Flachdach Atlas: Werkstoffe, Konstruktionen, Nutzungen 9783034615648

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Flachdach Atlas Edition ∂

WERKSTOFFE KONSTRUKTIONEN NUTZUNGEN

SEDLBAUER SCHUNCK BARTHEL KÜNZEL

Flachdach Atlas WERKSTOFFE KONSTRUKTIONEN NUTZUNGEN

SEDLBAUER SCHUNCK BARTHEL KÜNZEL

Institut für internationale Architektur-Dokumentation · München

Autoren Klaus Sedlbauer Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Phys. Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Stuttgart /Holzkirchen/Kassel Universität Stuttgart, Lehrstuhl für Bauphysik Eberhard Schunck Prof. pens. Dipl.-Ing. Architekt Technische Universität München, Lehrstuhl für Baukonstruktion Rainer Barthel Prof. Dr.-Ing. Technische Universität München, Lehrstuhl für Tragwerksplanung Hartwig M. Künzel Dr.-Ing. Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Abteilung Hygrothermik, Holzkirchen/ Stuttgart

Fachbeiträge: Christian Schittich, Dipl.-Ing. Architekt (Einführung) Chefredakteur DETAIL, München Ulrich Max, Dr.-Ing. (Brandschutz) Ingenieurbüro für Brandsicherheit AGB, Bruchsal; Lehrbeauftragter für Brandschutz, Universität Stuttgart, Lehrstuhl für Bauphysik Fachberatung: Theodor Hugues, Prof. pens. Dr.-Ing. (Konstruktionen im Detail) Technische Universität München, Lehrstuhl für Entwerfen, Baukonstruktion und Baustoffkunde Hartwig J. Richter (Konstruktionen im Detail) Dachdeckermeister und Sachverständiger, Traunreut Michael Wichmann (Konstruktionen) Sachverständiger, CAD-point, Oranienburg

Mitarbeiter: Matthias Beckh, Dipl.-Ing.; Christian Bludau, Dipl.-Ing.; Mark Böttges, Dipl.-Ing.; Philip Leistner, Dr.-Ing.; Eberhard Möller, Dipl.-Ing.; Zoran Novacki, Dipl.-Ing.; Lutz Weber, Dr. rer. nat.; Wolfgang Zillig, Dr.

Redaktion Redaktion: Cornelia Hellstern, Dipl.-Ing.; Sandra Leitte, Dipl.-Ing.; Johanna Billhardt, Dipl.-Ing. Redaktionelle Mitarbeit: Carola Jacob-Ritz, M. A.; Irene Stecher; Cosima Strobl, Dipl.-Ing. Architektin Zeichnungen: Ralph Donhauser, Dipl.-Ing.; Marion Griese, Dipl.-Ing.; Martin Hämmel, Dipl.-Ing.; Daniel Hajduk, Dipl.-Ing.; Elisabeth Krammer, Dipl.-Ing.; Dejanira Ornelas Bitterer, Dipl.-Ing. Herstellung /DTP: Roswitha Siegler Reproduktion: ludwig:media, Zell am See Druck und Bindung: Kösel GmbH & Co. KG, Altusried-Krugzell

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Herausgeber: Institut für internationale Architektur-Dokumentation GmbH & Co. KG Postfach 201054 80010 München www.detail.de Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. © 2010, erste Auflage Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechts.

Inhalt

Impressum Vorwort

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Teil D

Konstruktive Grundlagen

Klaus Sedlbauer Werkstoffe Wolfgang Zillig 2 Konstruktionen Christian Bludau, Eberhard Schunck 1

Teil A

Einführung

Das flache Dach – eine Entwicklungsgeschichte Christian Schittich

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Teil E Teil B

Tragkonstruktionen

Rainer Barthel Tragwerk Matthias Beckh, Mark Böttges, Eberhard Möller, Zoran Novacki 2 Tragschichten Matthias Beckh, Mark Böttges, Eberhard Möller 1

Teil C

Bauphysik

Klaus Sedlbauer Wärmeschutz Christian Bludau, Hartwig M. Künzel 2 Feuchteschutz Hartwig M. Künzel 3 Brandschutz Ulrich Max 4 Schallschutz Philip Leistner, Lutz Weber 1

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Konstruktionen im Detail

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Eberhard Schunck

Teil F

Gebaute Beispiele im Detail

Projektbeispiele 1 bis 18

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Anhang

Verordnungen, Normen, Richtlinien Literatur Abbildungsnachweis Autoren Sachregister Personenregister

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Vorwort

Die natürlichen Ressourcen werden weltweit knapper. Das betrifft nicht nur Öl und Gas, sondern zunehmend auch Spezialrohstoffe wie z. B. Indium, Geranium und Antimon, deren Preise sich in den vergangenen Jahren in bisher nicht gekanntem Maß nach oben entwickelt haben. Darüber hinaus schreitet der Klimawandel voran und lässt sich nicht mehr aufhalten, bestenfalls bremsen. Schon heute beeinflussen die Folgen unsere Lebensbereiche und Gewohnheiten, beispielsweise die Art und Weise, wie wir unsere Gebäude planen, erstellen, nutzen und recyceln. Themen wie niedrigerer Energieverbrauch und Umweltschutz werden in zunehmendem Maß öffentlich diskutiert, dazu kommen weitere Aspekte wie die Schließung von Stoffkreisläufen und die ökologische Betrachtung der gesamten Gebäudenutzungsphase. Der Begriff der Nachhaltigkeit wird zunehmend zu einem Imperativ des modernen Bauens. Damit erhöht sich in den letzten Jahren auch der Druck auf das Immobilien- und Baugewerbe, die Umwelteinflüsse des Bauens gering zu halten. Immerhin werden für den Gebäudebetrieb je nach Studie 30 – 40 % der Energieressourcen verbraucht. Projiziert auf Dachkonstruktionen, spielen daher vor allem Fragen des Energieverbrauchs eine dominante Rolle. Dämmmaßnahmen als die effektivste Möglichkeit, Ressourcen zu sparen, werden in vielen Variationen durchgeführt, sowohl im Neubau als auch im Sanierungsfall. So lässt sich der Transmissionswärmestrom durch eine Dachkonstruktion mit dem Einsatz von 20 cm Dämmung gegenüber einer ungedämmten Variante um ca. 80 % reduzieren. Die Amortisationszeiten für derartige Maßnahmen liegen bei wenigen Jahren. Sie sind absolut sinnvoll, sollten aber von einem gewissen Pragmatismus geprägt sein. Werden beispielsweise Flachdächer infolge von Sanierungsmaßnahmen zu geneigten Dächern, weil letztgenannte angeblich bessere Dämmeigenschaften besitzen, oder werden Flachdächer erst gar nicht geplant und umgesetzt, weil sie, vor allem bei großen Dämmstoffdicken, angeblich eine erhebliche Schadensanfälligkeit aufweisen, laufen wir Gefahr, einen Teil unserer architek-

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tonischen Kultur zu verlieren. Flachdachkonstruktionen würden sukzessiv aus unserer gebauten Landschaft verschwinden, und damit auch ein ökologisches Potenzial, das noch nicht einmal voll ausgeschöpft ist, nämlich die Nutzung der Dachflächen als klimatischer Mikrokosmos oder einfach nur als Wasserrückhaltereservoir. Folglich hätten wir eine kuriose Situation: Aus ökologischen Gründen bleiben ökologische Chancen ungenutzt – und dies völlig zu unrecht, bietet doch die Technik eine Menge probater Lösungen, um funktionsfähige Flachdächer mit hervorragendem Dämmniveau zu erstellen. Aus diesem Grund wird im Atlas das Thema Gestaltung energiesparender und schadensfreier Flachdächer in den Fokus gesetzt. Zum Auftakt des Buchs gibt Teil A einen geschichtlichen Abriss der Entwicklung flacher Dächer. In verschiedenen Kulturen und unter unterschiedlichen klimatischen Bedingungen waren Flachdachkonstruktionen in vielen Ländern bereits seit Jahrhunderten etabliert, bevor sie sich auch in Mitteleuropa und Nordamerika durchsetzen konnten. Zusätzliche nutzbare Fläche auf dem Dach sowie Vorteile für den Brandschutz waren die wesentlichen Gründe dafür. Aber erst mit der Erarbeitung technischer Regeln für die Ausführung von flachen Dächern in den 1960er-Jahren sowie der Weiterentwicklung der Dichtstoffe waren die Grundlagen für schadenfreies Bauen auch in feuchte- und kältebeanspruchten Gegenden geschaffen. Zeitweise wurde das Flachdach zu einer Modeerscheinung, an der der sogenannte Dächerstreit der Moderne entbrannte. Dieser ist heute beigelegt, flaches und geneigtes Dach existieren gleichberechtigt nebeneinander. Teil B »Tragkonstruktionen« geht auf die statischen Aspekte von Flachdächern ein. Neben den verschiedenen Lasten, die auf die Dachkonstruktion wirken, werden in diesen Kapiteln mögliche Primärtragwerke und deren Optimierung vorgestellt. Zudem wird die Bandbreite an Materialien von Beton über Holz bis hin zu Glas zur Gestaltung der Tragschicht beschrieben.

Teil C widmet sich in einer umfangreichen und fundierten Darstellung den bauphysikalischen Grundlagen des flachen Dachs. Das Kapitel Wärmeschutz erläutert auf der Basis des stationären wie instationären Wärmeschutzes Aspekte des energiesparenden Bauens und zeigt konstruktive Lösungen. Feuchte ist im Baubereich der bedeutendste Schadensauslöser; dies gilt insbesondere für flache Dächer. Eine der Hauptursachen dafür sind Fehler in der Konzeption und Erstellung von Bauteilen. Dies bedeutet, dass schadensfreies und damit nachhaltiges Bauen ohne hygrothermische Betrachtung der Flachdachkonstruktionen nicht funktionieren kann. Daher werden instationäre Feuchtevorgänge an konstruktiven Details aufgezeigt und erläutert. Im Kapitel Brandschutz liegen die Schwerpunkte auf der Auswahl geeigneter Materialien, der Brandschutzklassifizierung der Konstruktionen und den gesetzlichen Brandschutzanforderungen. Nachhaltigkeit im Bauwesen geht aber weit über Fragen der Energieeffizienz hinaus. Sie bezieht ebenso soziokulturelle Faktoren wie z. B. die Behaglichkeit für die Nutzer ein. Daher wurde im vorliegenden Atlas auch dem Thema Schallschutz eine größere Bedeutung eingeräumt. Gesundheit, Wohlbefinden und bei Arbeitsräumen auch die Leistungsfähigkeit der Nutzer sind die wesentlichen Zielkriterien der Akustik. Dabei geht es nicht nur um die Vermeidung von Belästigungen oder gar Belastungen, sondern um eine aktive Schaffung geeigneter Nutzungsbedingungen. Aspekte wie Luftschalldämmung gegenüber Außengeräuschen, Trittschall- und Körperschalldämmung sowie Schallabsorption im Raum spielen dabei eine wesentliche Rolle. Die einzelnen Kriterien werden in Bezug auf Flachdachkonstruktionen angesprochen und konstruktive Lösungen aufgezeigt. Teil D »Konstruktive Grundlagen« beschreibt die wichtigsten Werkstoffe, die heute die einzelnen Konstruktionsschichten des Flachdachs bilden. Der Materialkatalog erstreckt sich von Dichtstoffen (bituminös, aus Kunststoffen bzw. Elastomeren sowie Flüssigabdichtungen) über Dämmstoffe bis hin zu Glas und wasserun-

durchlässigen Betonen, die in der Baupraxis eher eine Sonderrolle spielen. Auch auf zusätzliche Schichten, wie sie beispielsweise in begrünten Dächern vorkommen, wird eingegangen. Ausgehend von der Darstellung der einzelnen Konstruktionsschichten werden diese mit gängigen Bauarten von Flachdächern kombiniert. Die Varianten erstrecken sich von der Lage der Dichtebene über der Dämmung über ihre Lage unter der Dämmung bis hin zur Anordnung der Dichtung innerhalb der Dämmschichten. Ein weiterer Schwerpunkt dieses Kapitels sind die begrünten sowie die begeh- und befahrbaren Dächer. Diese bieten zusätzlichen Nutzen, jedoch erhöhen sie auch die konstruktiven Anforderungen. Daneben wird auch auf die in der Baupraxis nicht so häufig anzutreffenden Flachdachkonstruktionen aus wasserundurchlässigem Beton, Glas sowie auf Metalldeckungen eingegangen. Diese setzen architektonisch bzw. technologisch besondere Akzente, stellen jedoch bauphysikalisch eine besondere Herausforderung dar. Weiterhin erfolgt die praxisgerechte Aufbereitung der konstruktiven Lösungen für An- und Abschlüsse, die Einbindung von Lichtkuppeln, die Absturzsicherung sowie die Dachentwässerung. Als konsequente Fortsetzung nach Planung und Errichtung werden Maßnahmen zur Wartung und Pflege sowie zur Sanierung von Flachdächern vorgestellt.

Die in Teil F »Gebaute Beispiele im Detail« vorgestellten Projekte dokumentieren die vielfältigen Gestaltungsmöglichkeiten von Flachdächern. Die Auswahl erfolgte in erster Linie nach gestalterischen und architektonischen Gesichtspunkten, ebenso stand die Vielfalt an möglichen Konstruktionen und Materialien im Vordergrund. Die Beispiele befinden sich an unterschiedlichen Standorten mit entsprechend verschiedenen Bedingungen hinsichtlich Klima, technischen Vorschriften und Standards. Deshalb zeigen die Details keine allgemein gültigen Lösungen, sondern müssen den Anforderungen der jeweiligen Situation angepasst werden. Abschließend danke ich allen Mitarbeitern meines Fachgebiets sowie allen Institutionen und Personen, die mit ihrer Kompetenz und ihrem Engagement zum Entstehen dieses Buchs beigetragen haben.

Klaus Sedlbauer im Juni 2010

Teil E »Konstruktionen im Detail« stellt den Konterpart zum Kapitel Konstruktionen dar. Er bringt in übersichtlicher Darstellung die Quintessenz der konstruktiven und bauphysikalischen Anforderungen auf den Punkt. Dabei werden für die verschiedenen Dachkonstruktionen wichtige Punkte wie Dachrand, Wandanschluss, Durchdringungen und Entwässerung dargestellt. Die gezeigten Konstruktionsbeispiele sind prinzipiell zu verstehen und stellen keine universell anwendbaren Lösungen dar. Sie sollen dem Praktiker das Verständnis der umfangreichen Anforderungen an die verschiedenen Flachdachkonstruktionen verdeutlichen und damit als Grundlage für die tägliche Konstruktionsarbeit dienen.

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Teil A

Einführung

Das flache Dach – eine Entwicklungsgeschichte Dächer aus Erde und Lehm – archetypische Formen Renaissance und Barock: erste Flachdächer in Mitteleuropa Holzzementdach und Eisenbeton Das flache Dach setzt sich in Chicago durch Die horizontale Scheibe wird Gestaltungselement Die frühe Moderne Vorfertigung und Dächerstreit Konstruktionen der frühen Moderne Internationaler Stil und weltweite Verbreitung Das Flachdach in der zeitgenössischen Architektur

Abb. A

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Dachrand an einem Tempel in Lhasa, Tibet (CN)

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Das flache Dach – eine Entwicklungsgeschichte Christian Schittich

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Zu Beginn des 20. Jahrhunderts, als sich das flache Dach allmählich auch in Mitteleuropa auszubreiten beginnt, erheben es seine entschiedensten Verfechter wie Adolf Loos oder Le Corbusier beinahe zum Mythos. Nicht nur, weil es die damals aus ästhetischen Gründen ersehnten kubischen Baukörper ermöglichte, sondern vor allem auch wegen seiner Nutzbarkeit, denn sinnvoll verwendet, geben Flachdächer den Bewohnern die zum Hausbau verbrauchte Fläche zurück. Flache Dächer sind mehr als der notwendige Gebäudeabschluss nach oben, als der Schutz vor der Witterung oder sonstigen Gefahren von außen. Wo immer technisch oder von den klimatischen Bedingungen her möglich, nutzen die Menschen sie seit alters her als willkommene Erweiterung ihres Lebensraums, als Verkehrsfläche oder als Terrasse, aber auch zur Belichtung und Belüftung der darunterliegenden Räume. Heute dienen sie zusätzlich zur Installation haus- oder solartechnischer Anlagen. Traditionell kommen Flachdächer überwiegend in heißen Regionen mit geringen Niederschlägen vor, weniger in den feuchtheißen oder schneereichen Klimazonen. Das hat meist auch mit den vor Ort verfügbaren Baumaterialien zu tun. Denn dort, wo wenig Niederschläge fallen, ist auch das Holzvorkommen oftmals gering.

Für den Bau flacher Dächer aber braucht man gegenüber den aufwendigen Dachstühlen geneigter Konstruktionen deutlich weniger von dem kostbaren Baustoff und wenn nötig kommt man auch noch mit wesentlich geringeren Querschnitten aus. So reicht als Tragschicht bei kleinen Spannweiten schon eine Lage aus krumm gewachsenem Knüppelholz (Abb. A 1), bei größeren Spannweiten genügen darüber hinaus oft wenige Balken. Über der Tragschicht werden je nach örtlicher Verfügbarkeit Zweige oder Reisig, Reet, Bambus oder getrocknete Palmblätter, mancherorts aber auch Steinplatten aufgebracht sowie meist noch eine klimaund feuchteausgleichende Schicht aus Sand, Blättern oder Tannenzapfen. Die Abdichtung erfolgt mit den direkt vor Ort vorhandenen Materialien Erde und Lehm, die verdichtet, glatt gestrichen und oftmals zusätzlich imprägniert werden (Abb. A 2). Trotzdem verlangen die traditionellen Flachdächer nach permanenter Wartung. In vielen Gegenden geschieht das vor allem einmal pro Jahr nach der Regenzeit. Vielerorts entwickelten die Menschen im Lauf der Zeit raffinierte Abdichtungsmethoden. Das gilt auch für die jemenitische Hauptstadt Sanaa, wo traditionell der Qadath, eine Art wasserdichter Estrich, zur Anwendung kommt, hergestellt aus einem Gemisch aus Wasser, Kalk und Basaltlava sowie einer ausgeklügelten Imprägnierung aus Speisefett. Bei den Pueblo-Indianern im Südwesten der USA spielt neben Materialverbrauch und Nutz-

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Dächer aus Erde und Lehm – archetypische Formen

traditionelles Flachdach im Jemen: Verlegung der Knüppel über Rundhölzer und Aufbringen der Trockenschüttung Wohnhaus in Lhasa, Tibet Haus der Hunza, Pakistan Dächer der tibetischen Klosteranlage Labrang in Gansu, China Wohnhaus in Sada, Jemen Taos Pueblo, New Mexico (USA)

Das flache Dach – eine Entwicklungsgeschichte

»Ein Arbeiter schiebt mit einem Blechschaber Portionen von jedem Haufen im Mischungsverhältnis von ca. 60 % Asche und 40 % Kalk zum ersten Paar. Diese beiden [...] beginnen, ihre Portionen zu zerkleinern und gleichzeitig zu mischen, so daß ein mehr oder weniger homogenes Gemenge entsteht. Hat dieses Gemenge eine bestimmte Körnung erreicht, wird es [...] zum nächsten Paar weitergeschoben, bis es [...] zu einem sämigen, relativ trockenen Brei geworden ist. Für den Durchlauf einer Portion [...] muß man mit ungefähr einer Stunde rechnen. Begleitet wird der monotone Klopfrhythmus von Geschichtenerzählen oder, häufiger, vom Wechselgesang der Arbeiter untereinander [...] 5–6 Arbeiter hocken [...] auf dem

Boden und verdichten den eingebrachten Qadath durch intensives Klopfen mit klingenartig, scharfkantig zugehauenen Steinriemchen in halbkreisförmigen Mustern, wobei die Rohmasse ständig mit der Meknesse (einem [...] Handbesen aus Stroh) mit Wasser bespritzt wird. Dieser Verdichtungsvorgang durch Schlagen dauert bei Bearbeitung durch einen Mann ca. zwei Stunden pro m2 [...] Die Oberfläche dieser ersten Schicht ist rauh und vom Muster des Verdichtungsklopfens gekennzeichnet. Nach einer Trocknungszeit von 2–3 Tagen wiederholt sich der Prozeß beim Einbringen der zweiten Schicht [...] Während des 7- bis 10-tägigen Abbindevorgangs wird die Oberfläche des öfteren mit Kalkmilch (2 Hände voll Kalk wer-

barkeit der Fläche auch die Möglichkeit der ständigen Erweiterbarkeit eine wesentliche Rolle, denn Pueblos beruhen auf einem additiven System: Entsprechend einem modularen Prinzip werden einzelne, etwa gleich große Räume horizontal oder vertikal addiert, wenn es der Zuwachs der Sippe oder andere Bedürfnisse erfordern (Abb. A 7). Die spezifische Nutzung der verschiedenen Zimmer ist jederzeit variierbar, ein Austausch von Raumfunktionen möglich. Die Häuser der Hunza im pakistanischen Kaschmir sind typisch für die kargen Regionen vom Kaukasus bis zum Himalaja (Abb. A 4). Kleine Einraumhäuser, dicht aneinander gedrängt, werden über quadratische Öffnungen im Dach erschlossen. Diese dienen gleichzeitig zur Belichtung, Belüftung sowie als Rauchabzug und können bei Bedarf geschlossen werden. An den steilen Berghängen stellen die Flachdächer oft die einzigen ebenen Flächen im Freien dar. Sie werden zu allen möglichen Hausarbeiten, gelegentlich auch zum Dreschen von Getreide sowie zum Schlafen in den heißen Sommernächten genutzt. Besonders wichtig sind sie aber zum Trocknen von Obst, da die Bewohner der kargen Bergregion wegen der langen kalten Winter und des relativ kleinen Viehbestands auf eine ausgeklügelte Vorratswirtschaft angewiesen sind. Auch in Tibet sind Flachdächer aus den bereits genannten Gründen weitverbreitet. Auf dem Land dienen die mit einer glattgestrichenen Lehmschicht abgedichteten Dächer als Erweiterung des Wohn- und Arbeitsbereichs. Ebenso finden sich flache Dächer bei den prächtigen Stadthäusern in Lhasa, Shigatse oder Gyantse (Abb. A 3), wo sie zudem oft die Funktion von Verkehrswegen übernehmen. Besonders eindrucksvoll treten die großen Klosteranlagen in Erscheinung, in denen traditionell mehrere Tausend Mönche in stadtähnlichen Strukturen aus eng zusammengedrängten kubischen Baukörpern leben (Abb. A 5). In deren Zentrum sind nur die Heiligtümer und Tempel mit vergoldeten Dächern im chinesischen Stil bekrönt, ohne dass diesen aber eine Schutzfunktion gegen die Witterung zukommt. Das geneigte Dach ist zum Symbol überhöht.

den in einem Eimer Wasser gelöst) mittels der Meknesse bestrichen [...] Nach dem endgültigen Abbinden wird die Fläche mit ungefähr handtellergroßen Steinen poliert, die jeweils seit Generationen in der Familie weitervererbt wurden [...] Um dieser [...] nun fast weißen Qadathoberfläche ihren endgültigen, wasserfesten und mattglänzenden Anstrich zu geben, wird sie eingeölt [...] Der nach diesen vielfältigen handwerklichen Prozessen entstandene Belag hat nun seine wesentlichen Eigenschaften gewonnen, er ist wasserdicht, abriebfest, leicht elastisch und hat [...] eine Haltbarkeit von weit mehr als hundert Jahren.« Jan Martin Klessing [1]

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Das flache Dach – eine Entwicklungsgeschichte

»Ich komme zu den Fußböden, wenn diese die Eigenschaften von Decken besitzen [...] Im Freien wird die Fläche ein Gefälle erhalten [...] auf 10 Fuß nicht weniger als 2 Zoll [...] wenn die Fläche auf einer Holzkonstruktion ruht, wird eine zweite Verschalung darauf befestigt und mit Schutt überzogen, der einen Fuß dick aufgestampft wird. Manche meinen unter dem Schutte Pfriemgras oder Farnkraut als Unterlage geben zu müssen [...]« Leon Battista Alberti [2]

Renaissance und Barock: erste Flachdächer in Mitteleuropa

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Während das flache Dach in weiten Teilen des Mittelmeerraums, Asiens und Amerikas seit Menschengedenken Verwendung findet, bleibt es in Mittel- und Nordeuropa jahrtausendelang ohne Bedeutung. Erst mit Beginn der Renaissance, als klare, geometrisch einfache Baukörper und Fassaden die gotische Architektur aus Spitzbögen und Strebepfeilern ablösen, entsteht zunehmend der Wunsch nach einem horizontalen Gebäudeabschluss. Da aber echte Flachdächer bautechnisch noch sehr aufwendig sind, werden Ziegel- und Natursteindächer mit geringer Neigung hinter erhöhten Attiken und Balustraden versteckt, die oft als eigenständiges Bauteil in Erscheinung treten. Gleichzeitig machen sich führende Baumeister wie Leonardo da Vinci oder Leon Battista Alberti Gedanken zu deren Umsetzbarkeit. Auch die sagenhaften Hängenden Gärten der Semiramis, die schon die Griechen unter ihre sieben Weltwunder eingereiht hatten, bewegen seit der frühen Renaissance wieder die Fantasie von Literaten und Architekten und regen zu ideenreichen Interpretationen und Rekonstruktionsversuchen an (Abb. A 8). So lässt sich Papst Pius ll. in seiner Idealstadt Pienza 1462 einen hängenden Garten an seinen Palast bauen, dem zahlreiche Beispiele in Italien folgen, bis die Entwicklung in den Borromäischen Inseln im Lago Maggiore gipfelt, wo Graf Carlo III. Borromeo ab etwa 1630 die Isola Bella als einen zehnstufigen Terrassenberg gestalten lässt (Abb. A 9). Nur wenig später, zur Blütezeit des Barock, tauchen die ersten Dachgärten auch nördlich der Alpen auf. Noch bleiben sie vereinzelten, kostspieligen Repräsentativbauten vorbehalten, denn der Aufwand für die dicken Dämm- und Entwässerungsschichten unter Einsatz der teuren Dichtungsmaterialien Kupfer, Blei und Teer ist enorm. Als eindrucksvolles Beispiel ist die Gartenanlage überliefert, die sich um 1700 der Passauer Fürstbischof auf seiner Residenz errichten lässt: eine weitflächige, sich nach Süden zum Inntal öffnende Terrasse mit Bäumen und Sträuchern in Kübeln, Blumenbeeten und Springbrunnen (Abb. A 10).

Nicht allein als Luxusgut, sondern vor allem aus rein praktischen Erwägungen fordert der Dresdner Bau- und Commercienrat Paul Jacob Marperger in einem um 1722 verfassten Traktat das flache Dach – von ihm als Altan bezeichnet – ebenso für die Allgemeinheit. Auch wenn seine Ideen zur damaligen Zeit noch weitgehend Utopie bleiben, setzt er sich leidenschaftlich für die universale Einführung benutzbarer Flachdächer ein und nimmt damit bereits viele der Argumente vorweg, die 200 Jahre später beim »Dächerstreit« der frühen Moderne von den Flachdachbefürwortern ins Feld geführt werden. Er nennt dabei ästhetische Argumente ebenso wie das der Holzersparnis oder reduzierten Feuergefahr und äußert sich zu den vielfältigsten Nutzungsmöglichkeiten oder dem Raumgewinn, der dem Hausbesitzer zuteil wird, »wenn er an statt des hohen Dachs sein Hausz noch ein Stockwerk höher aufführet« [3].

Holzzementdach und Eisenbeton Den entscheidenden Durchbruch zur Umsetzbarkeit solcher Ideen indes liefert etwa 100 Jahre später die Entwicklung des Holzzementdachs durch den schlesischen Böttchermeister Samuel Häusler. Seine preiswerte Konstruktion, bei der auf einer Holzschalung mehrere Lagen Ölpapier mit Pech oder Teer an Ort und Stelle verklebt und anschließend mit Sand und Kies überdeckt werden, setzt sich in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts vor allem bei Nebengebäuden in den Großstädten schnell durch (Abb. A 13 und A 14), nicht zuletzt auch wegen ihrer im Vergleich zum Steildach mit seinem hölzernen Dachstuhl wesentlich größeren Feuersicherheit sowie den verhältnismäßig guten Wärmedämmeigenschaften. Gleichzeitig gewinnt der Dachgarten zu Zeiten der Romantik an Bedeutung. 1867 empfiehlt der Berliner Maurermeister Carl Rabitz in seiner Broschüre »Naturdächer von vulkanischem Cement« die Einführung von Flachdächern auch wegen der anzulegenden Gärten und beschreibt in stimmungsvollen Bildern einen lauen Sommerabend unter wildem Wein und Sternenhimmel auf seiner eigenen Terrasse (Abb. A 11).

Das flache Dach – eine Entwicklungsgeschichte

»Was Altanen seyn / wird niemand so reschtlich unbekannt seyn/nemlich solche zu oberst der Häuser / Schlösser und Paläste angelegte und unbedeckte Plätze / welche entweder über das ganze Wohn-Gebäude/oder doch einen Theil und abseiten desselben gehen / und auf welchen man / vornehmlich zur lieblichen Sommerszeit seine Ergötzung bey angenehmen Abend-Stunden in freyer Lufft haben / und weit und breit über andere Häuser hinaus / auch auf einigen gar bis ins freye Feld sehen / und an daselbst aufgesetzten Orangerien / oder andern Scherben-Gewächsen seine Lust haben kan [...]« Paul Jacob Marperger [4]

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Den nächsten wesentlichen Impuls in der Entwicklungsgeschichte des Flachdachs gibt die Einführung des Eisen-, später Stahlbetons. Dieser ermöglicht nicht nur die einfache Herstellung ebener Decken und Dächer, sondern verlangt in den Augen der Avantgarde auch nach einer dem Material entsprechenden Architektur. Als einer der Pioniere im Umgang mit dem neuen Baustoff demonstriert der französische Ingenieur François Hennebique mit dem Bau seines eigenen Wohnhauses in Bourg-la-Reine bei Paris (1900 –1904) technisch virtuos alle konstruktiven und statischen Möglichkeiten des neuen Materials. Trotz weit auskragender Geschosse und Dachgärten auf verschiedenen Ebenen greift es aber noch weitgehend auf die Formensprache des 19. Jahrhunderts zurück, während sich andere Architekten dieser Zeit schon entschieden radikaler zeigen, so der

junge Tony Garnier in den Entwürfen für seine Idealstadt Cité industrielle (Abb. A 15). 1907 errichten die Schweizer Architekten Otto Pfleghard und Max Haefli zusammen mit dem Ingenieur Robert Maillart die SchaffhausenThurgauische Volksheilstätte in Davos mit flachen Dächern und Liegeterrassen im obersten Geschoss (Abb. A 12). Mit seiner kompromisslos modernen Formensprache ist das Gebäude seiner Zeit weit voraus. Bereits 1899 hatten die Architekten ein Sanatorium in Eisenbeton erbaut, über das später Sigfried Giedion urteilt: »Es ist wohl auch das erste Mal, dass für Wohnbauten in so weitem Maße flache Dächer (Asphalt) mit Innenentwässerung verwendet wurden.« [5]

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Athanasius Kircher: Die Hängenden Gärten der Semiramis. Stich 17. Jahrhundert J. B. Fischer von Erlach: Isola Bella im Lago Maggiore. Kupferstich 1721 Sala Terrena der Fürstbischöflichen Residenz, Passau (D) um 1700 Dachgarten des Maurermeisters Carl Rabitz, Berlin (D) um 1867 Schaffhausen-Thurgauische Volksheilstätte, Davos (CH) 1907, Pfleghard und Haefeli Dachrand eines Holzzementdachs Papierlagen beim Holzzementdach Wohngebiet, Cité industrielle, Projekt 1917, Tony Garnier

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Das flache Dach – eine Entwicklungsgeschichte

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Das flache Dach setzt sich in Chicago durch Doch die erwähnten Beispiele für Flachdächer bleiben zu ihrer Zeit vereinzelt und exklusiv. In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts ist es den USA vorbehalten, und hier vor allem Chicago, dem Flachdach erstmals den Durchbruch im großen Rahmen zu ermöglichen. Nach dem verheerenden Brand von 1871, dem etwa 18 000 Gebäude zum Opfer gefallen waren, dehnt sich die Stadt dank eines beispiellosen Wirtschaftsbooms fast explosionsartig aus. Dabei führen die Preise und der knappe Boden zu einer extrem dichten Bebauung, die durch das Ausnutzen der Grundstücke bis zum Rand und die Entwicklung in die Höhe gekennzeichnet ist. Bei den meisten der neuen Gebäude handelt es sich um reine Nutzbauten, die aus wirtschaftlichen Gründen, aber auch wegen der gegenüber geneigten Dächern mit Dachstühlen aus Holz oder Stahl wesentlich höheren Brandsicherheit oben mit einem flachen Deckel abgeschlossen sind. Dieser horizontale Gebäudeabschluss ist bei

den frühen Hochhäusern, deren Fassaden sich am Klassizismus orientieren, nicht nur ästhetisch gewünscht, sondern bietet darüber hinaus ausreichend Platz für die nun aufkommenden haustechnischen Installationen. Ermöglicht wird die Ausbildung flacher Dächer durch die Entwicklung der Bitumenpappe auf der Basis des Abdichtungsmaterials Bitumen, das als Abfallprodukt bei der Destillation von Erdöl in den USA seit Mitte des 19. Jahrhunderts anfällt.

Die horizontale Scheibe wird Gestaltungselement Einige Jahrzehnte danach überträgt Frank Lloyd Wright die Ideen der Schule von Chicago von den Büro- und Geschäftshäusern der Großstadt auf die kleinen Bauten der amerikanischen Suburbs. Schon sehr früh zeigen sich in seinem beispiellosen Werk die unterschiedlichsten Ansätze für die Entstehung von Flachdächern, von der benutzbaren Dachterrasse über die aus gestalterischen Gründen auskra-

gende Stahlbetonplatte (Abb. A 17) bis zu den einfachen Kuben der Usonian Houses, bei denen Wright, wie er selbst anmerkt, vor allem aus wirtschaftlichen Gründen auf geneigte Dächer verzichtet. Mit der 1910 im Wasmuth Verlag in Berlin erschienenen Publikation seines Werks erlangt er entscheidenden Einfluss auf unterschiedlichste Architekten und Künstlergruppen in Europa, von De Stijl über Walter Gropius bis zu Mies van der Rohe. 1901 entwirft Wright die in klaren Baublocks angeordneten Lexington Terrace Apartments in Chicago. Mit den zum Innenhof hin abgestuften Baukörpern und eigenen Zugängen für jede Wohnung dürfen diese durchaus als Vorwegnahme des Terrassenhauses gelten, auch wenn die Ausführung der Grundrisse wenig Rücksicht auf die verschiedenen Himmelsrichtungen nahm (Abb. A 16). Gut zehn Jahre später ist es Adolf Loos, der sich rühmt, mit dem 1912 vollendeten Haus Scheu in Wien das erste Terrassenhaus in Mitteleuropa gebaut zu haben (Abb. A 19). Anregungen dazu hatte er sich sicherlich auch auf

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Das flache Dach – eine Entwicklungsgeschichte

»Man muß sich fragen, warum die Terrassen seit Jahrtausenden im Orient gebräuchlich sind und warum sie in unserem Himmelsstrich nicht angewendet wurden. Die Antwort ist einfach: Die bisher bekannten Baukonstruktionen konnten das flache Dach und die Terrassen nur in frostfreien Gegenden zur Anwendung bringen. Seit der Erfindung des Holzzementdaches (Kiesdach) und seit der Verwendung des Asphalts ist auch das flache Dach und somit auch die Terrasse möglich. Seit vier Jahrhunderten war das flache Dach der Traum der Baukünstler. Mitte des 19. Jahrhunderts ging der Traum in Erfüllung. Aber die meisten Architekten wussten mit dem flachen Dach nichts anzufangen.« Adolf Loos [6]

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seinen frühen Reisen in die Ägäis und nach Nordafrika geholt, auch wenn er dies bestreitet: »Ich hatte bei dem Entwurf dieses Hauses nicht im Entferntesten an den Orient gedacht. Ich meinte nur, daß es von großer Annehmlichkeit wäre, von den Schlafräumen, die sich im ersten Stockwerk befinden, eine große, gemeinschaftliche Terrasse betreten zu können. Überall, sowohl in Algier wie in Wien.« [7] Darüber hinaus spielen bei diesem und weiteren Entwürfen des großen Puristen Loos, der sich zeit seines Lebens gegen sinnlos verwendete Ornamente zur Wehr setzte, natürlich auch ästhetisch Überlegungen eine entscheidende Rolle bei der Ausformung seiner streng kubischen Baukörper. Bei seinen Mitbürgern macht er sich damit aber nicht beliebt. Die irritierte Öffentlichkeit im noch kaiserlichen Wien vermisst das gewohnte Dach und klagt laut über den gestalterischen Affront. Am schnellsten setzt sich das flache Dach zur damaligen Zeit im Industriebau durch, der meist als Zweckbau gesehen wird, bei dem weniger das Aussehen als vielmehr die Wirtschaftlichkeit zählt. Wie groß auch unter fortschrittlichen Architekten zu Beginn des 20. Jahrhunderts die Bandbreite ist, demonstrieren augenfällig das expressionistisch monumentale Projekt Werdermühle (1906) mit seinen massiven Mauern von Hans Poelzig einerseits und das 1911–1914 entstehende Fagus-Werk in Alfeld an der Leine von Walter Gropius andererseits, das mit seiner zurückgesetzten Tragstruktur und den aufgelösten Ecke bereits den Beginn der Moderne anzeigt (Abb. A 20).

