Dachkonstruktion

Die Dauerhaftigkeit während der Nutzung wird durch die statische Berechnung in einer angemessenen (nicht absoluten) Zuverlässigkeit sichergestellt. Den Berechnungen liegt ein genormtes Sicherheitskonzept zugrunde. Um die äußeren Einwirkungen und den Widerstand der Konstruktion zu berechnen, werden charakteristische Werte festgelegt. Es gibt Tabellen, aus denen Wind- und Schneelasten, die regional unterschiedlich sind, abgelesen werden können. Eigen- und Nutzlasten, also Gewichte, die sich aus dem verwendeten Material (bspw. Aluminiumblech oder doppelte Schieferdeckung) und der späteren Nutzung (privater Dachboden oder Lager für Metallwaren) ergeben, werden ebenfalls der statischen Berechnung zugrunde gelegt. Diese Werte sind so angesetzt, dass sie innerhalb eines Jahres zu 98 % nicht erreicht werden. Bei einer 50-jährigen Nutzung bedeutet das, dass die Werte wie Wind- oder Schneelast bspw. nur einmal erreicht werden. Bei bestimmten Werten gibt es Sicherheitszuschläge. So wird z.B. die Eigenlast mit einem Faktor 1.35 erhöht. Da man davon ausgeht, dass nicht alle Lasten mit der vollen Wirkung auf das Dach treffen, gibt es Regeln, die verschiedene Einflüsse kombinieren.

Bei der Planung des Gebäudes und auch des Daches müssen also viele Faktoren bedacht werden. Dächer müssen im wesentlichen Lasten aufnehmen, Witterungseinflüssen standhalten und schließlich auch unter der eigenen Last nicht zusammen brechen ? und das über einen möglichst langen Zeitraum. Man unterscheidet verschiedene Einflüsse:

Eigenlasten

Eigenlasten wirken ständig auf das Tragwerk ein. Sie wirken immer an der gleichen Stelle und ergeben sich aus den verwendeten Materialen wie bspw. der Dämmung, der Dacheindeckung und dem Dachstuhl. Eine lose Kiesschüttung auf einem Flachdach wird als veränderlich angesehen, da man sie bewegen könnte, bspw. um darunterliegende Schäden zu reparieren.

Nutzlasten

Nutzlasten (früher auch: Verkehrslasten) wirken nicht dauernd und nicht immer auf der gleichen Stelle auf die Konstruktion. Zu diesen veränderlichen Lasten gehören Personen und bewegliche Gegenstände, in Sonderfällen auch Hubschrauber oder Schwerlastverkehr. Man nimmt bei der Berechnung an, dass die Nutzlasten an ungünstigen Stellen auf das Dach einwirken.

Wind-, Schnee- und Eislasten

Windlasten setzen sich aus Sog-, Druck- und Reibungswirkung, bei durchlässigen Gebäudehüllen aus Innendruck, zusammen. Je nach den örtlich anzunehmenden Windgeschwindigkeiten und der Strömungsrichtung sowie der Form und Höhe des Gebäudes, bzw. des Daches, wird die Windlast berechnet. Die Werte der Windgeschwindigkeit und des -drucks werden aus der Windzonenkarte abgelesen. Deutschland ist in 5 Zonen eingeteilt. Zudem werden Geländekategorien definiert, die in die Berechnungen einfließen. Zum Beispiel ist die Kategorie 1 wie folgt definiert: offene See, flaches Land, keine Hindernisse.

Schneelasten werden nach Standort des Gebäudes mit einer Schneelastzonenkarte berechnet. In Deutschland gibt es 3 Schneelastzonen, die von der Höhe über NN abhängen. 2 der Zonen können wegen der besonderen Lage noch Unterteilt werden, so dass 5 Zonen entstehen: 1, 1a, 2, 2a und Zone 3. Zu den Berechnungen werden zudem die Form des Gebäudes bzw. des Daches, die Oberflächenrauhigkeit und die Dämmeigenschaften des Daches hinzugezogen. Man berechnet zuerst die Grundschneelast, die von der topografischen Lage und der Höhenlage des Gebäudes abhängt. Daraufhin werden die Lasten auf das zu berechnende Dach, also Form, Neigung, etc., bezogen. Für die Neigung des Daches gibt es Beiwerte, die ein abrutschen oder liegen bleiben des Schnees berücksichtigen und die Ergebnisse sozusagen mit einem Sicherheitspuffer ausstatten. Je mehr Dachneigung, desto kleiner der Formbeiwert. Bei einer 60° Dachneigung beträgt der Wert 0, weil man davon ausgeht, dass der Schnee abrutscht.

