Planungshinweise für Dachkonstruktionen
Planungskriterien auf
einen Blick
Die Sandwichbauweise hantiert mit klar definierten, großflächigen
Bauteilen und einer werkseitig vorgefertigten Verbindungstechnik. Die
Elemente haben geringe Maßtoleranzen und bieten handwerklich unproblematische
Verarbeitungsmöglichkeiten. Sie zeigen weder in der Planung noch
in der Ausführung nennenswerte Schwierigkeiten. Um die Gestaltungsmöglichkeiten
und die Wirtschaftlichkeit der Sandwichbauweise voll auszuschöpfen,
ist es sinnvoll, folgende Planungskriterien zu beachten:
- Frühzeitige Koordinierung der Planung
- Großflächige Rasterplanung
- Systemgerechte Detailplanung
- Dichte Anschlüsse
- Rationelle Methoden für Dachöffnungen
Frühzeitige Koordinierung der Planung
Wichtiges Kriterium ist die frühzeitige Koordinierung zwischen Tragwerksplanung,
Statikern, Fachingenieuren, Sandwichherstellern und Architekten. Aufgrund
des hohen Vorfertigungsgrades sollte die Auswahl der Sandwichelemente
und des Konstruktionszubehörs möglichst früh in der Entwurfsphase
erfolgen. Durch frühzeitige Systemauswahl und Koordinierung der Baubeteiligten
sichert sich der federführende Architekt optimale Kombinationsmöglichkeiten
seiner gestalterischen Ansprüche mit den wirtschaftlichen Vorteilen
der Sandwichbauweise.
Großflächige Rasterplanung
Sandwichelemente sind aufgrund ihrer Baubreiten (von 800 mm bis 1.250
mm) und Lieferlängen von teilweise bis zu 24.000 mm großflächige
Bauteile. Je besser die Planung diesen Raster nutzt, desto wirtschaftlicher
können Unterkonstruktion und Montage der Sandwichelemente durchgeführt
werden. Aufgrund der großen Lieferlängen lassen sich bei vielen
Bauwerken die Dachflächen ohne Querstöße ausbilden. Bei
entsprechender Vorplanung können die Sandwichelemente exakt in der
erforderlichen Länge hergestellt werden.
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Systemgerechte Detailplanung
Systemgerechte Detailplanung erfordert ein gründliches Auseinandersetzen
mit den Systemmöglichkeiten einschließlich des angebotenen
Konstruktionszubehörs. Die Mitgliedsfirmen von GALILEO - Kreatives
Bauen mit Sandwich bieten zur Detailplanung vielfältige Standardlösungen
in Form von Konstruktionszeichnungen und CAD-Dateien an. Diese Standarddetails
sollen dem Architekten als Anregung für eigene Detaillösungen
unter Berücksichtigung der jeweiligen Systembedingungen dienen. Es
empfiehlt sich, die Bauteilkataloge der Hersteller für systemgerechtes
Konstruktionszubehör einzusehen. In der Regel stimmen die Sandwichhersteller
ihr Systemzubehör in der Material- und Farbauswahl sowie in der Befestigungstechnik
auf ihre Sandwichsysteme ab.
Dichte Anschlusskonstruktionen
Die Sandwichbauweise zeichnet sich durch ausgezeichnetes Wärmedämmvermögen
und durch eine besonders dichte Stoßausbildung mit werkseitig eingebrachter
Dichtung aus. Deshalb ist bei der Planung aller Anschlussdetails darauf
zu achten, dass dieser bauphysikalische Vorteil nicht durch Wärmebrücken
oder durch undichte Anschlüsse eingeschränkt wird. So sollte
z.B. bei auskragenden Sandwichelementen ein sog. "Temperaturtrennschnitt"
angeordnet werden, der die Wärmeleitung der Innenschale unterbindet.
Die Tragfähigkeit muss bei diesem Detail selbstverständlich
gewährleistet bleiben. Überall dort, wo warme Luft durch Konstruktionsfugen
nach außen dringen kann, sind entsprechend geeignete Dichtungsmaßnahmen
fachgerecht auszuführen. Für bauseitige Dichtungen im Bereich
von Anschlüssen sowie für Längs- und Querstöße
der Sandwichelemente können den Abbildungen dieser Informationsschrift
Ausführungsbeispiele entnommen werden.