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Lexington Terrace Apartments, Projekt 1901, Frank Lloyd Wright Haus Kaufmann (Fallingwater), Bear Run (USA) 1937, Frank Lloyd Wright Yahara Boat Club, Projekt 1902, Frank Lloyd Wright Haus Scheu, Wien (A) 1912, Adolf Loos Fagus-Werk, Alfeld an der Leine (D) 1914, Walter Gropius, Adolf Meyer A 20

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Das flache Dach – eine Entwicklungsgeschichte

»[...] der Eisenbeton hat einen erbitterten Feind: Die Dilatation, die Rissgefahr. Um die Rissgefahr zu besiegen, ist es angebracht, auf den Dächern hängende Gärten anzuordnen. Warum? Sie halten eine gewisse Feuchtigkeit und schützen gegen Dilatationsfugen. Darüber hinaus ist es unendlich angenehm für das menschliche Herz, auf dem Dach inmitten lebendigem Grün sich aufhalten zu können.« Le Corbusier [8]

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Die frühe Moderne Bis zum Beginn des Ersten Weltkriegs sind es einzelne avantgardistische Architekten, die sich in der neuen kubisch-rationalen Formensprache des Neuen Bauens versuchen. Von einem einheitlichen Stil kann – auch angesichts weiterer starker Strömungen wie Historismus, Traditionalismus und Jugendstil – nicht die Rede sein. In den ersten Nachkriegsjahren aber gibt es nach dem Zusammenbruch der alten Ordnung einen fruchtbaren Nährboden für neue Ideen, und nicht wenige Architekten und Bauherren sind nun der Meinung, dass sich neue politische und gesellschaftliche Strukturen ebenfalls in einer neuen Architektur zeigen müssten. Auch der Einfluss der Malerei, von der wesentliche Impulse zur Erneuerung ausgingen, trägt nun entscheidend zur Durchsetzung des internationalen, modernen Stils bei. So setzen die Mitglieder der holländischen Gruppe De Stijl, die sich 1917 aus bildenden Künstlern und Architekten formiert, die abstrakte Geometrie der Maler Piet Mondrian und Theo van Doesburg in dreidimensionale neoplastische Konzepte um. Als das konsequenteste Beispiel dieser Richtung kann Gerrit Rietvelds Haus Schröder in Utrecht (1924) mit seinen sich rechtwinklig durchkreuzenden, raumbildenden Scheiben gesehen werden (Abb. A 21). Bereits acht Jahre zuvor hatte Robert van’t Hoff, der ebenfalls der Gruppe angehört, die für das damalige Europa ungemein moderne Villa Henny in Huis ter Heide gebaut (Abb. A 22). Sowohl im Grundriss als auch mit dem Baukörper aus Stahlbeton, der von dem weit auskragenden Flachdach beherrscht wird, bezieht er sich auf Bauten von Frank Lloyd Wright, den er auf einer vorangegangenen Amerikareise kennengelernt hatte. In der Sowjetunion greifen die Konstruktivisten Malevitsch, Tatlin und Tschernichow bei ihren utopisch-kühnen Entwürfen die neue Formensprache auf. In Frankreich verhelfen neben Le Corbusier vor allem die Schüler von Josef Hoffmann Robert Mallet-Stevens und André Lurçat der Moderne zum Durchbruch, in Italien Giuseppe Terragni mit seinem Wohnblock Novocomum und der Casa del Fascio in Como.

Bei all den genannten Architekten, deren gemeinsames Stilmerkmal eine kubische, vom Ornament befreite Architektur ist, resultiert das flache Dach nicht unwesentlich aus gestalterischen Überlegungen. Aber auch andere, ebenso wichtige Gründe führen in der Zeit der frühen Moderne zu seiner Verbreitung wie beispielsweise die neuen Bautechniken, die neue Formen bedingen, was beispielhaft an Ludwig Mies van der Rohes Entwurf für ein Bürogebäude aus Stahlbeton aus dem Jahr 1922 zu erkennen ist. Ebenso spielt eine neue Grundriss- und Raumorganisation eine Rolle. Wrights Idee des freien Grundrisses fällt in Europa schnell auf fruchtbaren Boden und wird von Mies van der Rohe zum fließenden Raum

A 22

weiterentwickelt, der seine konsequenteste Ausbildung beim Barcelona-Pavillon erfährt (Abb. A 23). Es ist die weit auskragende Dachscheibe, die hier den im Grundriss angelegten kontinuierlichen Übergang von innen nach außen unterstreicht.

Vorfertigung und Dächerstreit Andere Architekten, wie die schon erwähnten Adolf Loos und Le Corbusier, stellen die Nutzung der Dächer in den Vordergrund. 1929 veröffentlicht Richard Döcker sein Buch »Terrassentyp«, in dem er vor allem anhand eigener Bauten und Projekte die Notwendigkeit von

A 23

16

Das flache Dach – eine Entwicklungsgeschichte

»[...] man muss zu einer grundsätzlich anderen Lösung gelangen; es ist nötig, dass das Dach nach innen geneigt wird, dass es den Schnee während des ganzen Winters ruhig trägt, und dass das Schmelzwasser, das unter der Einwirkung der Zentralheizung entsteht, durch ein Abflussrohr verschwinden kann, das nicht mehr außerhalb des Hauses, sondern im Inneren, womöglich in der Mitte, liegt, d. h. dort, wo es am wärmsten ist, und dass dieses Ablaufrohr von der nach innen geneigten Dachfläche bis in den Kanal am Fuße des Hauses gelangt, dort, wo keine Frostgefahr besteht, dort, wo übrigens Ablaufrohre der Bäder und übrigen Leitungen münden.« Le Corbusier [10]

A 24

Sonnenterrassen im Krankenhausbau, aber auch die Annehmlichkeit von Dachgärten im privaten Bereich aufzeigt (Abb. A 26, S. 18). Nicht zuletzt ist es der ungetrübte Glaube an den technischen Fortschritt und die sich rasch entwickelnde Industrialisierung, die bei vielen Architekten die Entscheidung für das flache Dach maßgeblich beeinflussen. Gerade unter dem Eindruck des dringend notwendigen Massenwohnungsbaus ist es für die Avantgarde klar, dass die Dächer entsprechend dem Stand der Technik in allen entwickelten Regionen der Welt flach sein müssen und nur mit industriell erstellten Materialien wie Blech, Asphalt oder Bitumenpappe gedichtet werden sollen. Die überlieferten handwerklichen Arbeitsweisen

werden als überholt und rückständig abgelehnt. Franz Schuster schreibt dazu 1927 in der Zeitschrift »Das Neue Frankfurt«: »Es wäre gegen alle Arbeitsökonomie und den technischen Sinn unserer Zeit, die uns immer wieder dazu führen werden, die Häuser aus großformatigen Bauelementen herzustellen, wenn wir auf die mit wenigen Kranschwenkungen aufgestellten Hauswände das alte, handwerkliche Steildach setzen würden mit seinen Säulen, Zangen, Sparren, Latten, Ziegeln und den vielen Nägeln.« [9] Die Euphorie für den Fertigbau ist enorm. Es wird viel in dieser Richtung experimentiert, der große Durchbruch gelingt aber nicht.

An der Weißenhofsiedlung in Stuttgart, die 1927 als Demonstrationsprojekt des neuen Bauens entsteht, entfacht sich der schon länger schwelende Dächerstreit nun vollends. Die Architektenschaft ist in zwei Lager geteilt. Die Frage, ob flaches oder geneigtes Dach, wird zur Gesinnungsfrage. Während die einen das flache Dach als der neuen Zeit und Technik entsprechend für unverzichtbar halten, sieht eine mehr traditionalistisch orientierte Gruppe im Steildach den Ausdruck des heimatgebundenen Bauens und polemisiert heftig gegen die kubischen Baukörper auf dem Stuttgarter Killesberg. Mit seinem Doppelhaus für die Ausstellung des Deutschen Werkbunds in Stuttgart (Abb. A 25) gelingt Le Corbusier ein überzeugendes Manifest seiner Architekturphilosophie, die er in seinen bekannten »Fünf Punkten zu einer neuen Architektur« zusammenfasst. Kaum ein anderer Architekt der Moderne propagiert die Verwendung von Flachdächern und deren Nutzung so entschieden wie er. Le Corbusier ist davon überzeugt, »dass es im Trieb des Menschen liegt, in die Höhe, auf das Dach seines Hauses zu steigen« [11], und fragt: »Ist es nicht wahrhaft wider aller Logik, wenn eine ganze Stadtfläche ungenutzt [...] bleibt?« [12] Für den Dachgarten, eine wesentliche Forderung in seinen »Fünf Punkten«, führt er aber nicht nur funktionale, ökonomische und gestalterische Argumente an, sondern auch rein technisch-konstruktive.

A 21 A 22 A 23 A 24 A 25

Wohnhaus Schröder, Utrecht (NL) 1924, Gerrit Rietvelt Haus Henny, Huis ter Heide (NL) 1916, Robert van’t Hoff Deutscher Pavillon, Barcelona (E) 1929, Ludwig Mies van der Rohe (1983–1986 rekonstruiert) Skizzen zum Vergleich von neuer und konventioneller Bauweise, 1929, Le Corbusier Dachterrasse, Doppelhaus, Weißenhofsiedlung Stuttgart (D) 1927, Le Corbusier

A 25

17

Das flache Dach – eine Entwicklungsgeschichte

Konstruktionen der frühen Moderne Zur Zeit der frühen Moderne, als das flache Dach bereits fest zum Formenvokabular der fortschrittlichen Architekten gehört, besteht noch eine tiefe Kluft zwischen den gestalterischen Wünschen der Planer einerseits und den konstruktiven und technischen Möglichkeiten auf der anderen Seite. Viele neue Abdichtungsmaterialien und Patente kommen auf den Markt, über die es damals allerdings noch keine gesicherten Erfahrungen gibt. So bleibt bis zum Beginn der 1920er-Jahre das Holzzementdach dominierend, auch wenn als Tragkonstruktion anstelle der Holzschalung auf Balken immer mehr der Eisenbeton Verwendung findet. Vor allem in bauphysikalischer Hinsicht treten noch große Probleme auf. Die Wärmedämmung ist in der Regel äußerst knapp bemessen, oftmals innen angebracht, und das Problem der Wärmebrücken wird kaum beachtet. Zur Vermeidung von Schwitzwasser wird häufig ein zusätzlicher Luftraum unter der Tragkonstruktion mittels Abhängdecken aus Rabitz (Drahtputz) geschaffen. Als Dachabdichtung finden neben dem Holzzementaufbau auch Gussasphalt und immer häufiger auch Dachpappen Verwendung. Die Entwässerung der Dächer erfolgt bis zum Beginn der 1920er-Jahre noch überwiegend nach außen, wobei das Dach ein leichtes Gefälle nach einer Richtung erhält. Aber auch größere Dachflächen mit Innenentwässerung werden bereits gebaut, wie beispielsweise am Schatzalp-Sanatorium in Davos um 1900. Äußerst aufschlussreich hinsichtlich des Stands der Technik während der 1920er-Jahre sind die Ergebnisse einer Umfrage, die Walter Gropius 1926 unter führenden internationalen Architekten für die »Bauwelt« durchführt. Bis auf einige wenige glauben alle, die konstruktiven Probleme im Griff zu haben. Die vielen unterschiedlichen Aussagen zu Schichtenfolge und Ausbildung verschiedener Anschlussdetails zeigen aber deutlich die große Unsicherheit zur damaligen Zeit. Otto Haesler und Peter Behrens bauen noch voll auf das Holzzementdach, das von anderen aber abgelehnt wird, da aufgrund der mangelnden Belüftung häufig Holzfäule auftritt. Josef Hoffmann kritisiert die »ungenügende Dauerhaftigkeit der Papierlagen und schlechte Möglichkeit, die undichten Stellen feststellen zu können« [13]. Empfohlen werden überwiegend Massivdecken mit 3 – 4 cm Kork oder Torfoleum als Wärmedämmung sowie zwei bis drei Lagen Dachpappe als Abdichtung. Die Brüder Bruno und Max Taut schwören auf ein spezielles, in Asphalt getränktes Dachleinen zusammen mit Asphaltpappe oder Gussasphalt. Auch hinsichtlich der Dachränder und Anschlüsse an aufgehendes Mauerwerk ist die Vielfalt der Meinungen groß. Eine Sonderstellung nehmen die puristischen, ganz auf die ästhetische Wirkung zielenden Details eines Mies van der Rohe ein, der versucht, mit einem Minimum an Aufkantung am Dachrand auszukommen (Abb. A 28 und A 30).

18

A 26

A 27

A 28

A 29

A 30

Das flache Dach – eine Entwicklungsgeschichte

A 31

1927 erscheint die Frankfurter Norm für Kleinwohnungsbauten, die sich ausführlich mit Flachdachkonstruktionen befasst und als eine der ersten Richtlinien hierzu angesehen werden kann (Abb. A 27).

Internationaler Stil und weltweite Verbreitung In der Zeit nach dem Zweiten Weltkrieg, als der Internationale Stil seinen Siegeszug über die Welt antritt, setzt sich damit verbunden auch das flache Dach schlagartig durch. Doch die technischen Probleme sind noch lange nicht gelöst. In Deutschland wie auch anderorts entstehen in der Zeit von Wiederaufbau und Wirtschaftswunder eine Unmenge schnell hochgezogener Massenbauten, deren ästhetische und technische Mängel dem Ruf des Flachdachs nachhaltig schaden. Auf der anderen Seite nutzen viele engagierte Architekten seine gestalterischen und funktionalen Möglichkeiten konsequent. So realisiert Ludwig Mies van der Rohe mit der 1956 am Campus des IIT in Chicago fertiggestellten Crown Hall erstmals die Idee eines außen lie-

A 32

A 33

genden Tragwerks (Abb. A 34). Ihr flaches Dach schwebt gewissermaßen, von vier großen geschweißten Vollwandträgern aus Stahl abgehängt, über dem darunterliegenden Raum, der stützenfrei und somit vollkommen flexibel und universal nutzbar bleibt. Mit dem als Trägerrost konstruierten Abschluss der Nationalgalerie in Berlin (1968) schafft er später dann das losgelöste, visuell vollkommen schwebende Dach. Zur selben Zeit greifen die Architekten der für die 1960er- und 1970er-Jahre typischen Systembauten, Großstrukturen und Terrassenhäuser konsequent auf die Möglichkeiten des flachen Dachs zurück, denn nur mit horizontalen Abdeckungen lassen sich flexible additive Systeme oder private Freiflächen vor jeder Wohnung verwirklichen. Beispielhaft dafür sind das System Metastadt von Richard J. Dietrich (ab 1965; Abb. A 31) und das Olympiadorf in München (1972), wo bedingt durch die Trennung von Straßenverkehr und Fußgängerebene zusätzlich öffentliche Wege und Erschließungsflächen auf riesigen Flachdachkonstruktionen untergebracht sind (Abb. A 32). Wenig später versuchen technologisch orientierte Architekten wie Lord Norman Foster beim Sainsbury Centre for Visual Arts in Norwich

(1978) oder Michael Hopkins mit seinem System Patera (1984), den konstruktiven Unterschied zwischen Dach und Fassade aufzulösen und die gesamte Gebäudehülle einschließlich der Dachhaut ausschließlich aus industriell gefertigten Bauteilen herzustellen. Ein reines Betondach ganz ohne Dichtung wagt Heinz Isler bei seinem eigenen Haus im schweizerischen Burgdorf (1964), das durch seine dichte und natürliche Begrünung geschützt wird und bis heute funktioniert (Abb. A 33). A 26

A 27 A 28 A 29 A 30 A 31 A 32 A 33 A 34

isometrischer Detailschnitt durch die Sonnenterrasse, Krankenhaus Waiblingen (D) 1928, Richard Döcker Dachrandausbildung entsprechend der Frankfurter Norm für Kleinwohnungsbauten, 1927 Dachrand eines Hofhauses, Projekt 1931–1934, Ludwig Mies van der Rohe Vorschlag zur Dachausbildung beim begehbaren Flachdach, Erich Mendelsohn Dachrand, Farnsworth House, Illinois (USA) 1950, Ludwig Mies van der Rohe Modell, System Metastadt, Wulfen (D) 1975, Richard J. Dietrich Olympiadorf, München (D) 1972, Heinle und Wischer Haus Isler, Burgdorf (CH) 1964, Heinz Isler Crown Hall am IIT, Chicago (USA) 1956, Ludwig Mies van der Rohe

A 34

19

Das flache Dach – eine Entwicklungsgeschichte

supply

A In this part, the air heating is only used in winter. It has a Korean-stove-type damper switch.

B

Air passes the below the floors. A There are no underground beams in the zones from the trees toward the courtyard and the exterior. B There will be absolutely no cutting of the roots in a 4m-diameter zone from the centers of the trees.

A 35

Das Flachdach in der zeitgenössischen Architektur

A 36

A 37

20

Flach oder geneigt – bis weit in die 1980erJahre hinein kommt die Entscheidung für die richtige Dachform unter Architekten beinahe einem Glaubensbekenntnis gleich. Modern und damit zeitgemäß konnte nur sein, wer den horizontalen Gebäudeabschluss propagierte, während die Verfechter der schrägen Variante sich schnell in die Ecke der ewig Gestrigen gedrängt sahen. Heute aber gehört der Dächerstreit längst der Vergangenheit an. Das flache und das geneigte Dach existieren gleichberechtigt nebeneinander. Gleichzeitig wird, bedingt durch neue Materialien und Konstruktionen, die Unterscheidung zwischen flachem und geneigtem Dach zunehmend aufgelöst. Dach und Wand verschmelzen immer öfter zu einer einheitlichen Gebäudehülle. Dort indes, wo echte Flachdächer zum Einsatz kommen, gestalten sie deren Planer vor allem bei repräsentativen Bauwerken oft wie eine fünfte Fassade. Dominique Perrault beispielsweise überspannt 1997 die gesamte Dachfläche der Berliner Radsporthalle sowie die durch das Tragwerk definierten Bereiche der Fassade mit einem damals in der Architektur neuartigen Metallgewebe (Abb. A 36). Damit erreicht er neben der überraschenden optischen Einheitlichkeit auch interessante Effekte durch die Reflexion des einfallenden Lichts. Beim MAXXIMuseum in Rom (2010) nutzt die britisch-irakische Architektin Zaha Hadid die Aufsicht des Gebäudes, um die Dynamik ihrer skulpturalen Baukörper zu unterstreichen (siehe S. 157ff.). Sie gliedert die Dachflächen durch Bewegung assoziierende Glasbänder, über die gleichzeitig auch die Belichtung der darunterliegenden Museumsräume erfolgt. In Lille schaffen die französischen Architekten Jean-Marc Ibos und Myrto Vitart 1997 eine Flachdach aus Glas, das wie eine spiegelnde Wasserfläche auf dem städtischen Platz vor dem Musée des BeauxArts liegt (Abb. A 38). Massimiliano Fuksas dagegen veredelt die Dächer seines Ingenieurzentrums im norditalienischen Maranello 2004 mit echten Wasserflächen und erreicht damit gleichzeitig einen natürlichen Klimaeffekt für die angrenzenden Büroräume (siehe S. 183ff.).

Das flache Dach – eine Entwicklungsgeschichte

A 35 A 36 A 37 A 38 A 39

Kindergarten, Tokio (J) 2007, Tezuka Architects Radsporthalle, Berlin (D) 1997, Dominique Perrault Terminal, Yokohama (J) 2002, Foreign Office Architects Musée des Beaux-Arts, Lille (F) 1997, Jean-Marc Ibos und Myrto Vitard Universitätsgebäude, Saitama (J) 1999, Riken Yamamoto

A 38

Andere Planer überraschen mit unkonventionellen Nutzungen der Dachflächen. So bilden Takaharu und Yui Tezuka das gesamte kreisrunde Dach ihres Kindergartens in Tokio (2007) als eine große Spielfläche aus (Abb. A 35; siehe S. 194f.). Ein ähnliches Konzept verfolgen auch die Berliner Architekten Armand Grüntuch und Almut Ernst auf einem Gymnasium in Dallgow-Döberitz (2005) mit einer zwar weniger extrovertierten, dafür umso abwechslungsreicher gestalteten Erlebnisplattform mit zahlreichen räumlichen Bezügen (siehe S. 189ff.). Riken Yamamoto verwandelt gar den gesamten horizontalen Abschluss seiner Universitätsgebäude im japanischen Saitama in einen riesigen labyrinthartigen Garten (1999; Abb. A 39). Ebenso wie bei dem drei Jahre später fertiggestellten nicht weit entfernten parkähnlich gestalteten Terminal in Yokohama wird das Dach so zum öffentlich nutzbaren städtischen Raum (Abb. A 37). Damit gibt das flache Dach der Stadt die überbaute Fläche zurück, Stadtraum und Dächer verschmelzen zu einer morphologischen Einheit. 41 Anmerkungen [1] Klessing, Jan Martin: Das traditionelle Flachdach im Jemen am Beispiel der Sanierung der »Samsarat al-Mansurah« in Sana’a. In: DETAIL 05/1997, S. 698ff. [2] Alberti, Leon Battista: Zehn Bücher über die Baukunst. Florenz 1485; übersetzt vom M. Theuer, Darmstadt 1975 [3] Marperger, Paul Jacob: Altanen. Eine Werbeschrift für das flache Dach. Dresden ca. 1722. Hrsg. von Friedrich Bock und Georg Gustav Wieszner, Nürnberg 1930 [4] ebd. [5] Giedion, Sigfried. In: Das Neue Frankfurt Nr. 2/1928 [6] Loos, Adolf: Das Grand-Hotel Babylon. In: Die neue Wirtschaft. Wien 1923 [7] ebd. [8] Le Corbusier. In: Neue Zürcher Zeitung vom 24.06.1934. Zitiert nach: Bosmann, Jos (Hrsg.): Le Corbusier und die Schweiz. Zürich 1987 [9] Schuster, Franz. In: Das Neue Frankfurt Nr. 7, 1926/1927 [10] ebd. [8] [11] ebd. [8] [12] Zitiert nach: Hoffmann, Ot: Handbuch für begrünte und genutzte Dächer. Leinfelden-Echterdingen 1987 [13] Hoffmann, Josef. In: Bauwelt 1926 A 39

21

Teil B

Abb. B

Tragkonstruktionen

1 Tragwerk Normen Charakteristische Werte Eigenlasten Nutzlasten Schneelasten Windlasten Primärtragsysteme Systemoptimierung

24 24 24 26 26 27 28 30 32

2 Tragschichten Stahlbeton Metall Holz Glas

34 34 38 41 44

Betriebsrestaurant, Ditzingen (D) 2008, Barkow Leibinger Architekten

23

Tragwerk Matthias Beckh, Mark Böttges, Eberhard Möller, Zoran Novacki

B 1.1

Bauwerke sind vielfältigen Einwirkungen ausgesetzt. Im Wesentlichen zählen dazu Eigenlasten, Nutzlasten, Wind-, Schnee- und Eislasten, Temperatureinwirkungen, Einwirkungen im Brandfall oder durch unterschiedliche Laststellungen während der Bauzeit. Die Aufgabe eines Tragwerks ist es, diesen Einwirkungen standzuhalten und Standsicherheit, Dauerhaftigkeit und Gebrauchstauglichkeit des Bauwerks auf wirtschaftliche Art und Weise zu gewährleisten. Durch eine ausreichende Dimensionierung aller Tragelemente gilt es, größere Verformungen oder Schwingungen zu vermeiden, die im ungünstigsten Fall letztendlich zum Einsturz des Gebäudes führen können. Bei Flachdächern sind Verformungsbegrenzungen wichtig, um beispielsweise stehendes Wasser auf dem Dach oder Schäden an Fassadenelementen und nicht tragenden Wänden des Gebäudes auszuschließen. Die Ausmaße der verschiedenen Einwirkungen sind dabei meist sowohl zeitlichen als auch ortsbedingten Schwankungen unterworfen. Da die Werkstoffe zudem in ihren Eigenschaften einer natürlichen Streuung unterliegen und alle Bauteile mit gewissen Toleranzen gefertigt werden, ist die Widerstandsfähigkeit der Tragelemente nicht exakt prognostizierbar.

• EN 1992 (Eurocode 2): Entwurf, Berechnung und Bemessung von Stahlbetonbauten • EN 1993 (Eurocode 3): Entwurf, Berechnung und Bemessung von Stahlbauten • EN 1994 (Eurocode 4): Entwurf, Berechnung und Bemessung von Stahl-Beton-Verbundbauten • EN 1995 (Eurocode 5): Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauten Die Europäischen Normen (EN) räumen in einer Reihe von Punkten die Festlegung nationaler sicherheitsrelevanter Parameter (NDP) ein. Die entsprechenden Punkte sowie zusätzliche Angaben und Erläuterungen sind im Nationalen Anhang (NA) zu der jeweiligen Norm definiert. Aktuell dienen die Europäischen Normen meist als Alternative zu den in den Mitgliedsländern geltenden Regeln, sollen diese aber schrittweise ersetzen. Das auf Wahrscheinlichkeitswerten basierende Sicherheitskonzept, das den Europäischen und den meisten nationalen Normen zugrunde liegt, berücksichtigt die unterschiedliche statistische Verteilung der jeweiligen Größen sowie die Streuung der Messwerte. Dabei bezieht das Sicherheitskonzept sowohl die auf ein Tragwerk einwirkenden Beanspruchungen (Einwirkungen) als auch die beanspruchten Teile selbst (Widerstände) mit ein.

Normen Charakteristische Werte

B 1.1 B 1.2

B 1.3

24

Cité du Design, Saint-Étienne (F) 2010, LIN Finn Geipel und Giulia Andi Sicherheitskonzept nach Eurocode, schematische Darstellung der Wahrscheinlichkeitsdichte von Einwirkung F und Widerstand R Fk charakteristischer Wert einer (veränderlichen) Einwirkung Fd Bemessungswert einer Einwirkung γF Teilsicherheitsbeiwert für Einwirkungen Rk charakteristischer Wert eines Widerstands Rd Bemessungswert eines Widerstands γM Teilsicherheitsbeiwert für eine Bauteileigenschaft charakteristische Werte für Eigengewichte

Aufgrund der genannten Unschärfen wird deutlich, dass ein ökonomisch sinnvolles Sicherheitskonzept für das Tragwerk kein absolutes, sondern nur ein angemessen hohes Sicherheitsniveau anstreben kann. Um ein einheitliches Niveau festzulegen, werden die allgemein anerkannten Regeln der Technik in Normen zusammengestellt. 1975 hat die Europäische Gemeinschaft ein Programm zur Harmonisierung von technischen Regelwerken für die Tragwerksplanung beschlossen. Das Eurocode-Programm umfasst folgende Normen, die in der Regel aus mehreren Teilen bestehen: • EN 1990 (Eurocode 0): Grundlagen der Tragwerksplanung • EN 1991 (Eurocode 1): Einwirkungen auf Tragwerke

Das erforderliche Sicherheitsniveau wird für jede einzelne Basisgröße sowohl auf der Einwirkungs- als auch auf der Widerstandsseite über charakteristische Werte und zusätzliche Teilsicherheitsbeiwerte definiert. Für die Einwirkungen erfolgt die Festlegung der charakteristischen Werte nach der Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens (Abb. B 1.2). Dazu wird nach ihrer zeitlichen Veränderbarkeit folgende Einteilung getroffen: • Ständige Einwirkungen, z. B. Eigenlasten und feste Aufbauten, sind in der Regel ortsfest. Die ständigen Einwirkungen, die nur wenig streuen und recht genau zu bestimmen sind, werden im Allgemeinen mit einem statistischen Mittelwert berücksichtigt.

• Veränderliche Einwirkungen, z. B. Nutz-, Wind- und Schneelasten, können sich generell je nach Ort ändern. Für die zeitabhängigen, veränderlichen Einwirkungen sind die charakteristischen Werte üblicherweise so festgelegt, dass sie innerhalb eines Jahres mit einer Wahrscheinlichkeit von 98 % nicht überschritten werden. Bezogen auf eine angenommene Nutzungsdauer von 50 Jahren heißt dies, dass dieser Wert im Mittel einmal erreicht oder überschritten wird. Die charakteristischen Werte veränderlicher Einwirkungen beschreiben also Lasten, die im Lauf der Lebenszeit eines Bauwerks realistischerweise auftreten. Daraus lässt sich ableiten, dass bei einer deutlich geringeren Nutzungsdauer, wie etwa bei temporären Bauten oder Bauzuständen, die anzusetzenden Wind- und Schneelasten abgemindert werden können. • außergewöhnliche Einwirkungen, z. B. Anpralllasten, Brand oder Erdbeben Teilsicherheitsbeiwerte

Um ein ausreichendes Sicherheitsniveau zu gewährleisten, werden die charakteristischen Werte bei rechnerischen Tragfähigkeitsnachweisen mit einem Teilsicherheitsbeiwert multipliziert. Für Eigenlasten beträgt der Faktor im Allgemeinen 1,35, für Nutz-, Wind- und Schneelasten 1,5. Beim Nachweis der Gebrauchstauglichkeit, z. B. zur Beschränkung der Durchbiegung, ist der Teilsicherheitsbeiwert für Eigenlasten 1,0. Weiterhin ist die gleichzeitige Wirkung verschiedener Lasten, z. B. von Schneelast und Windlast, zu berücksichtigen. Da davon ausgegangen wird, dass mehrere Lasten nicht zeitgleich mit ihren vollen charakteristischen Werten einwirken, stellen die Normen hierzu Regeln und abmindernde Kombinationswerte zur Verfügung. Festigkeits- und Steifigkeitswerte

Auf der Widerstandsseite erfolgt die Festlegung der charakteristischen Werte über Belastungsversuche. Anhand groß angelegter Testreihen wurden die Festigkeits- und Steifigkeitswerte für alle üblichen Werkstoffe ermittelt. So bildet beispielsweise der Mindestwert der Streckgrenze von Stahl den charakteristischen Wert für die Festigkeit dieses Baustoffs. Wegen der unterschiedlichen Materialeigenschaften in axialer, radialer und tangentialer Richtung sind für den Werkstoff Holz je nach Belastungsart und -richtung unterschiedliche Werte definiert, z. B. das 5 %-Fraktil der Bruchspannung von Holz unter Zugbelastung. Das Sicherheitsniveau ist auch bei den Widerstandsgrößen über Teilsicherheitsbeiwerte definiert. Diese Beiwerte sind abhängig von der Schwankungsbreite der Testergebnisse bei den Belastungsversuchen. Mit ihnen werden die charakteristischen Werte der Festigkeit durch Dividieren abgemindert. Für die Berechnung der Bemessungswerte von Stahl beim Nachweis der Standsicherheit beträgt der

Wahrscheinlichkeit [%]

Tragwerk

γF

Fk

γM

Fd

Rd

Rk

F, R

B 1.2 Metalle

[kN/m3]

Metalldeckungen

[kN/m2]

Aluminium

27

0,25

Blei

114

Aluminium (Aluminiumblech 0,7 mm dick, einschließlich 24 mm Schalung)

Kupfer

89

Aluminiumprofilbleche (80 mm Höhe, 0,8 mm Dicke ohne Schalung)

0,04

Messing

85

Aluminiumblech profiliert auf Lattung

0,08

Stahl und Schweißstahl

78,5

0,05

Zink

72

Aluminiumblech aus Well-, Trapez- und Klemmrippenprofilen Doppelstehfalz aus Titanzink oder Kupfer (0,7 mm dick, einschließlich Vordeckung und 24 mm Schalung)

0,35

Kupferdach mit doppelter Falzung (Kupferblech 0,6 mm dick, einschließlich 22 mm Schalung)

0,3

3

Beton

[kN/m ]

Stahlbeton (DIN 1045)

25

Porenbeton Rohdichteklasse 0,40 – 0,80 (DIN 4223)

5,2 – 9,5

Stahlpfannendach (verzinkte Pfannenbleche nach DIN 59 231)

Leichtbeton

• bewehrt

5 –20

• einschließlich Lattung

0,15

• unbewehrt

9 –21

• einschließlich Vordeckung und 24 mm Schalung

0,3

Holz

[kN/m3]

Stahlprofilblechdach (aus Trapez-, Stegsicken- oder Doppelsteg-Sickenprofilen)

Nadelholz, allgemein

5

• Profilhöhe 26 mm,

Laubholz

7–11

0,075

Nennblechdicke 0,75 mm

• Profilhöhe 121 mm,

0,24

Spanplatte

6

Furnierplatte

6

Dachabdichtungen, Dämmungen, Oberflächenschutz

[kN/m2]

Bitumen- und Polymerbitumen-Dachdichtungsbahn (DIN 52 130 und DIN 52 132)

0,04

bituminöse Dach- oder Abdichtungsbahnen sowie Kunststoffbahnen (einschließlich Klebeanstrich) je Bahn

0,05

kaltselbstklebende, reißfeste Bitumendichtungsbahn

0,017

Bitumen- und PolymerbitumenSchweißbahn (DIN 52 131 und DIN 52 133)

0,07

Bitumen-Dichtungsbahn mit Metallbandeinlage (DIN 18 190-4)

0,03

PVC-beschichtetes Polyestergewebe ohne Tragwerk

Glasvlies-Bitumen-Dachbahn (DIN 52 143)

0,03

• Typ 1 (Reißfestigkeit 3,00 kN / 5 cm Breite)

0,0075

Kunststoffbahn

0,02

• Typ 2 (Reißfestigkeit 4,70 kN / 5 cm Breite)

0,0085

nackte Bitumenpappe (DIN 52 129)

0,01

• Typ 3 (Reißfestigkeit 6,00 kN / 5 cm Breite)

0,01

nackte Teerpappe

0,02

Profilbauglas einschalig

0,27

Wärmedämmung (Glas- oder Mineralwolle) pro 10 mm Dicke

0,02

Profilbauglas zweischalig

0,54

Hartfaserplatten

0,05

Verglasung inkl. Rahmenkonstruktion

[kN/m2]

Holzschalung 24 mm

0,14

Normalglas 5 mm

0,25

Besplittung (einschließlich Deckaufstrich)

0,05

Drahtglas, Einscheibensicherheitsglas 6 mm

0,35

Kiesschüttung 5 cm Dicke (als Nutzlast anzusetzen)

1

Verbundsicherheitsglas 8 mm

0,4

Zuschlag je 1 mm Mehrdicke des Glases

0,03

Nennblechdicke 1,50 mm Wellblechdach

• verzinktes Stahlblech (einschließlich

0,25

Befestigungsmaterial nach DIN 59 231)

• Zinkdach mit Leistendeckung

0,30

(einschließlich 22 mm Schalung) sonstige Deckungen

[kN/m2]

Kunststoffwellplatten (Profilform nach DIN EN 494) ohne Pfetten, einschließlich Befestigungsmaterial aus faserverstärkten Polyesterharzen (Rohdichte 1,4 g /cm3)

• Plattendicke 1 mm • mit Deckkappen

0,03

Kunststoffwellplatten auf Lattung

0,2

0,06

B 1.3

25

Tragwerk

Teilsicherheitsbeiwert 1,1, der entsprechende Wert für den natürlichen Werkstoff Holz 1,3.

