strebe und

des Spannriegels zerlegt; die Stütze unter dem Lastangriffspunkt bleibt unbelastet. Im

gegenüberliegenden Knoten ruft die Druckkraft des Spannriegels eine Strebendruckkraft

und eine Zugkraft in der Stütze hervor. Unter horizontalen Lasten verhalten sich beide

S t l i h ti D Hä k i t l f di Bi f ti k it d B db lkSysteme gleichartig. Das Hängewerk ist also auf die Biegefestigkeit des Bundbalkens

angewiesen.

Bild 3.5.2-5 Schnittkräfte in einem doppelten Hängewerk für die unterschiedlichen Lastfälle „symme-trische Vertikalbelastung“, „unsymmetrische Vertikalbelastung“ sowie „unsymmetrische Horizontalbelastung“ unter Berücksichtigung der Randbedingung, dass die Stützenfüße nur zugfest angeschlossen sind




Sprengwerk

Das Hängewerk wandelt sich zum Sprengwerk, wenn die Stützen nicht zugfest, sondern

mit einem Schwebezapfen für unsymmetrische Lasten druckfest angeschlossen werden

(Bild 3.5-6). Sprengwerke sind verbreitet anzutreffen, werden aber heute kaum noch

h t llthergestellt.

In Bild 3.5.2-7 werden die Schnittkräfte in einem Sprengwerk für die unterschiedlichen

Lastfälle „symmetrische Vertikalbelastung“, „unsymmetrische Vertikalbelastung“ sowie

unsymmetrische Horizontalbelastung“ unter Berücksichtigung der Randbedingung

Bild 3.5.2-6 Schwebezapfen in einem Sprengwerk (links aufsitzend, rechts schwebend)

„unsymmetrische Horizontalbelastung unter Berücksichtigung der Randbedingung,

dass die Stützen mit Schwebezapfen schwebend angeschlossen sind.

Unter symmetrischer Belastung „schweben“ die Aufstandsflächen der Stützen einige cm

über dem Bundbalken, so dass sie wirkungslos sind. Infolgedessen bilden die Streben

mit dem Riegel eigentlich ein verschiebliches Gelenkviereck, das allerdings für

symmetrische Belastung der Stützlinie entspricht. Demnach werden symmetrische

Lasten wie beim Hängewerk über die Streben abgetragen.

Unter unsymmetrischer Last verschiebt sich das Gelenkviereck, und die Stütze unter

der Last senkt sich auf den Bundbalken ab. Es entsteht eine kraftschlüssige Verbindung

und damit ein neues tragfähiges System in dem der Bundbalken die unsymmetrischenund damit ein neues tragfähiges System, in dem der Bundbalken die unsymmetrischen

Lasten über Biegung auf die Wände abträgt. Der Grundgedanke besteht also darin, die

größten symmetrischen Lasten und Schnee ohne Beanspruchung des Bundbalkens

über die Streben auf die Außenwände zu leiten und den Bundbalken nur mit den

kleineren unsymmetrischen Lasten zu beanspruchen.




Die mit der Systemveränderung verbundenen Unsicherheiten in der tatsächlichen

Bild 3.5.2-7 Schnittkräfte in einem Sprengwerk für die unterschiedlichen Lastfälle „symmetrische Vertikalbelastung“, „unsymmetrische Vertikalbelastung“ sowie „unsymmetrische Horizontal-belastung“ unter Berücksichtigung, dass die Stützen mit Schwebezapfen schwebend angeschlossen sind

Die mit der Systemveränderung verbundenen Unsicherheiten in der tatsächlichen

Kräfteverteilung und die relativ großen Verformungen entsprechen nicht mehr den heute

üblichen Sicherheitsanforderungen. Aber in der Vergangenheit hat sich diese

verformungsfähige „weiche“ Konstruktion, die örtlichen Überbeanspruchungen durch

Kräfteumlagerungen ausweichen kann, durchaus bewährt.

Hängewerke und Sprengwerke eignen sich als symmetrische Systeme in der Regel nur

für symmetrische Grundrisse. Für unregelmäßige Grundrisse ist der stehende Stuhl die

angemessene Konstruktion




Liegender Stuhl

Wenn der Dachraum stützenfrei bleiben sollte, zum Beispiel in Lagerhäusern, wurden

die Stützen schräg gestellt oder gelegt. Kopfbänder zwischen Stützen und Riegel

ergänzen das System zu einem Rahmen und geben dem so genannten liegenden Stuhl

die erforderliche Quersteifigkeit (Bild 3.5.2-8).

Bild 3.5.2-8 Konstruktion eines liegenden Stuhls

In Bild 3.5.2-9 werden die Schnittkräfte in einem liegenden Stuhl für die unter-

schiedlichen Lastfälle „symmetrische Vertikalbelastung“, und „unsymmetrische

Vertikalbelastung“ sowie „unsymmetrische Horizontalbelastung“ unter Berücksichtigung

der Randbedingung, dass die Stützenfüße nur zugfest angeschlossen sind, dargestellt.

Unter symmetrischer Belastung verhält sich der liegende Stuhl wie ein Sprengwerk.y g g p g

Unter unsymmetrischen Lasten ist er zwar tragfähig, aber doch recht weich. Häufig

wurden liegende Stühle deshalb durch entsprechenden Verbund mit den Sparren

zusätzlich ausgesteift




Bild 3.5.2-9 Schnittkräfte in einem Sprengwerk für die unterschiedlichen Lastfälle „symmetrische Vertikalbelastung“, „unsymmetrische Vertikalbelastung“ sowie „unsymmetrische Horizontal-belastung“ unter Berücksichtigung, dass die Stützen mit Schwebezapfen schwebend angeschlossen sind

Strebenloses Pfettendach

Heute werden Pfettendächer in der Regel ohne eine besondere Abstrebung als streben-

loses Pfettendach ausgeführt. Die erforderliche Quersteifigkeit erreicht man durch

Einbeziehung jeweils jener Sparren zum Tragsystem des Stuhls, die über den Stielen

liegen. Sparren und Stiel bilden einen Bock. Die Verbindung mit dem Stiel ist am

einfachsten durch Laschen herzustellen die häufig als Zangen zumeinfachsten durch Laschen herzustellen, die häufig als Zangen zum

gegenüberliegenden Bock durchlaufen und dann auch als Deckenträger für einen

Dachausbau dienen können (Bild 3.5.2-10). Im Übrigen werden bei allen Sparren die

horizontalen Komponenten aus der anteiligen Windlast am Fußpunkt abgegeben, so

dass die Windlast




kontinuierlich längs der Traufe in die Deckenscheibe geleitet wird und die Mittelpfette nur

senkrechte Lasten erhält.