Dachaussteifung

Das Tragwerk des Daches muss so ausgebildet werden, dass sich der First nicht in Längsrichtung verschieben kann und die gesamte Konstruktion gegen Wind gesichert ist.

Die Neigung des Daches hat Einfluss auf die Wahl der Dachkonstruktion und der Deckung. Bei geneigten Dächern gibt es Unterlagen, die der Höhenlinie des Daches folgen, beispielsweise eine Lattung aus Holz für Ziegeldeckung. Für eine Metalldeckung wird eine Schalung aus dicht liegenden Brettern gefertigt. Schalung oder Lattung liegen ebenfalls auf Trägern. Diese Träger bezeichnet man als Sparren.

Längsträger, die die Sparren waagerecht stützen, bezeichnet man als Pfetten. Den oberen Abschluss des Daches bildet die Firstpfette, die auf Pfosten aufliegt. Der untere Auflagerpunkt ist bei Pfettendächern die Fußpfette. Der Sparren wird an die Fußpfette angeschlossen, die auf der Hauswand aufliegt. So werden die Dachlasten in die Wand abgetragen.

Beim Sparrendach wird der First bspw. mit einem Scherzapfen oder einer Überblattung ausgebildet. Die Lasten werden direkt über den Sparren auf eine Schwelle und Drempel, die als Auflager dienen, abgetragen.

Gegeneinander liegende Sparren, die am First- und Fußpunkt verbunden sind, bilden ein unverschiebliches Dreieck - eine statisch stabile Konstruktion.

Damit Windsog das Dach nicht abheben kann, werden beide Dachformen an der Schwelle bzw. an der Fußpfette verankert. Dazu verwendet man Sparrennägel, Sparrenpfettenanker und verschiedene Blechformteile.

Sparrendach

Dächer, bei denen der Sparren am Fußpunkt senkrecht und horizontal gelagert ist, werden Sparrendächer genannt. Der Sparren leitet die auftretenden Kräfte selber über den Fußpunkt ab und ist praktisch nur auf Biegung beansprucht. Die Queraussteifung erfolgt, wie erwähnt, über das Dreieck aus Sparren und Decke. Die Längsaussteifung des Daches erfolgt über Windrispen (flache Metallbänder) oder eine Dachschalung. Sparrendächer werden in der Regel bei Dachneigungen über 35° und für Spannweiten bis etwa 10 m verwendet. Der Dachraum beim Sparrendach kann frei gestaltet werden, da keine Konstruktionshölzer, wie beim Pfettendach, angeordnet werden müssen.

Kehlbalkendach

Das Kehlbalkendach ist eine Weiterentwicklung des Sparrendaches. Es überbrückt Spannweiten von etwa 9 bis 14 m. Bei dieser Weite muss der Sparren unterstützt werden. Ein Kehlbalken liegt zwischen einem gegenüberliegenden Sparrenpaar und schützt es vorm Durchbiegen. Mit Brettlaschen werden die Kehlbalken an den Sparren befestigt. Im Querschnitt sieht die Konstruktion dann wie ein `A` aus. Längs auf die Kehlbalkenlage wird als Längsverband gegen seitliches Ausknicken der Sparren ein Brett genagelt. Der Kehlbalken sorgt außerdem für ein stabiles, unverschiebliches Dreieck und dient als Unterkonstruktion für eine Decke. Lässt man die Zwischendecke bis zum First offen, ergeben sich durch sichtbares Gebälk spannende Raumsituationen.

Pfettendach

Da die beiden Sparren einzeln auf der Firstpfette aufliegen und jeder seine eigene Fußpfette hat, sind beide Dachflächen statisch getrennt. So müssen sich die Sparren nicht wie beim Sparrendach paarweise gegenüberliegen. Gauben, Schornsteine und Dachflächenfenster können so praktisch beliebig angeordnet werden. Senkrechte Kräfte werden über die Sparren auf die Pfetten und die darunter liegenden Bauteile abgeleitet. Die Queraussteifung wird über das Dreieck aus Sparren, Pfosten und Decke erreicht. Die Längsaussteifung der Pfettendächer erfolgt über Pfetten, Pfosten, Kopfbänder oder V-Streben. Pfettendächer kommen bei einer Neigung unter 45° zum Einsatz.

Man unterscheidet weiterhin Pfettendächer mit zweifach oder dreifach stehendem Stuhl, angestrebte Pfettendächer oder mit zweifach liegendem Stuhl.




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