1 2

Einwirkungen

3 4 5

Die Einwirkungen auf Tragwerke sind in DIN 1055 und DIN EN 1991 bzw. ÖNORM EN 1991 (Eurocode 1) sowie SIA 261 behandelt. In Deutschland gelten sowohl die DIN 1055 als auch die DIN EN 1991.

6

1 2

Unter Eigenlasten versteht man die ständig wirkenden Lasten, die sich aus dem Eigengewicht aller tragenden und nicht tragenden Teile des Dachaufbaus ergeben. Die Summe der Eigengewichte von Tragschicht, Dämmung und Dacheindeckung wird zu einer Einwirkung zusammengefasst (Abb. B 1.4). Eine Ausnahme bilden die Eigenlasten von Kiesschüttungen sowie die Substratschüttungen von begrünten Dächern, die als veränderliche Einwirkungen berücksichtigt werden müssen. Auch die Eigenlasten von Versorgungseinrichtungen sind als nichtständige Nutzlasten zu berücksichtigen, da diese sich möglicherweise über die Lebensdauer des Bauwerks verändern. Für den Tragsicherheitsnachweis der Dachdeckung gegen Windsog ist ein Teilsicherheitsbeiwert von 0,9 zu verwenden, da sich das Eigengewicht in diesem Fall günstig auswirkt. Die charakteristischen Werte für Eigengewichte von Baustoffen und Dachdeckungen sind in Abb. B 1.3 (S. 25) dargestellt. Die meisten Wichten und Flächenlasten sind aus der DIN 1055-1 übernommen. Genauere Werte können im konkreten Fall den jeweiligen Prüfzeugnissen der Produkte entnommen werden.

3

Nutzlasten sind Einwirkungen, die bei der Nutzung eines Gebäudes infolge Personen, beweglicher Gegenstände etc. entstehen. In Deutschland können diese nach DIN 1055-3 oder nach DIN EN 1991-1-1 (Eurocode 1) ermittelt werden. Nutzlasten treten in der Regel nicht auf allen Tragwerksteilen gleichzeitig mit der gleichen Intensität auf. Bei der Bemessung eines Tragwerks ist die Laststellung daher so zu variieren, dass sie möglichst ungünstig auf das Bauteil wirkt. Bei den im Folgenden dargestellten Lasten handelt es sich abgesehen von Hubschraubern um vorwiegend ruhende Lasten, die nicht dynamisch wirken und daher das Bauteil oder das Gebäude, auf das sie einwirken, nicht zu Schwingungen anregen. Bei Dächern, die beispielsweise aufgrund ihrer Nutzung als Hubschrauberlandeplätze dynamisch belastet werden, sind die möglicherweise auftretenden Resonanzeffekte zu berücksichtigen. Flache Dächer können als begehbare (z. B. Dachterrassen) oder als nicht begehbare Dächer ausgeführt werden. Bei nicht begeh-

26

5,00 kN/m2 7,00 kN/m2

1 Kiesschüttung 50 mm 2 Dichtung zweilagig 3 Gefällewärmedämmung 4 Stahlbetonfertigteil 320 mm Summe

1,00 kN/m2 0,20 kN/m2 0,20 kN/m2 4,40 kN/m2 5,80 KN/m2

1 Dichtung, Wärmedämmung etc. 2 Trapezblech 3 Träger, z. B. HEA 200 à 3,00 m Summe

0,35 kN/m2 0,20 kN/m2 0,15 kN/m2 0,70 kN/m2

1 Dichtung, Dampfsperre 2 Wärmedämmung 100 mm 3 Brettstapel Element 280 mm Summe

0,10 kN/m2 0,10 kN/m2 1,80 kN/m2 2,00 kN/m2

1 Dichtung, Dachschalung 2 Wärmedämmung 100 mm 3 Holzbalken, z. B. 28/14, Abstand 60 cm 4 Dampfbremse, Gipskarton Summe

0,20 kN/m2 0,10 kN/m2 0,40 kN/m2 0,30 kN/m2 1,00 kN/m2

1 VSG aus TVG inkl. Rahmenkonstruktion 2 Träger, z. B. IPE 270 à 2,00 m Summe

1,50 kN/m2 0,20 kN/m2 1,7 kN/m2

a

Eigenlasten

Nutzlasten

1,00 kN/m2 0,20 kN/m2 0,10 kN/m2 0,70 kN/m2

1 Kiesschüttung 50 mm 2 Dichtung zweilagig 3 Wärmedämmung 4 Ausgleichsschicht 5 Gefällebeton 30 mm 6 Stahlbetonplatte 200 mm Summe

4

b

1 2

3 c

1 2 3 d

1 2 3 4 e

1

2

B 1.4

f B 1.4

B 1.5

beispielhafte Eigenlasten von Flachdächern mit Tragschicht aus a Stahlbeton b Spannbetonfertigteilen c Stahlträgern mit Stahltrapezblech d Brettstapelelementen e Holzbalken f Glas Nutzlasten infolge Dachbegrünung

B 1.6

lotrechte Nutzlasten für Parkhäuser und Flächen mit Fahrzeugverkehr nach DIN 1055-3 B 1.7 Regellasten für Hubschrauber nach DIN 1055-3 B 1.8 mittleres Raumgewicht von Schnee nach DIN EN 1991-1-3 B 1.9 Schneelastzonenkarte für Deutschland nach DIN 1055-5 B 1.10 charakteristische Werte der Schneelast auf dem Boden nach DIN 1055-5

Tragwerk

ϕ = 1,4 - 0,1 · hü ≥ 1,0 ϕ Schwingbeiwert [-] hü Überschüttungshöhe [m] Außerdem sind Dächer, die als Hubschrauberlandeplatz genutzt werden, für eine gleichmäßig verteilte Nutzlast von 5,0 kN/m² zu bemessen.

Schneelasten Für die Ermittlung der Schneelasten sind der Standort des Bauwerks, das örtliche Klima, die Höhe über NN und die Topografie maßgebend. Die Schneelasten sind weiterhin abhängig von der Form des Bauwerks, der Oberflächenrauhigkeit und den wärmedämmenden Eigen-

schaften des Dachs. Im Allgemeinen nimmt das spezifische Gewicht von Schnee mit der Liegedauer zu. Insbesondere auf Schnee fallender Regen kann eine erhebliche Belastung des Tragwerks zur Folge haben (Abb. B 1.8). Bestimmung der Schneelast auf dem Boden nach DIN 1055-5

Das europäische Konzept zur Ermittlung der Grunddaten für Schneelasten geht von einer Wiederkehrperiode von 50 Jahren aus. Grundlage ist eine auf den Bodenschnee kalibrierte Schneekarte, die durch meteorologische Beobachtungen ermittelt wurde. Die Schneelastzonenkarte für Deutschland ist eine praxisgerecht vereinfachte Darstellung der europäischen Schneelastzonenkarte. Sie unterteilt die Bundesrepublik Deutschland in drei Schneelastzonen und zwei Unterzonen (Abb. B 1.9). In Abhängigkeit von der Schneelastzone, in der sich der Bauort befindet, und der Geländehöhe über NN kann der charakteristische Wert der Schneelast sk auf dem Boden ermittelt werden. In Deutschland steigt die Schneelast etwa parabelförmig mit der Höhenlage an (Abb. B 1.10). Die charakteristischen Werte in den Zonen 1 a und 2 a ergeben sich durch die Erhöhung der Werte aus den Zonen 1 und 2 mit dem Faktor 1,25. In einigen Lagen können größere Werte vorkommen. Über 1500 m über NN sind für jeden Einzelfall Rechenwerte von den zuständigen Behörden festzulegen.

Art der Begrünung Extensivbegrünung Intensivbegrünung

verwendete Pflanzen

Gewicht

Moos, Gräser, Kräuter

0,9 –2,0 kN/m2

alle üblichen Gartenpflanzen außer großen Bäumen

bis 10 kN/m2

B 1.5 Nutzung

Fläche A [m2]

Flächenlast qk [kN/m2]

Achslast 2× Qk [kN]

Verkehrs- und Parkflächen für leichte Fahrzeuge (Gesamtlast ≤ 25 kN)

≤ 20

3,5

20

≤ 50

2,5

oder 20

> 50

2

20 B 1.6

zulässiges Abfluggewicht [t]

Regellast Hubschrauber Qk [kN]

3

30

6

60

12

120 B 1.7

Art des Schnees

Raumgewicht [kN/m3]

Neuschnee

1

abgelagerter Schnee (liegt mehrere Stunden oder Tage)

2

Altschnee (liegt mehrere Wochen oder Monate)

2,5 – 3,5

Nassschnee

4 B 1.8

Bestimmung der Schneelast auf dem Dach nach DIN 1055-5

Die Schneelast auf dem Dach ist in Abhängigkeit von der Dachform und der charakteristischen Schneelast auf dem Boden zu ermitteln. Dabei gilt folgende Gleichung: S = μi · sk μi Formbeiwert der Schneelast [-] S charakteristische Schneelast auf dem Dach [kN/m²] sk charakteristische Schneelast am Boden [kN/m²] Bei Flachdächern beträgt der Formbeiwert der Schneelast in der Regel μ = 0,8. An Dachaufbauten wie z. B. Attiken kann es durch Windverwehungen zu Schneeanhäufungen kommen. Abhängig von der Höhe der Attika oder Wand kann sich dadurch die Schneelast bereichsweise auf den zweifachen Wert der charakteristischen Schneelast auf dem Boden erhöhen. Befindet sich ein Dach unterhalb eines höher gelegenen Dachs, von dem Schnee auf das tiefer liegende Dach abrutschen kann, ist auf dem unteren Dach zusätzlich der abrutschende Schnee zu berücksichtigen. Je nach Höhendifferenz und Dachneigung kann sich dadurch die Schneelast nach DIN 1055-5 bereichsweise auf den vierfachen Wert der

Zone 2 Zone 2a

Zone 1 Zone 1a

Schneelast [kN/ m²]

baren Dächern tritt eine Belastung durch Personen nur bei Reparaturen und den üblichen Erhaltungsmaßnahmen auf. Für diese Dächer ist nach DIN 1055-3 lediglich eine Einzellast von 1,0 kN an ungünstigster Stelle anzusetzen. Die Aufstandsfläche für diese Einzellast umfasst ein Quadrat mit einer Kantenlänge von 5 cm. Da eine Überlagerung dieser Einwirkung mit Schneelasten nicht erforderlich ist, hat diese Einzellast in der Regel nur Einfluss auf Bauteile mit einer sehr geringen Lasteinzugsfläche wie z. B. Holzschalungen. Für Begehungsstege, die Teil eines Fluchtwegs sind, muss eine Nutzlast von 3,0 kN/m² angesetzt werden. Bei Dachlatten sind zwei Einzellasten von je 0,5 kN in den äußeren Viertelspunkten der Stützweite anzunehmen. Bei Dachterrassen wird nach DIN 1055-3 eine gleichmäßig verteilte Nutzlast von 4,0 kN/m² veranschlagt, die ebenfalls nicht mit dem Lastfall Schnee überlagert werden muss. Zusätzlich ist die Belastung mit einer Einzellast von 2,0 kN an ungünstigster Stelle zu untersuchen. Die Lasten aus Dachbegrünungen sind weder im Eurocode noch in der DIN 1055-3 angegeben. Abb. B 1.5 führt die Einwirkungen von üblichen Humusdicken auf, die bei Gründächern zu berücksichtigen sind. Sie sind ebenso wie Kiesschüttungen als separate Nutzlast mit ungünstigster Laststellung anzusetzen. Damit ist berücksichtigt, dass eine Aufschüttung verändert werden kann. Für Parkflächen mit leichten Fahrzeugen ist je nach Lasteinzugsfläche eine Flächenlast von qk = 2,0 – 3,5 kN/m2 zu veranschlagen. Alternativ ist zu untersuchen, ob einzelne Achslasten von je 2≈ Qk = 2≈ 10 kN für die Bemessung maßgebend sind (Abb. B 1.6). Dächer, die als Hubschrauberlandeplätze genutzt werden, müssen mit den Lasten nach Abb. B 1.7 beaufschlagt werden. Diese sind, da die Hubschrauberlasten als nicht vorwiegend ruhend gelten, mit einem Schwingbeiwert ϕ zu multiplizieren. In der Regel ist ϕ = 1,4 anzusetzen. Da eine Überschüttung des Dachs dämpfend wirkt, kann ϕ je nach Höhe der Überschüttung abgemindert werden.

Zone 3

B 1.9

16 14 12 10

Zone 3

8 6 4

Zone 2

2 Zone 1

0 0

500

1000 1500 Höhe über dem Meeresniveau [m] B 1.10

27

Tragwerk

Windlasten Die Windlast, die auf ein Flachdach einwirkt, hängt einerseits von naturgegebenen Faktoren wie Windgeschwindigkeit und Anströmrichtung ab, andererseits aber auch von Form, Abmessung, Oberflächenbeschaffenheit oder Durchlässigkeit des umströmten Bauwerks (Abb. B 1.11). Der Wind kann Druck-, Sog- und Reibungskräfte verursachen. Druck- und Soganteile wirken dabei senkrecht zur Oberfläche des Bauteils. Die tangentialen Reibungskräfte können bei ausgedehnten Gebäuden und entsprechender Oberflächenbeschaffenheit oder bei frei stehenden Überdachungen geringer Konstruktionshöhe maßgebend sein. Bei teilweise offenen Gebäuden und bei solchen mit durchlässiger Hülle entsteht zusätzlich ein Innendruck. Basisgeschwindigkeitsdruck

Über die Luftdichte ρ, die von der Höhe über NN, Luftdruck und -temperatur abhängt, kann ein physikalischer Zusammenhang zwischen der Windgeschwindigkeit und dem Geschwindigkeitsdruck hergestellt werden. Der Basisgeschwindigkeitsdruck qb, dem eine Windgeschwindigkeit vb zugeordnet ist, lässt sich ableiten aus der Formel: qb = 0,5 · ρ · vb² Mit einer Luftdichte ρ von 1,25 kg/m³ ergibt sich: qb = vb²/1600 qb ρ vb

Basisgeschwindigkeitsdruck [kN/m²] Luftdichte [kg/m3] Windgeschwindigkeit [m/s]

Windzonenkarten geben zeitlich gemittelte Windgeschwindigkeiten vref und zugehörige Geschwindigkeitsdrücke qref an (Abb. B 1.12 und B 1.13). Die charakteristischen Werte gelten für eine Mittelung über einen Zeitraum von 10 Minuten mit einer Überschreitungswahrscheinlichkeit innerhalb eines Jahres von 2 %. Man geht also davon aus, dass diese Werte statistisch gesehen in 50 Jahren einmal auftreten oder überschritten werden. Die Geschwindigkeit vref gilt für eine Höhe von 10 m über Grund in ebenem, offenem Gelände.

28

Böengeschwindigkeitsdruck

Höhe [m]

charakteristischen Schneelast am Boden erhöhen. Gegebenenfalls müssen auch auftretende Stoßlasten aus herabfallenden Schneemassen einberechnet werden. Bei einer Dachneigung des oberen Dachs von ≤ 15° oder bei Verwendung von Schneefanggittern, die den Schnee zuverlässig am Abrutschen hindern, brauchen diese Zusatzlasten nicht berücksichtigt zu werden. Erhöhte Lasten, die auftreten, wenn das Entwässerungssystem durch Schnee oder Eis verstopft ist, sind zusätzlich einzubeziehen.

Innerhalb von Böen können für wenige Sekunden erheblich größere Geschwindigkeitsdrücke entstehen, die bei der Planung eines Bauwerks zu beachten sind. Die anzunehmenden Winddrücke berücksichtigen deshalb das umgebende Gelände, das Einfluss auf die Art der Böen hat, sowie die Bauwerkshöhe. Den Regelungen für den anzusetzenden Geschwindigkeitsdruck liegt eine Böengeschwindigkeit zugrunde, die über eine Böendauer von 2 bis 4 Sekunden gemittelt ist. Bei Bauwerken, die eine Höhe von maximal 25 m erreichen, kann der Geschwindigkeitsdruck zur Vereinfachung konstant über die gesamte Gebäudehöhe angenommen werden. Die entsprechenden Geschwindigkeitsdrücke sind in Abb. B 1.13 angegeben. Für Bauwerke, die höher als 25 m sind, ist der Böengeschwindigkeitsdruck entsprechend der Normen genauer zu ermitteln.

Windgeschwindigkeit [m/s] B 1.11

Winddruck und Windsog

WZ 4 WZ 3

Der Winddruck we, der auf eine Außenfläche eines Bauwerks wirkt, beträgt:

WZ 4 WZ 3

we = cpe ∙ qp(ze)

WZ 2

we cpe

Winddruck [kN/m²] aerodynamischer Beiwert für den Außendruck [-] qp(ze) Böengeschwindigkeitsdruck [kN/m2] ze Bezugshöhe für den Außendruck [m]

Der Winddruck wirkt immer senkrecht auf die betrachtete Fläche. Ergibt sich ein Winddruck mit negativem Vorzeichen, so handelt es sich um Windsog, positive cpe-Werte bedeuten also Druck, negative Werte Sog. Auf Flachdächern entstehen grundsätzlich wesentlich höhere Sog- als Drucklasten. Alle Bauteile sind daher durch Verklebung mit der Unterkonstruktion oder durch entsprechend schwere Auflasten gegen Abheben zu sichern. Der Winddruck kann innerhalb einer Fläche sehr unterschiedlich sein. In den Normen werden deshalb zwei cpe-Werte angegeben. Der Wert cpe,1 ist über 1 m2 Lasteinzugsfläche gemittelt und wird für die Ankerkräfte von unmittelbar durch Windeinwirkung belastete Bauteile benutzt. Der Wert cpe,10 ist über 10 m2 gemittelt. Er ist für die Konstrukionen zu verwenden, die die Kraft weiterleiten. Abb. B 1.17 gibt die cpe-Werte für Flachdächer mit Attika, mit scharfkantigem, abgerundetem oder abgeschrägtem Traufbereich entsprechend Eurocode an. Die Größe einer notwendigen Auflast kann unter Berücksichtigung der zugehörigen Sicherheitsbeiwerte direkt aus der Größe des Windsogs für 1 m² Lasteinzugsfläche abgeleitet werden. Die Normen enthalten darüber hinaus auch Werte für den Innendruck, für seitlich offene Bauwerke sowie für Dachaufbauten wie Anzeigetafeln oder außen liegende Fachwerkträger.

WZ 1

WZ 2 B 1.12

Windzone

Referenzgeschwindigkeit vref [m/s]

zugehöriger Geschwindigkeitsdruck qref [kN/m2]

1

22,5

0,32

2

25,0

0,39

3

27,5

0,47

4

30,0

0,56 B 1.13

B 1.11 B 1.12 B 1.13 B 1.14

B 1.15

B 1.16 B 1.17

Windprofil, Abhängigkeit der Windgeschwindigkeit v von der Höhe h über Gelände Windzonenkarte von Deutschland nach DIN 1055-4 Referenzwindgeschwindigkeit und zugehöriger Geschwindigkeitsdruck nach DIN 1055-4 vereinfachte Annahmen für Böengeschwindigkeitsdrücke für Bauwerke bis 25 m Höhe nach DIN 1055-4 Einteilung der Dachflächen bei Flachdächern zur Bestimmung des Winddrucks und -sogs nach DIN 1055-4 Beaufortskala zur Klassifizierung der Windgeschwindigkeiten und ihrer Auswirkungen Außendruckbeiwerte durch Wind für unterschiedliche Flachdachbereiche nach DIN 1055-4

Tragwerk

Traufbereich hp

α

r h

ze=h

ze

abgerundeter oder abgeschrägter Traufbereich

mit Attika

Geschwindigkeitsdruck qp [kN/m2] bei einer Gebäudehöhe h

Windzone

h ≤ 10 m

10 m < h ≤ 18 m 18 m < h ≤ 25 m

1

Binnenland

0,5

0,65

2

Binnenland

0,65

0,8

0,9

Küste und Inseln der Ostsee

0,85

1

1,1

Binnenland

0,8

0,95

1,1

Küste und Inseln der Ostsee

1,05

1,2

1,3

3

4

F G H I

angeströmter Eckbereich angeströmter Randbereich angeströmter Innenbereich Wind abgewandter Innenbereich

e/4

F

75

Binnenland

0,95

1,15

1,3

Küste der Nord- und Ostsee und Inseln der Ostsee

1,25

1,4

1,55

Inseln der Nordsee

1,4

–

Wind

e = b oder 2 · h (der kleinere Wert ist für die Berechnung maßgebend) b Abmessung quer zum Wind

–

G

H

I

b

F

e/4

B 1.14

e/10 B 1.15

Bezeichnung

Beschreibung

Bereich

0 –1 1– 5

0 – 0,3 0,3 – 1,5

Windstille leiser Zug

keine Luftbewegung, Rauch steigt senkrecht

6 –11

1,6 – 3,3

leichte Brise

Wind im Gesicht fühlbar

3

12–19

3,4 – 5,4

schwache Brise

Blätter werden bewegt, leichte Wimpel gestreckt

4

20 –28

5,5 –7,9

mäßige Brise

kleine Zweige werden bewegt, schwere Wimpel gestreckt

6

7

8

29 – 38

39 – 49

50 – 61

62– 74

8,0 –10,7

10,8 –13,8

13,9 –17,1

17,2 – 20,7

frischer Wind

starker Wind

steifer Wind

größere Zweige werden bewegt, Wind im Gesicht schon unangenehm große Zweige werden bewegt, Wind sinkt in der Takelage schwächere Bäume werden bewegt, fühlbare Hemmung beim Gehen gegen den Wind

stürmischer Wind große Bäume werden bewegt, Zweige abgebrochen; beim Gehen erhebliche Behinderung

9

75 – 88

20,8 – 24,4

Sturm

leichte Gegenstände werden aus ihrer Lage gebracht, Schäden an Dächern

10

89 –102

24,5 – 28,4

schwerer Sturm

Bäume werden entwurzelt, Häuser beschädigt

11

103 –117

28,5 – 32,6

orkanartiger Sturm

schwere Sturmschäden

12

>117

Orkan

Verwüstungen

> 32,6

B 1.16

G

H

I

cpe,10

cpe,1

cpe,10

cpe,1

cpe,10

cpe,1

-1,8

-2,5

-1,2

-2,0

-0,7

-1,2

hp/h=0,025

-1,6

-2,2

-1,1

-1,8

-0,7

-1,2

hp/h=0,05

-1,4

-2,0

-0,9

-1,6

-0,7

-1,2

hp/h=0,1

-1,2

-1,8

-0,8

-1,4

-0,7

-1,2

r/h=0,05

-1,0

-1,5

-1,2

-1,8

-0,4

r/h=0,10

-0,7

-1,2

-0,8

-1,4

-0,3

r/h=0,20

-0,5

-0,8

-0,5

-0,8

-0,3

α=30°

-1,0

-1,5

-1,0

-1,5

-0,3

α=45°

-1,2

-1,8

-1,3

-1,9

-0,4

α=60°

-1,3

-1,9

-1,3

-1,9

-0,5

scharfkantiger Traufbereich

Windrichtung nur an ziehendem Rauch erkennbar

2

5

F

Dachtyp

mit Attika 1

1

[m/s]

abgerundeter Traufbereich 1, 5

0

[km/h]

mansardenartig abgeschrägter Traufbereich 2, 4

Beaufort

cpe,10

cpe,1 0,2 -0,2 0,2 -0,2 0,2 -0,2 0,2 -0,2 0,2 -0,2 0,2 -0,2 0,2 -0,2 0,2 -0,2 0,2 -0,2 0,2 -0,2

1

Bei Dächern mit Attika oder abgerundetem Traufbereich darf für Zwischenwerte hp/h und r/h linear interpoliert werden. 2 Bei Dächern mit mansardendachartigem Traufbereich darf für Zwischenwerte von α zwischen α=30°, 45° und 60° linear interpoliert werden. Für α > 60° darf zwischen den Werten für α=60° und den Werten für Flachdächer mit scharfkantigem Traufbereich linear interpoliert werden. 3 Im Bereich I, für den positive und negative Werte angegeben werden, müssen beide Wert berücksichtigt werden. 4 Für die Schräge des mansardendachartigen Traufbereichs selbst werden die Außendruckbeiwerte in DIN 1055-4, Tabelle 7.4a »Außendruckbeiwerte für Satteldächer und Trogdächer« Anströmrichtung θ = 0°, Bereich F und G, in Abhängigkeit von dem Neigungswinkel des mansardendachartigen Traufbereichs angegeben. 5 Für den abgerundeten Traufbereich selbst werden die Außendruckbeiwerte entlang der Krümmung durch lineare Interpolation entlang der Kurve zwischen den Werten der vertikalen Wand und auf dem Dach ermittelt. B 1.17

29

Tragwerk

Primärtragsysteme Primärtragsysteme bilden in der Hierarchie der Tragelemente die Unterkonstruktion für Flachdächer. Im Folgenden wird eine Übersicht zu üblichen statischen Systemen mit Entwurfshilfen zu Bauteilabmessungen gegeben. Die Angaben stellen grobe Richtwerte für Grundsysteme im Hallenbau dar und orientieren sich dabei in erster Linie an statisch-konstruktiven Überlegungen. Einflüsse bezüglich Wirtschaftlichkeit, Transport und Montage werden jedoch mit berücksichtigt. Je nach Gewichtung dieser Faktoren können die Dimensionen im Einzelfall zum Teil deutlich von den Angaben abweichen. Vollwandträgersysteme

Höhe h

h

Einfeldträger Beim Einsatz von Stahl werden IPE-Profile von 80–600 mm bevorzugt. Die Werkstoffausnutzung erfolgt hauptsächlich in Feldmitte. Das System ist unempfindlich gegen Zwängungen und Setzungen. Weit gespannte Einfeldträger sind grundsätzlich mit Überhöhung herzustellen.

Durchlaufträger mit drei Feldern Die Durchbiegungen sind kleiner als bei Einfeldträgern mit gleicher Spannweite. Die Ausnutzung der Querschnitte ist ausgeglichener, da sich durch Umlagerungen Stütz- und Feldmomente ergeben. Die Feldmomente werden damit im Vergleich zum Einfeldträger geringer. Biegesteife Montagestöße sollten im Bereich der Momentennullpunkte angeordnet werden.

l

h l

l

eingespannter Rahmen Das System ist mehrfach statisch unbestimmt. Die Biegemomente verteilen sich auf alle vier Ecken des Systems. Dadurch ist die Querschnittsausnutzung ausgeglichener. Wegen der Fußmomente müssen die Fundamente größer dimensioniert werden als bei gelenkiger Lagerung.

l/17

Stahl

l/20

Stahlbeton

l/12

Spannbeton

l/18

Holz (BSH)

l/20

Stahl

l/25

Holz (BSH)

l/27

Stahl

l/40 – l/30

Holz (BSH)

l/30 – l/20

Stahl

l/25

Holz (BSH)

l/20

Stahl

l/25

Holz (BSH)

l/25 – l/18

Stahl

l/35 – l/25

h

l

h

Zweigelenkrahmen Das System ist einfach statisch unbestimmt. Die Biegemomente verteilen sich auf die Stiele, Ecken und Riegel. Der Fußpunkt ist momentenfrei. Biegesteife Montagestöße sollten im Bereich der Momentennullpunkte angeordnet werden.

l

Dreigelenkrahmen Das System ist statisch bestimmt. Damit ist es zwängungsunempfindlich. Die Momentenverteilung konzentriert sich bei diesem System in den Rahmenecken. Die Querschnittsdimensionen sind damit größer. Der Dreigelenkrahmen bietet Vorteile bei der Montage und wird daher insbesondere im Holzbau bevorzugt. Aus Transportgründen sind die Spannweiten meistens auf ca. 40 m begrenzt.

h

l

Trägerrost Ein Trägerrost ist überwiegend auf Biegung und Torsion beansprucht (bei Torsionsbehinderung). Die Spannweiten der Träger sollten in beide Richtungen annähernd gleich sein. Trägerroste sind grundsätzlich mit Überhöhung herzustellen.

h l

30

l

Holz (BSH)

Tragwerk

Stabwerksysteme

Höhe h

fachwerkartiger Einfeldträger Bei der Belastung in Fachwerkknoten werden die einzelnen Stäbe nur auf Druck und Zug beansprucht. Damit lassen sich Fachwerkträger viel leichter ausführen als Vollwandträger. Bei Holzträgern sind die Verbindungsmittel bei der Ausführung des Knotendetails meist maßgebend. Auch deshalb können mit Holz nicht so große Spannweiten wie mit Stahl realisiert werden.

unterspannter Träger Durch die Unterspannung wird die Spannweite des Obergurtträgers reduziert. Die Querschnittshöhe kann damit verringert werden. Der Obergurt ist auf Druck belastet und schließt somit die Kräfte aus der Unterspannung kurz. Obergurt und Spreize sind gegen seitliches Ausknicken zu sichern bzw. zu bemessen.

h Holz (Kantholz)

l/9

Stahl

l/15–l/10

Holz (BSH)

h1 = l/12–l/10

l

h2

h1

h2 = l/40 Stahl l

eingespannter Fachwerkrahmen Das System ist äußerlich mehrfach statisch unbestimmt. Die Beanspruchungen in den Stäben verteilen sich über alle vier Ecken des Rahmens. Bei einer Ausführung mit Stahl sind durch räumliche Ausbildungen (z. B. Dreigurt) des Fachwerks große Spannweiten realisierbar (z. B. Stadien).

h1 = l/12 h2 = l/50–l/35

h Holz (Kantholz)

l/13–l/9

Stahl

l/20–l/10

Holz (Kantholz)

l/10

Stahl

l/13–l/8

Holz (Kantholz)

l/9–l/6

Stahl

l/10–l/6

Holz (BSH)

l/16–l/8

Stahl

l/20–l/15

Stahl

l/30–l/15

l

Zweigelenkfachwerkrahmen Das System ist äußerlich einfach statisch unbestimmt. Auf den inneren Gurtstäben lasten im Bereich der Rahmenecken große Druckkräfte. Sie müssen gegen Ausknicken aus der Rahmenebene gesichert werden.

h

l

Dreigelenkfachwerkrahmen Das System ist äußerlich statisch bestimmt. Auf die unteren Gurtstäbe wirken große Druckkräfte ein, sie müssen deshalb gegen Ausknicken aus der Rahmenebene gesichert werden. Je mehr sich die Rahmenachse der Stützlinie nähert, desto geringer können die Stabquerschnitte bemessen werden.

h

l

Fachwerkträgerrost Die Spannweiten der Träger sollten in beide Richtungen annähernd gleich sein. Fachwerkträgerroste sind grundsätzlich mit Überhöhung herzustellen. h l

Raumfachwerk Die Spannweiten der Träger sollten in beide Richtungen annähernd gleich sein. Raumfachwerke sind grundsätzlich mit Überhöhung herzustellen. h l

31

Tragwerk

Systemoptimierung Abhängig vom statischen System gibt es Möglichkeiten, bei gleicher Belastung und Trägerlänge bzw. Spannweite die Trägerhöhe zu minimieren. Abb. B 1.18 bis 1.22 zeigen am Beispiel eines Einfeldträgers mit einer Gleichlast q die verschiedenen Alternativen, Abb. B 1.23 bis B 1.28 einige Anwendungsbeispiele. Einfeldträger

eingespannter Träger Durch beidseitiges Einspannen lässt sich die Momentenbeanspruchung auf 67 % reduzieren.

0,3 l

l

l

Einfeldträger mit einseitigem Kragarm Durch das Einrücken einer Stütze um 30 % der Spannweite lässt sich die Momentenbeanspruchung auf 36 % reduzieren.

0,7 l

67%

36%

33%

36%

100% B 1.18

Einfeldträger mit beidseitigem Kragarm Durch beidseitiges Einrücken der Stützen um 20 % der Spannweite lässt sich die Momentenbeanspruchung auf 21 % reduzieren.

0,2 l

0,6 l

B 1.19

B 1.20

Gelenkträger Durch die Lage der Gelenke lässt sich eine ausgewogene Momentenverteilung erreichen. Das Ziel dabei ist es, die Stütz- und Feldmomente auszugleichen und damit die Querschnittshöhe insgesamt zu minimieren.

0,2 l B 1.17–1.22 21% B 1.23–1.28

21% B 1.21

verschiedene statische Systeme bei Gleichlast q Auswahl an gebauten Beispielen zur Systemoptimierung.

B 1.22

Passagier-Terminal-Komplex Bangkok (T) 2006, Murphy/Jahn Architects • fachwerkartiger Einfeldträger mit beidseitigen Kragarmen • Formanpassungen gemäß dem Momentenverlauf

B 1.23

Tankstelle München (D) 2004, Haack + Höpfner Architekten • abgehängter Einfeldträger mit beidseitigen Kragarmen • Spannweitenreduzierung beispielsweise durch Abspannungen

B 1.24

32

Tragwerk

Einkaufszentrum London (GB) 2008, Benoy Architects • frei geformte Stabwerksschale • Spannweitenreduzierung durch baumartige Unterstützungen

B 1.25

Wischerfabrik Bietigheim-Bissingen (D) 2002, Ackermann und Partner • fachwerkartiger Durchlaufträger • Reduzierung der Spannweite und des Eigengewichts der Konstruktion durch aufgelöste Stabwerke

B 1.26

Sporthalle Uster (CH) 2000, Camenzind Gräfensteiner • Rahmengelenkträger • durch Steuerung der Gelenkpositionen bei Rahmensystemen ist eine ausgewogener Momentenverlauf einstellbar

B 1.27

Einfamilienhaus Shizuoka (J) 2001, Shigeru Ban Architects • eingespannter Fachwerkrahmen • Einspannung des Systems sowie Reduzierung des Eigengewichts der Konstruktion durch aufgelöste Stabwerke

B 1.28

33

Tragschichten Matthias Beckh, Mark Böttges, Eberhard Möller

B 2.1

Als Tragschicht wird die flächige tragende Dachkonstruktion bezeichnet, die auf dem Primärtragwerk oder, bei kleineren zu überdachenden Räumen, auf den Wänden aufliegt. Die Tragschicht besteht in der Regel aus Stahlbeton, Holz, Metall oder Glas. Neben der notwendigen tragenden Funktion kann sie je nach Konstruktion auch die Aufgabe der Abdichtung, der Wärmedämmung, des Schall- und des Brandschutzes übernehmen. Sie muss die einwirkenden Lasten sicher und dauerhaft unter Einhaltung der geforderten Durchbiegungskriterien aufnehmen können und diese auf das Primärtragwerk weiterleiten. Da das Dach häufig auch eine aussteifende Funktion hat, muss die Tragschicht als Scheibe ausreichend steif und tragfähig sein, um die einwirkenden Horizontallasten aufzunehmen. Andernfalls sind additive Auskreuzungen vorzusehen.