Das stützende, in der Querebene steife System, bestehend aus dem Pfostenpaar, der

Zange und den beiden zugehörigen Sparren, nennt man einen Binder. Die Sparrenpaare

zwischen den Bindern heißen Leergebinde

Bild 3.5.2-10 Konstruktion eines strebenlosen Pfettendaches und Darstellung des korrespondierenden statischen Systems

Wenn die Sparren von der Mittelpfette zum First weit auskargen werden sie manchmalWenn die Sparren von der Mittelpfette zum First weit auskargen, werden sie manchmal

durch eine Firstbohle verbunden. Gewöhnlich lässt man Kragsparren frei enden. Das

Verhältnis von Feld- zu Kraglänge ist bei etwa 3:1 wegen der zugehörigen

Biegemomentenverteilung am günstigsten. Die üblichen Stützweiten für Pfetten liegen

zwischen 3 m und 4 m.




3.5.3 Sparrendächer

Paarweise gegeneinander geneigte Sparren, die im First kraftschlüssig verbunden sind

und am Fußpunkt ein fest, vertikal und horizontal unverschiebliches Auflager haben,

bilden ein tragfähiges Dreigelenksystem, vgl. Bild 3.5.1-2 und Bild 3.5.3-1. Die Sparren

werden dabei außer auf Biegung zusätzlich auf Druck beansprucht. Dachtragwerke, die

aus derartigen Sparrenpaaren ohne First- und Mittelpfette gebildet werden, heißen

Sparrendächer.

Bild 3.5.3-1 Konstruktionen eines Sparrendaches

Die Sparrendruckkraft ist bei sonst gleichen Verhältnissen wesentlich von der

Dachneigung abhängig. Man erkennt aus Bild 3.5.3-2, dass sich die Sparrendruckkraft

bei Dachneigungen >30° nur wenig ändert. Bei abnehmender Neigung ab 30° steigt die

Druckkraft jedoch zunehmend steil an. Die wirtschaftlich vertretbare Grenze für

Sparrendächer dürfte bei wenigstens 20° Dachneigung liegenSparrendächer dürfte bei wenigstens 20 Dachneigung liegen.

Bild 3.5.3-2 Sparrendruckkraft in Abhängigkeit von der Dachneigung eines Sparrendaches


V 1.2 vom Mai 2011 Themenbereich „Geneigte Dächer“

p g g g g p

GD 18


Sparrendächer haben einen geringen Holzbedarf als Pfettendächer. Andererseits

verlangen sie besondere Sorgfalt beim Zuschnitt und bei der Montage, dem so

genannten Abbund, so dass die Kosten für den Abbund bei Sparrendächern höher sein

können als bei Pfettendächern. Von Vorteil ist der freie Dachraum. Allerdings sind die

Mö li hk it d D h t lt B d h d Ei b G b d TMöglichkeiten der Dachgestaltung, z. B. durch den Einbau von Gauben und Terrassen,

im Vergleich zum Pfettendach eingeschränkt, weil die Sparren immer paarweise auf-

treten und das Auswechseln eines durch Druckkräfte beanspruchten Sparrens

aufwendiger ist als die Unterbrechung oder das Auslassen von Sparren im Pfettendach.

Die Aussteifung in Längsrichtung liegt beim Sparrendach immer in den Dachflächen. Am

einfachsten ist die Aussteifung mit Latten herzustellen, die in diagonaler Richtung von

unten gegen die Sparren genagelt werden. Sie heißen Windrispen wenn wegen eines

Ausbaus des Dachgeschosses untergenagelte, durchlaufende Latten stören, kann man

die Latten stückeln und zwischen die Sparren legen, was allerdings aufwendig ist, oder

man bildet Andreaskre e a s er inkten Stahlbänder (Bild 3 5 3 3) Die Andreaskre eman bildet Andreaskreuze aus verzinkten Stahlbänder (Bild 3.5.3-3). Die Andreaskreuze

sind notwendig, weil die Stahlbänder nur Zug aufnehmen können.

Bild 3.5.3-3 Längsaussteifung von Sparrendächern

a) Windrispe auf Sparren genagelt

b) Windrispe zwischen den Sparren angebracht



) p p g

c) Andreaskreuz aus gelochten, verzinkten Stahlbändern

GD 19


3.5.4 Kehlbalkendächer

Entgegen überkommenen Regeln hat sich herausgestellt, dass einfache Sparrendächer

mit Sparrenlängen bis zu 7 m, bei flachen Dächern unter 30° Neigung sogar bis zu 8 m

wirtschaftlich sein können, auch wenn häufig eine Sparrenlänge von 4,50 m als

wirtschaftliche Grenze angegeben wird. Für breitere Dächer ist die Anordnung eines

Kehlbalkens zweckmäßig (Bild 3.5.4-1). Die Kehlbalken eignen sich zusätzlich als

Deckenbalken für einen Ausbau des Dachgeschosses.

Bild 3.5.4-1 Konstruktionen eines Kehlbalkendaches

Bei symmetrischen Lastfällen spreizt der Kehlbalken als Druckriegel das Sparrenpaar

auseinander und gibt dem durchlaufenden Sparren eine Zwischenstützung. Der

günstige Effekt ist an der Biegemomentenlinie und an der Biegelinie in Bild 3.5.4-2 zu

erkennen. abzulesen.

Bild 3.5.4-1 Verlauf der Biegemomente und der Biegelinie in einem Kehlbalkendach unter symmetrischer Belastung



y g

GD 20


Bei unsymmetrischen Lastfällen, zum Beispiel bei Wind in Querrichtung, ist der

Kehlbalken unwirksam. Er folgt der antimetrischen Verformung des Gespärres, ohne

das System für diesen Lastfall zu versteifen. Wenn aber die Kehlbalken durch einen

horizontalen Verband zu einer Scheibe verbunden werden und diese Scheibe an den

Giebelwänden oder an innen liegenden Querwänden in Querrichtung gehalten wird,

dann bilden die Kehlbalken ein horizontales Lager gemäß Bild 3.5.4-3.

Bei ausgebauten Dachgeschossen sollte man die Kehlbalkenlage stets zur Scheibe

ausbilden. Bild 3.5.4-4 zeigt beispielhaft die Aussteifung der Kehlbalkenlage durch einen

Verband aus Andreaskreuzen aus aufgenagelten Stahlbändern. Wird der Dachraum

Bild 3.5.4-3 Biegelinien bei unsymmetrischer Belastung eines Kehlbalkendaches, links mit verschieblichem Kehlbalken, rechts mit unverschieblichem Kehlbalken

g g

ausgebaut, so wird der Kehlbalken in der Regel durch eine schubfest vernagelte oder

verschraubte Verbretterung (ggf. auch Holzwerkstoffplatten) als Scheibe ausgebildet.