Abb. 4.1.1 Satteldach in Sandwichbauweise; Quelle: [9]
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Dachöffnungen
Für die Planung von Dachöffnungen bieten sich grundsätzlich
zwei Möglichkeiten an:
- Nachträgliches Ausschneiden der Öffnung
mit zeitgemäßen Werkzeugen
- Aussparung der Öffnung durch konstruktive
Maßnahmen
Abb. 4.1.2 Aussparung von Dachöffnungen durch
Ausschneiden mit Panel-Cutter - siehe auch Info-Blatt 5.3;
Quelle: Werkfoto TP 150-0 V150 der Trumpf GmbH Deutschland
Abb. 4.1.3 Aussparung von Dachöffnungen durch konstruktive Maßnahmen;
Quelle: [6]
Die Wahl der Methode hängt von der jeweiligen
Flächengröße der Öffnung und von der Lage, also von
den Rastermaßen der Sandwichelemente ab. So dürfte es für
den Einbau großflächiger Lichtbänder in der Regel sinnvoller
sein, diese Dachöffnungen durch Aussparung der Sandwichelemente auszubilden.
Weichen Dachaussparungen durch ihre Positionierung vom Rastermaß
des Systems ab und sind diese Öffnungen nicht zu großflächig,
kann das Ausschneiden dieser Öffnungen vorteilhafter sein.
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Belichtungselemente -
systemgerechtes Dachzubehör
Die Hersteller verfügen in der Regel über ein umfangreiches
und praxisbewährtes Zubehörprogramm mit Dachbauteilen und entsprechendem
Konstruktionszubehör, wie z.B. Belichtungselemente, Entlüftungsrohre,
Attikabauteile oder Regenrinnen. Zur Vereinfachung der Planung und Ausführung
empfiehlt sich eine eingehende Beschäftigung mit den Bauteilkatalogen
Abb. 4.1.4 Anschluss von Oberlichtbändern im Firstbereich - linke
Zeichnung: senkrecht, rechte Zeichnung: parallel zum Profil der Dachelemente;
Quelle: [9]
Abb. 4.1.5 Rohrdurchführung mit Systembauteilen durch eine Dachkonstruktion
in Sandwichbauweise; Quelle: [9]
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Befestigung der Dachelemente
Bei der Befestigung von Sandwichelementen kann man grundsätzlich
zwischen Systemen mit verdeckter und mit sichtbarer Befestigung unterscheiden.
Während die Art der verdeckten Befestigung von der jeweiligen Sandwichkonstruktion
des Herstellers abhängt, weist die sichtbare Befestigung vom Prinzip
her nur geringfügige Unterschiede auf.
Der Schraubentyp, die Anzahl und die Dimensionen
der erforderlichen Befestigungsschrauben hängen von mehreren Faktoren
ab:
- Art der Tragkonstruktion
- Zulassung der Verbindungsmittel
- Lastannahmen nach DIN 1055
- Windsogbelastung
Abb. 4.1.6 Befestigung von Dachelementen auf Stahl- und Holzprofile mit
selbstbohrenden Stahlschrauben; Quelle: [15]
Befestigungsmittel
Es dürfen nur bauaufsichtlich zugelassene Schrauben, wie z.B. bei
diesem System rostfreie Schrauben mit Unterlegscheiben und aufvulkanisierten
Dichtungen verwendet werden. Die erforderliche Anzahl der Schrauben für
die Flächenbefestigung sowie für die Rand- und Eckbereiche wird
durch die Statik bestimmt. Es werden auch selbstbohrende Befestigungsschrauben
mit Stützgewinde eingesetzt.
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Elementbefestigung
Bei Dachelementen wird sowohl durch die Hochsicke als auch durch die Tiefsicke
verschraubt. Sofern extreme statische Bedingungen vorliegen, z.B. bei
sehr hohen Windsogkräften und/oder in den Rand- und Eckbereichen,
können auch zusätzliche Verschraubungen erforderlich sein.
Abb. 4.1.7 Ausführungsbeispiel für die sichtbare Befestigung
von Dachelementen; Quelle: [9]
Abb. 4.1.8 Ausführungsbeispiel für die verdeckte Befestigung
von Dachelementen; Quelle: [6]
Verbindung am Längsstoß
Der überlappte Längsstoß wird bei Stahldeckschichten im
Abstand von a £ 600 mm, bei Alu- und Kupferschalen im Abstand a
£ 400 mm verschraubt.
Abb. 4.1.9 Überlappter Längsstoß; Quelle: [9]
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Dachformen
Mit Dachelementen für die Sandwichbauweise können geneigte Dächer
mit beliebigen Dachformen wie z.B. Satteldach, Pultdach oder Sheddach
hergestellt werden.