Stahlbeton

B 2.1

Wischerfabrik, Bietigheim-Bissingen (D) 2000, Ackermann und Partner B 2.2 Abheben der Plattenecken bei einer vierseitig gelagerten Platte (Aufschüsseln) B 2.3 Beiwerte α zur Bestimmung der Ersatzstützweite in Abhängigkeit vom statischen System nach DIN 1045-1

34

Kuppeln und Gewölbe aus Beton (opus caementitium) wurden bereits in der Antike von römischen Baumeistern hergestellt. Aufgrund der gewölbten Form herrscht in diesen Bauteilen ein Membranspannungszustand, in dem im Wesentlichen Druckkräfte auftreten. Bei flachen Dächern und Decken hingegen treten Biegemomente auf, die ein Kräftepaar aus Zug- und Druckkräften innerhalb des Betonquerschnitts erzeugen. Da der Beton selbst keine Zugkräfte aufnehmen kann, sind nicht gewölbte Tragelemente aus Beton nur in Verbindung mit Bewehrungseisen möglich, die der Aufnahme von auftretenden Zugkräfte dienen. Erste Versuche hierzu wurden Mitte des 19. Jahrhunderts mit drahtbewehrten Betonbauteilen unternommen. Heute gehört das Herstellen von Dächern und Decken aus Stahlbeton zum Stand der Technik und ist in DIN 1045-1 »Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton« und DIN EN 1992-1 (Eurocode 2) geregelt. Aufgrund des verhältnismäßig hohen Eigengewichts besitzen Betondächer gute Schallschutzeigenschaften und eine hohe Wärmespeicherkapazität, die sich günstig auf das Raumklima aus-

wirkt. Mit Dächern aus Beton lässt sich eine Feuerwiderstandsdauer von F 90 und mehr problemlos erreichen. Grundsätzlich wird zwischen Ortbeton und Fertigteilen unterschieden. Ortbetonbauteile werden auf der Baustelle geschalt, bewehrt und betoniert. Den Möglichkeiten bezüglich der Formgebung sind quasi keine Grenzen gesetzt. Aufgrund der monolithischen Herstellung ist ein mehrachsiger Lastabtrag möglich, und eine Scheibentragwirkung ist in der Regel ohne weiteren Nachweis gegeben. Fertigteile werden im Werk hergestellt und als komplette Bauteile auf die Baustelle geliefert. Das Schalen, Bewehren und Betonieren auf der Baustelle entfällt, was in der Regel zu einer Kosten- und Zeitersparnis führt. Die Bandbreite des Fertigteilbaus reicht vom Systembau, der auf einem projektunabhängig entworfenen baukastenähnlichen System von vorkonfektionierten Fertigteilen beruht (Typenkatalog), bis zu Sonderbauteilen, die zwar im Werk vorgefertigt, aber individuell für das Projekt geplant werden. Mit letzteren sind wie beim Ortbeton individuelle Formen möglich, Grenzen setzt in erster Linie die Transportierbarkeit der Bauteile. Bei Fertigteilen kann eine Scheibentragwirkung für die Gebäudeaussteifung durch nachträglichen Fugenverguss und die Ausbildung eines Ringankers erreicht werden. Fertigteilelemente mit mitwirkender Ortbetonschicht vereinen die Vorteile beider Bauweisen. Hier bildet der Verbundquerschnitt aus Fertigteil und Ortbeton den endgültigen tragenden Deckenquerschnitt. Ein mehrachsiger Lastabtrag und eine Scheibenwirkung werden durch die monolithische Ortbetonergänzung erzielt. Die Abmessungen sowie die Grundrissform sind im Rahmen der durch die Fertigung und den Transport vorgegebenen Obergrenzen frei wählbar. Weitere Möglichkeiten, Beton für die Herstellung von Dächern einzusetzen, sind beispielsweise der Holz-Beton-Verbundbau (siehe S. 44) und Verbunddecken mit Stahltrapezblechen (siehe S. 36). Ortbetonplatten

Die Vordimensionierung der Plattendicke einer Ortbetonplatte kann nach DIN 1045-1 verein-

Tragschichten

facht über die Begrenzung der Biegeschlankheit li /d erfolgen: li /d ≤ 35 li Ersatzstützweite [m] d statische Nutzhöhe (entspricht dem Abstand der Zugbewehrung vom druckbeanspruchten Bauteilrand) [m] Die Ersatzstützweite hängt vom statischen System der Tragkonstruktion ab. Das wiederum berücksichtigt der Beiwert α (Abb. B 2.3): li = α ∙ leff leff effektive Stützweite [m] Bei linienförmig gelagerten Platten ist die kleinere der beiden Stützweiten (l1 oder l2) maßgebend, bei punktgelagerten Platten (Flachdecken) die größere (Abb. B 2.3). Für Deckenplatten, an die höhere Anforderungen bezüglich der Begrenzung der Durchbiegung gestellt werden, sollte die Biegeschlankheit nicht größer gewählt werden als li2/d ≤ 150. Dieses Kriterium wird ab einer Ersatzstützweite von etwa 4,3 m maßgebend. Es sollte auch bei Flachdächern eingehalten werden, da größere Verformungen, die aus einer größeren Biegeschlankheit resultieren, das Gefälle beeinflussen und somit die einwandfreie Entwässerung des Dachs gefährden können. Die Bauteilhöhe h ergibt sich aus der statischen Nutzhöhe und einer Betondeckung von 2 – 3 cm. Da massive Betonplatten mit einer Dicke über 30 cm aufgrund des hohen Materialverbrauchs unwirtschaftlich sind, ist die sinnvolle Ersatzstützweite bei massiven Betondächern auf ca. 6,5 m begrenzt. Die sich daraus ergebende effektive Spannweite kann je nach statischem System größer sein (Abb. B 2.3). Nach DIN 1045-1 beträgt die Mindestdicke h für tragende Stahlbetonplatten 70 mm. Weiterreichende Anforderungen für die Bauteildicke ergeben sich aus dem Brandschutz gemäß DIN 4102-4 (der Klammerwert gilt für durchlaufende Platten): • F 30 – A: h = 6 (8) cm • F 60 – A: h = 8 cm • F 90 – A: h = 10 cm • F 120 – A: h = 12 cm Die Mindestdicke h punktgestützter Platten beträgt nach DIN 4102-4: • 15 cm bei Stützen mit Stützenkopfverstärkung • 20 cm bei Stützen ohne Stützenkopfverstärkung Um bei dickeren Decken die Belastung aus dem Eigengewicht und damit den Materialverbrauch um bis zu 30 % zu reduzieren, können ab einer Deckenstärke von ca. 23 cm Hohlkörper in die Decke eingelegt werden. Bei Verwendung kugelförmiger Hohlkörper verbleiben

gegenüber solchen in Röhrenform Betonstege in beiden Plattenrichtungen, sodass ein zweiachsiger Lastabtrag möglich ist. Bei Deckenstärken von 23 bis ca. 60 cm sind dann Spannweiten bis zu 15 m möglich. In Bereichen hoher Querkraftbeanspruchung wie z. B. im Durchstanzbereich punktgestützter Platten werden keine Hohlkörper eingelegt. Bei zweiachsig gespannten Platten besteht bei fehlender Randauflast aufgrund der Durchbiegungskinematik die Gefahr, dass sich die Plattenecken deutlich sichtbar vom Mauerwerk abheben (Aufschüsseln) und es somit zu einem Aufreißen der Fuge kommen kann (Abb. B 2.2). Bei durchlaufenden Platten sind jeweils nur die Außenecken gefährdet. Mögliche Gegenmaßnahmen sind aussteifende Überzüge oder Abhängungen in die darunterliegende Geschossdecke.

B 2.2

Wasserundurchlässige Betonplatten

Wird die Betonplatte als wasserundurchlässiges Bauteil ausgebildet, ist es möglich, Ortbetondächer ohne zusätzliche Abdichtung herzustellen. Der Beton übernimmt hierbei sowohl die Funktion des tragenden als auch des abdichtenden Elements (siehe Betone mit hohem Wassereindringwiderstand, S. 96f. und Wasserundurchlässige Betonplatte als Dichtung, S. 104). Risse, die die Dichtheit des Betons negativ beeinflussen, entstehen im Beton, wenn die einwirkende Zugbeanspruchung die Zugfestigkeit des Betons überschreitet. Das Tragverhalten von bewehrtem Beton ist jedoch dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrung erst dann nennenswerte Zugspannungen erfährt und sich am Lastabtrag beteiligt, wenn Risse im Beton entstehen. Ziel der Bemessung ist es also nicht, Risse gänzlich zu vermeiden, sondern deren Größe auf ein bestimmtes Maß zu begrenzen. Flachdächer sind nach der Richtlinie »Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton« in die Beanspruchungsklasse 1 (nicht drückendes Wasser auf horizontale Flächen) einzuordnen [1]. Für die Nutzungsklasse A (z. B. Wohnungs- und Verwaltungsbau) fordert die Richtlinie, dass keine Trennrisse im Beton auftreten. Biegerisse sind zulässig, sofern die Druckzone im Beton mindestens eine Höhe von 30 mm hat bzw. mindestens dem 1,5-fachen Größtkorndurchmesser entspricht. Der Forderung nach der Mindestdruckzonenhöhe kann durch eine ausreichende Dimensionierung bei der Biegebemessung entsprochen werden. Einen größeren planerischen Aufwand erfordert die Einhaltung der Vorgabe, dass keine Trennrisse entstehen dürfen. Trennrisse sind Risse, die über die gesamte Querschnittshöhe verlaufen. Sie treten auf, wenn der Betonquerschnitt über die gesamte Querschnittshöhe unter Zugspannungen steht und diese die Zugfestigkeit des Betons überschreitet. Das ist entweder dann der Fall, wenn äußere Zuglasten aufgebracht werden oder wenn Volumenänderungen des Betons (z. B. infolge Schwinden oder Tempera-

statisches System Träger

Beiwert α Platte

li l1 1,0

l eff l eff = l 1 l1 < l 2 li l1

0,8

l2

l eff

l eff = l 1 l1 < l 2

li

l1 0,6 l2

l eff

l eff = l 1 l1 < l 2 li l1 2,4 l2

l eff

l eff = l 1 l1 < l 2

l1 l2 l eff = l 2 l1 < l 2

0,7 (Innenfeld) 0,9 (Randfeld)

B 2.3

35

Tragschichten

B 2.4

B 2.5

turänderungen) durch Zwangspunkte behindert werden. Solche Situationen können zwar durch eine Vorspannung des Dachs entschärft werden, dennoch sollte es das Ziel bei der Konstruktion von Flachdächern aus wasserundurchlässigem Beton sein, Zwangsbeanspruchungen möglichst gering zu halten. Eine einfache rechteckige Grundrissform ist daher einer komplizierten Form mit einspringenden Ecken vorzuziehen. Temperaturschwankungen sollten durch eine außen liegende Dämmung abgemindert werden. Bei Dächern mit Innendämmung sollte das Dach auf Gleitlagern gelagert werden, um unterschiedliche Dehnungen zwischen den gedämmten Wänden und dem äußeren Temperaturschwankungen ausgesetzten Dach zwängungsfrei aufnehmen zu können. Auch bei Dächern mit außen liegender Dämmung kann eine bewegliche Lagerung sinnvoll sein, beispielsweise für eine zwängungsfreie Aufnahme von Schwinddehnungen beim Erhärten des jungen Betons. Bei der gleitenden Lagerung ist es wichtig, genügend Festpunkte für die statisch bestimmte horizontale Lagerung des Dachs vorzusehen. Außerdem ist zu beachten, dass das Dach keinen Beitrag zur Aussteifung des Gebäudes leisten kann. Bei größeren Dachflächen muss eine ausreichende Anzahl von Fugen eingeplant werden. Dächer ohne außenseitige Dämmung sind bezüglich der Fugenabstände kritischer zu sehen als Dächer mit außenseitiger Dämmung. Bei fugenlosen Dächern, die nicht außenseitig gedämmt sind, sollten folgende Abmessungen nicht überschritten werden [2]: • 400 m² bei Lagerung auf Streifenlagern (Folienlager) • 900 m² bei Lagerung auf Punktlagern (Gleitlager) Außerdem empfiehlt es sich, die Entfernung jeder Ecke des Dachs vom nächsten Festpunkt nicht zu groß zu wählen [3]: • bis zu 15 m bei Lagerung auf Streifenlagern • bis zu 22 m bei Lagerung auf Punktlagern

lässigem Beton wirtschaftlich sinnvoll sein kann, aber einen deutlich erhöhten Planungsaufwand bei einer höheren Fehleranfälligkeit gegenüber Dächern mit einer konventionellen Abdichtung bedeutet. Daher sollte die Prüfung der Dichtheit des Dachs nach Fertigstellung des Rohbaus und die Möglichkeit der Nachinjektion bei Undichtheiten schon in der Planungsphase berücksichtigt werden. Fertigteilelementplatten ohne Ortbetonergänzung

Elementplatten ohne Ortbetonergänzung als Vollplatten werden als raumgroße Decken- und Dachelemente bis zu einer maximalen Breite von 4,5 m eingesetzt. Hierbei ist die fugenlose, endfertige Deckenunterseite von besonderem Vorteil. Nachteilig ist das relativ hohe Transportgewicht [6]. Die Dimensionierung erfolgt analog zu Ortbetonplatten. Fertigteilplatten mit Ortbetonergänzung

Die sogenannten Gitterträgerelementplatten werden bis zu einer Breite von 3 m hergestellt. Die Bewehrung für einachsigen Lastabtrag ist in der vorgefertigten Platte werkseitig eingelegt. Für den zweiachsigen Lastabtrag kann zusätzlich Querbewehrung vorgesehen werden, die zumindest im Fugenbereich auf der Baustelle verlegt wird. Die werkseitig einbetonierten Gitterträger wirken als Verbundbewehrung zwischen der vorgefertigten Elementplatte und der Ortbetonergänzung (Abb. B 2.4). Während der Montage und des Betoniervorgangs ist eine temporäre Montageunterstützung im Abstand von 2 bis 5 m erforderlich. Da die obere Bewehrungslage vor Ort hergestellt und einbetoniert wird, sind Durchlauf- und Scheibentragwirkung auch ohne zusätzlichen Ringanker einfach herzustellen. Vorteilhaft sind zudem die fertige Plattenuntersicht, die lediglich durch die Fugen unterbrochen wird, und das geringe Fertigteilgewicht. Aufgrund des Ortbetonanteils ist der Baufortschritt langsamer als bei Vollmontage-Fertigteilen. Die Dimensionierung erfolgt analog zu Ortbetonplatten. Vorgespannte Elementplatten mit Ortbetonergänzung

B 2.6

B 2.7

36

Die Dicke eines Dachs mit wasserundurchlässiger Betonplatte sollte 18 cm nicht unterschreiten [4]. Neben den oben genannten konstruktiven Maßnahmen sind die betontechnologischen Aspekte (z. B. Verwendung von Beton mit hohem Wassereindringwiderstand, Verwendung von Zementen mit niedriger Hydratationswärme) und die erhöhten Anforderungen an die Herstellung (z. B. Nachbehandlung) zu beachten. Beton mit hohem Wassereindringwiderstand enthält in der Regel mehr Wasser, als zum Erhärten des Zements erforderlich ist. Dieses Überschusswasser wird an die Raumluft abgegeben, bis sich im Betonbauteil die Ausgleichsfeuchte eingestellt hat, was die klimatischen Verhältnisse während dieser Zeit im Innenraum beeinträchtigt [5]. Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Herstellung von Dächern aus wasserundurch-

Bei größeren Spannweiten sind schlaff bewehrte Betonplatten unwirtschaftlich. Es empfiehlt sich daher der Einsatz von vorgefertigten, werkseitig vorgespannten Gitterträgerelementplatten. Diese ermöglichen Decken mit größerer Biegeschlankheit. Durch die Vorspannung kann auch der Abstand der während des Betonierens erforderlichen temporären Montageabstützung deutlich größer gewählt werden. Stahl-Beton-Verbundplatten

Ähnlich wie bei der Elementplatte mit Ortbetonergänzung kann ein Trapezblech als verlorene Schalung verwendet werden, die schubfest mit der nachträglich aufgebrachten Ortbetonschicht verbunden wird und somit die Funktion der unteren Bewehrungslage übernehmen kann. Die Verbundwirkung zwischen Trapezblech und Beton kann über mechanischen Verbund (z. B. in das Trapezblech eingestanzte

Tragschichten

Löcher und Dorne, Abb. 2.5), kontinuierlichen Reibungsverbund (Abb. 2.6) oder durch Endverankerungen mit Dübeln oder Ankern erzielt werden. Die Bemessung erfolgt nach DIN 18 800-5 bzw. DIN EN 1994-1-1. Da sich die Verbundwirkung der einzelnen Systeme deutlich unterscheidet, sind sie zusätzlich in bauaufsichtlichen Zulassungen geregelt. Die Dimensionierung der Plattendicke kann analog zur Ortbetonplatte erfolgen, wobei die statische Nutzhöhe d in etwa dem Abstand der Plattenoberkante vom Schwerpunkt des Trapezprofils entspricht. Die Mindestdicke der Gesamtkonstruktion beträgt 90 mm, wenn die Platte als Gurt für einen Verbundträger oder als aussteifende Scheibe verwendet wird. Ansonsten ist eine Mindestdicke von 80 mm einzuhalten. Zusätzlich zum Trapezblech muss eine konstruktive Mindestbewehrung aus Stabstahl oder Bewehrungsmatten in den Ortbeton eingelegt werden. Da das Trapezblech im Brandfall nur sehr beschränkt Zugkräfte aufnehmen kann, ist häufig die Bemessung unter Brandlast für die Ermittlung der Zulagebewehrung maßgebend. Mit entsprechender Zulagebewehrung kann eine Feuerwiderstandsdauer von bis zu 120 Minuten erreicht werden. Je nach Spannweite, Ortbetondicke und Hersteller sind Montageunterstützungen für den Bauzustand erforderlich. Spannbetonhohlplatten

Spannbetonhohlplatten sind als vorgespannte Fertigteile erhältlich (Abb. B 2.7). Durch die einbetonierten Hohlkörper wird eine Gewichtsersparnis von bis zu 40 % gegenüber der Massivplatte erreicht. Die gängigen Plattenbreiten liegen zwischen 50 und 120 cm, die Dicken gemäß des Typenprogramms zwischen 15 und 40 cm. Die Spannweiten betragen in der Regel bis zu 18 m, in Sonderfällen werden mit Dicken von bis zu 50 cm Spannweiten von 22 m erreicht [7]. Dächer aus Hohlplatten können durch die Verwendung eines Ringankers als aussteifende Dachscheibe statisch angesetzt werden. Der Verbund zwischen den einzelnen Elementen erfolgt durch nachträglichen Fugenverguss. Für die Montage ist keine Zwischenunterstützung erforderlich. Bei mehreren Plattenfeldern wird aufgrund der hauptsächlich unterseitigen Vorspannung keine Durchlaufwirkung erzielt. In Spannrichtung sind Auskragungen bis zu einer Länge der achtfachen Deckenhöhe üblich. Aufgrund der Gewichtsersparnis und der Vorspannung sind größere Schlankheiten als bei üblichen Stahlbetondecken von bis zu l/h = 45 möglich. Wird eine glatte Deckenuntersicht ohne abgehängte Decke gewünscht, sollte die Schlankheit jedoch auf l/h = 35 begrenzt werden [8]. Eine dauerhaft rissfreie Ausbildung von Putz oder Spachtelung ist im Bereich der Plattenlängsfugen jedoch nicht immer zuverlässig möglich [9]. Spannbetonhohlplatten haben keine schlaffe Bewehrung, sondern sind ausschließlich mit Spannstahl bewehrt. Daher kann die Bemes-

sung nicht auf Grundlage von DIN 1045-1 bzw. Eurocode 2 erfolgen, sondern ist in einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung geregelt. Eine Bewehrung in Querrichtung wird nicht eingelegt, weshalb für eine Querverteilung von großen Einzellasten wie z. B. schweren Fahrzeugverkehr eine zusätzliche Ortbetonschicht erforderlich ist. Nachträgliche Befestigungen größerer Lasten an der Deckenunterseite mittels Dübeln können aufgrund der filigranen Struktur zu schweren Schäden führen. Stattdessen sollten in den Längsfugen Halterungen einbetoniert werden. Kleinere Lasten wie z. B. Deckenverkleidungen können mit Dübeln verankert werden. Es ist jedoch darauf zu achten, die Bohrungen in Achse der Hohlkörper vorzunehmen, um die in Achse der Stege verlaufenden Spannstähle nicht zu beschädigen.

B 2.4 B 2.5

Fertigteilplatte mit Ortbetonergänzung Stahl-Beton-Verbundplatte mit mechanischem Verbund B 2.6 Stahl-Beton-Verbundplatte mit Reibungsverbund B 2.7 Spannbetonhohlplatte mit Fugenverguss B 2.8 TT-Platte mit Fugenverguss B 2.9 TT-Platte mit Ortbetonergänzung B 2.10 Trogplatte mit Fugenverguss

Fertigteil-TT-Platten

TT-Platten (auch Doppelstegplatten genannt) werden mit und ohne Vorspannung hergestellt. Ihr Lastabtrag erfolgt wie bei den Hohlplatten einachsig, die Querverteilung von Lasten über die einzelne Platte hinaus ist nur sehr begrenzt möglich. Durch die Kombination von Platte und Unterzug in einem Bauteil ist es mit TT-Platten möglich, große Spannweiten wirtschaftlicher zu überbrücken als mit ebenen Platten. Die Bauhöhe ist jedoch mit 26 – 90 cm in der Regel größer als z. B. bei Hohlplatten mit vergleichbarer Tragfähigkeit. Mit vorgespannten TT-Platten gemäß Typenprogramm sind Spannweiten bis 25 m erreichbar [10], bei nicht vorgespannten TT-Platten ist die Spannweite üblicherweise auf 17,5 m begrenzt. Da im Wesentlichen die Steghöhe und nicht die Höhe der Platte die Tragfähigkeit des Bauteils bestimmt, sind filigrane, materialsparende Konstruktionen möglich. Die Bauteildicken ergeben sich in der Regel aus den Anforderungen an den Brandschutz. So ist im Typenkatalog für F 30 – A eine Plattendicke von mindestens 6 cm und für F 90 – A von mindestens 10 cm vorgesehen [11]. Wie auch bei den Hohlplatten kann eine Scheibentragwirkung durch Verwendung eines Ringankers und Fugenverguss erreicht werden (Abb. B 2.7). Aufgrund der geringen Platten- und somit Fugenhöhe und der damit einhergehenden schlechten Querkraftübertragung in den Fugen besteht insbesondere bei großen Spannweiten die Gefahr von Rissen entlang der Fugen. Durch eine Ortbetonergänzung können gegenüber Vollmontageplatten die Scheibentragwirkung und Querverteilung der Lasten verbessert werden. Bei Plattenelementen mit Ortbetonergänzung werden werkseitig Gitterträger einbetoniert, die den Verbund zwischen der Ortbetonergänzung und dem Fertigteil herstellen (Abb. B 2.9).

B 2.8

B 2.9

Trogplatten

Trogplatten sind im Typenkatalog nicht enthalten, werden jedoch von etlichen Firmen in eigenen Fertigteilsystemen angeboten (Abb. B 2.10). Trogplatten benötigen keine Querunterzüge, wenn der Stützenabstand der B 2.10

37

Tragschichten

Systembreite der Platte entspricht. Hieraus resultieren in der Regel deutlich breitere Elemente als z. B. bei TT-Platten oder Spannbetonhohlplatten. Wegen der damit einhergehenden größeren Spannweite in Querrichtung muss der Plattenspiegel dicker und stärker bewehrt sein als bei TT-Platten. Die Querverteilung über die Fuge hinweg ist aufgrund der größeren Fugenhöhe besser als bei TT-Platten [12]. Die Aussagen bezüglich Scheibentragwirkung und Montage gelten analog zu TT-Platten. Auch hier ist eine zusätzliche Ortbetonergänzung möglich.

15 16 15

2

3 4

Fertigteilplatten aus Porenbeton

Aufgrund der in den Porenbeton eingeschlossenen Luft sind Massivplatten aus Porenbeton um ca. 65 – 80 % leichter als massive Betonplatten mit identischem Querschnitt. Zudem können sie zusätzlich zur tragenden auch eine wärmedämmende Funktion übernehmen. Die statische Bemessung von bewehrten Dach- und Deckenbauteilen aus Porenbeton ist in DIN 4223-2 und 4223-4 bzw. DIN EN 12 602 geregelt. Wegen der hohen Porosität des Betons dürfen nur korrosionsgeschützte Bewehrungseisen verwendet werden. Der Einsatz bewehrter Porenbetonplatten ist derzeit auf ruhende Nutzlasten bis 3,5 kN/m² beschränkt. Durch die nur begrenzt mögliche Querverteilung größerer Lasten über die Elementfugen hinweg sind größere Verkehrslasten nur bei Verwendung einer zusätzlichen Aufbetonschicht und entsprechender Bemessung erlaubt. Aufgrund der im Zuge der Neufassung der DIN 1055 auf 4,0 kN/m2 erhöhten Nutzlasten für Dachterrassen ist jedoch geplant, die ohne zusätzliche Maßnahmen zulässigen veränderlichen Lasten auf 4,0 kN/m2 zu erhöhen. Eine entsprechende Neufassung der DIN 4223-4 lag bei Drucklegung dieses Buchs noch nicht vor. Es sind Plattendicken zwischen 10 und 30 cm lieferbar. Für die Vordimensionierung der Platte kann von einem Verhältnis l/h von 20 bis 35 ausgegangen werden [13]. Bei der maximal lieferbaren Plattendicke von 30 cm beträgt die zulässige Stützweite maximal 7,5 m. Die freie Kragarmlänge darf 1,5 m nicht überschreiten. Porenbetondächer können unter Verwendung eines Ringankers und mit entsprechender Ausbildung der Fugen auch als Dachscheiben ausgebildet werden. Der maximale Abstand der aussteifenden Querwände ist hierbei auf 35 m beschränkt. Mit der lieferbaren Mindestplattendicke von 10 cm lassen sich ohne Verkleidung bei Einhaltung der geforderten Betondeckung die Anforderungen an die Feuerwiderstandsklasse F 120 – A erfüllen. Für F 180 – A ist eine Plattendicke von 12,5 cm notwendig. Eine Montageunterstützung ist in der Regel nicht erforderlich.

14

1

5

6 7 8

9

12

10

13 11

1

2 3

Verbindungselement Längsrand (Blindniet, Schraube) Randversteifung aufgekanteter Längsrand

4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14

Steg Obergurt Untergurt Längsstoß Stegsicke Untergurtsicke

Obergurtgurtsicke ebener Längsrand Querstoß Binder, Pfette, Riegel Verbindungselement für Auflager

15 16

(Schraube, Setzbolzen) Profiltafel Verbindungselement Längsstoß (Blindniet, Schraube) B 2.11

B 2.11 B 2.12 B 2.13 B 2.14 B 2.15

B 2.16 B 2.12

Trapezprofile aus Metall, Konstruktion und Begriffe nach DIN 18 807 Trapezprofil 200/375 mit Quersicken im Obergurt Trapezblech in Positivlage Trapezblech in Negativlage Oberflächenstrukturen a, b Linierungen c Stuccodessinierung Belastungstabelle für Trapezprofile aus Stahlblech für gleichmäßig verteilte Belastung q [kN/m²]

a

B 2.13

b

Metall Seit Mitte des 19. Jahrhunderts werden großformatige, dünnwandige und profilierte Metallbleche industriell hergestellt und im Bauwesen B 2.14

38

c

B 2.15

Tragschichten

eingesetzt. Anfangs prägten Pressen den ebenen Blechen Wellenprofile ein, die ihre Biegetragfähigkeit senkrecht zur Wellenebene wesentlich erhöhten. Eine Verzinkung schützt Stahlbleche vor schneller Korrosion. Anwendung finden die profilierten Tafeln in der Gebäudehülle, als Tragschicht im Dach, als Dachdeckung oder als flächige Wandelemente. Seit Mitte des 20. Jahrhunderts erweitern Trapezprofile, Stehfalz- und Kassettenprofile das Angebot an einschaligen Profiltafeln. Heute ermöglichen Rollformanlagen eine kontinuierliche Fertigung von Tafeln aus beschichtetem Stahl oder aus Aluminium. DIN 18 807 regelt seit 1987 Einsatz und Anwendung von Trapezprofilen im Hochbau. Sie sind damit als wesentlicher Bestandteil des Baugeschehens anerkannt. Hinsichtlich ihres Einsatzes als Tragschicht von flachen und geneigten Dächern gelten Trapezbleche als sehr wirtschaftlich, Wellbleche kommen hier kaum noch zum Einsatz. Seit 2006 wird die DIN 18 807 durch die europäische Produktnorm DIN EN 14 782 ergänzt. Einschalige Profiltafeln

Die Profilbezeichnung setzt sich grundsätzlich aus der Angabe der Profilhöhe h und der Rippenbreite b zusammen. Tafellänge und -breite geben die Ausmaße einzelner Profiltafeln an. Lieferbar sind Längen bis ca. 24 m, die Breite einzelner Tafeln beträgt in der Regel zwischen 750 und 1075 mm. Neben der Art von Profilierung und Material hängt die Tragfähigkeit von der Profilhöhe h sowie der Blechdicke t ab. Profilhöhen sind in unterschiedlichen Abstufungen zwischen 10 und 200 mm erhältlich, die Blechdicken liegen zwischen 0,63 und 1,5 mm. Der Industrieverband für Bausysteme im Metallleichtbau (IFBS) bietet laufend aktualisierte Informationen zu Liefer- und Montagefirmen sowie technische Beratung. Analog zu Stahlträgern spricht man auch bei Profiltafeln von Ober- und Untergurten (Abb. B 2.11). Diese sind durch Stege miteinander verbunden. Zusätzlich eingeprägte Kanten in Gurten oder Stegen werden als Sicken bzw. Versätze bezeichnet. Sie dienen der Aussteifung gegen lokales Beulen und erhöhen damit die Tragfähigkeit deutlich. Sie verlaufen in Längsrichtung der Gurte und Stege. Entsprechend heißen sie auch Gurt- oder Stegsicken. Neuere Profile weisen teilweise auch eine Profilierung in Querrichtung auf (Abb. B 2.12). Von einer Montage in Positivlage spricht man, wenn der breitere Gurt oben liegt und der schmalere unten (Abb. B 2.13), andernfalls handelt es sich um eine Negativlage (Abb. B 2.14). Well- und Trapezbleche Während Wellbleche lediglich bei Dächern mit kleinen Spannweiten wie etwa auf Fahrradunterständen oder bei Vordächern zum Einsatz kommen, erreichen Trapezprofile grundsätzlich Spannweiten von bis zu 10 m, bei geringen Lasten und entsprechender Profilwahl sogar

Abmes- Eigenlast g Nenn- statisches blech- System sungen [kN/m²] dicke d [mm] [mm]

Stützweite [m] 1,0

2,0

3,0

35/207

0,072 0,096 0,144

135/310 0,097 0,130 0,195

160/250 0,121 0,161 0,241

200/375 0,118 0,158 0,237

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

11,0

Tragfähigkeit q [kN/m2]

Trapezprofile (l/150) Positivlage 0,75 1,00 1,50

8,98 14,31 26,99

1,74 2,63 4,15

0,52 0,78 1,23

0,22 0,32 0,52

0,11 0,17 0,27

0,75 1,00 1,50

7,55 12,28 24,74

2,25 3,59 6,57

1,00 1,60 2,92

0,54 0,79 1,27

0,31 0,40 0,64

0,75 1,00 1,50

8,36 13,49 25,87

2,67 4,33 7,38

1,05 1,47 2,34

0,50 0,62 0,99

0,32 0,31 0,50

0,75 1,00 1,50

2,88 5,37 14,28

2,13 3,97 7,91

1,75 2,82 4,79

1,32 1,92 2,94

0,96 1,21 1,85

0,65 0,81 1,24

0,75 1,00 1,50

3,18 5,36 14,26

2,14 3,97 8,32

1,77 2,82 5,42

1,35 2,21 3,89

1,02 1,63 2,86

0,80 1,25 2,13

0,75 1,00 1,50

3,60 6,10 14,28

2,47 4,02 8,30

1,88 2,93 5,53

1,39 2,23 4,00

1,05 1,73 3,08

0,85 1,42 2,29

0,75 1,00 1,50

3,44 6,70 10,18

2,54 4,22 6,69

1,77 2,93 4,58

1,30 1,96 2,98

0,96 1,31 2,00

0,68 0,93 1,41

0,49 0,68 1,04

0,75 1,00 1,50

3,45 6,47 9,88

2,51 4,33 6,91

1,83 3,12 4,95

1,39 2,36 3,74

1,09 1,82 2,86

0,85 1,41 2,28

0,59 0,96 1,77

0,75 1,00 1,50

3,45 6,70 10,18

2,57 4,34 6,90

1,84 3,11 4,95

1,41 2,38 3,77

1,12 1,85 2,90

0,90 1,47 2,34

0,73 1,17 2,18

0,75 1,00 1,50

2,12 3,69 8,84

1,76 3,07 6,19

1,51 2,53 4,55

1,22 1,93 3,16

0,96 1,41 2,22

0,74 1,03 1,62

0,56 0,77 1,22

0,75 1,00 1,50

2,12 3,77 7,38

1,65 2,87 5,53

1,31 2,26 4,28

1,06 1,82 3,41

0,88 1,50 2,75

0,72 1,22 2,25

0,61 1,04 1,89

0,75 1,00 1,50

2,12 3,92 8,82

1,76 4,76 6,19

1,51 2,63 4,55

1,22 2,02 3,48

0,96 1,59 2,75

0,81 1,38 2,56

0,69 1,17 2,16

Die Angaben gelten für gleichmäßig verteilte Lasten q.

B 2.16

bis zu 14 m [14]. Die Ausnutzung einer Durchlaufwirkung über zwei oder mehrere Felder erhöht die Tragfähigkeit gegenüber der Verwendung als Einfeldträger. Dieser Vorteil kann einfach genutzt werden, da sich die Tafeln im Auflagerbereich in Längsrichtung durch statisch wirksame Überdeckung biegesteif stoßen lassen. Die Tafelelemente sind dabei über Blindniete, Bohrschrauben oder Verkröpfungen miteinander verbunden.

Windsogverankerung nachzuweisen. Um die Gebrauchstauglichkeit von Dächern zu gewährleisten, gelten für die Durchbiegung bei Stahltrapezblechen gemäß DIN 18 807-3 folgende Obergrenzen: • l/150 bei Verwendung als Deckung (Wetterhaut) oder als Unterschale (Tragschale) bei zweischaligen Dächern • l/300 bei Verwendung mit oberseitiger Abdichtung (Warmdach)

Spannweiten und Tragfähigkeit Die Hersteller geben in umfangreichen Tabellen die Tragfähigkeit ihrer Profile in Abhängigkeit von Profilquerschnitt, Blechdicke, Spannweite, statischem System und Verformungsgrenzen an. Die aufgeführten Werte gelten für gleichmäßig verteilte Lasten bei reiner Biegebeanspruchung. Bei anderen Belastungsarten wie lokalen Einzellasten, Linienlasten oder zusätzlichen Schubbelastungen sind die Angaben dieser Tabellen meist nicht ausreichend. Hier müssen projektbezogen zusätzliche Nachweise geführt werden. Aufgrund des geringen Eigengewichts dünnwandiger Blechtafeln ist in jedem Fall die

Die Bemessungskennwerte einiger gängiger Profile sind in Abb. B 2.16 und B 2.17 (S. 40) zusammengefasst. Die Tabellen bieten lediglich Anhaltswerte und beruhen überwiegend auf Herstellerangaben. Sie ersetzen keinesfalls den statischen Nachweis. Das Versagen von Trapezblechkonstruktionen durch Überschreiten der Fließgrenze im mittragenden Gurtquerschnitt, durch Beulen von Druckgurten und Stegen oder durch Krüppeln der Stege im Auflagerbereich ist durch Einhalten der Kennwerte aus den Zulassungsbescheiden oder durch entsprechende Nachweise auszuschließen.