Bild 3.5.4-4 Aussteifung der Kehlbalkenlage durch einen Verband aus Andreaskreuzen aus aufgenagel-ten Stahlbändern (Isometrie)




Die Kehlbalkenscheibe ist dann durch Verankerung festzulegen, um die Verformungen

klein zu halten und unerwünschte Risse in den Wänden des Ausbaus zu vermeiden, vgl.

Darstellung in Bild 3.5.4-5.

Bild 3.5.4-1 Festlegung einer Kehlbalkenscheibe durch Verankerung in den Giebelwänden

3.5.5 Aussteifung von GiebelwändenWird ein Satteldach ausgebildet, so können die Giebelwände im Normalfall nicht durch

Querwände ausgesteift werden. Daher müssen die Giebel zur Windsog-Sicherung mit

der Dachkonstruktion verbunden werden, wobei der Dachstuhl die Giebelwand aussteift

(und nicht umgekehrt). Die Verankerung des gemauerten Giebels an einer Pfette (bzw.

an der Längsaussteifung beim Kehrbalkendach) zeigt Bild 3.5.5-1.

Bild 3.5.5-1 Verankerung eines gemauerten Giebels an Pfette oder Längsaussteifung des Daches (links: Vertikalschnitt, rechts: Horizontalschnitt)




Mögliche Verankerungen am Sparrendach (mit und ohne Dachüberstand) sind in Bild

3.5.5-2 dargestellt.

Bild 3 5 5 2 V k i t Gi b l S d h li k it d tli hBild 3.5.5-2 Verankerung eines gemauerten Giebels am Sparrendach, links: mit deutlichem Dachüberstand, rechts: mit geringerem Dachüberstand

Ein Ringbalken ist besonders bei bündigem Abschluss des Daches mit dem Giebel zu

empfehlen (Bild 3.5.5-3). Auf dem Ringbalken wird eine Mauerlatte befestigt, die hinter

einer Klaue der Dachlatten liegt. Unter Umständen genügt auch die Verankerung im

Firstpunkt an den Firstholm. Bei Pfettendächern wird der Giebel meistens mit Mauer-

ankern an die Pfetten angeschlossen. Da das Mauerwerk im Giebel aus Eigenlast nur

gering belastet ist, kann es im Bereich des Ankers zu Lockerungen des Gefüges

kommen. Auch hier trägt ein Ringbalken längs des Ortganges wesentlich zur Steifigkeit

des Giebelmauerwerks beides Giebelmauerwerks bei.

Bild 3.5.5-3 Verankerung eines gemauerten Giebels mit Ringbalken am Sparrendach, links: kontinuierliche Halterung, rechts: Verankerung im Firstpunkt




3.6 Massive Dachkonstruktionen

3.6.1 Normalbeton

Die Grundkonstruktion dieses Massivdachelements ist vergleichbar mit einer Element-

decke. Allerdings wird ein spezieller Gitterträger als Tragkonstruktion mit besonderer

Ausbildung im Obergurtbereich für eine rationelle Befestigung der Trägerlatte

er endet Das Massi dachelement ird bereits erksseitig mit der erforderlichenverwendet. Das Massivdachelement wird bereits werksseitig mit der erforderlichen

Wärmedämmung, einer Unterspannbahn und der Dachlattung hergestellt. Weiterhin

sind alle erforderlichen Einbau- und Befestigungsteile wie z. B. Dachgauben,

Dachflächenfenster und Kehldecke eingebaut bzw. vorgerichtet. Bild 3.6.1-1 zeigt die

entsprechende prinzipielle Konstruktion, Bild 3.6.1-2 die Details des Firstpunktes sowie

des Ortganges.

Bild 3 6 1 1 Konstruktion eines massiven Daches in NormalbetonBild 3.6.1-1 Konstruktion eines massiven Daches in Normalbeton

Bild 3.6.1-2 Details zur First- und Ortgangkonstruktion eines massiven Daches in Normalbeton



g g

GD 24


3.6.2 Porenbeton

Die Grundkonstruktion dieses Massivdachelements ist vergleichbar mit einer Element-

decke. Die einzelnen Elemente werden in Traufrichtung (= Spannrichtung der Platten)

zwischen den lastabtragenden Innen- und Außenwänden angeordnet. Diese Platten

werden an ihrer Außenoberfläche durch eine Zusatzdämmung und Dachdeckung mit

entsprechender Unterkonstruktion ergänzt. Bild 3.6.2-1 zeigt die entsprechende

prinzipielle Konstruktion.

Bild 3 6 2 1 Konstruktion eines massiven Daches in PorenbetonBild 3.6.2-1 Konstruktion eines massiven Daches in Porenbeton




3.6.3 Leichtbeton

Die einzelnen Elemente werden in Traufrichtung (= Spannrichtung der Platten) zwischen

den lastabtragenden Innen- und Außenwänden angeordnet und untereinander mittels

Spannankern kraftschlüssig verbunden. Die Elemente werden an ihrer Außenoberfläche

durch eine Zusatzdämmung und Dachdeckung mit entsprechender Unterkonstruktion

ergänzt. Bild 3.6.3-1 zeigt den Firstpunkt und Bild 3.6.3-2 den Traufpunkt in

Detaildarstellung.

Bild 3.6.3-1 Konstruktion eines massiven Daches in Leichtbeton, hier Firstpunkt

Bild 3.6.3-2 Konstruktion eines massiven Daches in Leichtbeton, hier Traufpunkt




3.7 Querschnitte genutzter Dächer in Holzbauweise

3.7.1 Zwischensparrendämmung

Bild 3.7.1-1 zeigt den Regelquerschnitt eines Daches mit konventioneller Zwischen-

sparrendämmung, sowie zwei Hinterlüftungsebenen und Installationsebene. Nachteilig

wirken sich bei dieser Bauweise die Wärmebrückenwirkung der Sparren sowie eine

zwangsläufige statische Überbemessung der Sparren aus (Bemessung der Sparren inzwangsläufige statische Überbemessung der Sparren aus (Bemessung der Sparren in

der Regel nach der erforderlichen Dämmschichtdicke zzgl. Luftschicht!). Im Falle einer

Gebäudemodernisierung stellt diese Lösung den Standard dar, sofern nicht besondere

energetische Anforderungen erhoben werden.