Abb. 4.1.10 Satteldach in Sandwichbauweise - Vertikalschnitt einer Firstausführung;
Quelle: [9]
Abb. 4.1.11 Pultdach in Sandwichbauweise (ohne Dachvorsprung), Vertikalschnitt;
Quelle: [9]
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Mindest-Dachneigung
Dachelemente verfügen über eine spezielle Profilausbildung mit
werkseitig eingebrachten Dichtungsbändern. Die Dichtigkeit solcher
Dachelemente ist gewährleistet, wenn durch eine Mindest-Dachneigung
die Ableitung des Wassers gewährleistet ist und die einschlägigen
Verlege- und Montagevorschriften eingehalten werden. Für Dächer
ohne Querstoß und ohne Dachdurchbrüche beträgt die Mindest-Dachneigung
üblicherweise 3° = 5,2 %. Bei Dachkonstruktionen mit einem Querstoß
ist eine Mindest-Dachneigung von 5° = 8,6 % einzuhalten.
Abb. 4.1.12 Mindest-Dachneigung für Sandwichdächer mit und ohne
Querstoß; Quelle: [9]
Querstoß im Dachbereich
Auch wenn es zur fachgerechten Ausbildung von Querstößen bewährte
Lösungen für die Sandwichbauweise gibt, sollte man aus grundsätzlichen
bautechnischen Erwägungen Dachkonstruktionen ohne Querstöße
vorziehen. Aufgrund der großen Lieferlängen lassen sich viele
Dachflächen ohne Querstoß ausbilden. Ist die Anordnung eines
Querstoßes erforderlich, so ist auf richtige Anordnung der Sandwichelemente
sowie auf eine sorgfältige Dichtung zu achten. Abb. 4.1.13 zeigt
Anordnung, Montagerichtung und Montagefolge der Sandwichelemente bei einem
Querstoß. In Abb. 4.1.14 ist ein Ausführungsbeispiel zu sehen,
aus der die Dichtung des Querstoßes hervorgeht.
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Abb. 4.1.13 Querstoßausbildung bei einer Dachkonstruktion in Sandwichbauweise;
Quelle: [9]
Abb. 4.1.14 Querstoßausbildung bei Dachelementen; Quelle: [9]
Schnittkanten
Bei Schnittkanten der Sandwichelemente ist darauf zu achten, dass diese
luftumspült sind.
Rinnen
Die Wasserableitung kann bei Dachflächen in Sandwichbauweise sowohl
über außenliegende als auch über innenliegende Rinnen
erfolgen. Bei innenliegenden Rinnen sind entsprechende Notüberläufe
vorzusehen. Die Rinnen sollten breit genug sein, um für Reinigungs-
und Wartungsarbeiten begehbar zu sein.
Rinnenheizung
Die Dachkonstruktion ist so auszulegen, dass sich auf der gesamten Dachdeckung
kein stehendes Wasser bilden kann. So kann es bei Schnee und Eis im Traufbereich
oder im Sammelbereich eines Schneefanges zu einer Behinderung des Schmelzwasserabflusses
kommen. Um Stauwasser zu vermeiden, empfiehlt sich insbesondere in schneereichen
Regionen der Einbau einer Rinnenheizung.
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Abb. 4.1.15 Querstoß und Überdeckung bei Dachelementen; Quelle:
[9]
Abb. 4.1.16 Traufenausführung für Dachelemente in Sandwichbauweise;
Quelle: [9]
Dachüberstände
Bei Dachüberständen von beheizten oder klimatisierten Räumen
kann zur Unterbrechung der Wärmeleitung ein thermischer Schnitt an
der raumseitigen metallischen Deckschale der Sandwichelemente erforderlich
werden. Dabei ist die Tragfähigkeit an diesem Detail besonders zu
beachten.
Abb. 4.1.17 Ortgang mit Dachvorsprung für Dach- und Wandelemente
in Sandwichbauweise; Quelle: [9]
Abb. 4.1.18 Innenliegende Rinne zwischen zwei Dachflächen in Sandwichbauweise;
Quelle: [9]
Schneefang
Die glatten metallischen Oberflächen der Sandwichelemente begünstigen
die Selbstreinigung der Dachfläche durch Regenwasser, leider aber
auch das Abrutschen von Schnee. Um eine Verstopfung der Traufe zu verhindern,
kann in schneereichen Gebieten schon bei relativ geringer Dachneigung
die Anordnung eines Schneefanges sinnvoll sein. Man kann hierfür
handelsübliche Schneefanggitter verwenden. Diese werden auf den Hochsicken
aufgesetzt und durch die Sandwichelemente in die Pfetten verschraubt.