39

Tragschichten

Eigenlast g [kN/m²]

Abmessungen [mm]

Nenn- statisches blech- System dicke d [mm]

Stützweite [m] 1,0

2,0

3,0

100/600

0,089 0,118

145/600

0,085 0,114

160/600

0,106 0,140 0,207

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

Tragfähigkeit q [kN/m2]

Trapezprofile (l/150) Positivlage 0,75 1,00

0,96 1,59

0,61 1,02

0,43 0,67

0,75 1,00

1,05 1,81

0,67 1,16

0,47 0,80

0,75 1,00

1,32 2,26

0,84 1,44

0,59 1,00

0,75 1,00

1,36 2,48

0,87 1,59

0,60 1,10

0,75 1,00

1,74 2,88

1,21 1,96

0,90 0,67 1,42 10,40

0,75 1,00

2,08 3,50

1,36 2,39

0,94 1,72

0,69 1,26

0,75 1,00 1,50

1,13 1,86 2,84

0,79 1,29 1,97

0,58 0,95 1,45

0,44 0,73 1,11

0,75 1,00 1,50

1,28 2,15 3,27

1,01 1,62 2,47

0,74 1,19 1,81

0,57 0,91 1,39

0,75 1,00 1,50

1,50 2,57 3,91

1,18 1,95 2,96

0,90 1,49 2,26

0,69 1,14 1,73

0,44 0,81

Sandwichelemente (l/100) 70/1000

0,55/ 0,45

2,88 2,88 2,88

1,94 1,94 1,94

1,54 1,54 1,54

1,31 1,31 1,31

1,16 1,16 1,16

120/1000

0,55/ 0,45

4,53 3,78 4,21

2,80 2,52 2,80

2,00 2,00 2,00

1,60 1,60 1,60

1,36 1,36 1,36

160/1000

0,55/ 0,45

5,06 3,94 4,35

3,40 2,61 2,87

2,28 2,06 2,27

1,75 1,75 1,75

1,45 1,45 1,45

Die Angaben gelten für gleichmäßig verteilte Lasten q. B 2.17

5

3 5 2

7 8

4

10

1 6 9 1

2

3 4

5

40

6 Kassettenprofiltafeln, Band verzinkt oder kunststoffbeschichtet 7 Außenschale (direkt mit den Kassetten8 profilfalten verbunden), Band verzinkt und 9 kunststoffbeschichtet Wärmedämmung Verbindungselement 10 (Außenschale mit Kassettenprofiltafeln) Trennstreifen bei Bedarf

Verbindungselement für Auflager (Schraube oder Setzbolzen) Verbindungselement für Steg konstruktive Verbindung Dichtungsband (Längsstoßüberlappung) Unterkonstruktion (Rahmenriegel bzw. Binder oder Stützen) B 2.18

1 2 3 4 1

2 3

4 5

äußere Deckschicht (Stahl, Aluminium, Kupfer etc.) Kernschicht (PUR, Mineralwolle, PS) innere Deckschicht (Stahl, Aluminium, Kupfer etc.) Unterkonstruktion Befestigung (Bohrschrauben etc.)

B 2.19

Konstruktive Ausbildung Besonderes Augenmerk bei Trapezblechkonstruktionen ist auf die Ausbildung von Auflagern, Rändern, Stößen und Öffnungen zu legen. DIN 18 807 gibt hier detaillierte Vorgaben. Auflager müssen beispielsweise generell eine Breite von mindestens 80 mm aufweisen, auf Mauerwerk beträgt die Mindestauflagerbreite sogar 100 mm. Für den Sonderfall, dass die Profile unmittelbar nach dem Verlegen befestigt werden, lassen sich die Endauflagerbreiten auf mindestens 40 mm bei Unterkonstruktionen aus Stahl oder Stahlbeton und mindestens 60 mm bei solchen aus Holz reduzieren. Zwischenauflager müssen grundsätzlich mindestens 60 mm breit sein. Die konstruktive Überdeckungslänge beträgt bei Trapezblechen mit oberseitiger Dachabdichtung in Spannrichtung 50 –150 mm. Bei biegesteifen Stößen ist die Überdeckungslänge entsprechend der Belastung zu erhöhen. Werden die Trapezprofile als Dachdeckung benutzt, sind Querstöße bei Flachdächern nicht zulässig. In Längsrichtung müssen die Profiltafeln entlang ihrer Längsrandüberdeckungen im Abstand von maximal 666 mm über Blindniete oder Bohrschrauben miteinander verbunden werden. Freie Ränder in Längsrichtung sind durch Randversteifungsbleche zu verstärken, die eine Dicke von mindestens 1 mm aufweisen müssen. Ähnliches gilt für Ränder zu Öffnungen, die ab einer Größe von 125 ≈ 125 mm grundsätzlich eine Einfassung mit einem versteifenden Abdeckblech erfordern. Auskragungen von Trapezblechen sind nur in Spannrichtung – also in Richtung der Rippen – möglich. Am freien Ende der auskragenden Profile ist auf eine ausreichende Querverteilung zu achten. Diese kann z. B. durch Blechwinkel oder Bohlen erfolgen, wobei jede Rippe zugfest damit verbunden sein muss. Das entgegengesetzte Ende der Tafeln ist bereits beim Verlegen gegen Abheben zu sichern. Scheibentragwirkung Tragende Dachunterschalen können neben vertikalen Lasten in begrenztem Umfang auch horizontale Kräfte beispielsweise aus Wind oder Verkehr ableiten und damit zur Aussteifung von Gebäuden und knickgefährdeten Bauteilen beitragen. Hierzu müssen die Profiltafeln untereinander sowie mit allen vier umlaufenden Randträgern schubsteif verbunden sein. Felder, die diese Bedingungen erfüllen und planmäßig für die Abtragung horizontaler Lasten genutzt werden, nennt man Schubfelder. Sie sind im Verlegeplan und zur Sicherheit auch am Bauwerk entsprechend zu kennzeichnen, da sie für die Standsicherheit des Bauwerks wesentlich sind. Die Schubsteifigkeiten der unterschiedlichen typgeprüften Trapezprofile sind den jeweiligen Tabellen der Hersteller für Berechnung und Bemessung zu entnehmen. Aufgrund der Faltung ist die aussteifende Wirkung von Trapezblechen gegenüber ebenen Blechen stark reduziert.

Tragschichten

B 2.17

Belastungstabelle für Kassettenprofile und Sandwichelemente aus Stahlblech für gleichmäßig verteilte Belastung q [kN/m²] B 2.18 Kassettenprofile aus Metall, Konstruktion und Begriffe nach DIN 18 807 B 2.19 Sandwichprofile, Konstruktion und Begriffe B 2.20 konstruktive Vollholzprodukte (a – c) und stabförmiger Holzwerkstoff (d) a Konstruktionsvollholz (VH) b Duo- / Trio-Balken c Brettschichtholz (BSH) d Structural Veneer Lumber (SVL) a

Die von DIN 18 807-3 geforderte vierseitige Lagerung von Schubfeldern bedeutet meist einen konstruktiven Mehraufwand, weshalb 2006 neue Versuchsergebnisse zu zweiseitig gelagerten Schubfeldern veröffentlicht wurden. Die Autoren schlagen dabei die Anwendung von Abminderungsfaktoren auf die gemäß Norm ermittelten Schubsteifigkeiten vor [15]. Kassettenprofile Durch die Energiekrise angeregt, entwickelte die Baustoffindustrie in den 1970er-Jahren tragende Profile, die Wärmedämmung aufnehmen können, die sogenannten Kassettenprofile. Sie verfügen ebenfalls über Gurte und Stege, allerdings sind die Untergurte sehr viel breiter als die Obergurte (Abb. B 2.18). Der dadurch entstehende Trog wird mit Dämmmaterial ausgefüllt. Der breite Untergurt weist zur Aussteifung eine flach gehaltene Profilierung in linierter, gesickter oder nutierter Form auf. Höhere Stege werden zur besseren Aussteifung bisweilen ebenfalls mit Sicken oder Versätzen versehen. Gängige Profiltypen liegen zwischen 90/500 mm und 160/600 mm bei Blechdicken zwischen 0,75 und 1,50 mm. Heute werden Kassettenprofile weniger im Dach, sondern überwiegend als horizontal gelagerte, innere Schale von zweischaligen Wandkonstruktionen eingesetzt. Stehfalzprofile Auch die industriell vorgefertigten Stehfalzprofile zählen zu den einschaligen Profiltafeln. Als gleichzeitig tragende und abdichtende Elemente finden sie ähnlich wie die Wellbleche nur bei untergeordneten Bauaufgaben Anwendung. In der Regel werden sie als obere Deckschicht mehrschaliger Dachkonstruktionen eingesetzt, wo sie lediglich dem Windsog Widerstand leisten müssen. Ähnlich wie bei Kassettenprofilen ist der Untergurt flach gehalten, während die Oberkanten der Stege als Falze ausgebildet sind, über die benachbarte Tafeln untereinander verklemmt oder maschinell verbunden werden. Hafte, die beim Schließen der Falze mit eingeklemmt werden, verbinden die Tafeln mit der tragenden Unterkonstruktion. Zum Einsatz kommen Baubreiten von 305 bis 600 mm und Profilhöhen zwischen 50

b

und 75 mm bei Blechdicken von 0,63 mm. Lieferbare Oberflächenstrukturen reichen von Linierung über Nutung, Sickung bis zur Stuccodessinierung (Abb. B 2.15, S. 38). Mehrschalige Profiltafeln

Um 1960 begann man, Blechtafeln mithilfe eines Stützkerns aus Hartschaumstoff auch zu mehrschaligen Sandwichelementen schubsteif zu verkleben (Abb. B 2.19). Diese können neben dem Tragen und Abdichten auch noch die Funktion des Dämmens übernehmen und werden als komplett fertige Dachelemente geliefert. Sie lassen sich schnell, leicht und kostengünstig montieren und bieten Innenverkleidung, Dämmung und Dachhaut in einem. Die beiden Deckschichten können profiliert oder quasi eben sein. Häufig ist die Außenhaut stark profiliert, damit die Stöße der Tafeln nicht in der wasserführenden Ebene liegen, während die Innenschale aus gestalterischen Gründen eher wenig Profiltiefe aufweist. Durch das Verkleben von Stützkern und Deckschichten entsteht eine komplexe Verbundtragwirkung, weshalb sich die Schnittgrößen und Spannungen in den Teilkomponenten meist nur über Näherungslösungen oder numerische Verfahren ermitteln lassen. Seit 2008 regelt die DIN EN 14 509 die Anforderungen an werkmäßig hergestellte selbsttragende Sandwichelemente mit beidseitigen Metalldeckschichten. Anders als die Produktnorm DIN EN 14 782 enthält sie auch Bemessungsregeln und gibt gemeinsam mit den ECCSund CIB-Empfehlungen [16] den Stand der Technik bezüglich Bemessung und Konstruktion vor [17]. Die bisher üblichen bauaufsichtlichen Zulassungsbescheide werden darüber hinaus von den Systemherstellern meist noch zur Verfügung gestellt. Der gängige Einsatzbereich von Sandwichelementen liegt bei Stützweiten von ca. 5 m. Bei der Verwendung als Wandelement werden sogar Stützweiten bis 11 m erreicht. Inwieweit Sandwichelemente auch als aussteifende Bauteile genutzt werden können, ist Gegenstand laufender Untersuchungen [18]. Aufgrund der hohen Dämmwerte von Sandwichbauteilen ergeben sich je nach Witterung große Temperaturunterschiede zwischen inne-

c

d

B 2.20

rer und äußerer Deckschicht. Abhängig von Randbedingungen wie dem statischen System oder der Biegesteifigkeit der Deckschichten kann es dadurch zu starken Zwängungen kommen. Diese führen dann im Sommer zu Materialbeanspruchungen, die doppelt so groß sein können wie diejenigen aus den üblichen äußeren Lasten [19]. Diese Zusatzbeanspruchungen sind bei den statischen Berechnungen neben den üblichen Nachweisen zu berücksichtigen, ebenso das Schubkriechen in der Kernschicht bei Dauerbelastung. Neben Stützkernen aus Polyurethan-Hartschaum kommen auch solche aus expandiertem Polystyrol, extrudiertem Polystyrolschaum, Phenolharzschaum, Schaumglas und Mineralwolle zur Anwendung (siehe Dämmstoffe, S. 94f.). Brandschutz- und Schallschutzgründe sprechen für Sandwichelemente mit einem Stützkern aus Mineralwolle.

Holz Als Baustoff hat Holz eine lange Tradition. Seit der Industrialisierung haben sich die Anwendungsgebiete des natürlichen Rohstoffs durch zahlreiche Innovationen beträchtlich erweitert. Die Neuerungen reichen von den Verbindungsmitteln des Ingenieurholzbaus bis zur Entwicklung moderner Holzwerkstoffe wie OSB- oder Faserplatten. Das nachwachsende Material gilt als umweltfreundlich, klimaneutral und nachhaltig. Holz ist anisotrop, es verfügt also über sehr unterschiedliche Eigenschaften in axialer, radialer und tangentialer Richtung. Besonders die hygroskopischen Effekte führen zu großen Unterschieden im Schwind- und Quellverhalten in den drei anatomischen Richtungen, aber auch die mechanischen Eigenschaften differieren stark. Die Haupttragwirkung ist daher parallel zur Faser anzustreben. Wesentliches Merkmal des Holzes ist die Abhängigkeit der Festigkeit und des Verformungsverhaltens von Feuchtegehalt und Lasteinwirkungsdauer. Bemessung und Konstruktion von Holzbauten sind in der als Technische Baubestimmung eingeführten DIN 1052 sowie in der ebenfalls gültigen Norm DIN EN 1995 (Eurocode 5) geregelt. Für den Einsatz als Baustoff werden die unter-

41

Tragschichten

Dachschalung aus Brettern und Bohlen

Als Tragschicht von Flachdächern kann Vollholz in Form von sägerauen oder gehobelten Brettern oder als Bohlen eingesetzt werden (Abb. B 2.22). Bretter müssen eine Nenndicke von mindestens 24 mm haben [20] und sollten gespundet sein, um mittels Nut und Feder eine gewisse Querverteilung von Lasten zu ermöglichen und für die Abdichtung eine homogene ebene Fläche zu schaffen. Die üblichen Breiten gehobelter Bretter liegen bei 95 –155 mm. Ab einer Dicke von 40 mm spricht man von Bohlen [21]. Die Schalung wird mit den tragenden Balken vernagelt oder verschraubt. Der Achsabstand der Balken beträgt 60 –120 cm, je nach Dicke der Schalung kann er aber auch deutlich darüberliegen. Mit 60 mm starken Bohlen werden Spannweiten bis etwa 3 m erreicht.

a

b

Dachschalung aus Holzwerkstoffplatten

c

d

B 2.21

schiedlichen Holzarten zu verschiedenen Halbzeugen verarbeitet (Abb. B 2.20, S. 41). Dem Rohmaterial am nächsten ist das Vollholz (VH), das als entrindetes Rundholz oder als Bauschnittholz in Form von Kanthölzern, Bohlen, Brettern und Latten (bis 40 ≈ 80 mm) Verwendung findet. Je nach Qualität wird es in entsprechenden Sortierklassen angeboten. Durch Verleimung von Vollhölzern entsteht Balkenschichtholz (Duo-/Trio-Balken) oder das sehr viel weiter verbreitete Brettschichtholz (BSH). Neben Vollholz werden vielfältige Holzwerkstoffe produziert (Abb. B 2.21). Ziel dabei ist es, zum einen die Nachteile natürlich gewachsenen Holzes wie Quellen und Schwinden zu verringern, zum anderen aber auch minderwertiges Holz oder Restmaterial zu verwerten. Bretter werden zu Massivholz-, Mehrschicht-, Tischler- oder Sperrholzplatten (ST, STAE) verleimt, Furniere zu Furnierschichtholz (FSH, SVL) oder Furniersperrholz (BFU), Späne zu Oriented Strand Boards (OSB) und kunstharz-, zement- oder gipsgebundenen Spanplatten, die verschieden beschichtet sein können. Aus den Fasern entstehen unterschiedlich harte bzw. dichte Holzfaserplatten (HFH, HFM, MDF), Holzfaserdämmplatten (HFD, BPH), Holzwolleleichtbauplatten (HWL) sowie Gipsoder Zementfaserplatten. Die hierfür gültigen Normen sind DIN EN 13 986 »Holzwerkstoffe zur Verwendung im Bauwesen« sowie DIN 4074 »Sortierung von Holz nach der Tragfähigkeit«.

42

Neben Brettschalungen kommen vielfach Holzwerkstoffplatten als Tragschicht von Flachdächern zum Einsatz (Abb. B 2.23). Sie sind meist wirtschaftlich attraktiver und bieten zudem oft bauphysikalische, konstruktive, gestalterische oder statische Vorteile. Je nach Leimanteil können Span- oder OSB-Platten beispielsweise als Dampfbremse eingesetzt werden. Sperrholzplatten bieten im Gegensatz zum Vollholz die Möglichkeit einer zweiachsigen Lastabtragung, und mit Furnierplatten lassen sich unterschiedliche Oberflächenqualitäten realisieren. Gemäß DIN 18 334 (VOB/C Zimmer- und Holzbauarbeiten) gelten die folgenden Mindestdicken: • Sperrholzplatten (DIN EN 636) 15 mm • OSB-Platten (DIN EN 300) 18 mm • Flachpressplatten (DIN EN 312) 19 mm Schalungen aus Holzwerkstoffen für Metall-, Bitumen-, Schieferdeckungen und Faserzement-Dachplattendeckungen sowie Schalungen unter Dachabdichtungen müssen nach DIN 18 334 eine Dicke von mindestens 22 mm aufweisen. Holzwerkstoffplatten dürfen in Tragrichtung nur über den Auflagern gestoßen werden. Dient die Schalung unmittelbar zur Aufnahme der Abdichtung, ist es auch bei Holzwerkstoffen sinnvoll, gespundete Platten zu verwenden und untereinander über Nut und Feder zu verbinden. Um Längenänderungen der Platten aufnehmen zu können, sind je nach Material entsprechende Fugen vorzusehen. Bei Dachschalungen ist insbesondere auf die Windsogsicherung zu achten. Hierzu müssen die Platten so mit der Unterkonstruktion verbunden werden, dass die abhebenden Kräfte von den Verbindungsmitteln aufgenommen und in das Haupttragwerk weitergeleitet werden können. Je nach Material, Belastung und statischem System sind mit Dachschalungen aus Holzwerkstoffplatten Spannweiten bis etwa 5 m möglich (Abb. B 2.26). Scheibenwirkung bei Dachschalungen

Für die Aussteifung von Gebäuden gegen horizontale (Wind-)Lasten oder von Bauteilen

gegen Ausknicken nutzt man häufig die Dachkonstruktion als Scheibe. Flächige Elemente wie Dachschalungen aus Holzwerkstoffplatten bieten sich hierfür an. In diesen Fall sind einige Vorgaben zu berücksichtigen. So entsteht eine ausreichende Scheibenwirkung in der Schalung erst durch kraftschlüssige, schubsteife Verbindungen der Holzwerkstoffplatten untereinander und durch den Verbund der Schalung mit der tragenden Unterkonstruktion. Die Plattenstöße sind jeweils versetzt anzuordnen. Ohne genaueren Nachweis gilt es, die rechnerische Ausbiegung der Aussteifungskonstruktion auf l/500 zu begrenzen. Eine Scheibenwirkung bei Dachschalungen aus Brettern kann durch deren diagonale Anordnung erreicht werden. Unter bestimmten Randbedingungen können Brettschalungen auch die seitliche Stützung von Dachbindern gegen horizontales Knicken übernehmen. Hierbei werden die Stabilisierungslasten, die dem Ausknicken entgegenwirken, zu Auflagern weitergeleitet, die als Verbände oder Scheiben ausgebildet sind. Rippen- und Hohlkastenbauweise

Für einen wirtschaftlichen Bauablauf verbindet man die Schalung aus Holzwerkstoffplatten häufig bereits im Werk mit der tragenden Unterkonstruktion zu großflächigen Fertigelementen. Besteht die Tragkonstruktion aus parallelen Stegen, die über eine obere Beplankung beispielsweise aus Furnierschichtholz verbunden sind, spricht man von Rippenelementen (Abb. B 2.24). Die Schalung wird mit den Rippen starr verklebt, um als Gurt im Verbund mit den Rippen statisch wirksam zu werden und somit die Elementsteifigkeit entscheidend zu erhöhen. Ergänzt man diese Rippenelemente zusätzlich durch eine untere Beplankung, entstehen Hohlkastenelemente (Abb. B 2.25). Diese Konstruktion ist auch vom Tragverhalten her wirtschaftlich, da eine Biegebelastung der Platte über Normalkräfte in den gurtartig wirkenden Beplankungen abgetragen werden kann. Die Aufnahme von Schubspannungen erfolgt vor allem durch die Stege. Über die Scheibenwirkung der Elemente können horizontale Lasten aufgenommen und weitergeleitet werden. Der Raum zwischen den Rippen bzw. in den Hohlkästen der Dachelemente ist für Dämmung und Installationen nutzbar. Auf projektbezogene Anforderungen hinsichtlich Statik, Bauphysik oder Konstruktion lässt sich mittels Anpassung von Rippenhöhe und -abstand reagieren, auf geometrische Anforderungen durch Variation der Elementabmessungen. Rippen- oder Hohlkastenelemente sind in Breiten bis etwa 2,5 m und Längen bis 23 m lieferbar. Übliche Elementhöhen liegen zwischen 200 und 500 mm. Massivholzsysteme

Ökologisch und bauphysikalisch leistungsfähige Massivholzdächer lassen sich mithilfe von Brettstapel- oder Brettsperrholzplatten herstellen. Die grundsätzliche Idee, massive Holzelemente aus kleinteiligem Schnittholz zusam-

Tragschichten

Material

Abmessungen [mm]

Eigengewicht gk [kN/m2]

statisches System

Schneelast sk [kN/m²] 0,75

1,00

Holzwerkstoffplatten Furnierschichtholz

1,50

2,00

Stützweite l [m] 21 39 45 69

B 2.22

1,25

21 39 45 69

0,5 0,8 0,5 0,8 0,5 0,8 0,5 0,8

1,37 1,27 2,59 2,40 2,99 2,77 4,58 4,25

1,25 1,22 2,37 2,30 2,73 2,65 4,19 4,07

1,16 1,16 2,20 2,19 2,54 2,53 3,89 3,88

1,10 1,10 2,07 2,07 2,39 2,39 3,66 3,66

1,00 1,00 1,88 1,88 2,17 2,17 3,33 3,33

0,5 0,8 0,5 0,8 0,5 0,8 0,5 0,8

1,86 1,73 3,51 3,26 4,05 3,76 6,21 5,77

1,70 1,65 3,21 3,12 3,71 3,60 5,69 5,52

1,58 1,58 2,98 2,98 3,44 3,43 5,28 5,27

1,49 1,49 2,81 2,81 3,24 3,24 4,97 4,97

1,35 1,35 2,55 2,55 2,94 2,94 4,51 4,51

0,8 1,5 0,8 1,5 0,8 1,5 0,8 1,5

9,40 7,59 10,26 8,28 16,91 13,66 19,22 15,52

9,00 7,59 9,82 8,28 16,18 13,66 18,39 15,52

8,57 7,59 9,35 8,28 15,42 13,66 17,52 15,52

8,07 7,59 8,80 8,28 14,51 13,66 16,49 15,52

7,31 7,16 7,97 7,81 13,16 12,89 14,94 14,63

Rippenelemente Furnierschichtholz

200/450 240/600

B 2.23 400/450 500/600 Hohlkastenelemente

B 2.24

Furnierschichtholz

200/450

0,8 12,99 12,42 11,83 11,13 10,07 1,5 10,47 10,47 10,47 10,47 9,87 240/600 0,8 14,38 13,75 13,09 12,30 11,13 1,5 11,57 11,57 11,57 11,57 10,90 400/450 0,8 20,90 20,00 19,05 17,93 16,24 1,5 16,87 16,87 16,87 16,87 15,91 400/600 0,8 20,36 19,47 18,55 17,44 15,79 1,5 16,41 16,41 16,41 16,41 15,47 Die Tabelle bietet lediglich Anhaltswerte und beruhen überwiegend auf Herstellerangaben. Sie ersetzen keinesfalls den statischen Nachweis. B 2.26

Material

Abmessungen [mm]

Eigengewicht gk [kN/m2]

statisches System

Schneelast sk [kN/m²] 1,00

Massivholzelemente B 2.25

B 2.21

B 2.22 B 2.23 B 2.24 B 2.25 B 2.26

B 2.27

plattenförmige Holzwerkstoffe a Furnierschichtholz (FSH) b Spanplatte (P) c OSB-Platte d mitteldichte Faserplatte (MDF) Dachschalung aus Brettern oder Bohlen Dachschalung aus Holzwerkstoffplatten Rippenelement Hohlkastenelement Stützweiten l [m] für Tragschichten aus Holzwerkstoffplatten, Rippenelementen und Hohlkastenelemente Stützweiten l [m] für Tragschichten aus Massivholzelementen

Brettsperrholz

1,50

2,00

3,00

4,00

Stützweite l [m] 95 125 186 201

1,0 1,5 1,0 1,5 1,0 1,5 1,0 1,5

3,50 3,50 4,50 7,00 6,50 7,00

3,50 3,25 4,00 4,00 6,50 6,50 7,00 7,00

3,00 3,00 4,00 4,00 6,00 6,00 7,00 6,50

3,00 3,50 3,50 5,75 5,50 6,50 6,50

Brettstapelholz

8 1,0 3,90 3,60 3,40 3,10 2,90 14 1,0 6,90 6,40 6,00 5,40 5,00 16 1,0 7,80 7,30 6,80 6,20 5,80 22 1,0 10,80 10,00 9,40 8,50 7,90 Die Tabelle bietet lediglich Anhaltswerte und beruhen überwiegend auf Herstellerangaben. Sie ersetzen keinesfalls den statischen Nachweis. B 2.27

43

Tragschichten

B 2.28

menzusetzen, ermöglicht eine gute Ausnutzung des Baumstamms und macht solche Konstruktionen wirtschaftlich konkurrenzfähig. Massive Bauteile lassen sich zudem leicht fügen. Brettstapeldach Das Brettstapeldach besteht aus gewöhnlichen Brettern oder Bohlen mit Dicken zwischen 24 und 60 mm, die hochkant dicht nebeneinanderstehend angeordnet sind (Abb. B 2.28). Durch mechanische Verbindungsmittel wie HartholzStabdübel, Nägel, Schrauben oder seltener durch Verleimung ergeben sich flächige Elemente mit üblichen Höhen je nach Spannweite und Belastung zwischen 80 und 260 mm. Die industriell vorgefertigten Bauteile sind schnell zu verlegen, ermöglichen große Spannweiten und sind nach der Montage sofort belastbar. Die Bauhöhe von Brettstapeldächern ist gegenüber der von Holzbalkendächern deutlich reduziert, da das Dach über seine gesamte Breite trägt. Die Steifigkeit einer 120 mm hohen Brettstapeldecke beispielsweise entspricht der einer Holzbalkendecke mit 80 mm breiten und 240 mm hohen Balken im Achsabstand von 625 mm, die Tragfähigkeit der Brettstapeldecke liegt sogar über der von Holzbalkendecken [22]. Hinsichtlich der Scheibenwirkung sind die unterschiedlichen Eigenschaften der Stapelelemente in Brettrichtung und senkrecht dazu zu berücksichtigen. Bei einer Belastung in Scheibenebene rechtwinklig zur Brettrichtung setzt sich der statisch wirksame Querschnitt aus den vielen nachgiebig miteinander verbundenen Einzelbrettquerschnitten zusammen. Dagegen muss bei einer Scheibenbe-

B 2.29

lastung in Brettrichtung das gegenseitige Verschieben der Bretter durch die schubsteife Verbindung zwischen den Brettern verhindert werden. Daneben ist auf einen schubsteifen Verbund einzelner Stapelelemente untereinander zu achten. Hilfreich sind hierfür überfälzte oder genutete Stöße. Brettsperrholzdach Das Brettsperrholzdach (Abb. B 2.29 und B 2.30) vereint die Vorteile des Brettschichtholzes mit denen der Sperrholzbauweise in einem System und weitet damit den Anwendungsbereich auf große Flächen aus. Brettsperrholzdächer bieten hohe Formstabilität bei großer Tragfähigkeit. Im Gegensatz zu den Brettstapeldächern ermöglichen sie eine zweiachsige Lastabtragung. Zudem sind die Oberflächenqualitäten durch Verwendung entsprechender Deckschichten der jeweiligen Nutzung anpassbar. Während die Optik im Industriebau kaum eine Rolle spielt, kann im Wohnbereich zwischen verschiedenen Holzarten wie Fichte, Lärche oder Douglasie gewählt werden. Die Größe einzelner Fertigelemente wird im Wesentlichen durch die Transportbedingungen auf der Straße begrenzt. Holz-Beton-Verbundsystem

Neben reinen Holzkonstruktionen lassen sich Flachdächer auch mit unterschiedlichen HolzBeton-Verbundsystemen herstellen. Bauteile aus Beton werden über oder seltener unter solchen aus Holz angeordnet. Verbindungsmittel wie Verbundschrauben, HBV-Schubverbinder, BS-Verbundanker oder Flachstahlschlösser

B 2.30

stellen die Verbundtragwirkung des hybriden Gesamtquerschnitts sicher. Dies erhöht die Tragfähigkeit und Steifigkeit um das Zwei- bis Fünffache im Vergleich zu einem Balkentragwerk ohne Verbund. Wird eine Betonplatte über Holzträgern oder -platten angeordnet, übernimmt der Beton in erster Linie die Druck- und das Holz die Zugspannungen (Abb. B 2.31). Bei den umgekehrten HBV-Konstruktionen werden die Zugspannungen von der Bewehrung aufgenommen, während der Beton selbst kaum tragende Funktion hat (Abb. B 2.32). Im Gegensatz zu Decken ist die Holz-BetonVerbundbauweise bei Dächern nicht sehr verbreitet und kann ihre Vorteile hinsichtlich Schallschutz, Brandschutz, Steifigkeit und Schwingverhalten kaum ausspielen, da diese Aspekte bei Dächern selten maßgeblich sind. Relevant ist eher der bauphysikalische Vorteil einer größeren Wärmespeichermasse gegenüber reinen Holzdächern.

Glas Der Baustoff Glas wird seit römischer Zeit als Raumabschluss von Gebäuden verwendet. Im Zuge einer Architektur, die nach immer größerer Entmaterialisierung und Transparenz strebt, hat der Werkstoff Glas in den letzten 20 Jahren eine außerordentliche Entwicklung genommen. Neue Erkenntnisse über das Trag- und Bruchverhalten haben die Grenzen des Machbaren stark erweitert und Eingang in die Normen und technischen Empfehlungen gefunden. In Kombination mit Fortschritten in Materialentwicklung B 2.28 B 2.29 B 2.30 B 2.31 B 2.32 B 2.33 B 2.34

4

B 2.35

1 4

1

2

3

3 1 2 3 4

1 2 3 4

Schubverbinder Massivholzplatte Bewehrung Betonplatte B 2.31

44

2 Schubverbinder Holzbalken Bewehrung Betonplatte

B 2.36

B 2.32

Brettstapelelement Brettsperrholzplatte Brettsperrholzplatte, Systemschnitt Holz-Beton-Verbundsystem, Ortbeton auf Brettstapelelement Holz-Beton-Verbundsystem, Betonplatte auf Holzbalken Prinzip der Herstellung von vorgespanntem Glas mechanische Eigenschaften von Kalk-NatronGlas nach DIN EN 572-1 Spannungs-Dehnungs-Diagramm von Glas und Stahl: Stahl weist unter Zugbelastung (F) nach Überschreiten der Elastizitätsgrenze eine Plastizität auf und verfügt somit über eine hohe Verformbarkeit (f) bis zum Versagen. Glas verhält sich bis zum Bruch linear-elastisch, plastisches Verhalten tritt nicht auf. Mensa der TU Dresden (D) 2007, Architekten: Maedebach, Redeleit & Partner, Tragwerksplanung: Leonhardt, Andrä und Partner

Tragschichten

mechanische Eigenschaften von Kalk-Natron-Glas nach DIN EN 572-1

Glasscheibe

Aufheizung

Abkühlung

vorgespanntes Glas

Wichte

25,0 KN/m3

Elastizitätsmodul

70 000 N/mm2

Querdehnzahl

0,23

Temperaturausdehnungskoeffizient

9,0 ≈ 10 -6 1/K

Temperaturwechselbeständigkeit

40 K

B 2.33

Die Produktion der verschiedenen im Bauwesen verwendeten Glassorten verläuft in zwei Schritten. Zuerst erfolgt die Herstellung der Basisprodukte, anschließend die Veredelung zum einbaufertigen Endprodukt. Bedingt durch die unterschiedlichen Herstellungsverfahren variieren mechanische und optische Eigenschaften sowie die Maximalmaße. Floatglas (Spiegelglas) Die Herstellung von Glasscheiben erfolgt heute fast ausschließlich im sogenannten Floatverfahren. Am verbeitetsten ist Kalk-Natron-Glas (Abb. 2.34). Beim Herstellungsprozess werden die Materialbestandteile bei Temperaturen von ca. 1600 °C geschmolzen. Das teigig-flüssige Glas wird bei einer Temperatur von etwa 1100 °C kontinuierlich in ein 70 m langes Zinnbad gegossen, wo es sich gleichmäßig ausbreitet und abkühlt. Durch die Oberflächenspannung von Glas und Zinn bilden sich sehr glatte, gleichmäßige Oberflächen. Am kühleren Ende des Zinnbads wird das ca. 600 °C heiße Glas kontinuierlich herausgezogen und in einem weiteren Kühlprozess spannungsfrei abgekühlt. Um die herstellungsbedingten Schädigungen in den Randbereichen zu minimieren, wird das Band auf eine Breite von 3,21 m und in Scheiben von 6 m Länge geschnitten, dem sogenannten Bandmaß von 3,21 ≈ 6 m. Die auf diese Weise hergestellten Floatglasscheiben sind typischerweise zwischen 1,5 und 19 mm stark. Gussglas (Walzglas) Gussglas wird aus der Schmelze auf eine Platte aufgebracht und anschließend zu Flachglas ausgewalzt. Auf diese Weise werden farblose oder farbige Struktur- und Ornamentgläser sowie Drahtglas hergestellt. Durch den Herstellungsprozess weisen die Oberflächen stärkere Mikrorisse und Schädigungen auf, weswegen die Festigkeit deutlich unter der von Floatglas liegt. Die Toleranzen betragen bis zu 10 % der Materialdicke. Das Bandmaß liegt bei maximal

Gefüge und Bruchverhalten

Aufgrund seiner hohen atomaren Bindungskräfte hat Glas mit ungestörtem Gefüge und perfekt glatter Oberfläche eine sehr hohe mechanische Festigkeit. Allerdings ist diese Festigkeit in der Praxis nicht erreichbar. Durch Gefügestörungen im Inneren und Anrisse oder Kratzer an der Oberfläche entstehen bei einer mechanischen Beanspruchung Kerbeffekte mit extrem hohen Spannungsspitzen. Diese können – wie bei allen spröden Werkstoffen – nicht durch plastische Verformung abgebaut werden. Da sich derartige Störungen in der Realität nie vollständig vermeiden lassen, sind nur Bruchteile der eigentlichen Materialfestigkeit in einem Bauteil nutzbar. Am Grund einer Kerbe beginnt bei Überschreitung einer sogenannten kritischen Zugspannung ein Wachstum des Risses. Da Glas keinerlei plastische Tragreserven und damit keine Resttragfähigkeit besitzt, führt das schließlich zum schlagartigen Versagen des Bauteils (Abb. B 2.35). Die mechanische Festigkeit von Glas ist deswegen kein exakt definierbarer Materialkennwert, sondern eine vom Grad der Schädigung seiner Oberflächen (einschließlich der Kanten und Bohrungen) abhängige Größe. Die Wahrscheinlichkeit, mit der unter einer mechanischen Beanspruchung die örtliche Spannung

F [kN]

Herstellung

2,5 ≈ 4,5 m. Bei der Herstellung von Drahtglas wird ein feines Drahtnetz in das Glas eingewalzt, das im Versagensfall die Bruchstücke und Splitter zusammenhält.

auf eine kritische Störung (Risstiefe) trifft, kann nur durch statistische Methoden erfasst und so der Bemessung zugrunde gelegt werden. Erst durch die Veredelung des Basisprodukts zu vorgespannten Gläsern, Verbundgläsern und Isoliergläsern wird der Einsatz von Glas als tragendes Bauteil möglich. Flachglasveredelung

Die Basisflachgläser werden in mehreren Schritten zum Endprodukt weiterverarbeitet. Nach dem Zuschnitt der Scheiben, dem Bearbeiten der Kanten und Einbringen von Bohrungen stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung, um die mechanischen Eigenschaften der Glasscheiben zu optimieren. Vorgespanntes Glas Bei der Erstellung von thermisch vorgespanntem Glas, sogenanntem Einscheibensicherheitsglas (ESG), werden die fertig konfektionierten Floatglasscheiben (inklusive Bohrungen etc.) in horizontalen Vorspannöfen gleichmäßig auf eine Temperatur von etwa 650 °C erhitzt und danach durch das Anblasen mit kalter Luft rasch abgekühlt (Abb. B 2.33). Der innere Bereich der Scheibe kühlt langsamer ab. Die damit verbundene Kontraktion wird jedoch durch die bereits erstarrten Außenseiten der Scheiben verhindert. Durch die gegenseitige Zwängung werden im Kernbereich Zugund an den Oberflächen Druckvorspannungen erzeugt. Diese Vorspannungen stehen über die Querschnittshöhe im Gleichgewicht. Die Druckvorspannung bewirkt ein Schließen

Stahl

f [mm] F [kN]

und Glasherstellung haben sie zu filigraneren Konstruktionen und deutlich größeren Spannweiten geführt. Neben seiner klassischen Funktion als Raumabschluss wird Glas in den letzten Jahren vermehrt als Primärtragwerk eingesetzt und findet z. B. als Stütze oder Unterzug Verwendung (Abb. B 2.36).