Bild 3.7.1-1 Regelquerschnitt eines Daches mit Zwischensparrendämmung sowie zwei Hinterlüftungs-ebenen und InstallationsebeneD i i d (1) S (2) Wä dä (3) D f kti L ftdi hth itDarin sind: (1) Sparren, (2) Wärmedämmung, (3) Dampfsperre respektive Luftdichtheits-schicht, (4) Lattung für Installationsebene, Abstand in Abhängigkeit von der Dicke der Gips-kartonbauplatte (5), (6) erste Hinterlüftungsebene mit d ≥ 20 mm im Maximum des Durchhangs der Unterspannbahn (7), (8) äußere Hinterlüftungsebene, (9) Konterlattung, (10) Traglattung, (11) Dacheindeckung

Die Bilder 3.7.1-2 und 3.7.1-3 zeigen Variationen des Regelquerschnittes eines Daches

mit konventioneller Zwischensparrendämmung. Im ersten Beispiel wird die äußere

Hinterlüftungsebene durch Weglassen der Konterlattung reduziert (zulässig bei

kleinformatiger Dachdeckung, im zweiten Beispiel wird der U-Wert durch Dämmung der

Intallationsebene verbessert sowie die Wärmebrückenwirkung der Sparren reduziert. Ein




Nachweis nach Glaser ist zu führen, wenn der Wärmedurchlaßwiderstand RDämm der

zusätzlichen Dämmschicht 20% des Gesamtwärmedurchlaßwiderstands RT übersteigt.

Bild 3.7.1-2 Regelquerschnitt eines Daches mit Zwischensparrendämmung sowie reduzierter äußerer Hinterlüftungsebenen und InstallationsebeneDarin sind: (1) Sparren, (2) Wärmedämmung, (3) Dampfsperre respektive Luftdichtheits-schicht, (4) Lattung für Installationsebene, Abstand in Abhängigkeit von der Dicke der Gips-kartonbauplatte (5), (6) erste Hinterlüftungsebene mit d ≥ 20 mm im Maximum des p ( ), ( ) gDurchhangs der Unterspannbahn (7), (8) äußere Hinterlüftungsebene, (10) Traglattung, (11) Dacheindeckung

Bild 3.7.1-3 Regelquerschnitt eines Daches mit Zwischensparrendämmung sowie zwei Hinterlüftungs-ebenen und gedämmter Installationsebene (= Untersparrendämmung)Darin sind: (1) Sparren, (2) Wärmedämmung, (3) Dampfsperre respektive Luftdichtheits-schicht, (4) Lattung für Installationsebene, zwischen den Latten ausgefüllt mit weichem Wärmedämm-Material, Abstand der Latten Abhängigkeit von der Dicke der Gipskarton-bauplatte (5), (6) erste Hinterlüftungsebene mit d ≥ 20 mm im Maximum des Durchhangs der Unterspannbahn (7), (8) äußere Hinterlüftungsebene, (9) Konterlattung, (10) Traglattung, (11) Dacheindeckung




3.7.2 Vollsparrendämmung

Bild 3.7.2-1 zeigt den Regelquerschnitt eines Daches mit maximal erreichbarer

Zwischensparrendämmung sowie einer Hinterlüftungsebene und Installationsebene.

Dieser Aufbau nennt sich aus naheliegenden Gründen Vollsparrendämmung. Nachteilig

wirken sich bei dieser Bauweise die Wärmebrückenwirkung der Sparren sowie eine

zwangsläufige statische Überbemessung der Sparren aus (Bemessung der Sparren in

der Regel nach der erforderlichen Dämmschichtdicke!). Im Falle einer Gebäudemodern-

isolierung stellt diese Lösung den Standard energetisch erhöhter Anforderungen dar.

Die Unterspannbahn ist wegen des Fehlens der unteren Hinterlüftungsebene durch

geeignete Materialwahl unbedingt diffusionsoffen auszubildengeeignete Materialwahl unbedingt diffusionsoffen auszubilden.

Bild 3 7 2 1 R l h itt i D h it V ll dä i i Hi t lüft bBild 3.7.2-1 Regelquerschnitt eines Daches mit Vollsparrendämmung sowie einer Hinterlüftungsebene und InstallationsebeneDarin sind: (1) Sparren, (2) Wärmedämmung, (3) Dampfsperre respektive Luftdichtheits-schicht, (4) Lattung für Installationsebene, Abstand in Abhängigkeit von der Dicke der Gips-kartonbauplatte (5), (6) Konterlattung, (7) diffusionsoffene Unterspannbahn, (8) Hinterlüft-ungsebene, (9) Traglattung, (10) Dacheindeckung

3 7 3 Aufsparrendämmung3.7.3 Aufsparrendämmung

Bild 3.7.3-1 zeigt den Regelquerschnitt eines Daches mit Aufsparrendämmung sowie

zwei Hinterlüftungsebenen. Dieser Aufbau stellt eine gegenüber der Zwischensparren-

dämmung wärmebrückenreduzierte Bauweise dar, die Führung ggf. erforderlicher

Installationen bedarf separater Überlegungen.




Bild 3.7.3-1 Regelquerschnitt eines Daches mit Aufsparrendämmung sowie zwei Hinterlüftungsebenen ohne InstallationsebeneDarin sind: (1) Sparren, (2) Dachschalung, (3) Dampfsperre respektive Luftdichtheitsschicht, (4) Wärmedämmung, (5) Unterspannbahn, (6) Konterlattung, (7) Grundlattung, (8) untere Hinterlüftungsebene, (9) obere Hinterlüftungsebene, (10) Traglattung, (11) Dacheindeckung

In der Regel im Neubau findet die Dämmung über den Sparren Verwendung (Bild 3.7.3-

1). Vorteilhaft ist die durchgehende Wärmedämmschicht auf der kalten Seite der Dach-

konstruktion sowie die Möglichkeit, die Sparren im ausgebauten Dach sichtbar zu lassen

(schnellere Austrocknung des Holzes sowie Möglichkeit des Verzichts auf chemischen

Holzschutz → DIN 68800-3 und -5). Da in diesem Fall die Lattung nicht direkt auf den

Sparren aufliegt, bedarf der Lastabtrag der Dachdeckung spezieller Überlegungen. Für

diverse Dämmstoffe liegen Typenberechnungen vor, wie die parallel zu den Sparren

verlaufenden Kräfte über die so genannte Grundlattung zur Traufe geleitet und dort über

K i di S b t d i h Bild 3 7 3 2 (i G tKnaggen in die Sparren abgetragen werden, siehe Bild 3.7.3-2 (im Gegensatz zur

Darstellung in Bild 3.7.3-1 hier mit reduzierter oberer Hinterlüftung).

Eine Weiterentwicklung dieses Systems zeigt das Bild 3.7.3-3. Hier werden die

sparrenparallelen Kräfte durch speziell auf Zug belastbare Sparrennägel direkt in die

Sparren eingeleitet.