Weiter können auch entsprechend gekantete und gelochte Blechprofile
oder spezielle Stahlrohre zum Einsatz kommen.
Es empfiehlt sich in jedem Fall, die Konstruktion
des Schneefanges, insbesondere die Art der Befestigung auf den Sicken,
mit dem Hersteller des Sandwichsystems abzustimmen.
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Blitzschutz
Umschließt man einen Raum allseitig mit elektrisch leitenden Flächen,
so wird das Innere dieses Raumes von elektromagnetischen und elektrostatischen
Feldern abgeschirmt ("Faradayscher Käfig"). Sandwichkonstruktionen,
bei denen die äußeren Bauteilflächen aus elektrisch leitenden
Materialien bestehen, bilden unter bestimmten Voraussetzungen einen "Faradayschen
Käfig". Hierzu müssen Wand- und Dachelemente miteinander
und auch mit der Erdung in genügendem Maße elektrisch leitend
verbunden sein. Regenrinnen und Attikabauteile sowie Kaltdacheindeckungen
und Wandbauteile aus verzinktem Stahlblech können ebenfalls zur Abschirmung
gegen elektrische Felder einen Beitrag leisten. (vgl. hierzu auch [1]).
Bauphysikalische Funktionen des Daches
Der Wärmeschutz des Daches kann durch Auswahl der Dämmdicke
den jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Der Dichtigkeit am Dach
kommt eine besonders wichtige Bedeutung zu. Ausführungsbeispiele
für unterschiedliche Detailanschlüsse im Dachbereich können
den Abbildungen dieser Informationsschrift entnommen werden.
Für den Korrosionsschutz, Schallschutz und baulichen Brandschutz
der Dachdeckung sind die entsprechenden Normen zu beachten. Die spezifischen
Planungskriterien für den Einsatz von Sandwichelementen für
Dächer sind systemabhängig. Deshalb sind in jedem Fall die aktuellen
Planungsunterlagen des Herstellers verbindlich.
Dachsanierungen
Sandwichelemente eignen sich besonders gut für Dachsanierungen, da
es aufgrund ihres leichten Gewichts in der Regel keiner Veränderung
der Unterkonstruktion bedarf.
Rolf Koschade
Literatur
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Ausschuß
für Blitzableiter e.V.: Bestimmungen des Ausschusses für
Blitzableiter e.V.; München |
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in Verbindungen bei Konstruktionen mit Stahltrapezprofilen; IFBS INFO
7.03; B06.96.1000; Juni 1996; S. 1-16 |
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Einfeldt, T.; et. al.: Beurteilung der Tauwassergefahr
bei Bauanschlüssen; Fenster und Fassade 14 (1987) Nr. 2; S.
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ems-Isoliertüren
Mickeleit GmbH & Co. KG: Isolierpaneele für Wand und Dach;
Planungsordner; Pansdorf 1997-1999 |
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Galileo - Kreatives
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Hoesch Siegerlandwerke
GmbH: isodach integral Technische Information; Siegen 1996-1999 |
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Modellbrandversuche; Polyurethane |
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IFBS: Stahl-PUR-Sandwichelemente
für Dach und Wand Juli 1997; IFBS INFO 3.03 - A 0797.2000 |
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Koschade, R.:
Die Sandwichbauweise; Ernst & Sohn, Berlin, 2.000; S. 166 - 189 |
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Metecno Bausysteme
GmbH (ehemals DLW-Metecno): Bauen mit Profil; delitherm Verbundelemente
für Dach und Wand |
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Moll, L.; Gahr,
P.: Luftdichtheit und Raumluftwechsel; Baumeister 1 / 1999 |
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Pöter &
Möller: Seminar "Zweischalige Dach- und Wandkonstruktionen
im Industrie- und Wirtschaftbau; Pöter & Möller, Sachverständige
für Metalleichtbau (1999) |
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Romakowski GmbH
& Co. KG (ROMA): Schnellbau-Dämmpaneele für die Sandwich-Bauweise;
Planungsordner; Buttenwiesen - Unterthürheim 1993-1999 |
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Schmitt, H.;
Heene, A.: Hochbaukonstruktion 14. Aktualisierte Auflage; Vieweg Braunschweig
Wiesbaden 1998; S. 254, 264, 453, 663-665 |
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SFS Stadler
GmbH & Co. KG: Befestigung von Sandwichelementen mit rostfreien
Bohrbefestigern; Befestigungstechnik; Oberursel 1996-1999 |
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Thyssen Bausysteme
GmbH: Thyssen Dach- und Wandsysteme; Dinslaken 1996-1999 |
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