B 2.34

Glas

f [mm] B 2.35

B 2.36

45

Tragschichten

zulässige Biegezugspannung [N/mm2] bei Glassorte

+

20 %

Überkopfverglasung

ESG aus SPG

50

50

ESG aus Gussglas

37

37

emailliertes ESG aus SPG 1

30

30

SPG

12

18

8

10

Gussglas =

+

60 %

1

Vorspannung

Biegespannung

15 (25) 2

VSG aus SPG

20 % resultierende Spannung B 2.37

Vertikalverglasung

2

22,5

Emaille auf der Zugseite nur für die untere Scheibe einer Überkopfverglasung beim Lastfall »Versagen der oberen Scheibe« zulässig B 2.38

a

b

bessere Resttragfähigkeit

bessere Tragfähigkeit

VSG aus SPG

VSG aus TVG

VSG aus ESG

c

B 2.40

Teilvorgespanntes Glas Die Herstellung von teilvorgespanntem Glas (TVG) entspricht im Wesentlichen der von ESG. Allerdings läuft der Abkühlvorgang deutlich langsamer ab, wodurch die induzierten Vorspannungen geringer ausfallen. Der Vorteil von TVG besteht in seinem Bruchverhalten. Im Gegensatz zu ESG-Scheiben, deren Bruchbild sehr kleinteilig und krümelig ist, versagt TVG großflächig und schuppenartig. Ob ein Glasprodukt als TVG oder ESG klassifiziert wird, hängt von seinem Bruchbild ab, d. h. der Anzahl der Bruchteile in einem genau definierten Zählfeld (Abb. B 2.39). Verbundsicherheitsglas Verbundsicherheitsglas (VSG) besteht aus zwei oder drei Lagen übereinanderliegender Scheiben aus Floatglas (SPG), ESG oder TVG, die durch eine elastische und hochreißfeste Folie aus Polyvinylbutyral (PVB) in einem Walzverfahren dauerhaft miteinander verbunden werden (Abb. B 2.43). Die Materialdicken dieser Folien betragen stets ein Vielfaches von 0,76 mm und

b

B 2.39

der Mikrorisse an den Oberflächen. Aus der Überlagerung der Vorspannung mit der Biegespannung ergibt sich die reale Spannungsverteilung in der Glasscheibe (Abb. 2.37). Die Mikrorisse bleiben solange geschlossen, bis die belastungsabhängigen Biegezugspannungen die Vorspannung abgebaut haben. In den Vorspannöfen wird das Glas über keramische Rollen geführt. Da die Scheiben bis zum Erweichungspunkt erhitzt werden, sackt das Glas zwischen den Rollen leicht ab. Dadurch entstehen leichte Abweichungen von der ebenen Idealgeometrie, sogenannte Temperwellen (»roller waves«), die sich herstellungsbedingt bei der thermischen Vorspannung nicht ganz vermeiden lassen. Neben diesem Verfahren besteht auch die Möglichkeit, Glas durch Ionenaustausch in Kaliumsalzlösungen chemisch vorzuspannen. Wegen des aufwendigen und kostenintensiven Verfahrens wird die chemische Vorspannung im Architekturbereich jedoch nur selten verwendet.

b

a B 2.37

≤ 120° a

m

0m

≥8

B 2.38 B 2.39

a

c

b 80 mm ≤ a ≤ 300 mm 100 mm ≤ b ≤ 300 mm B 2.41

B 2.40 B 2.42 B 2.41

B 2.42 Zusammenlegen der Scheiben mit PVB-Folie

Verpressen

Autoklav

B 2.43

fertiges VSG B 2.43

46

Verteilung der thermischen Vorspannung über den Querschnitt und Überlagerung der Vorspannung mit der Biegespannung zulässige Biegezugspannungen für verschiedene Glassorten schematische Darstellung der Bruchbilder von a Floatglas (SPG) b TVG c ESG Zusammenhang zwischen Tragfähigkeit und Resttragfähigkeit zwängungsfreie Lagerung mit Fest- und Loslagern a Festlager b Vertikallager zur Aufnahme von Verschiebungen in horizontaler Richtung c Loslager mit Verschiebungsmöglichkeit in beide Achsrichtungen einzuhaltende Abstände und Winkel bei der Lagerung von punktgehaltenen Glasscheiben Prinzip der Herstellung von VSG mit PVB-Folie

Tragschichten

werden nach der Beanspruchung festgelegt. Versagt das Glas durch mechanische Überbelastung, hält die dazwischenliegende Kunststoffschicht die Bruchstücke. Im Gegensatz zu normalem Floatglas ist VSG deshalb relativ sicher, da es im Bruchzustand keine gefährlichen Splitter freisetzt. Aus diesem Grund muss für Überkopfverglasungen immer VSG eingesetzt werden. Meistens werden zur Herstellung von Verbundsicherheitsglas TVG-Scheiben verwendet, da deren großflächiges Bruchbild im Verbund mit der PVB-Folie eine bessere Resttragfähigkeit als andere Glasarten ermöglicht (Abb. B 2.40). In manchen Fällen werden auch unterschiedlich vorgespannte Gläser (z. B. ESG und TVG) kombiniert. Für die Tragwirkung ist zu beachten, dass die einzelnen Scheiben durch die PVB-Folie nicht schubsteif miteinander verbunden sind. Die Scheiben wirken also nicht im Verbund, sondern einzeln und teilen sich die Belastung entsprechend ihrer Steifigkeit (Glasdicke). Um die Glasscheiben von VSG schubsteif miteinander zu verbinden, werden Folien aus hochfesten Ionoplasten (SGP-Folien) verwendet. Mit diesen Materialien kann eine Kopplung der laminierten Scheiben von annähernd 100 % erreicht werden. Für einen rechnerischen Ansatz des Schubverbunds ist jedoch in Deutschland eine Zustimmung im Einzelfall notwendig. In der amerikanischen Norm ASTM 1300 ist der rechnerische Ansatz des Schubverbunds mit Zwischenschichten bereits normativ geregelt. Folien aus Ionoplasten weisen im Gegensatz zu PVB-Folien auch eine wesentlich bessere Resttragfähigkeit auf. Isolierglas Bei Isolierverglasungen ist zusätzlich die Wirkung der Druckdifferenzen zu untersuchen, die sich aus den Veränderungen der Temperatur, der Ortshöhe sowie des meteorologischen Luftdrucks gegenüber dem Herstellungsort ergeben. Die Schubkopplung von Isolierglasscheiben durch den Randverbund darf bei der Dimensionierung der Scheiben nicht in Rechnung gestellt werden. Ferner ist die untere Scheibe einer Überkopfverglasung aus Isolierglas nicht nur entsprechend der planmäßigen Einwirkungen, sondern auch für den Fall des Versagens der oberen Scheibe mit deren Belastung zu bemessen. Detaillierung und Bemessung von Überkopfverglasungen

Die Bemessung von tragenden Bauteilen aus Glas ist in den entsprechenden technischen Regelwerken festgelegt. Nach der Art der Lagerung der Glasscheiben sind entweder die »Technischen Regeln für die Verwendung von linienförmig gelagerten Verglasungen« (TRLV) oder die »Technischen Regeln für die Bemessung und Ausführung punktförmig gelagerter Verglasungen« (TRPV) anzuwenden. Generell

werden in den technischen Regeln gemäß der Neigung zur Vertikalen zwei Arten von Verglasungen unterschieden: • Vertikalverglasung: Neigung gegen die Vertikale < 10° • Überkopfverglasung: Neigung gegen die Vertikale > 10° Linienförmige Lagerung

Die Ausführung von linienförmig gelagerten Überkopfverglasungen (siehe Halterung, S. 110) ist in den »Technischen Regeln für die Verwendung von linienförmig gelagerten Verglasungen« (TRLV) des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) geregelt: • Für Einfachverglasungen sowie für die untere Scheibe von Isolierverglasungen muss VSG aus SPG oder TVG sowie Drahtglas verwendet werden. • Die Durchbiegung der Auflagerprofile darf nicht mehr als 1/200 der aufzulagernden Scheibenlänge, höchstens jedoch 15 mm betragen. • VSG-Scheiben aus SPG und/oder aus TVG mit einer Stützweite > 1,20 m sind allseitig linienförmig zu lagern. Dabei darf das Seitenverhältnis nicht größer als 3:1 sein. Davon unabhängig ist eine maximale Scheibengröße nicht festgelegt und nur herstellungsbedingt begrenzt. • Drahtglas ist nur bei einer Stützweite in Haupttragrichtung bis zu 0,7 m zulässig. Falls die geplanten tragenden Bauteile aus Glas von den Richtwerten abweichen, muss eine Zustimmung im Einzelfall beantragt werden. Die für die Standsicherheitsnachweise anzusetzenden zulässigen Biegespannungen können Abb. B 2.38 entnommen werden. Punktförmige Lagerung

Für punktgehaltene Überkopfverglasungen (siehe Halterung, S. 110) sollte generell eine statisch bestimmte Lagerung gewählt werden. Neben einem Festpunkt sind die anderen Lager verschieblich auszuführen, um eine zwängungsfreie Bettung der Scheibe zu gewährleisten (Abb. B 2.41). Alternativ kann auch der Punkthalter selbst als Pendelstab ausgebildet werden [23]. Die wesentlichen für Überkopfverglasungen geltenden Punkte der »Technischen Regeln für die Bemessung und Ausführung punktförmig gelagerter Verglasungen« (TRPV) sind im Folgenden zusammengefasst: • Als Glaserzeugnisse dürfen nur VSG-Scheiben aus TVG oder ESG-Scheiben benutzt werden. Für Einfachverglasungen ist VSG aus TVG aus gleich dicken Glasscheiben (mindestens 2≈ 6 mm) zu verwenden. • Die Oberkante der Verglasungen darf maximal 20 m über Gelände liegen. Die maximalen Abmessungen der Glasscheiben betragen 2500 ≈ 3000 mm. • Die Durchbiegungen der Verglasungen sind auf 1/100 der maßgebenden Stützweite zu beschränken. • Bohrlöcher sind so anzuordnen, dass sowohl

zum freien Rand als auch zu benachbarten Bohrungen eine Glasbreite von mindestens 80 mm bestehen bleibt. Weiterhin muss dieser Abstand im Eckbereich mindesten 80 mm und zum anderen Glasrand mindestens 100 mm betragen. Der freie Glasrand darf maximal 300 mm über die von den Glashalterungen aufgespannte Innenfläche auskragen (Abb. B 2.42). • Jede ausschließlich punktgelagerte VSGScheibe ist durch mindestens drei Punkthalter zu lagern. Der größte eingeschlossene Winkel darf 120° nicht übersteigen (Abb. B 2.42). • Tellerhalter müssen beidseitig kreisförmige Teller mit einem Mindestdurchmesser von 50 mm aufweisen.

Anmerkungen [1] Deutscher Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb) (Hrsg.): Erläuterungen zur DAfStb-Richtlinie »Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton«. Berlin 2006, S. 18 [2] Lohmeyer, Gottfried; Ebeling, Karsten: Schäden an wasserundurchlässigen Wannen und Flachdächern aus Beton. Schadenfreies Bauen, Band 2. Stuttgart 2007, S. 145 [3] ebd. [4] Lohmeyer, Gottfried: Schäden an Flachdächern und Wannen aus wasserundurchlässigem Beton. Schadenfreies Bauen, Band 2. Stuttgart 1996, S. 107 [5] Lohmeyer, Gottfried; Ebeling, Karsten: Weiße Wannen einfach und sicher. Konstruktion und Ausführung wasserundurchlässiger Bauwerke aus Beton. Düsseldorf 2009, S. 31 [6] Hierlein, Elisabeth: Betonfertigteile im Geschossund Hallenbau. Grundlagen für die Planung. Hrsg. von der Fachvereinigung deutscher Betonfertigteilbau e.V. (FDB). Düsseldorf 2009, S. 37 [7] Bindseil, Peter: Stahlbetonfertigteile. Konstruktion – Berechnung – Ausführung. Köln 2007, S. 7 [8] Fachverband deutscher Fertigteilbau: http://www.fdb-wissensdatenbank.de, Stand 15.02.2010 [9] ebd. [7] [10] ebd. [7], S. 133 [11] ebd. [5], S. 69 [12] ebd. [7], S. 134 [13] von Busse, Hans-Busso u. a.: Atlas Flache Dächer. München/Basel 1994, S. 63 [14] Pöter, Hans: Metallleichtbaukonstruktionen: Früher und heute. In: Stahlbau 05/2009, S. 288 ff. [15] Dürr, Markus; Kathage, Karsten; Saal, Helmut: Schubsteifigkeit zweiseitig gelagerter Stahltrapezbleche. In: Stahlbau 04/2006, S. 280ff. [16] European Convention for Constructional Steelwork (ECCS): European Recommendations for Sandwich Panels 2000. CIB Publication 257, Brüssel 2001 [17] Böttcher, Marc: Dach- und Fassadenelemente aus Stahl. Erfolgreich Planen und Konstruieren. Hrsg. vom Stahl-Informations-Zentrum. Düsseldorf 2007 [18] Berner, Klaus: Selbsttragende und aussteifende Sandwichbauteile. Möglichkeiten für kleinere und mittlere Gebäude. In: Stahlbau 05/2009, S. 298ff. [19] Bauen mit Stahl (Hrsg.): Stahlbau Arbeitshilfe 46. Sandwichelemente. Düsseldorf 2000 [20] DIN 1052 Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken. 2008-12, S. 28 [21] DIN 4074 Sortierung von Holz nach der Tragfähigkeit. 2008-12 [22] Winter, Stefan; Schopbach, Holger: Hoch gestapelt – Brettstapeldecken in der Quasi-Balloon-Bauweise. In: Holzbau – die neue quadriga, 01/2004 [23] Weller, Bernhard u. a.: Konstruktiver Glasbau. München 2008

47

Teil C

Bauphysik

1 Wärmeschutz Grundbegriffe der Wärmeübertragung Thermische Beanspruchungen von Flachdächern Wärmeübertragung in Bauteilen Berechnungsverfahren nach Norm Empfohlene Dämmschichtdicken Sommerlicher Wärmeschutz

50 50

2 Feuchteschutz Grundlagen Instationäre hygrothermische Vorgänge im Flachdach Feuchtelasten Schutz vor Tauwasser infolge von Wasserdampfdiffusion Schutz vor Tauwasser infolge von Wasserdampfkonvektion Regenschutz Stationäre oder instationäre Feuchteschutzbeurteilungen Feuchteschutzbemessung durch stationäre Dampfdiffusionsberechnung Feuchteschutzbemessung durch instationäre Rechenverfahren Feuchteschutzhinweise für die Praxis

62 62

53 54 58 59 60

64 64 65 67 68 69 69 70 73

3 Brandschutz 74 Brandphasen 74 Brandschutzkonzepte 75 Bewertung der baulichen Brandschutzeigenschaften von Baustoffen und Bauteilen 76 Normative Anforderungen an Flachdächer 76 4 Schallschutz Grundlagen Raumakustik

Abb. C

78 78 82

Radsporthalle, Berlin (D) 1997, Dominique Perrault

49

Wärmeschutz Christian Bludau, Hartwig M. Künzel

C 1.1

Der bauliche Wärmeschutz ist die Grundvoraussetzung für die Gewährleistung eines hygienischen Raumklimas, den Schutz der Baukonstruktion vor Feuchtigkeit und einen reduzierten Energieverbrauch. Zur Reduzierung der Energieaufwendungen für Beheizung und Kühlung von Gebäuden spielen vor allem Aspekte der energieeffizienten Gebäudeplanung eine wesentliche Rolle. Dabei geht es nicht nur darum, möglichst viel erneuerbare Energie zu nutzen, sondern den gesamten Energieverbrauch so weit als möglich mit technischen Maßnahmen zu minimieren. In diesem Zusammenhang spielen Dämmmaßnahmen und – den sommerlichen Wärmeschutz betreffend – Verschattungsmaßnahmen von transparenten Bauteilen die größte Rolle.

Grundbegriffe der Wärmeübertragung Trennt ein Bauteil Bereiche unterschiedlicher Lufttemperatur voneinander ab, stellt sich abhängig von den anliegenden Randbedingungen immer ein Wärmestrom in Richtung des Temperaturgefälles ein. Zur Wärmeübertragung kann es dabei auf folgende Arten kommen (Abb. C 1.3 und C 1.4): • Wärmeleitung • Wärmekonvektion • Wärmestrahlung Der stattfindende Wärmestrom ist häufig eine Kombination aus den verschiedenen Übertragungsarten. Abb. C 1.5 fasst die wichtigsten im Folgenden benötigten Formelzeichen zusammen. Weitere physikalische Größen, Symbole und Einheiten sind in DIN EN ISO 7345 festgelegt [1].

A λ θ d

Fläche [m2] Wärmeleitfähigkeit [W/mK] Temperatur [°C] Dicke [m]

Die Wärmeleitfähigkeit eines Stoffs hängt in erster Linie von der Rohdichte und dem Feuchtegehalt ab. Mit abnehmender Dichte sinkt auch die Wärmeleitfähigkeit. Ruhende Luft hat nur eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,025 W/mK. Das erklärt auch die niedrige Wärmeleitfähigkeit von stark porösen Stoffen, bei denen die Porenräume mit ruhender Luft gefüllt sind (Abb. C 1.6, S. 52). Mit steigendem Wassergehalt steigt die Dichte im Material und somit die Wärmeleitfähigkeit (Abb. C 1.7, S. 52) [2]. Zudem ist die Wärmeleitfähigkeit von der Temperatur abhängig. Dieser Einfluss liegt für Baustoffe jedoch unter 0,1 % pro Grad Temperaturerhöhung. Bei Dämmstoffen mit Wärmeleitfähigkeiten unter 0,1 W/mK kann die Erhöhung auf 0,4 % je Grad steigen. Bei der Bemessung ist dieser Effekt aufgrund geringer Temperaturunterschiede an Bauwerken zu vernachlässigen (Abb. C 1.8, S. 52). Durch den Bezug auf die durchströmte Fläche berechnet sich aus dem Wärmestrom die Wärmestromdichte q: q=-

Δθ Δθ Δθ Φcd = -λ ∙ ==A d d/λ R

[W/m2]

Daraus lässt sich der Wärmedurchlasswiderstand R einer Materialschicht mit der Dicke d ermitteln: R = d [m2K/W] λ Konvektion

Wärmeleitung C 1.1

C 1.2 C 1.3

C 1.4 C 1.5

50

thermografische Aufnahme eines dunkle eingedeckten Flachdachs mit einem hell ausgelegten Testbereich Wärmeleitfähigkeit von üblichen Baustoffen Wärmeübertragungsvorgänge einer Dachkonstruktion im Winter bei einem nach außen gerichteten Wärmestrom schematische Darstellung der drei Wärmeübertragungsvorgänge Symbole und Einheiten bauphysikalischer Größen

Wärmeübertragung durch Leitung findet hauptsächlich in festen Körpern, aber auch in ruhenden Flüssigkeiten und Gasen statt. Der Wärmestrom Φcd durch Leitung ergibt sich wie folgt: Φcd = - A · λ · Δθ d

[W]

Konvektion bedeutet Wärmeübergang infolge Strömung (Bewegung) von Gasen und Flüssigkeiten. Da diese Übertragungsvorgänge relativ kompliziert und mathematisch nur schwierig zu erfassen sind, wurde für die praktische Anwendung der Wärmeübergangskoeffizient hc für Konvektion eingeführt. Der Wärmestrom berechnet sich dann wie folgt: Φ = hc · A · (θL - θO)

[W]

langwellige Abstrahlung

atmosphärische Gegenstrahlung

Wärmeschutz

Wind (Konvektion)

Sonnenstrahlung

Außenluft kalt Wärmeleitfähigkeit λ [W/mK] Metalle

ca. 50 – 400

Beton

1,5 – 2,5

Holz

0,13 – 0,2

Dämmstoffe

0,02 – 0,1

Luft ruhend

ca. 0,025

vereinfachte Konstruktion Leitung

Innenluft warm Leitung Luftzug C 1.2

hc Wärmeübergangskoeffizient [W/m2K] θL Lufttemperatur [°C] θO Oberflächentemperatur [°C] Der Wärmeübergangskoeffizient hc ist kein Stoffwert; er ist vielmehr von mehreren Faktoren wie Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit, Oberflächenbeschaffenheit und -geometrie beeinflusst. Die Anströmung der Oberfläche ist dabei einer der Hauptfaktoren, daher unterscheidet man [3]: • freie Konvektion aufgrund von Temperaturund den sich daraus ergebenden Dichteunterschieden, z. B. Konvektionswalze in geschlossenen Luftspalten (Doppelverglasung) mit unterschiedlich temperierten Begrenzungsflächen • erzwungene Konvektion durch Unterschiede im Gesamtdruck, z. B. Luftströme infolge Wind durch ein Gebäude aufgrund von Undichtheiten oder Wärmeabtransport in einem belüfteten Flachdach (Abb. C 1.10, S. 52). Wärmestrahlung

Der Energieeintrag durch Strahlung hat bei Dächern eine wesentlich größere Bedeutung als beispielsweise bei opaken Wandkonstruktionen. Wärmeübertragung durch Strahlung erfolgt in Form elektromagnetischer Wellen und erfordert ein strahlungsdurchlässiges Medium (Vakuum, Gas). Strahlung wird über die in μm oder nm angegebene Wellenlänge λ charakterisiert. Ein Körper strahlt abhängig von seiner Temperatur Wärme (Energie) in einem bestimmten Wellenlängenbereich (Spektrum) ab. Je höher seine Temperatur desto kurzwelliger ist die Wellenlänge der abgegebenen Strahlung. Die für ein Flachdach wesentlichen Spektralbereiche sind: • kurzwellige Strahlung: UV (ultraviolett; λ < 0,380 μm) VIS (sichtbares Licht; 0,380 μm ≤ λ ≤ 0,780 μm) • langweIlige Strahlung: IR (infrarot; Wärmestrahlung; λ > 0,780 μm) Die bedeutendste Strahlungsquelle ist die Sonne. Das Strahlungsspektrum reicht vom Bereich der sehr kurzwelligen Röntgen- und ultravioletten Strahlung über das sichtbare Licht bis in den Bereich der langwelligen Infra-

Konvektion

C 1.3 Symbol

Strahlung

langwellige Strahlung C 1.4

physikalische Größe

Einheit

A

Fläche

m2

c

spezifische Wärmekapazität

J/kgK

d

Dicke

m

g

Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung

–

fRsi

Temperaturfaktor für die raumseitige Oberfläche

–

h

Wärmeübergangskoeffizient

W/m2K

Ι

Intensität, Energie

W/m2

l

Länge

m

n

Luftwechselrate

1/h

q

Wärmestromdichte

W/m2

R

Wärmedurchlasswiderstand

m2K/W

t

Zeit

s

T

Temperatur

K

U

Wärmedurchgangskoeffizient

W/m2K

V

Volumen

m3

α (Alpha)

Strahlungsabsorptionsgrad

–

ε (Epsilon)

Strahlungsemissionsgrad

–

θ (Theta)

Celsius-Temperatur

°C

λ (Lambda)

Wärmeleitfähigkeit, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit Wellenlänge

W/mK m

ρ (Rho)

Dichte Strahlungsreflexionsgrad

kg/m3 –

τ (Tau)

Strahlungstransmissionsgrad

–

Φ (Phi)

Wärmestrom

W

χ (Chi)

punktbezogener Wärmedurchgangskoeffizient

W/K

Ψ (Psi)

längenbezogener Wärmedurchgangskoeffizient (Wärmebrückenverlustkoeffizient)

W/mK C 1.5

51

1,2

Wärmeleitfähigkeit [W/mK]

Wärmeleitfähigkeit [W/mK]

Wärmeschutz

Luft EPS-Dämmputz Porenbeton Naturbimsbeton Leichtbeton ohne Quarzsand Leichtbeton mit Quarzsand

1,0

0,8

0,6

Kalksandstein Ziegel

0,18 Porenbeton 0,16

0,12 Mineralwolle 0,08

0,4 0,04

0,2 0,0

Polystyrol

0,00 0,0

400

800

1200

0

1600 1800 2000 Rohdichte [kg/m3]

4

6

8 10 12 Wassergehalt [Vol.-%]

Porenbeton 0,08

0,06

C 1.7 Strahlungsintensität [W/m2]

Wärmeleitfähigkeit [W/mK]

C 1.6 0,10

Schaumglas

0,04

2400

Sender-Temperatur: 6000 K Sonne außerhalb der Erdatmosphäre schwarzer Körper mit 6000 K Oberflächetemperatur

2000 1600

Sonne auf der Erdoberfläche

Φe = Φe · ρe + Φe · αe + Φe ∙ τe [W]

1200 800

ρe + αe + τe = 1

400

Φe ρe αe τe

Mineralfaser 0,02

PU-Schaum 0 0

0,00 0

10

20

30

40 50 Temperatur [°C]

1,0

0,5

1,5

2,0

2,5 3,0 3,5 Wellenlänge [μm]

5% 43%

52%

UV-VIS-

IR-Strahlung

C 1.8

C 1.9 AL

Art der Konvektion

frei erzwungen

Wärmeübergangskoeffizient [W/m2K]

rot- und Radiostrahlung (Abb. 1.9, S. 52). Die Sonnenstrahlung, die auf die Bauteiloberflächen auftrifft, teilt sich hinsichtlich ihrer Strahlungsleistung in verschiedene Anteile auf: den von der Oberfläche reflektierten, den von der Oberfläche absorbierten und bei transparenten Bauteilen den durch die Oberfläche transmittierten Anteil. Nur der absorbierte Strahlungsanteil wird auf der Bauteiloberfläche in Wärmeenergie umgewandelt. Abb. C 1.11 verdeutlicht diese Vorgänge. Im kurzwelligen Bereich wird die solare Einstrahlung zum Teil von der Oberfläche reflektiert, zum Teil absorbiert, die restliche Strahlung durchquert das Bauteil (Transmission). Im langwelligen Bereich passiert auf beiden Seiten des Bauteils das Gleiche: Langwellige Strahlung trifft auf die Oberfläche auf und wird teilweise absorbiert. Gleichzeitig strahlt das Bauteil abhängig von seiner Temperatur im langwelligen Bereich Energie ab (Emission). Für die auftreffende Strahlung gilt allgemein:

E

R

S

RL

A

3 –10 10 –100

T AL

langwellige Strahlung

Die strahlungsphysikalischen Kenngrößen sind von der Wellenlänge und dem Einfallswinkel abhängig. Mit zunehmend flachem Einfall, z. B. auf Gläser, gehen αe und τe gegen null, während ρe sich dem Wert Eins nähert. Das wirkt sich auf die Licht- bzw. Energietransmission von Verglasungen aus. Die Ermittlung der lichttechnischen und strahlungsphysikalischen Kenngrößen von Verglasungen ist in DIN EN 410 geregelt.

E kurzwellige Strahlung

Ι

=

C 1.11

C 1.6

Abhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit von der Rohdichte C 1.7 Abhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit vom Wassergehalt C 1.8 Abhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit von der Temperatur C 1.9 Strahlungsspektrum der Sonne C 1.10 Wärmeübergangsskoeffizient bei freier und erzwungener Konvektion von Luft C 1.11 Vorgänge an der Oberfläche und Raumfläche im kurzwelligen und langwelligen Bereich am Beispiel eines transparenten Bauteils S solare Einstrahlung R reflektierter Anteil A absorbierter Anteil T transmittierter Anteil E langwellige Emission AL absorbierte langwellige Einstrahlung

52

Einstrahlungsleistung, z. B. Sonne [W] direkter Reflexionsgrad [-] direkter Absorptionsgrad [-] direkter Transmissionsgrad [-]

Kurzwellige Strahlung Die Intensität Ι des solaren Spektralbereichs, der von der Sonne auf Bauteiloberflächen einfällt, ergibt sich aus dem auf die Fläche bezogenen Wärmestrom:

C 1.10 RL

bzw.

C 1.12 Tagesgänge der Intensitäten für direkte und diffuse Sonneneinstrahlung auf unterschiedlich orientierten Bauteiloberflächen zu verschiedenen Jahreszeiten C 1.13 Emissionskoeffizienten einiger gebräuchlicher Baustoffe C 1.14 schematische Darstellung der Temperaturverteilung im Sommer und Winter über den Querschnitt eines unbelüfteten Stahlbetondachs sB Dicke der Stahlbetonschicht sD Dicke der Wärmedämmschicht sG Grenzwert einer bestimmten Schichttiefe, in der die Wärmewelle »erstickt« θo Temperatur an der Dachoberseite θT Temperatur der Trennfläche zwischen Wärmedämmschicht und Stahlbetonschicht θu Temperatur an der Dachunterseite

Φe [W/m²] A

Der davon auf der Oberfläche absorbierte Anteil wird durch den Absorptionsgrad bestimmt: Ιs

= Ι · αs [W/m²]

Die Größenordnungen der maximalen Strahlungsintensität der Sonne auf die je nach Himmelsrichtung orientierte Oberflächen zu den unterschiedlichen Jahreszeiten sind in Abb. C 1.12 dargestellt. Für den kurzwelligen Spektralbereich kann der Absorptionsgrad grob der Oberflächenfarbe zugeordnet werden: • 0,1 – 0,3: weiße und sehr helle Flächen • 0,3 – 0,6: helle bis graue Flächen • 0,6 – 0,9: dunkle Flächen

Wärmeschutz

Langwellige Abstrahlung Jeder Körper sendet durch die thermische Bewegung der Moleküle eine elektromagnetische Strahlung aus. Bei Umgebungstemperatur liegt diese Strahlung im langwelligen oder infraroten Bereich. Die langwellige Strahlungsemission Ilr von temperierten Oberflächen (z. B. Heizkörper, Wand) ist nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz zu ermitteln und verhält sich proportional zum langwelligen Emissionsgrad ε der Oberfläche: Ιlr

= ε · Ιe · σ · T04 [W/m²]

Ιlr

ε Ιe

σ T0

langwellige Abstrahlung eines realen Körpers [W/m²] Emissionsgrad [-] abgestrahlte Energie des schwarzen Strahlers [W/m²] Stefan-Boltzmann-Konstante 5,67·10-8 [W/m2K4] Oberflächentemperatur des Strahlers [K]

Der Emissionsgrad der Oberfläche ist hauptsächlich von der Wellenlänge abhängig. Die optisch wahrgenommene Farbe hat hierbei nur einen untergeordneten Einfluss, da sie von den optischen Eigenschaften im kurzwelligen Spektralbereich abhängt. Nicht metallische Materialien haben in der Regel Emissionskoeffizienten um 0,9, während bei metallischen Materialien die Spanne von 0,04 für blanke oder polierte Oberflächen, bis 0,9 für raue oder oxidierte Oberflächen reicht (Abb C 1.13). Die Werte des Emissions- und Absorptionsgrads einer Oberfläche sind in der Regel gleich. Strahlungsbilanz Eine Strahlungsbilanz fasst die gesamten auf der Dachoberfläche ablaufenden Strahlungseffekte zusammen: Ιges Ιges Ιs

αs ε Ιl Ιe

= Ιs · αs + ε ∙ Ιl - Ιe [W/m²] Nettostrahlung an der Bauteiloberfläche [W/m2] kurzwellige Solarstrahlung [W/m2] kurzwellige Absorptionszahl der Bauteiloberfläche [-] langwellige Emissions- und Absorptionszahl der Bauteiloberfläche [-] langwellige Gegenstrahlung [W/m2] langwellige Emissionsstrahlung der Bauteiloberfläche [W/m2]

Ein positiver Wert von Ιges führt zu einer Erwärmung der Bauteiloberfläche, ein negativer Wert bewirkt eine Abkühlung. Ist die Oberflächentemperatur niedriger als die Taupunkttemperatur der Außenluft, kann dies zur Bildung von Tauwasser auf der Dachoberfläche führen, kann aber auch abhängig von der Konstruktion

einen Tauwasserausfall in der Konstruktion bewirken (siehe Feuchtelasten, S. 64ff.).

1200 1000

horizontal

800

Thermische Beanspruchungen von Flachdächern Flachdächer sind durch ihre exponierte Lage verstärkt den klimatischen Einwirkungen, vor allem durch solare Einstrahlung, ausgesetzt. Das kann zu hohen Oberflächentemperaturen und damit verbundenen Schäden führen. Abb. C 1.14 zeigt schematisch die jahreszeitlich bedingten Temperaturschwankungen, die einen hohen Temperaturgradienten zwischen der Innen- und Außenseite zur Folge haben [4]. Auf der Dachoberfläche treten im Tages- und Jahresverlauf starke Temperaturschwankungen auf. Die Oberflächentemperaturen sind auch von der Eindeckungen der Konstruktion abhängig. Die höchsten Temperaturen treten auf Dächern mit Dachbahnen oder Blecheindeckung auf, vor allem bei dunklen Oberflächen. Abb. C 1.15 (S. 54) zeigt die gemessenen Oberflächentemperaturen auf einem Flachdach mit einer weißen und einer dunklen Dachbahn an einem warmen Sommertag. Die schwarze Oberfläche heizt sich tagsüber deutlich stärker auf als die weiße. Im Winter ist mit Temperaturen von -20 °C und niedriger zu rechnen, sodass eine dunkle Bahn im Jahresverlauf Temperaturunterschiede von bis zu 100 K aushalten muss. Helle Oberflächen können bei niedrigem Wärmedämmniveau einen entscheidenden Beitrag zum sommerlichen Wärmeschutz leisten und haben gerade in wärmeren Klimaregionen eine große Bedeutung für die Einsparung von Kühlenergie. Daher steigt der Einsatz von hellen, reflektierenden Oberflächen bei Flachdächern in südlichen Ländern stark an. Unter mitteleuropäischen Klimabedingungen sind die energetischen Vorteile durch reflektierende Dachbahnen allerdings gering. Dafür steigt jedoch das Risiko von Feuchteschäden wegen des reduzierten sommerlichen Austrocknungspotenzials (siehe Feuchteschutzbemessung durch stationäre Dampfdiffusionsberechnung, S. 69ff.) [5]. Die Temperaturunterschiede können zu hohen thermisch bedingten Längenänderungen im betroffenen Material führen. Daher ist es z. B. bei Blechdächern unbedingt nötig, eine Trennlage zu den angrenzenden Schichten einzulegen, da diese Materialien andere Dehnungskoeffizienten haben als Metall. Auch bei Konstruktionen mit innenseitiger Dämmung können große Längenänderungen im Tragwerk auftreten. Vor allem eine monolithische Betonplatte sollte daher auf einer wasserundurchlässigen Betonkonstruktion über ein Gleitlager auf die Wände aufgelegt und von außen mit einer temperaturdämpfenden Kiesschicht bedeckt sein. Bei eingedeckten Dächern sind die Temperaturschwankungen in der Ebene der Dachbahn deutlich geringer. In Abb. C 1.16 (S. 54) sind Temperaturwerte, gemessen an der Dichtungsbahn, für ein Kiesdach und ein Gründach (Auf-

O

W

600

S

400 200 diffus u. reflektiert

0 Intensität der Sonnenstrahlung [W/m2]

Sogenannte ideale schwarze Oberflächen weisen einen Absorptionsgrad um 1,0 auf. Abb. C 1.15 (S. 54) verdeutlicht den Einfluss des Absorptionsgrads auf die Oberflächentemperatur.