Bild 3.7.3-2 Aufsparrendämmung mit Wärmedämmschicht aus Hartschaum. Die Lastübertragung erfolgt dabei über die Grundlattung sowie die Knagge in den Sparrenfuß

Bild 3.7.3-3 Aufsparrendämmung mit Wärmedämmschicht aus Hartschaum. Die Lastübertragung erfolgt dabei über zugbeanspruchte, schräg eingeschlagene Sparrennägel und Druckkräfte im extrudierten Polystyrol (XPS) – Dampfsperre respektive Luftdichtheitsschicht und innere Bekleidung sind hier nicht dargestellt




3.7.4 Kombination

Werden an ein Gebäude – und damit auch das Dach dieses Gebäudes – erhöhte

energetische Anforderungen gestellt, z.B. bei Niedrigenergiehäusern, Passivhäusern,

lassen sich die erforderlichen U-Werte (Passivhaus: U ≤ 0,1 W/(m2K)!!) nicht mehr mit

den oben dargestellten Konstruktionen realisieren. Hier sind die verschiedenen

Konstruktionen miteinander zu verknüpfen und für die dann entstandene Konstruktion

mit den jeweils eingesetzten Materialien ihre dauerhafte Tauglichkeit nachzuweisen. Bild

3.7.4-1 zeigt beispielhaft einen Regelquerschnitt eines Daches mit Kombination von

Aufsparren- und Vollsparrendämmung sowie optional dämmbarer Installationsebene (=

U t dä )Untersparrendämmung)

Bild 3.7.4-1 Regelquerschnitt eines Daches mit Kombination von Ausparrendämmung mit Vollsparrendämmung sowie zwei Hinterlüftungsebenen und optional dämmbarer Installationsebene (= Untersparrendämmung). Die dauerhafte Tauglichkeit einer solchen Konstruktion ist im Einzelfall nachzuweisen

Darin sind: (1) Sparren, (2) Wärmedämmung, (3) Dampfsperre respektive Luftdichtheits-schicht, (4) Lattung für Installationsebene, zwischen den Latten ausgefüllt mit weichem Wärmedämm-Material, Abstand in Abhängigkeit von der Dicke der Gipskartonbauplatte (5), (6) erste Hinterlüftungsebene mit d ≥ 20 mm im Maximum des Durchhangs der Unterspannbahn (7), (8) äußere Hinterlüftungsebene, (9) Konterlattung, (10) Traglattung, (11) Dacheindeckung, (12) Dachschalung, (13) Wärmedämmung, (14) Grundlattung




3.8 Luftdichtheit von Dächern

3.8.1 Allgemeines

Nachfolgend werden noch einmal die bauphysikalischen Anforderungen sowie deren

Nachweiskriterien (mit Hinweis auf deren nähere Beschreibung) zusammengefaßt

• Dämmschichtdecke → U-Wert

T h t Gl DIN 4109 sik- m• Tauwasserschutz → Glaser, DIN 4109

• Schalldämm-Maß → Rw’ nach Norm oder Prüfung

• Brandschutz → F (bzw. REI) nach Norm oder Prüfung

• Luftdichtigkeit → konstruktive Lösungen!

Bau

phys

scrip

tum

Zwischen dem Gebäudeinnern und der Außenluft bestehen üblicherweise

Druckdifferenzen

• durch Windeinfluß

• durch Temperaturunterschiede zwischen Innen- und Außenluft sowie

ö li h i d h Lüft b Kli ti i t• möglicherweise durch Lüftungs- bzw. Klimatisierungssysteme

Eine große Luftdurchlässigkeit ausgebauter Dächer führt daher

• zu ungewollten Lüftungswärmeverlusten, die in der Größenordnung der Trans-

missionswärmeverluste liegen können und

• zu Tauwasserbildung bei aus dem Rauminnern in die Konstruktion strömender

feuchtwarmer Luft, wodurch Bauschäden verursacht werden können

• zu Zugerscheinungen aufgrund von Luftströmungen (Beeinträchtigung der

thermischen Behaglichkeit).




3.8.2 Lüftungswärmeverluste

Der Austausch erwärmter Innenluft gegen kalten Außenluft infolge von Eigen-

(Temperaturgradient) oder Zwangskonvektion (Druckgradient) durch unplanmäßige

Öffnungen der Gebäudehülle hindurch führt zu unplanmäßigen Lüftungswärmeverlusten

in nicht vernachlässigbarer Größenordnung. In Niedrigenergie- und Passivhäusern

beispielweise erreicht können sie ein mehrfaches der Transmissionswärmeverluste

erreichen und damit die gesamte Gebäudekonzeption zunichte machen. Das Beispiel in

Bild 3.8.2-1 soll die Größenordnungen veranschaulichen.

Beispiel:

s = 1,5 mm bei Δp = 10 Pa (lediglich 1…2 Beaufort !!)

ergibt ΔQL = 10 kWh/(m·a)

Zum Vergleich die jährliche Transmissionswärmeverlust QT von 1m2 Dachfläche :

• Vollsparrendämmung mit U = 0,18 W/(m2K) → QT = 12,0 kWh/(m2·a)

• Passivhausdämmung mit U = 0,10 W/(m2K) → QT = 6,7 kWh/(m2·a)

Bild 3.8.2-1 Beispiel für die Berechnung von Lüftungswärmeverlusten infolge Spaltausbildung im Dach




3.8.3 Feuchteschäden infolge fehlender Luftdichtheit

Am Beispiel einer Dachdurchführung für einen Überdachentlüfter (Bild 3.8.3-1) soll die

Entstehung eines Feuchteschadens erläutert werden.

Bild 3.8.3-1 Beispiel für einen Feuchteschaden im Bereich einer fehlerhaft ausgeführten Dachdurch-führung für einen Überdachentlüfter

1. Der durch Temperatur- und/ oder Druckunterschiede induzierte Luftstrom führt

erwärmte (Raumtemperatur), feuchte Luft in den Spalt. Die Anzahl der auf diesem

Weg transportierten Wassermoleküle übersteigt dabei die eines Feuchte-

transportes via Wasserdampfdiffusion um einige Zehnerpotenzen

2. Die Luft kühlt sich in der Konstruktion ab

3. Bei Taupunktunterschreitung der Luft fällt Wasser als Fluid aus

4. Das Bauteil durchfeuchtet mit den korrelierenden Bauteilschäden wie z.B. Fäule.

Gleichzeitig steigt mit zunehmender Durchfeuchtung die Wärmeleitfähigkeit der

Wärmedämm- und Konstruktionsmerkmalen, was zu einer Beschleunigung des

K d ti it d t h d F l füh tKondensationsprozesses mit den entsprechenden Folgen führt.




3.8.4 Konstruktionsempfehlungen nach DIN 4108-7 (8.01)

Materialien

Stoffe und Bauteile müssen für den jeweiligen Verwendungszweck geeignet und

aufeinander abgestimmt sein (z. B. Feuchtigkeits-, Oxidation- und UV-Beständigkeit

sowie Reißfestigkeit).

Fugen

Fugen sind bereits in der Planungsphase zu berücksichtigen. Die Verarbeitungsricht-

linien für die jeweiligen Fugenmaterialien sind zu beachten. Für Fugen in massiven

Bauteilen gelten DIN 18540 und E DIN 18542Bauteilen gelten DIN 18540 und E DIN 18542.