Sommer 1000 S

800 O

W

600

horizontal

400 200 diffus u. reflektiert

0

Frühjahr, Herbst 1200 1000 S 800 600 O

400

W

200 0 4

6

diffus u. reflektiert 10 12 14

8

16

Winter

18

20

Ortszeit [h]

C 1.12 Material

Emissionskoeffizient

Aluminium poliert

0,04 – 0,06

Aluminium rau

0,07 – 0,09

Stahl poliert

0,14 – 0,32

Stahl oxidiert

0,80 – 0,90

Eisen poliert

0,20 – 0,30

Eisen oxidiert

0,60 – 0,90

Beton

0,92 – 0,94

Holz

0,80 – 0,90

bituminöse Dachbahn

0,90 – 0,93 C 1.13

-20

0

20

40

60

80 °C

Sommer

θO

Winter SG

SD

θT SB θU C 1.14

53

weiss schwarz Lufttemperatur

Sommertag

60

80

Sommertag

Kiesdach Gründach Lufttemperatur

60

Temperatur [°C]

80

Temperatur [°C]

Temperatur [°C]

Wärmeschutz

20

10

40

40

0

20

20

-10

-20

0

0 00:00

06:00

12:00

18:00 24:00 Ortszeit [h]

00:00

06:00

12:00

C 1.15

18:00 24:00 Ortszeit [h]

00:00

06:00

12:00

18:00 24:00 Ortszeit [h]

C 1.16

baudicke 13 cm) im Vergleich mit der Außenlufttemperatur für einen Sommertag dargestellt. Die Temperaturverläufe an einen kalten Wintertag zeigt Abb. C 1.17 (S. 54). Im Winter kann die Begrünung die Temperatur dadurch, dass aufgenommenes Wasser gefriert, lange Zeit um den Gefrierpunkt halten. Da in einigen Regionen häufig über lange Zeiträume eine wärmedämmende Schneeschicht auf der Oberfläche liegt, fallen die Schwankungen auf der Oberfläche im Winter deutlich geringer aus. Die auftretenden Schwankungen werden bei den über dem Tragwerk gedämmten Konstruktionen durch die Dämmung gedämpft, bevor sie sich auf die Konstruktion und dann auch im Innenraum auswirken. Ist das Dach nicht oberhalb, sondern unterhalb des Tragwerks gedämmt (z. B. Innendämmung), muss es größere Temperaturschwankungen aufnehmen können.

deutlichen Unterkühlung der Dachoberfläche bis zu 10 K unter die Außenlufttemperatur führen. Dieser Effekt kann sich durch die Bildung eines »Kaltluftsees«, z. B. innerhalb einer Attika (Abb. C 1.18), verstärken [6]. Schwerere kühle Luft bleibt an der Attikaumfassung stehen und wirkt sich als dämmende Luftschicht zur Umgebungsluft aus. Dadurch kann eine zusätzliche Unterkühlung von bis zu 3 K entstehen, sodass es auf der Dachoberfläche in klaren Nächten zu Unterkühlungen bis zu 13 K unter der Außenlufttemperatur kommt. So ist es in exponierten höher gelegenen Lagen durchaus möglich, dass sich in kühlen Nächten im Juli, wenn die Außenluft nur wenige Grad über null bleibt, bei Oberflächentemperaturen von -8 °C Eis bildet.

Betrachtung der nächtlichen Situation

Aufgrund unterschiedlicher Temperaturverhältnisse an der Außen- und Innenseite des Bauteils stellt sich eine Temperaturverteilung über den Querschnitt ein.

Auf der Dachoberfläche laufen die Strahlungsaustauschvorgänge stets parallel ab. Das hat Einfluss auf das thermische und feuchtetechnische Verhalten im Dach. Tagsüber überwiegt die solare Einstrahlung abhängig von der Flächenorientierung, der solaren Einstrahlungsintensität und dem solaren Absorptionsgrad der Oberfläche gegenüber der langwelligen Abstrahlung der Oberfläche. Das Dach heizt sich auf. Nachts hingegen, ohne solare Einstrahlung, kann die langwellige Abstrahlung zu einer

Gründach Kiesdach Lufttemperatur

Wintertag

Wärmeübertragung in Bauteilen

Wärmestrom durch Bauteile Wird für die Temperaturverteilung ein stationärer, nicht veränderlicher Zustand angenommen, so unterliegt auch der Temperturverlauf keiner zeitlichen Veränderung (Abb. C 1.19). Da im stationären Zustand keine Wärmespeicherung geschieht, muss die aus dem Innen-

C 1.17

raum abfließende Wärmestromdichte qi gleich der außenseitig ankommenden Wärmestromdichte qe sein. Daher gilt: qi = qe = q [W/m²] Die durch das Bauteil aufgrund der Wärmeleitung strömende Wärme ist direkt proportional zur Wärmeleitfähigkeit λ des Baustoffs, aus dem das Bauteil hergestellt ist, und umgekehrt proportional zur Dicke d des Bauteils. Daraus ergibt sich: q=

θsi - θse [W/m²] d λ

θsi θse d λ

Temperatur der Oberfläche innen [°C] Temperatur der Oberfläche außen [°C] Dicke [m] Wärmeleitfähigkeit [W/mK]

Somit muss zur Ermittlung des Wärmestroms die Wärmeleitfähigkeit λ eines Materials bekannt sein. Zur Bestimmung dieser Kenngröße wird das Material mit bestimmten Abmessungen bei festgelegten Randbedingungen über einen definierten Zeitraum einer Wärmeleitfähigkeitsmessung unterzogen (siehe Wärmeleitung, S. 50). Die Wärmeübertragung zwischen Außenluft, Raumluft und dem Bauteil geschieht hauptsächlich durch Konvektion und Strahlung. Dabei sind die Übergangswiderstände abhängig von den Strömungsverhältnissen in der

Kaltluftsee θe θse

qe

außen (kalt)

d q θsi

stationär: q i = q = qe qi C 1.18

54

innen (warm) θi C 1.19

Wärmeschutz

Art der Wärmeübertragung

äußerer Übergangswiderstand Rse [m²K/W]

innerer Übergangswiderstand Rsi [m²K/W]

DIN EN ISO 6946 für wärmeschutztechnische Berechnungen Wärmestrom aufwärts

0,1

Wärmestrom horizontal

0,13

Wärmestrom abwärts

0,17

0,04

DIN 4108-3 Berechnungen zur Vermeidung von Tauwasser Wärmestrom horizontal und aufwärts sowie Dachschrägen

0,13

Wärmestrom abwärts

0,17

1

0,04 (0,08) 1

Rse = 0,08 m2K/ W, wenn die Außenoberfläche an eine belüftete Luftschicht grenzt, z. B. bei belüfteten Dächern

angrenzenden Luftschicht. Die Wärmeübergangskoeffizienten und die Wärmeübergangswiderstände ergeben sich gemäß der Formel: qüb = h ·Δθ = Δθ = Δθ [W/m²] 1/h Rs qüb Wärmestromdichte [W/m²] h Wärmeübergangskoeffizient [W/m2K] Rs Wärmeübergangswiderstand [m2K/ W] Die Übergangswiderstände innen und außen sind in Abb. C 1.20 dargestellt und gelten für ebene Bauteile. Aufgrund der größeren außenseitigen Luftgeschwindigkeiten ist der Wärmeübergangswiderstand an der Außenseite geringer als der im Raum oder Gebäudeinneren. Die normierten Wärmeübergangskoeffizienten berücksichtigen die konvektiven und strahlungsbedingten Anteile. Zur Bestimmung der Wärmedurchgangswiderstände für Materialien aller Art, auch mit komplexeren Geometrien, ist DIN EN ISO 6946 zu verwenden (siehe S. 58ff.). Mit dem inneren Wärmeübergangswiderstand Rsi = 1/hi und äußeren Wärmeübergangswiderstand Rse = 1/he ergibt sich für mehrschichtige Bauteile mit n Schichten: q=

θi - θe θi - θe = [W/m2] 1 + d + 1 d ∑ Rsi + ∑ + Rse hi he n λ n n λ n

C 1.15

C 1.16

C 1.17

()

()

Messwerte der Oberflächen- und Lufttemperatur auf einem schwarzen und einem weißen Dach an einem Sommertag. Bei beiden Dachbahnen ist nachts eine deutliche Unterkühlung unter die Außentemperatur zu erkennen. gemessene Dach- und Lufttemperatur an einem Sommertag. Die Aufheizung des Kiesdachs ist in Bezug zur Außenlufttemperatur durch die große thermische Masse der Eindeckung verzögert. Die Temperatur unter dem Gründach ist deutlich gedämpft. Sie pendelt im Tagesverlauf stark verzögert zur Außentemperatur. Dach- und Lufttemperaturen an einem Wintertag. Die Kiesschicht ist durchgefroren, die Oberflä-

hi he Rsi Rse θe θi

C 1.20

C 1.21

Wärmeübergangskoeffizient innen [W/m2K] Wärmeübergangskoeffizient außen [W/m2K] Wärmeübergangswiderstand innen [m2K/ W] Wärmeübergangswiderstand außen [m2K/ W] Temperatur der Luft außen [°C] Temperatur der Luft innen (Raumluft) [°C]

Mit dem Wärmedurchgangskoeffizienten U des Bauteils bildet sich die Wärmestromdichte q wie folgt:

Im Nenner der Gleichung stehen die Kenngrößen, die die Wärmestromdichte mit der treibenden Temperaturdifferenz verbinden. Diese Kenngrößen werden als Widerstände bezeichnet. Der Wärmedurchgangswiderstand RT ergibt sich aus der Summe der inneren und äußeren Übergangswiderstände (Rse, Rsi) sowie der Durchlasswiderstände der einzelnen Bauteilschichten. Wärmedurchgangskoeffizient Der Wärmedurchgangskoeffizient U (auch bekannt als U-Wert) ist der maßgebende Faktor für den Transmissionswärmeverlust eines Bauteils und der Kehrwert des Wärmedurchgangswiderstands RT. Der Zusammenhang zwischen U-Wert, R und der Dämmschichtdicke ist in Abb. C 1.22 (S. 56) dargestellt. Abb. C 1.23 (S. 56) zeigt den U-Wert abhängig von der Dämmstoffdicke für heute gebräuchliche Wärmeleitfähigkeitsstufen (WLS). Der Einfluss von Effekten wie Wärmebrücken und eingetragene Energie durch Wasser bei Umkehrdächern kann durch einen Zuschlag auf den U-Wert berücksichtigt werden (siehe S. 56)

chentemperatur erreicht nicht die Minimaltemperaturen der Luft. Das Gründach wirkt gleichzeitig dämmend und speichernd. Die Temperatur hält sich konstant bei 1 °C trotz der tiefen Temperaturen der Außenluft. C 1.18 Entstehung von Kaltluftseen bei umlaufend hoher Attika (erhöhte Auskühlung) C 1.19 Wärmeübertragung durch Wärmeleitung und Konvektion, dargestellt anhand der Temperaturverteilung über den Querschnitt des vereinfachten Dachs im stationären Temperaturzustand C 1.20 Wärmeübergangswiderstände Rsi und Rse. Bei Flachdächern wird der Wert für den aufwärtsgerichteten Wärmestrom angewendet. C 1.21 Dach mit weißer Kunststoffabdichtung

q = U · (θi – θe) [W/m2] Der Wärmestrom Φ, der durch das Bauteil über eine definierte Fläche A fließt, ergibt sich zu: Φ = q · A = U · (θi – θe) · A [W] Es stellt sich ein Wärmestrom in Richtung des Temperaturgefälles ein. Bei konstanten Randbedingungen ist der Wärmestrom stationär. Der Wärmetransport kann auf unterschiedliche Weise ablaufen. In Feststoffen fließt die Wärme überwiegend durch Wärmeleitung, in Gasen und Flüssigkeiten meist durch Konvektion und in strahlungsdurchlässigen Materialien zusätzlich durch Wärmestrahlung. Die in der Literatur oder von Baustoffherstellern angegebenen Werte der Wärmeleitfähigkeit von Materialien berücksichtigen die unterschiedlichen Transportmechanismen bereits. Luftschichten

In Luftschichten setzt sich die Wärmeübertragung aus Wärmeleitung, Wärmekonvektion und langwelliger Strahlung zusammen. Zur vereinfachten Betrachtung wird ein resultierender thermischer Gesamtwiderstand verwendet. Dabei können die thermischen Widerstände von Luftschichten (Abb. C 1.24, S. 56) nach DIN EN ISO 6946 im Bauteilquerschnitt entsprechend den homogenen Schichten senkrecht zum Wärmestrom betrachtet werden, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind: • Begrenzungsflächen parallel mit ε-Werten > 0,8, was bei den meisten Baustoffen eingehalten ist • Schichtdicke geringer als das 0,1-fache einer der anderen angrenzenden Schichten • maximale Schichtdicke 0,3 m • kein Luftaustausch mit dem Innenraum Für andere Fälle wird die Bestimmung nach DIN EN ISO 6946, Anhang B angewendet.

55

WLS 040

WLS 032

10

WLS 024

12

2,0

8

1,6

1,2

6

0,8

4

0,4

2

0,0

0 0

10

20

30

U-Wert [W/m2K]

2,4

Wärmedurchlasswiderstand [m2 K/W]

U-Wert [W/m2K]

Wärmeschutz

0,4

WLS 040

Dicke der Luftschicht [mm]

0,2

0,1

0,0 10

15

C 1.22

Als Wärmebrücken sind örtlich begrenzte Bereiche von Bauteilen zu verstehen, an deren Innenoberfläche gegenüber den angrenzenden Bereichen ein erhöhter Wärmeabfluss und somit eine niedrigere Temperatur auftritt. Dadurch kann es zu erhöhten relativen Feuchten bis hin zu Tauwasserausfall kommen. Die relative Feuchte an der Oberfläche sollte einen Wert von 80 % nicht überschreiten, um das Risiko der Schimmelbildung zu verringern. Weitere Informationen zur Berechnung der Oberflächentemperatur zur Vermeidung von kritischen Oberflächenfeuchten geben DIN 4108-2 und DIN EN ISO 13 788. Prinzipiell kann zwischen dem Effekt der stofflichen und der geometrischen Wärmebrücke unterschieden werden. In der Praxis kommen beide meistens in Kombination vor. Eine stoffliche Wärmebrücke tritt auf, wenn die Wärmeleitfähigkeit aneinandergrenzender Materialien unterschiedlich ist, z. B. eine tragende Stütze innerhalb eines Gefachs (Abb. C 1.25). Geometrisch bedingte Wärmebrücken, z. B. eine Außenwandecke, haben im Bereich des Wärmeabflusses an der kalten Oberfläche einen größeren Flächenanteil als im entsprechenden Bereich des Wärmezuflusses an der warmen Oberfläche. Insgesamt ergibt sich ein stärkeres Abfließen der Energie in diesem Bereich (Abb. C 1.26).

WLS 024

0,3

Dämmstoffdicke [cm]

Wärmebrücken

WLS 032

20

25 30 Dämmstoffdicke [cm] C 1.23

Wärmebrückenberechnung Die Ermittlung von Wärmebrückenwirkungen erfolgt heute rechnerisch mithilfe mehrdimensionaler numerischer Verfahren. Diese Berechnungen liegen auch den Angaben in Wärmebrückenkatalogen zugrunde [7]. Hier werden meist die minimale raumseitige Oberflächentemperatur und der zum ungestörten Bereich zusätzlich auftretende Wärmestrom aufgeführt. Für die Stelle der minimalen Oberflächentemperatur wird ein Temperaturfaktor fRsi (dimensionslose Oberflächentemperatur) angegeben, aus dem bei der Annahme von beliebigen stationären Temperaturrandbedingungen (θi, θe) die Oberflächentemperaturwerte bestimmt werden können: fRsi =

θsi - θe θ i - θe

horizontal

abwärts

0

0,00

0,00

0,00

5

0,11

0,11

0,11

7

0,13

0,13

0,13

10

0,15

0,15

0,15

15

0,16

0,17

0,17

25

0,16

0,18

0,19

50

0,16

0,18

0,21

100

0,16

0,18

0,22

300

0,16

0,18

0,23

Zwischenwerte können mittels linearer Interpolation ermittelt werden. C 1.24

linienförmig: ΦT,l = (U · A + Ψ · l) · (θi - θe ) [W] punktförmig: ΦT,p = (U · A + χ) · (θi - θe ) [W] ΦT,l ΦT,p U A Ψ l χ

[-] θ

Um Schimmelpilzbildung zu vermeiden, muss der Temperaturfaktor nach DIN 4108-2 einen Mindestwert von fRsi ≥ 0,7 einhalten. Dabei wird zwischen linien- und punktförmigen Wärmebrücken unterschieden. Bei linienförmigen Wärmebrücken wird der erhöhte Wärmeverlust gegenüber dem ungestörten Bereich durch einen auf die Länge bezogenen Wärmeverlustkoeffizient Ψ berücksichtigt, bei punktförmigen Wärmebrücken durch einen auf den Punkt bezogenen Wärmeverlustkoeffizient χ. Die Berechnung erfolgt auf Basis folgender Gleichungen:

Richtung des Wärmestroms aufwärts

Wärmestrom linienförmige Wärmebrücke [W] Wärmestrom punktförmige Wärmebrücke [W] Wärmedurchgangskoeffizient des Bauteils [W/m2K] Fläche des Bauteils [m2] längenbezogener Wärmebrückenverlustkoeffizient [W/mK] Länge der linearen Wärmebrücke [m] punktförmiger Wärmebrückenverlustkoeffizient [W/K] Oberflächentemperatur [°C]

DIN 4108-6 fordert die Wärmebrückenverlustkoeffizienten nach DIN EN ISO 10 211 zu bestimmen oder einem Wärmebrückenatlas zu entnehmen. Als linienförmige Wärmebrücken werden zweidimensionale Wärmestrom- und Temperaturfelder bezeichnet, beispielsweise an einer Außenwandecke über der Raumhöhe. Punktförmige Wärmebrücken mit dreidimensionalen Feldern entstehen z. B. an Raumecken oder Rohrdurchdringungen. Solche Wärmebrücken werden bei ihrer Betrachtung über die Ψ-Werte überschätzt, daraus ergeben sich negative

d1 d 0

C 1.25

56

C 1.26

C 1.27

Wärmeschutz

6

Anteil des Wärmedurchlasswiderstands raumseitig der Abdichtung am Gesamtwärmedurchlasswiderstand [%]

5

2

1

1

2

3b

4

5

6

Zuschlagswert ΔU

[W/m K]

< 10

0,05

10 – 50

0,03

> 50

0

»erwärmter« Abfluss

ΔU = 0,05 W/m2K

2

1 2 3a

C 1.28

χ-Werte [8]. Nach den neuen Wärmeschutzanforderungen sind vor allem die linienfömigen Wärmebrücken zu berücksichtigen, da sie durch ihren nicht zu vernachlässigenden Anteil an der wärmetauschenden Hüllfläche erheblich zum Gesamttransmissionswärmeverlust beitragen.

a

ΔUWB =

∑(Χ · n · fRsi) A

Zuschläge auf den U-Wert

Effekte wie Wärmeleitung über Durchdringungen, Unterspülen von Dämmplatten mit kühlem Wasser usw. können bei der Bemessung durch U-Wert-Zuschläge einberechnet werden. Die Berücksichtigung des Einflusses im Hinblick auf den Transmissionswärmeverlust über eine Wärmebrücke kann durch einen pauschalen spezifischen Wärmebrückenzuschlag ΔUWB erfolgen. Dabei werden die Wärmebrückenverlustkoeffizienten (Ψ-Werte) für die relevanten Wärmebrücken aus einem Wärmebrückenkatalog entnommen und mit den Längen der einzelnen Wärmebrücken sowie dem Temperaturkorrekturfaktor fRsi multipliziert, aufsummiert und durch die wärmetauschende Hüllfläche geteilt [9]. Für linienförmige Wärmebrücken ergibt sich: ∑(Ψ · l · fRsi) [W/m2K] A

Bei punktförmigen Wärmebrücken (z. B. Dübeln) bestimmt sich der Zuschlag entsprechend: C 1.22 Abhängigkeit des U- und R-Werts von der Dämmschichtdicke C 1.23 Abhängigkeit des U-Werts von der Dämmschichtdicke für drei Wärmeleitfähigkeitsstufen C 1.24 Wärmedurchgangswiderstände von ruhenden Luftschichten nach DIN EN ISO 6946 C 1.25 stoffliche Wärmebrücke (z. B. tragende Stütze innerhalb eines Gefachs) C 1.26 geometrische Wärmebrücke (z. B. Deckenplatte) C 1.27 Zuschlagswerte für Umkehrdächer nach DIN 4108-2 C 1.28 mechanisches Befestigungselement in einer Aussparung d0 Dicke der Dämmschicht, die das Element enthält d1 Dicke der Dämmschicht, die von dem Befestigungselement durchdrungen wird C 1.29 Zuschlag ΔU auf Wärmedurchlasswiderstand a Wasserableitung unter der Dämmung b Wasserableitung über der Dämmung

»kalter« Abfluss

ΔU = 0 W/m2K

3b wasserableitende Trennlage 4 Dämmung (XPS) 5 Abdichtung 6 Tragwerk

Kies- und Laubfang Kies Rieselschutzschicht

C 1.29

b

[W/m2K]

Eine ähnliche Korrektur für mechanische Befestigungselemente ist in DIN EN ISO 6946 angegeben. Danach ergibt sich ΔUf folgendermaßen: ΔUf = α ·

ΔUWB =

3a

4

λ f · Af · n f R1 · RT,h do

2

( )

[W/m2K]

ΔUf Zuschlag auf Wärmedurchlasswiderstand [W/m2K] Wärmeleitfähigkeit des Befestigungsλf elements [W/mK] Af Querschnittsfläche eines Befestigungselements [m2] nf Anzahl der Befestigungselemente je m2 [1/m2] d0 Dicke der Dämmschicht, die das Befestigungselement enthält [m] R1 Wärmedurchlasswiderstand der durchdrungenen Dämmschicht [m2K/W] RT,h Wärmedurchgangswiderstand des Bauteils ohne Berücksichtigung von Wärmebrücken [m2K/W] α Umrechnungskoeffizient [-] Der Koeffizient α beträgt 0,8 bei vollständiger Durchdringung und 0,8 · d1 /d0, wenn das Befestigungselement in eine Aussparung eingebaut ist (Abb. C 1.27). Die Dicke d1 des Befestigungselements kann die Dämmschichtdicke übersteigen, falls es schräg eingebaut ist. Umkehrdächer Bei Umkehrdächern kann Wasser aus konstruktionstechnischen Gründen die Dämmung unterströmen. Das abfließende Niederschlagsoder Schmelzwasser führt zu einer Abkühlung der wasserabführenden Ebene und der darunterliegenden Konstruktion. Dieser Energieverlust ist über einen Zuschlag auf den U-Wert zu berücksichtigen. Der Zuschlagswert ΔU ist abhängig vom prozentualen Anteil des Wärmedurchlasswiderstands unterhalb der Abdichtung bezogen auf den Gesamtwärmedurchlasswiderstand der Konstruktion. Entsprechende Zuschlagswerte sind in der Abb. C 1.28 zu finden. Beträgt der Anteil der Dämmung unter der Abdichtung 50 % und mehr,

muss der U-Wert nicht mehr erhöht werden. In einem Umkehrdach mit einer 20 cm dicken Betonplatte liegt beispielsweise der prozentuale Anteil des Dämmwerts des Tragwerks zu einer XPS-Dämmung mit einer Dicke von 20 cm bei knapp 2 %. Hier muss der U-Wert der Konstruktion also um 0,05 W/m2K erhöht werden. Zudem muss bei Umkehrdächern mit einer leichten Unterkonstruktion und einer flächenbezogenen Masse < 250 kg/m² der Wärmedurchlasswiderstand R unterhalb der Abdichtung mindestens 0,15 m2K/W betragen. Diese Forderung soll den Ausfall von Tauwasser an der Deckenunterseite im Fall eines plötzlich einsetzenden Regenereignisses verhindern. Tauwasser kann sich bilden, wenn es bei Regen zu einer starken Abkühlung der Innenraumdecke durch kaltes Wasser kommt, das unter der Dämmung auf die Abdichtung strömt. Der Zuschlag auf den U-Wert kann entfallen, wenn eine wasserableitende Trennlage in Kombination mit einem extrudierten Polystyrol-Hartschaum (XPS) gemäß DIN EN 13 164 verwendet wird. Verfügt die Produktkombination des Gesamtsystems, bestehend aus Kiesschicht, wasserleitender Trennlage und Wärmedämmung, über eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung, ist eine Berücksichtigung des Zuschlags nicht notwendig. Es ist gewährleistet, dass der Großteil des anfallenden Wassers über der oberen Trennlage abfließen kann (Abb. C 1.29). Ein weiteres Korrekturverfahren für Umkehrdächer ist in DIN EN ISO 6946, Anhang D4 angegeben. Das Verfahren berücksichtigt das abfließende Regenwasser zwischen der Dämmung und der Abdichtung nach folgender Formel: ΔUr = p · f · x ·

R1 RT

( )

2

[W/m2K]

Ur Zuschlag auf den Wärmedurchgangskoeffizient [W/m2K] p durchschnittliche Niederschlagsmenge während der Heizperiode [mm / Tag] f Entwässerungsfaktor x Faktor für die Erhöhung des Wärmeverlusts durch Regenwasser [W∙Tag/m2K∙mm] R1 Wärmedurchlasswiderstand Dämmung über Abdichtung [m2K/W]

57

Wärmeschutz

Uges = 0,17 W/m2K Usp = 0,28 W/m2K

fa

20,0 °C

a

fb

D

b

fc

1 2 3

c

fd

Usp = 0,28 W/m2K

d

d1

-10,0 °C

d2 d3 C 1.30

RT Wärmedurchgangswiderstand Konstruktion vor Korrektur [m2K/W] Abhängig von der Niederschlagsmenge und der Kantenausprägung der Wärmedämmung ergeben sich Korrekturwerte für den U-Wert zwischen ca. 0,01 und 0,08 W/m2K. Die Anwendung der Verfahren erfolgt nach den Angaben in den technischen Spezifikationen der Dämmstoffe. Untersuchungen über die Feuchteaufnahme von Dämmplatten aus extrudiertem PolystyrolHartschaum in Umkehrdächern zeigen, dass diese einen nicht zu vernachlässigenden Anteil an Feuchte durch Diffusion aufnehmen, obwohl sie keine kapillare Wasseraufnahme aufweisen. Bei Gründächern, in denen immer hohe relative Feuchten im Bereich der Dämmplatte herrschen, kann der Wärmedurchgang im Lauf von 30 Jahren bei einer Dämmschichtdicke von 10 cm um bis zu 25 % zunehmen und somit den U-Wert der Dämmung beeinträchtigen [10].

Berechnungsverfahren nach Norm Für den Wärmeschutz wichtige Berechnungsverfahren sind: • der Wärmedurchlasswiderstand von Bauteilen nach DIN EN ISO 6946 • der Mindestwärmeschutz im Winter nach DIN 4108-2 • der energetische Wärmeschutz nach der Energieeinsparverordnung (EnEV) Wärmedurchlasswiderstand von Bauteilen

DIN EN ISO 6946 beschreibt die Bestimmung des Wärmedurchlasswiderstands R von inhomogenen Bauteilen durch ein vereinfachtes kombiniertes Verfahren, das nicht nur die Wärmeleitung senkrecht zur Oberfläche berücksichtigt, sondern auch eine thermische Querverteilung. Diesem Verfahren liegt das Prinzip der Parallel- und Reihenschaltung von Widerständen zugrunde. Die Voraussetzung für die Anwendbarkeit des Verfahrens ist ein streng orthogonaler Aufbau des Bauteils, d. h. es gibt nur senkrecht und parallel zu den Bauteiloberflächen verlaufende Schichtgrenzen.

58

Zunächst wird das Bauteil an allen Schichtgrenzen vollständig geschnitten. Dann werden die Wärmedurchlasswiderstände der so entstandenen Abschnitte zuerst senkrecht zur Bauteiloberfläche in Richtung des zu erwartenden Wärmestroms ermittelt. Anschließend werden diese Widerstände parallel geschaltet. Auf diese Weise bleiben alle Wärmeströme quer zur Hauptwärmestromrichtung unberücksichtigt, d. h. ein zusätzlicher Wärmeabfluss über stärker wärmeleitende Bauteilschichten ist ausgeschlossen, und es ergibt sich der obere Grenzwert für den Wärmedurchlasswiderstand. Verfährt man umgekehrt, d. h. schaltet man zuerst alle Wärmedurchlasswiderstände parallel und addiert diese dann in der Hauptwärmestromrichtung senkrecht zur Bauteiloberfläche auf, erhält man den unteren Grenzwert für den Wärmedurchlasswiderstand. Diese Berechnung erfasst einen idealen Wärmeaustausch an den parallel zur Bauteiloberfläche verlaufenden Grenzschichten, sodass für die stärker wärmeleitenden Bauteilschichten entsprechend mehr Wärme zur Verfügung steht. Für die Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten U wird ein inhomogenes Bauteil in m (m = a, b, c, …) Abschnitte senkrecht zur Oberfläche (Abb. C 1.31 a) und in j (j =1, 2, 3, …) Schichten parallel zur Oberfläche (Abb. C 1.31 b) unterteilt. Das Bauteil ist somit in mj Teile zerlegt, die thermisch homogen sind. Der obere Grenzwert des Wärmedurchgangswiderstands ist unter der Annahme eines eindimensionalen Wärmestroms senkrecht zu den Oberflächen des Bauteils zu bestimmen. Er ergibt sich nach folgender Gleichung: f f 1 f = a + b + c + … [m2K/W] R'T R Tb R Tc R Ta Der untere Grenzwert ermittelt sich unter der Annahme, dass alle Ebenen parallel zu den Oberflächen des Bauteils isotherm sind. Es ist ein Wärmedurchlasswiderstand Rj für jede thermisch inhomogene Schicht nach folgender Gleichung zu berechnen: f f 1 f = a + b + c + … [m2K/W] R bj R cj Rj R aj

a

b

C 1.31

Für den unteren Grenzwert ergibt sich dann: R"T = R1 + R2 +R3 + ...+Rj [m2K/W] Der Wärmedurchgangskoeffizient U wird mit dem arithmetischen Mittelwert aus R'T und R"T gebildet: Rt =

R'T + R"T [m2K/W] 2

U=

1 [ W/m2K] Rsi + RT + Rse

Das Verfahren darf nur bis zu einem Verhältnis von R'T zu R"T von 1,5 angewendet werden. Ist das Verhältnis höher, liegt eine Wärmebrücke vor. In diesem Fall muss auf ein zwei- oder dreidimensionales Wärmebrückenprogramm zurückgegriffen werden, um den U-Wert zu bestimmen. Genauere Ergebnisse erhält man, vor allem bei Bauteilen mit Komponenten stark unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit, bei der Anwendung von numerischen Verfahren (nach DIN EN ISO 10 211). Nach diesem Verfahren ergibt sich für ein Holzflachdach mit Zusatzdämmung (Abb. C 1.32) bei einem Trägerabstand von 70 cm und den Materialdaten nach Abb. C 1.33 ein U-Wert für die gesamte Konstruktion von 0,17 W/m2K (Abb. C 1.30). Schneidet man nur im Gefach ohne Berücksichtigung der thermischen Querverteilung, erhält man durch Reihenschaltung der Widerstände ein U-Wert von 0,15 W/m2K, im Sparren einen U-Wert von 0,28 W/m2K. Für komplexere Bauteile, auch zwei- oder dreidimensional, ist es möglich, die wärmetechnischen Kennwerte mit Wärmebrückenprogrammen genauer zu bestimmen. Abb. C 1.30 zeigt das Berechnungsergebnis des Holzflachdachs mithilfe eines Wärmebrückenprogramms. Hier ergibt sich als U-Wert Uges für das gesamte Bauteil 0,17 W/m2K, für den Schnitt im Sparren ein Wert Usp von 0,28 W/m2K und für den Schnitt im Gefach beträgt Ug 0,14 W/m2K. Die geringen Abweichungen zwischen den einzelnen Schnitten sind auf das vereinfachte Verfahren der DIN EN ISO 6946 im Gegensatz zu numerischen Verfahren zurückzuführen.