Planung und Ausführung

Beim Herstellen der Luftdichtheitsschicht ist auf eine sorgfältige Planung,

Ausschreibung, Ausführung und Abstimmung der Arbeiten aller am Bau Beteiligten zu

achten. Es ist zu beachten, dass die Luftdichtheitsschicht und ihre Anschlüsse während

und nach dem Einbau weder durch Witterungseinflüsse noch durch nachfolgende

Arbeiten beschädigt werden. Wirksamkeit und Dauerhaftigkeit der Luftdichtheitsschicht

hängen wesentlich von ihrer fachgerechten Planung und Ausführung ab. Die

Verarbeitungsrichtlinien für die verwendeten Materialen sind zu berücksichtigenVerarbeitungsrichtlinien für die verwendeten Materialen sind zu berücksichtigen.




Anforderungen an die Luftdichtheit

Werden Messungen der Luftdichtheit von Gebäuden oder Gebäudeteilen durchgeführt,

so darf der nach DIN EN 13829:2001-02, Verfahren A Blower-Door-Test, gemessene

Luftvolumenstrom bei einer Druckdifferenz zwischen innen und außen von 50 Pa

bei Gebäuden ohne raumlufttechnische Anlagen:

• bezogen auf das Raumluftvolumen 3 h-1 nicht überschreiten oder

• bezogen auf die Netto-Grundfläche 7,8 m3/(m2·h) nicht überschreiten

bei Gebäuden mit raumlufttechnischen Anlagen (auch Abluftanlagen)

• bezogen auf das Raumluftvolumen 1,5 h-1 nicht überschreiten oder

• bezogen auf die Netto-Grundfläche 3,9 m3/(m2·h) nicht überschreiten

Die volumenbezogene Anforderung gilt allgemein. Bei Gebäuden oder Gebäudeteilen,

deren lichte Geschoßhöhe 2,6 m oder weniger beträgt, darf alternativ die Nettogrund-

flächen bezogene Anforderungsgröße benutzt werden. Die Einhaltung der

Anforderungen an die Luftdichtheit schließt lokale Fehlstellen, die zu Feuchteschäden

infolge von Konvektion führen können, nicht aus. Insbesondere bei Lüftungsanlagen mit

Wärmerückgewinnung ist eine deutliche Unterschreitung des oben angegebenen

G t i ll Z B t il d G bä d hüll k ät li h dGrenzwertes sinnvoll. Zur Beurteilung der Gebäudehülle kann zusätzlich der

Hüllenflächen bezogene Leckagestrom q50 herangezogen werden, der einen Wert von

3,0 m3/(m2·h) nicht über-schreiten darf.

Definitionen

Es gelten nach Norm die folgenden Vereinbarungen: • Luftdichtheitsschicht = Schicht, die die Luftströmung durch Bauteile hindurch

verhindert

• Anschluß = Verbindung zwischen verschiedenen Luftdichtheitsschichten,

Bauteilen und Durchdringungen



Bauteilen und Durchdringungen

GD 37


• Fuge = Zwischenraum zwischen zwei Bauwerksteilen oder Bauteilen, um z. B.

unterschiedliche Bewegungen zu ermöglichen.

• Stoß = Bereich, in dem Einzelelemente der Luftdichtheitsschicht stumpf

aufeinander treffen.

• Überlappung = Bereich, in dem Einzelelemente der Luftdichtheitsschicht

übereinander angeordnet sind

• Mauerwerk und Betonteile = Betonbauteile, die nach DIN 1045-2 hergestellt

werden, gelten als luftdicht. Bei Mauerwerk ist es in der Regel zum Herstellen

einer ausreichenden Luftdichtheit erforderlich, eine Putzlage aufzubringen

• Bahnen = Luftdichte Bahnen können z. B. aus Kunststoff, Elastomeren, Bitumen

und Papierwerkstoffen bestehen. Diese dürfen nicht perforiert sein (dies gilt nicht

für Perforierungen durch Befestungsmittel, z. B. Klammern).

• Plattenmaterialien = Gipsfaserplatten, Gipskarton-Bauplatten,

Faserzementplatten, Bleche und Holzwerkstoffplatten sind luftdicht. Mit diesen

Plattenmaterialien lässt sich in der Fläche eine Luftdichtheitsschicht herstellen.

Gesonderte Maßnahmen sind im Bereich von Stößen, Anschlüssen und

Durchdringungen zu ergreifen. Undicht sind z. B. üblicherweise Trapezbleche img g g p

Bereich der Überlappungen, Nut-Feder-Schalungen, Platten als raumseitige

Bekleidung im Bereich von Anschlüssen und Durchdringungen. Poröse

Weichfaserplatten und Holzwolleleichtbauplatten sind nicht luftdicht.

Beispiele für Anschlüsse

Raumseitige Anschlüsse von Bahnen können zum Beispiel durch Einputzen oder die

Kombination von Latten oder Profilen und vorkomprimierten Dichtbändern oder Latten

oder Profilen und Klebemassen gesichert werden. Anpreßlatten und –profile zur

Sicherung von Anschlüssen sind so zu befestigen, dass sie auf Dauer funktionstüchtig

sind Durchdringungen können durch Flansche Schellen Formteile Manschetten oder



sind. Durchdringungen können durch Flansche, Schellen, Formteile Manschetten oder

GD 38


Klebebänder luftdicht angeschlossen werden. Auf den für die handwerkliche Ausführung

notwendigen Abstand zu aufgehenden Bauteilen ist zu achten. Bei Unterschreitung

dieses Abstandes sind besondere Maßnahmen zu ergreifen.

Die Bilder 3.8.4-1 bis 3.8.4-8 zeigen einige mögliche Beispiele zur konstruktiven Sicher-

stellung eines luftdichten Daches.

Bild 3.8.4-1 Prinzipskizze für die Ausbildung von Überlappungen durch Verschweißen oder Verkleben bei Aufsparrendämmung

Bild 3.8.4-2 Prinzipskizze für den Anschluß der Bahn an eine Wand aus verputztem Mauerwerk oder Beton durch Einputzen




Bild 3.8.4-3 Prinzipskizze zum Anschluß der Bahn an eine Wand aus verputztem Mauerwerk oder Beton mit komprimiertem Dichtband bzw. geeigneter Klebemasse und verschraubter AnpreßlatteAnpreßlatte

Bild 3.8.4-4 Prinzipskizze für die Ausbildung eines Ortganganschlusses der Bahnen an die verputzte Mauerkrone bei Aufsparrendämmung

Bild 3.8.4-5 Prinzipskizze für den Anschluß der Bahn an eine Außenwand in Holztafelbauweise mit einseitigem Klebeband




Bild 3.8.4-6 Prinzipskizze zum Anschluß von Plattenmaterialien mit Streifen aus Luftdichtheitsbahnen und Klebemassen an eine Wand aus verputztem Mauerwerk oder Beton

Bild 3.8.4-7 Prinzipskizze für den Anschluß der Bahn an eine Pfette

Bild 3.8.4-8 Prinzipskizze für den Anschluß der Bahn an eine Pfette




3.9 Witterungsschutz

3.9.1 Dachdeckungsmaterialien

Die für die Dachdeckung (Bedachung) üblicherweise verwendeten Materialien sind in

Tabelle 3.9.1-1 zusammengestellt

Zeile Art der Dachdeckung Werkstoff Material genormt

Verarbeitung geregeltgenormt geregelt

1 Anorganische Dachdeckungen

2 Dachziegel Gebrannter Ton • •

3 Dachsteine (z.B. Mönch und Nonne, Hohlpfannen, Krempziegel, Flachdachpfanne, Falzziegel, Biberformat in Kronen- und

Beton • •

Doppeldeckung)

4 Dachschiefer Kunst- oder Naturschiefer

• •

5 Faserzementdachplatten Faserzement1) • •

6 Faserzement-Kurzwellplatten und -wellplatten Faserzement1) •

7 Blechprofildeckung in Doppelstehfalz Zink, Aluminium • •

8 Blechprofildeckung in Leistendeckung Nichtrostender oder feuerverzinkter und ggf. bandbeschichteter Stahl

• •

9 Organische Dachdeckungeng g

10 Reet und Stroh Reet, Stroh •

11 Holzschindeln Einheimisches Holz (im-prägniert), unbehandel-te Western Red Cedar

• •

12 Bitumendachschindeln Bitumen, Glasvlies, i li h Füll d

•

Tab. 3.9.1-1 Übersicht über übliche Dachdeckungsmaterialien

mineralisches Füll- und Streumaterial

13 Bitumenwellplatten Bitumen, Faserstoff •

1) Material ist heute asbestfrei




Die Mindestdachneigungen für die unterschiedlichen Arten der Dachdeckung sind in

Tabelle 3.9.1-2 zusammengestellt

Zeile Art der Dachdeckung Mindestdachneigung 1 Dachziegel und Dachsteine2 Mönch und Nonne 40°2 Mönch und Nonne 403 Hohlpfannen, Krempziegel 35°4 Biberformat in Kronen- und Doppeldeckung 30°5 Falzziegel, Dachsteine mit einfachem Längsfalz 30°6 Dachsteine mit tiefliegendem Längsfalz 25°7 Flachdachpfanne Dachsteine mit hochliegendem Längsfalz 22°7 Flachdachpfanne, Dachsteine mit hochliegendem Längsfalz 228 Dachschiefer und Faserzementdachplatten9 Schablonendeckung verschiedener Formen 30°

10 Altdeutsche Schieferdeckung 25°11 Verschiedene Doppeldeckungen 22°12 F t ll l tt12 Faserzementwellplatten13 Faserzement-Kurzwellplatten 15°14 Faserzement-Wellplatten (abhängig vom Abstand First-Traufe) 7° bis 12°15 Blechprofildeckung (abhängig vom Abstand First-Traufe) 3° bis 7°16 Reet und Stroh 45°

Tab. 3.9.1-2 Übersicht über übliche Dachdeckungsmaterialien

17 Holzschindeln 22°18 Bitumendachschindeln (abhängig vom Abstand First-Traufe) 10° bis 20°19 Bitumenwellplatten (abhängig vom Abstand First-Traufe) 7° bis 11°

Die Unterschreitung der o. g. Mindestdachneigungen erfordert in jedem Fall zusätzliche

Maßnahmen wie Abdichtung zwischen den Bedachungselementen und/oder

Vordeckung oder Unterdach. Die Verlegung von Dachziegeln oder –steinen mit

Mörtelverstrich als Abdichtung ist nur bei älteren Ziegelformen mit größerer

Mindestdachneigung möglich, bringt aber gegenüber Flachdachpfannen o. ä. keine

Vorteile; das Ausschäumen der



Vorteile; das Ausschäumen der

GD 43


Fugen zwischen den Dachsteinen mit einem Polyurethanschaum erfordert bei

Reparaturarbeiten oder bei Umdeckungen einen zusätzlichen Aufwand.

3.9.2 UnterdachWird bei Dachdeckungen, die auf Schalung verlegt werden, die Mindestdachneigung

deutlich unterschritten, so kann ein wasserdichtes oder regensicheres Unterdach

vorgesehen werden. Dieses besteht üblicherweise aus Bitumen- oder Kunststoffbahnen

mit verschweißten oder verklebten Stößen auf Holzschalung. Ein regensicheres

Unterdach unter Altdeutscher Schieferdeckung zeigt beispielhaft Bild 3 9 2-1Unterdach unter Altdeutscher Schieferdeckung zeigt beispielhaft Bild 3.9.2-1.

Bild 3 9 2-1 Beispiel für ein regensicheres Unterdach unter Altdeutscher SchieferdeckungBild 3.9.2 1 Beispiel für ein regensicheres Unterdach unter Altdeutscher Schieferdeckung

3.9.3 UnterdeckungWird die Mindestdachneigung bei einer Deckung unterschritten, so kann eine

Unterdeckung angeordnet werden, die mit Unterdeckplatten (-tafeln), Unterdeckbahnen

d lt Bit b h füh t d k Di füh t d tl d hoder genagelten Bitumenbahnen ausgeführt werden kann. Diese führt dann evtl. durch

die Dachdeckung eindringendes Niederschlagswasser zur Traufe hin ab. Ein Beispiel

einer Unterdeckung aus Faserzementtafeln zeigt Bild 3.9.3-1. In diesem Fall ist immer

die obere Hinterlüftungsebene erforderlich, die mit einer Mindestdicke von 20

Millimetern auszuführen ist.




Bild 3.9.3-1 Beispiel für eine Unterdeckung aus Faserzementtafeln (links im Vertikalschnitt, rechts im Horizontalschnitt dargestellt)

3.9.4 Pappdocken, UnterspannbahnAuch bei Einhaltung der Mindestdachneigung lässt sich bei kleinformatigen Deckungen

das Eindringen von Ruß, Staub und Flugschnee nicht völlig vermeiden, so dass –

insbesondere bei ausgebauten Dächern – unter der Dachdeckung eine

Zusatzmaßnahme durch Einbau von Pappdocken oder Unterspannungen erforderlich

wird. Pappdocken werden oberhalb der Lattung in einem Arbeitsgang direkt unter den

Dachziegeln oder Dachsteinen verlegt eine in Norddeutschland üblicheDachziegeln oder Dachsteinen verlegt – eine in Norddeutschland übliche

Zusatzmaßnahme.

Unterspannungen werden in Form sog. „Unterspannbahnen“ zwischen Konterlattung

und Sparren bzw. Grund- und Konterlattung angebracht, sie werden in der Regel über

einem belüfteten Zwischenraum angeordnet. Dabei ist nach den zurzeit anerkannten

Regeln der Technik auf ausreichenden Luftraum sowohl zwischen Unterspannbahn und

Dach-deckung als auch zwischen Unterspannbahn und Wärmedämmung zu achten

(davon abweichende neuere Entwicklungen zur Realisierung hochwärmegedämmter

Dächer wurden bereits im Abschnitt 3.7.2 beschrieben) . Die Unterspannbahn muss in

die Dach rinne entwässern



die Dach-rinne entwässern.

GD 45


3.10 Dachentwässerung

3.10.1 Allgemeines

Niederschlagswasser von Dachflächen wird durch Rinnen aufgefangen und über Regen-

wasser-Falleitungen den Grundleitungen oder einem Vorfluter (Bach, Fluß, See o. ä.)

zugeführt. Nach allgemeinem Rechtsbrauch wird das von Dächern abfließende Nieder-

schlags asser als Ab asser q alifi iert Dieser Umstand liegt dem Anschl ß ndschlagswasser als Abwasser qualifiziert. Dieser Umstand liegt dem Anschluß- und

Benutzungszwang durch kommunale Abwassersatzungen zugrunde. Befreiungen davon

sind möglich. Bei Mischkanalisation ist das Regenwasser zum Verdünnen der Schmutz-

wässer und zum Spülen der Leitungen erwünscht. Ist dagegen ein Trennsystem

vorhanden, wird der Anschlußzwang für Regenwasserableitung im Hinblick auf fehlende

Wasserrückführung in den Untergrund fragwürdig. Das Anlegen von Regenwasser-

zisternen oder Rückhaltebecken ist erstrebenswert. Zum Schutz von Gebäudesockeln

gegen Durchfeuchtung (Spritzwasser) sollten Traufen stets mit Regenrinnen versehen

sein. Wegen erschwerter Anbringung solcher Bauteile bei Stroh- oder Schilfdächern

kann das Problem dort mit ausreichend großen Dachüberständen gelöst werdenkann das Problem dort mit ausreichend großen Dachüberständen gelöst werden.

3.10.2 PlanungsgrundlagenGrundlagen für die Bemessung von Regenwasserabflußleitungen sind vor allem

• DIN 1986 Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke Hier• DIN 1986 Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke. Hier

insbesondere Teil 2: Bestimmungen für die Ermittlung der lichten

Weiten und Nennweiten für Rohrleitungen

• DIN 18460 Regenfallleitungen außerhalb von Gebäude und Dachrinnen; Begriffe,

Bemessungsgrundlagen.g g g

• DIN 18461 Hängerinnen, Regenfallrohre außerhalb von Gebäude und Zubehör-

teile aus Metall

• DIN 18469 Hängedachrinnen aus PVC hart (Polyvinylchlorid hart), Anforderungen,

Prüfung.




Für den Bereich der Querschnittsermittlung von geschlossenen Leitungen stimmen DIN

1986 und DIN 18460/18461 praktisch überein. Folgende Planungshinweise sind

beachtenswert:

• Die Bemessung von Regenwasserabflußleitungen beginnt bei derg g g g

Regenwasserfall-leitung (DIN 1840)

• Regenwasserrinnen sind offene Leitungen. Sie werden einem ermittelten Fallrohr-

querschnitt zugeordnet und nicht eigens berechnet (DIN 18460/18461)

• Grundleitungen sind nach DIN 1986 zu bemessen

• Regenfallrohre (Regenwasserfallleitungen) mit Anschluß an Mischkanalisationen

erhalten Geruchsverschlüsse – ggf. mit einem Sandfang verbunden.

Die Bemessung von Fallleitung wird nach der anzunehmenden Belastung durch Regen-

spenden (r in l/s . ha) vorgenommen. Dafür sind generell mindestens 300 l/s . ha – oder

je nach Örtlichkeit auch mehr – einzusetzen. Auskünfte über höhere Regenspenden

erteilen die Wetterämter. Weiterhin sind für die Bemessung erforderlich:

• Angaben zur Größe der waagerecht projizierten Dachgrundfläche A in m2

E ittl d R bfl Q i l/ l di j i W• Ermittlung des Regenwasserabflusses Qr in l/s als diejenige Wassermenge,

welche je Sekunde den Regenwasserleitungen zugeführt wird

• Kenntnis über die Regenwasserabflußspende qr in l/(s·ha) als Regenwasser-

abfluß, bezogen auf die Fläche

• Festlegung des Abflußbeiwertes ψ (ohne Dimension) als Verhältnis von• Festlegung des Abflußbeiwertes ψ (ohne Dimension) als Verhältnis von

Regenwasserabflußspende qr zur Regenspende r. Darin liegt eine Aussage über

das Wasserrückhaltevermögen von Dachflächen (dabei gilt für Dächer kleiner 15°

Dachneigung ψ = 0,8 und in den anderen Fällen ψ = 1,0.




Tab. 3.10.2-1 enthält Maximalwerte für anschließbare Dachgrundflächen in m2 bei

unterschiedlichen Regenspenden in l/(s·ha) und Nenndurchmessern von Fallrohren

(DN) in mm

Z il Abl f DN 70 Abl f DN 100 Abl f DN 125

Tab. 3.10.2-1 Maximale Dachentwässerungsflächen in m2

Zeile Ablauf DN 70 Ablauf DN 100 Ablauf DN 125

1 Regenspende in l/(s·ha) 200 250 300 350 400 200 250 300 350 400 200 250 300 350 400

2 Dachneigung ≥ 15° 85 68 57 48 42 225 180 150 128 112 405 324 270 231 202

3 Dachneigung < 15° 106 85 71 60 52 281 225 187 160 140 506 405 337 288 252

Tab. 3.10.2 1 Maximale Dachentwässerungsflächen in m

3.11 QuellenhinweisIn diesem Skript wurde neben den genannten Normen und anderer Fachliteratur

bevorzugt auch aus folgenden Büchern zitiert: Cziesielski, E. und Marquardt, H.:g g , q ,

Geneigte Dächer mit Dachdeckungen (in „Lehrbuch der Hochbaukonstruktionen“,

B.G.Teubner, Stuttgart, 3. Auflage 1997) und Dierks, K. et al.: Baukonstruktionen,

Werner-Verlag, Düsseldorf, 1. Auflage 1986. Die Zitate sind aus Gründen der Flüssigkeit

des Scriptums nicht als solche gekennzeichnet!



Dach-Statik.pdf

Documents

Transcript of Dach-Statik.pdf