2 16

10

Wärmeschutz

30

10

30 C 1.32 Schichtdicke d [cm]

Wärmeleitfähigkeit λ [W/mK]

Aufsparrendämmung

10

0,04

Zwischensparrendämmung

16

0,04

Sparren

16

0,13

OSB

2

0,13

Material

Bauteil / System

Eigenschaft

Wert der Referenzausführung

Dach, oberste Geschossdecke, Wände zu Abseiten

Wärmedurchgangskoeffizient

U = 0,20 W/m2K

Dachflächenfenster

Wärmedurchgangskoeffizient

Uw = 1,40 W/m2K

Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung

g⊥ = 0,60

Wärmedurchgangskoeffizient

Uw = 2,70 W/m2K

Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung

g⊥ = 0,64

Wärmebrückenzuschlag

ΔUWB = 0,05 W/m2 K

Lichtkuppeln

oben genannte Bauteile C 1.33

Mindestwärmeschutz im Winter

Der Mindestwärmeschutz umfasst die Maßnahmen zur Verringerung der Wärmeübertragung durch die Umfassungsflächen eines Gebäudes und durch die Trennflächen von Räumen unterschiedlicher Temperaturen. Durch die Mindestanforderungen an den Wärmeschutz sollen im Winter ein hygienisches Raumklima sowie der dauerhafte Schutz der Baukonstruktion gegen klimabedingte Feuchteeinwirkungen sichergestellt sein. Der winterliche Wärmeschutz gewährleistet, dass während der Heizperiode an den Innenoberflächen der Außenbauteile eine ausreichend hohe Oberflächentemperatur vorherrscht, um Taupunktunterschreitungen oder eine zu hohe Oberflächenfeuchte (≥ 80 % relative Feuchte) zu vermeiden, die zur Bildung von Oberflächentauwasser oder Schimmelpilzbildung führen können. Der winterliche Wärmeschutz soll zudem Bauteilkonstruktionen definieren, die den Wärmeverlust durch Transmission möglichst reduzieren und damit die in der EnEV genannten Grenzwerte einhalten. Die Norm DIN 4108-2 geht davon aus, dass die Räume entsprechend ihrer Nutzung ausreichend beheizt und belüftet sind. Im Sommer soll eine Erwärmung von Aufenthaltsräumen infolge sommerlichen Wärmeeintrags verhindert und behagliche Wohnraumverhältnisse geschaffen werden. Eine mechanische Kühlung ist dabei möglichst zu vermeiden. Als Mindestwärmeschutz für den Winter fordert

C 1.34

die Norm einen Wärmedurchlasswiderstand des Bauteils von mindestens 1,2 m2K/ W für Dächer, allerdings müssen Leichtbaukonstruktionen mit einer flächenbezogenen Gesamtmasse < 100 kg/m² einen Wärmedurchlasswiderstand von mindestens 1,75 m2K/ W aufweisen. Dazu können noch Zuschläge für die Dämmung von Umkehrdächern kommen. Nach DIN 4108 ergibt sich bei einem konventionellen Flachdach, bestehend aus einer 20 cm dicken Betonplatte mit λ = 2,1 W/mK und einer aufgelegten Wärmedämmung mit λ = 0,04 W/mK eine erforderliche Dämmschichtdicke von ca. 4 cm. Dabei handelt es sich nur um die notwendige Dämmung aus hygienischen Gründen. Zusätzlich sind die Forderungen der EnEV einzuhalten. Energiesparender Wärmeschutz nach Energieeinsparverordnung

Die Energieeinsparverordnung (EnEV) ist eine Kombination einer Wärmeschutz- und Heizanlagenverordnung. Der gesamte Energiebedarf eines Gebäudes zur Deckung der Wärmeverluste über die Gebäudehülle (Wärmeschutzbereich) und zum Betrieb der Heizanlage, der Warmwasserbereitung und gegebenenfalls der mechanischen Lüftungseinrichtungen (Anlagenbereich) ist hier geregelt. Nach dieser Vorschrift muss ein Gebäude so dimensioniert sein, dass dessen Jahresprimärenergiebedarf den Bedarf eines Referenzgebäudes gleicher Geometrie, Gebäudenutzfläche und Ausrich-

tung nicht überschreitet. Da sich die Bilanzierung auf das gesamte Gebäude bezieht, wird hier nur auf den für Dächer anwendbaren Bereich eingegangen. Abb. C 1.34 gibt sowohl für Wohn- als auch für Nichtwohngebäude das Dach betreffende Werte der baulichen Referenzausführung wieder, die ausschließlich die Funktion haben, den maximal zulässigen Jahresprimärenergiebedarf zu bestimmen. Diese Werte stellen keine Einzelanforderungen dar, sondern werden für die Gesamtbilanzierung verwendet. Die Referenzausführung schließt einen Wärmebrückenzuschlag ΔUWB von 0,05 W/m2K ein. Für das Dach gibt das Referenzgebäude einen U-Wert von 0,20 W/m2K vor. Für ein konventionelles Flachdach mit einer 20 cm dicken Betonplatte (λ = 2,1 W/mK) und einer Wärmedämmung mit λ = 0,04 W/mK ergibt sich nach der Energieeinsparverordnung eine erforderliche Dämmdicke von ca. 20 cm.

Empfohlene Dämmschichtdicken Durch die ständig steigenden Anforderungen an den Wärmeschutz nehmen auch die vorgeschriebenen Dämmschichtdicken deutlich zu. Im Neubau ist nicht nur die gültige Energieeinsparverordnung (EnEV) einzuhalten, sondern es gilt darüber hinaus, vorausschauend zu bauen und möglichst schon die in Zukunft gültigen Verordnungen zu berücksichtigen. Auch

C 1.30 Ausgabe der Ergebnisse für U-Werte mithilfe eines Wärmebrückenprogramms C 1.31 thermisch inhomogenes Bauteil aus DIN EN ISO 6946: a Abschnitte m = a, b, c, d b Schichten j = 1, 2, 3... C 1.32 Maße [cm] für ein Flachdach mit Dämmung zwischen und auf den Trägern. Für die Materialien sind die Werte entsprechend Abb. C 1.33 angenommen. C 1.33 Materialwerte und Schichtdicken am Beispiel eines Flachdachs mit Zusatzdämmung C 1.34 vorgegebene Werte für ein Referenzgebäude bezogen auf das Dach nach EnEV C 1.35 Luftaufnahme von Reihenhausbungalows im Winter in München C 1.35

59

Wärmeschutz

geforderter U-Wert [W/m2K]

C 1.36

C 1.37

mindestens geforderte Dämmstoffdicke bei einem Flachdach mit einer 20 cm dicken Betontragplatte zulässige Werte des Fensterflächenanteils S bezogen auf die Grundfläche, unterhalb derer auf einen sommerlichen Wärmeschutznachweis verzichtet werden kann.

Dämmschichtdicke bei WLS 040 [cm]

DIN 4108-2

8,3

4

EnEV 2001

0,25

15

EnEV 2007

0,25

15

EnEV 2009

0,2

19

EnEV 20121

0,19 – 0,17

20 –22

energetisch optimal

ca. 0,13

30

1

voraussichtliche Werte C 1.36

im Sanierungsfall ist dieses Vorgehen sinnvoll. Nach Prüfung kann die bestehende Dämmung, falls vorhanden, beibehalten und eine zusätzliche Dämmschicht aufgebracht werden (siehe Sanierung, S. 116f.). Neubau

Die in DIN 4108-2 beschriebenen Dämmschichtdicken zur Vermeidung von Schimmelpilzwachstum sind durch die EnEV überholt und werden hauptsächlich bei der Schadensbegutachtung von Altbauten verwendet. Zurzeit gibt EnEV 2009 einen maximalen U-Wert von 0,20 W/m2K für das Dach an. Der maximale Gesamtenergiebedarf soll mit der überarbeiteten EnEV, die 2012 zu erwarten ist, um weitere 30 % sinken. Das bedeutet für den geforderten maximalen U-Wert von Dächern voraussichtlich einen Wert von 0,17 bis 0,19 W m2K, der bei der Planung einzuhalten ist. Abb. C 1.36 zeigt die von den unterschiedlichen Normen bzw. Verordnungen geforderten U-Werte und die sich daraus ergebenden Dämmschichtdicken. Heute ist mit einer rechnerischen Dämmschichtdicke von 19 cm zu bauen, mit der neuen EnEV wird dieser Wert wohl auf 20 –22 cm ansteigen [11]. Sanierung

Viele der früher gebauten Flachdächer entsprechen aus heutiger Sicht bei Weitem nicht dem Dämmstandard. Auch wenn ein Dach die im Erstellungsjahr geltenden Anforderungen erfüllt, kann es heutige Standards nicht erreichen. Das verdeutlicht auch die Verschärfung des geforderten U-Werts mit Einführung der EnEV (Abb. C 1.36). Dazu kommen Beschädigungen oder Durchfeuchtung der Dämmung, die die energetische Qualität der Gesamtkonstruktion schwächen. Gute Wärmedämmung ist die Grundvoraussetzung, um sowohl im Winter als auch im Sommer ein behagliches Klima zu schaffen und den Energieaufwand so gering wie möglich zu halten. Der wichtigste Faktor bei der Beurteilung eines Flachdachs aus wärmetechnischer Sicht ist der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert). Wird ein Dach saniert oder neu aufgebaut (außenseitige oder innenseitige Bekleidung oder Verschalung), muss der maximale U-Wert von 0,20 W/m2K der EnEV eingehalten werden.

60

Folglich ist die Dämmung aufzustocken oder neu einzubauen. Das folgende Beispiel zeigt die erforderliche Dämmstoffdicke bei einer Sanierung: Ein bestehendes Flachdach aus einer 16 cm dicken Stahlbetonplatte und 8 cm Dämmung mit einem λ-Wert von 0,04 W/mK soll saniert werden. Der bestehende U-Wert des Dachs errechnet sich zu 0,45 W/m2K. Für den Fall, dass nur die Dämmung erneuert und aufgestockt werden soll (d. h. bestehendes Dach und Dämmung sind noch intakt), muss nach gültiger EnEV eine gesamte Dämmstoffdicke von mindestens 19 cm (WLS 040) erreicht werden. Es müssen also zusätzlich mindestens 11 cm Dämmung auf das Dach aufgebracht werden, um die Forderung der EnEV einzuhalten. Ist die Dämmung beschädigt bzw. das Dach undicht, wird es abgetragen. Hier bietet der Markt Dämmstoffe mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,032 W/mK. Bei Neueinbau des gewählten Dämmstoffs müssen mindestens 16 cm Dämmung mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,032 W/mK verwendet werden, um die Anforderungen der EnEV zu erfüllen. Da der Markt die Dämmstoffe meist nicht in allen Dicken anbietet, muss der errechnete Wert auf die nächste erhältliche Dicke aufgerundet werden.

schritten werden. Dies wird dadurch erreicht, dass folgende Einflussparameter entsprechend ausgelegt werden: • Wärmedämmung zur Reduzierung der Transmissionswärmeströme • Verschattung zur Reduzierung solarer Wärmeeinträge über die Fenster • Nutzung wärmespeichernder Massen der Innenbauteile • mögliche Lüftung, speziell Nachtlüftung Wärmedämmung

Im Sommer ist die Außenlufttemperatur infolge der starken Sonneneinstrahlung je nach Orientierung der Außenbauteile und Jahreszeit im Mittel höher als die Raumlufttemperatur. Dieser von außen eindringende Transmissionswärmegewinn, insbesondere in heißen Klimaregionen, macht zwar gegenüber den übrigen Wärmeströmen in der Regel nur einen kleinen Anteil aus, dominiert aber in vielen Fällen durch die von Glasflächen transportierte Strahlungsenergie. Die Bauteile sollten so dimensioniert sein, dass unnötige Wärmeströme durch das Dach in den Raum verhindert werden. Das gilt insbesondere für die im Sommer extremen Einstrahlwerte sowie Flachdachkonstruktionen die hohen Temperaturen ausgesetzt sind. In der Regel ist diese Bedingung durch die Forderungen des winterlichen Wärmeschutzes erfüllt.

Sommerlicher Wärmeschutz

Verschattung

Der sommerliche Wärmeschutz soll eine Aufheizung des Raums unter dem Flachdach verhindern und eine behagliche Umgebung für die Nutzer schaffen. Die Forderungen an den sommerlichen Wärmeschutz sind in DIN 4108-2 zusammengestellt. Ziel ist es, im Rahmen der Energieeinsparanstrengungen die baulichen Möglichkeiten zur Begrenzung der sommerlichen Raumerwärmung zu nutzen und Energieeinsatz für Konditionierungsmaßnahmen durch raumlufttechnische Anlagen möglichst zu vermeiden oder zumindest auf ein geringes Maß zu reduzieren. Es wird davon ausgegangen, dass bei Einhaltung der baulichen Anforderungen die zumutbaren Raumlufttemperaturen nur selten über-

Vor allem bei Glasdächern, aber auch bei Flachdächern mit größeren Glasflächen, kann sich der Wärmeeintrag durch Strahlung erheblich auswirken. In diesen Fällen ist auf die Einhaltung der Forderungen des sommerlichen Wärmeschutzes zu achten. Bei großen Glasflächen ist das meist durch Verschattung zu erreichen. Unter dem Gesichtspunkt des sommerlichen Wärmeschutzes sind kleine Fenster zu bevorzugen, wodurch allerdings die Tageslichtversorgung reduziert wird. Große Fensterflächen führen im Sommer zu Problemen, sorgen jedoch im Winter für die erwünschten passiven Solargewinne. Der Kompromiss könnte darin bestehen, große Fenster mit einem außenliegenden Sonnenschutz zu verwenden.

Wärmeschutz

Neigung der Fenster gegenüber der Horizontalen

Orientierung der Fenster 1

grundflächenbezogener Fensterflächenanteil 2 fAG [%]

Nord-West über Süd bis Nord-Ost

10

alle anderen Nordorientierungen

15

alle Orientierungen

7

über 60°– 90° von 0°– 60°

Den angegebenen Fensterflächenanteilen liegen Klimawerte der Klimaregion B nach DIN V 4108-6 zugrunde. 1 Sind beim betrachteten Raum mehrere Orientierungen mit Fenster vorhanden, ist der kleinere Grenzwert für fAG bestimmend. 2 Der Fensterflächenanteil fAG ergibt sich aus dem Verhältnis der Fensterfläche zu der Grundfläche des betrachteten Raums oder der Raumgruppe. Sind beim betrachteten Raum bzw. der Raumgruppe mehrere Fassaden oder z. B. Erker vorhanden, ist fAG aus der Summe aller Fensterflächen zur Grundfläche zu berechnen. C 1.37

DIN 4108-2 sieht ein vereinfachtes Verfahren vor, das raumweise einen Sonneneintragskennwert abhängig von der Verglasung bestimmt, der einen maximal zulässigen, von Klima und baulichen Parametern abhängenden Wert nicht überschreiten darf. Auf einen Nachweis kann dabei verzichtet werden, wenn die zulässigen Werte für Fensterflächenanteile je Fassade AW /AFassade (auch Dachfläche) nicht überschritten werden (Abb. C 1.37). Auch Ein- und Zweifamilienhäuser, deren Fenster in Ost-, Süd- oder Westorientierung mit einem fest installierten, außen liegenden Sonnenschutz mit einem Abminderungsfaktor FC ≤ 0,3 (z. B. Rollläden) ausgerüstet sind, sind nach der Norm von dem Nachweis ausgenommen. Der Sonneneintragskennwert S bestimmt sich nach DIN 4108-2 folgendermaßen: S=

∑ (A W · gtotal ) AG

[-]

Aw Fensterfläche (lichte Rohbaumaße) [m²] gtotal Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung einschließlich Sonnenschutz, berechnet nach unten stehender Gleichung bzw. nach DIN EN 13 363-1 oder angelehnt an DIN EN 410 bzw. zugesicherte Herstellerangaben [-] AG Netto-Grundfläche des Raums [m²] Die Summenbildung erfolgt über alle Fenster des Raums. Der Gesamtenergiedurchlassgrad gtotal kann vereinfacht nach folgender Gleichung bestimmt werden: gtotal = g · Fc g FC

Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung nach DIN EN 410 [-] Abminderungsfaktor für fest installierte Sonnenschutzvorrichtung [-]

DIN 4108-6 gibt die Anhaltswerte für g-Werte von transparenten Bauteilen an, die normalerweise für senkrechten Strahlungseinfall bestimmt sind. FC-Werte für Sonnenschutzvorrichtungen sind in DIN 4108-2 zusammengestellt. Für Vordächer, Loggien, Markisen

muss sichergestellt sein, dass durch Einhaltung bestimmter Verschattungswinkel keine direkte Besonnung des Fensters erfolgt. Der ermittelte Sonneneintragskennwert S darf hierbei einen Höchstwert Szul nicht überschreiten: Szul = ∑Sχ Der anteilige Sonneneintragskennwert Sχ ist dabei abhängig von der Klimaregion und kann DIN 4108-2, Tabelle 9 entnommen werden. Deutschland wird in drei »Sommer-Klimaregionen« unterteilt, eine sommerkühle (Region A), eine gemäßigte (Region B) und eine sommerheiße (Region C), für die maximale Innenraumtemperaturen von 25 °C (sommerkühl), 26 °C (gemäßigt) und 27 °C (sommerheiß) einzuhalten sind. Diese Grenzwerte sollen an nicht mehr als 10 % der Aufenthaltszeit (üblicherweise 24 Stunden pro Tag bei Wohnräumen und 10 Stunden pro Tag bei Büroräumen) überschritten werden. Anmerkungen [1] Richter, Ekkehard; Fischer, Heinz M.: Lehrbuch der Bauphysik. Schall – Wärme – Feuchte – Licht – Brand – Klima. Wiesbaden 2008 [2] Künzel, Helmut: Wie ist der Feuchteeinfluss auf die Wärmeleitfähigkeit von Baustoffen unter heutigen Bedingungen zu bewerten? In: Bauphysik 11/1989, S. 185ff. [3] ebd. [1], S. 128f. [4] Sedlbauer, K.; Gottschling, H.: Sommerliche Temperaturbeanspruchung der Dachhaut bei belüfteten und nicht belüfteten Flachdächern. In: IBP-Mitteilung 357. Stuttgart 1999 [5] Künzel, Hartwig M.; Sedlbauer, Klaus: Reflektierende Flachdächer – Sommerlicher Wärmeschutz kontra Feuchteschutz. In: IBP Mitteilung 482. Stuttgart 2007 [6] Dederich Ludger: Flachdächer in Holzbauweise. Hrsg. vom Holzabsatzfonds. Bonn 2008. S. 40ff. [7] Hauser, Gerd; Stiegel, Horst: Wärmebrücken-Atlas für den Mauerwerksbau. Wiesbaden 2001; DIN 4108 Beiblatt 2 [8] Hauser, Gerd; Stiegel, Horst: Pauschalierte Erfassung der Wirkung von Wärmebrücken. In: Bauphysik 17/1995, S. 65ff. [9] ebd. [10] Künzel, Hartwig M.: Bieten begrünte Umkehrdächer einen dauerhaften Wärmeschutz? In: IBP-Mitteilung 271. Stuttgart 1995 [11] Hauser, Gerd: Energieeinsparverordnung (EnEV) 2009/2012. Vortrag auf der GRE-Mitgliederversammlung. München 2009

61

Feuchteschutz Hartwig M. Künzel

C 2.1

C 2.1 C 2.2 C 2.3

C 2.4

C 2.5

C 2.6

62

Regenwasseransammlung auf Dachfläche Abhängigkeit des Wasserdampfsättigungsdrucks von der Temperatur Abhängigkeit der Wasserdampfkonzentration von Temperatur und relativer Luftfeuchte. Beim Abkühlen der Raumluft bis zum Taupunkt erhöht sich die Luftfeuchte. Im weiteren Verlauf bleibt sie bei 100 % relativer Feuchte und die überschüssige Feuchtemenge fällt als Tauwasser an. Feuchtespeicherkurven von Baustoffen in Abhängigkeit von der Umgebungsfeuchte (Sorptionsisothermen) schematische Darstellung der kapillaren Steighöhe, die dem Flüssigtransport in porösen Baustoffen zugrunde liegt auf eine Flachdachoberfläche einwirkende Klimafaktoren sowie deren Auswirkungen auf den Wärme- und Feuchtetransport im Inneren eines Bauteils a am Tag b in der Nacht

Der Feuchteschutz von Flachdächern ist ein zentrales Thema, da die Dachabdichtung nicht nur vor Regenwasser schützt, sondern auch die Austrocknung der Konstruktion nach außen verhindert. Außerdem sind mit der stetigen Verbesserung von Wärmedämmung und Gebäudedichtheit auch die Schadensrisiken gestiegen. Das liegt einerseits an der tendenziell höheren Raumluftfeuchte in dichten Gebäuden, andererseits nimmt durch die größeren Temperaturunterschiede zwischen innerer und äußerer Bauteiloberfläche die Gefahr von Tauwasserbildung zu. Da weniger Wärme aus dem Raum in der Gebäudehülle ankommt, kann weniger Wasser verdunsten, sodass unplanmäßig eingedrungene Feuchte wie z. B. Tauwasser durch Luftkonvektion oder Baufeuchte ein größeres Problem als in der Vergangenheit darstellen. Vor der Auswahl geeigneter Feuchteschutzmaßnahmen ist eine Analyse der klimatischen Bauteilbeanspruchungen erforderlich. Weicht das Raumklima von den üblichen Verhältnissen in Wohn- oder Bürogebäuden ab, hat das häufig große Auswirkungen auf das Feuchteverhalten einer Konstruktion. Standardlösungen, wie sie in Normen, Verbandsrichtlinien oder Produktbeschreibungen zu finden sind, können hier schnell ein Versagen der Konstruktion nach sich ziehen. Das Gleiche gilt für Außenklimaverhältnisse, die vom bekannten Standardklima abweichen. Während den meisten Planern bewusst ist, dass eine Konstruktion in den Tropen anderen wärme- und feuchtetechnischen Belastungen ausgesetzt ist als in Mitteleuropa, ist die Wahrnehmung klimatischer Unterschiede innerhalb eines Landes oder einer Region häufig zu gering. Besonders verschattete Gebäude oder Gebäude in Hochlagen, deren Oberflächen sich auch im Sommer tagsüber nur wenig erwärmen, können das Austrocknungspotenzial und damit die Feuchteschadenstoleranz von Flachdächern deutlich verschlechtern.

Grundlagen Für das Verständnis werden im Folgenden die für den Feuchteschutz grundlegenden Begriffe und Vorgänge erläutert.

Hygrothermik

Der Begriff Hygrothermik beschreibt das Zusammenspiel von Temperatur und Feuchte. Da die Temperatur einen entscheidenden Einfluss auf den Dampfdruck in feuchten Baustoffen und den maximal möglichen Feuchtegehalt der Luft hat, ist sie neben der relativen Luftfeuchte der bestimmende Faktor für die Dampfdiffusion. Zudem hat das Temperaturniveau Auswirkungen auf die Kapillarleitung von Baustoffen, da die Viskosität des Wassers mit sinkender Temperatur deutlich zunimmt und unterhalb des Gefrierpunkts in größeren Kapillarporen gar kein Flüssigtransport mehr stattfindet. Umgekehrt beeinflusst Feuchte die Temperaturverhältnisse und Wärmeströme in einem Bauteil. Feuchte Baustoffe haben eine größere Wärmeleitfähigkeit als trockene (siehe Abb. C 1.7, Wärmeleitung, S. 52). Diese Tatsache ist entscheidend für die Begrenzung des Wassergehalts in Dämmmaterialien. Dazu kommt der Wärmetransport durch Dampfdiffusion mit Phasenwechsel, d. h. Wasser verdunstet unter Energieaufnahme auf der warmen Seite der Dämmung, wandert per Dampfdiffusion auf die Kaltseite und kondensiert dort wieder. Dabei wird die zur Verdunstung notwendige Energie zurückgewonnen, in dem Fall allerdings an der Außenseite der Dämmung, von wo aus sie schnell an die Umgebung abgegeben wird. Dieses Phänomen, das auch als Latentwärmetransport bezeichnet wird, kann unter Umständen eine ähnliche Größenordnung annehmen wie der Wärmetransport durch Wärmeleitung (siehe Wärmeleitung S. 50). Die gegenseitige Beeinflussung bzw. Kopplung der Wärme- und Feuchtespeicher sowie Wärmetransportvorgänge in Bauteilen und deren Beschreibung und Analyse ist Thema der Hygrothermik. Luftfeuchte und Dampfdruck

Wasserdampf stellt einen variablen Bestandteil in der Zusammensetzung unserer Atmosphäre dar. Sein maximal möglicher Anteil ist proportional zum Sättigungsdampfdruck, der sich über einer freien Wasseroberfläche einstellt. Der Sättigungsdampfdruck pS des Wassers steigt exponentiell mit der Temperatur an (Abb. C 2.2) und erreicht bei 100 °C mit 1013 hPa die

2400 2000

1800

35 30

100%

25

80%

20

Wassergehalt [vol.-%]

Wassergehalt [g/m³]

Sättigungsdampfdruck [hPa]

Feuchteschutz

24

Beton

Holz

Ziegel

16

60%

1200 15

1013 hPa 800

10

40%

Taupunkt der Luft

8

Abkühlung 400

20%

5 6,11 hPa

0

0%

0 80 100 120 Temperatur [°C] C 2.2

Zur Charakterisierung der Feuchtemenge in der Luft und der Tauwassermenge, die bei Abkühlung ausfällt, ist es vorteilhaft, anstatt des Partialdrucks die Wasserdampfkonzentration in der Luft anzugeben. Da sich Wasserdampf und die anderen Luftmoleküle bei Normaldruck näherungsweise wie ideale Gase verhalten, kann die Konzentration mithilfe der idealen Gasgleichung direkt aus dem Partialdampfdruck errechnet werden: c = pD /(RD · T) c Wasserdampfkonzentration [kg/m3] RD Gaskonstante für Wasserdampf RD = 462 J/kg∙K T absolute Temperatur [K] Der Taupunkt der Raumluft und bei weiterer Abkühlung die Tauwassermenge pro m3 Luft ergibt sich aus der Abhängigkeit des Wasser-

15

20 25 30 Temperatur [°C] C 2.3

dampfsättigungsdrucks von der Temperatur (Abb. C 2.3).

0

20

40

60

80

80 80 100 relative Feuchte [%] C 2.4

kapillaraktiv, sodass erhöhte Feuchte ausschließlich bei Betauung, d. h. Tauwasserausfall, in ihrem Inneren auftritt.

Feuchtespeicherung

Die Hygroskopizität von Baumaterialien kann einen entscheidenden Einfluss auf die Luftfeuchtigkeit eines Raums und somit auf das Raumklima haben. Man unterscheidet hygroskopische und nicht hygroskopische Baustoffe. Ist ein Baustoff hygroskopisch, nimmt er ausgehend vom trockenen Zustand durch Anlagerung von Wassermolekülen in seinem Porengefüge solange Wasserdampf aus der Luft auf, bis er seine Gleichgewichtsfeuchte bei den jeweiligen Umgebungsbedingungen erreicht hat. Diesen Vorgang nennt man Wasserdampfsorption. Durch Lagerung eines Baustoffs bis zur Gleichgewichtsfeuchte (Gewichtskonstanz) bei verschiedenen Luftfeuchtebedingungen erhält man seine stoffspezifische hygroskopische Feuchtespeicherkurve (Abb. C 2.4), die auch Sorptionsisotherme genannt wird, da sie normalerweise bei konstanten Temperaturverhältnissen ermittelt wird. Die obere Grenze einer Sorptionsisotherme liegt bei einer relativen Feuchte von etwa 95 %. Bei einer höheren Feuchte oder bei Wasserkontakt speichern kapillaraktive Baustoffe das Wasser auch in flüssiger Form in ihrem Porenraum, und es kann zu wesentlich höheren Feuchtegehalten kommen als durch Wasserdampfsorption. Die meisten Dämmstoffe sind jedoch weder hygroskopisch noch

Dampftransport

Tag

Dampf

C 2.5

10

a

Feuchtetransport

Der Feuchtetransport in Flachdächern erfolgt in der Regel durch Wasserdampfdiffusion. Bei Konstruktionen, die keine absolute Luftdichtheit aufweisen, kann der Wasserdampf auch mit der Luftströmung durch ein Bauteil transportiert werden (Dampfkonvektion). Ist der Feuchtegehalt ausreichend hoch, setzt in kapillaraktiven Baustoffen die sogenannte Kapillarleitung ein, durch die sich das Wasser in flüssiger Form bewegt (Abb. C 2.5). Auch wenn durch Kapillarleitung ein wesentlich größerer Feuchtetransport stattfinden kann als durch Dampfdiffusion, spielt dieser für die Feuchteschutzbeurteilung von Flachdächern eine eher untergeordnete Rolle. Die Gründe dafür sind: • der Schutz vor flüssigem Wasser durch die äußere Abdichtung • hydrophobe (wasserabweisende) Dämmstoffe, die keinen Kapillartransport zulassen Feuchtetransport in flüssiger Form kommt in der Regel nur in der Tragkonstruktion vor, deren Feuchtegehalt über der sogenannten kritischen Feuchte liegt. Das ist z. B. in Konstruktionen aus Frischbeton und baufeuchtem Porenbeton der Fall, bei denen die Kapillarleitung eine Beschleunigung der Austrocknung bewirken kann. Nacht

Wärmefluss

Dampf

b

langwellige Abstrahlung

ϕ relative Luftfeuchte [-] pD Wasserdampfpartialdruck [Pa] pS Wasserdampfsättigungsdruck [Pa]

5

Konvektion

ϕ = pD / pS

0

Tauenthalpie

gleiche Größe wie der Luftdruck auf Meereshöhe. Den tatsächlichen Anteil von Wasserdampf in der Luft beschreibt der Wasserdampfpartialdruck pD. Das Verhältnis aus pD und pS stellt die relative Luftfeuchte dar:

-10 -5

Dampftransport

60

Sonneneinstrahlung

40

langwellige Abstrahlung

20

Konvektion

0

Verdunstungsenthalpie

-20

Wärmefluss

C 2.6

63

Feuchteschutz

Instationäre hygrothermische Vorgänge im Flachdach

1 2 3 4

T r.F.

1 2 3 4

Dachbahn Mineralwolle Dampfbremse Holzschalung

Temperatur [°C]

r.F.

80

Sensorpositionen: T Oberflächentemperatur r.F. relative Feuchte oben r.F. relative Feuchte unten C 2.7

Oberflächentemperatur

Sommer

60 40 20 0

Feuchte [%]

Dämmung oben 100 75 50 25 0 relative Feuchte [%]

Dämmung unten 100 75 50 25 0 0

12

24

36

48 Zeit [h]

a

Temperatur [°C]

Oberflächentemperatur

Winter

80 60 40 20 0

Feuchte [%]

Dämmung oben 100 75 50 25 0 relative Feuchte [%]

Dämmung unten 100 75 50 25 0 0

b

64

12

24

36

48 Zeit [h]

C 2.8

Das Dach eines Gebäudes bildet aus hygrothermischer Sicht die Grenzschicht zwischen dem Innenraum- und dem Außenklima. Es schützt das Gebäudeinnere vor der natürlichen Witterung und dämpft die Auswirkungen der äußeren Temperatur- und Feuchtebedingungen. Bei einem unbelüfteten Flachdach sind Strahlung, Niederschlag, Wind und größtenteils auch die Außenluftfeuchte bereits von der Dachabdichtung vollständig abgeschirmt, sodass für die Verhältnisse im Bauteilinneren nur die Dachoberflächentemperatur und die Raumklimabedingungen eine Rolle spielen. Während Temperatur und Feuchte im Raum vergleichsweise geringen tages- und jahreszeitliche Veränderungen unterworfen sind, kann die Dachoberflächentemperatur im TagNacht-Rhythmus um bis zu 70 K schwanken. Den Hauptenergieeintrag während des Tages stellt die solare Einstrahlung dar. Daher erwärmt sich die Dachoberfläche meist im Sommer und in den Übergangsjahreszeiten stärker als die Innenoberfläche. Einen Teil dieser Energie verliert die Oberfläche wieder über die langwellige Abstrahlung. Dazu kommt auf der Dachoberfläche ein Energieaustausch durch Konvektion. Ist die Dachoberfläche feucht, finden außerdem Trocknungsvorgänge statt, die zusätzlich Wärme über Verdunstung entziehen. In der Konstruktion selbst entsteht ein Temperaturgradient von außen nach innen, der ein solches Dampfdruckgefälle zur Folge hat, sodass Wasserdampf in Richtung Innenseite diffundiert. Nachts drehen sich diese Vorgänge um. Die langwellige Abstrahlung und die Konvektion sind noch vorhanden, der Energieeintrag durch solare Einstrahlung fehlt. In klaren Nächten ist die Energiesenke durch langwellige Abstrahlung so groß, dass es häufig zu einer Abkühlung der Dachoberflächentemperatur unter die Außenlufttemperatur kommt. Erreicht die Oberfläche den Taupunkt der Außenluft, was bei hoch gedämmten Konstruktionen regelmäßig der Fall ist, fällt Tauwasser aus. Die Energiezufuhr durch Betauung ist vergleichsweise gering. Tau- und Verdunstungsenthalpie (Abb. C 2.6, S. 63) sind zwar gleich groß, dennoch spielt die Verdunstung energetisch eine bedeutendere Rolle, da neben dem Tauwasser auch das meist in größeren Mengen vorhandene Niederschlagswasser verdunstet. Durch die Abkühlung der Dachoberfläche drehen sich auch in der Konstruktion die Wärme- und Wasserdampftransportrichtungen um (beispielhafte Messung Abb. C 2.7 und C 2.8). Feuchte verdunstet immer auf der wärmeren Seite und wandert dann infolge Dampfdiffusion zur kälteren Seite, wo sie wieder kondensiert. Da zur Verdunstung eine Wärmezufuhr notwendig ist, die bei Tauwasserbildung auf der kalten Seite wieder entweicht, stellt dieser Prozess einen Wärmetransport dar, der zusätzlich zur Wärmeleitung durch die Dämmschicht stattfindet (Latentwärmetransport). In diffusionsoffe-

nen Dämmstoffen kann dieser Latentwärmetransport laut Untersuchungen bei Vorhandensein von genügend Wasser (ca. 2 Vol.-%) zu einer Verdreifachung des Wärmestroms im Vergleich zur reinen Wärmeleitung in einer trockenen Dämmung führen. Diese nicht unerheblichen feuchtebedingten Wärmeverluste bzw. -gewinne sind derzeit allerdings in keiner Richtlinie zur Energieeinsparung berücksichtigt. Dennoch sollten derartige Wärmeströme durch das Trockenhalten der Konstruktion selbst bei feuchteunempfindlichen Materialien generell vermieden werden. Die längerfristige Betrachtung der Temperaturund Feuchteverhältnisse in Flachdächern mit dunkler strahlungsabsorbierender Abdichtung zeigt, dass die nach innen gerichteten Dampfdiffusionsströme die nach außen gerichteten im Sommer überwiegen. Deshalb kommt es in dieser Jahreszeit zur Feuchteanreicherung oberhalb der Dampfsperre bzw. zu einem Austrocknen der Feuchte in den Raum, wenn statt einer Dampfsperre eine weniger diffusionshemmende Dampfbremse eingesetzt wird. Im Herbst, wenn die Tage kürzer werden, wandert die gesamte Feuchte wieder nach außen und sammelt sich unter der Dachhaut an. Im Winter, vor allem wenn Schnee auf dem Dach liegt, dreht sich der Dampfdiffusionsstrom selbst bei Sonnenschein meist nicht mehr um, d. h. es findet nur noch ein Diffusionsstrom nach außen statt. Dies führt dazu, dass der Bereich hinter der Dampfsperre völlig austrocknet und sich die Feuchte dafür unter der Dachhaut ansammelt. Verwendet man anstelle einer Dampfsperre eine weniger diffusionshemmende Dampfbremse, kommt zur Feuchte, die sich im Dach umverteilt, noch etwas Feuchte aus dem Raum hinzu, die ebenfalls zur Außenseite wandert. Bei Dächern mit weniger diffusionsoffenen Dämmstoffen wie z. B. PolystyrolHartschaum oder PU-Schaum sind die täglich wechselnden Dampfdiffusionsströme deutlich geringer ausgeprägt. Im Jahresverlauf findet aber auch hier eine Feuchteverlagerung statt. Dächer mit diffusionsoffenen, aber stark wasserdampfabsorbierenden (hygroskopischen) Dämmstoffen wie z. B. Zellulose- oder Holzfasern zeigen ein ähnliches Verhalten wie solche mit Mineralfaserdämmstoffen. Allerdings verlaufen bei diesen Dämmstoffen die Feuchtewechsel langsamer und weniger ausgeprägt (siehe Dämmstoffe, S. 93ff.).

Feuchtelasten Feuchteschutz wird häufig ausschließlich mit dem Schutz vor Niederschlag (Regenschutz) sowie vor Dampfdiffusion aus dem Raum (Tauwasserschutz) gleichgesetzt. Nicht zu vernachlässigen sind auch folgende Feuchtelasten: • Tauwasser aufgrund einströmender Raumluft im Winter • Tauwasser infolge einströmender Außenluft bei Unterkühlung der Dachhaut (nur bei belüfteten Konstruktionen)

Feuchteschutz

PD = 490 Pa

ΔΤ = 20 K

PD = 2970 Pa

ΔPD = 445 Pa

ΔT = 5 K

20 °C

25 °C

40 % r. F.

50% r. F.

PD = 935 Pa

PD = 1580 Pa

ΔPD = 1390 Pa

a

b

• Feuchtebeanspruchungen durch Bau- und Sorptionsfeuchte

tungsebene kann durch dieses Phänomen im Winter mehr Feuchte zu- als abgeführt werden. Diese Tatsache ist bei der Planung entsprechend zu bedenken, indem das Feuchteverhalten der Konstruktion beispielsweise durch eine hygrothermische Simulation analysiert wird. Um energetische Nachteile oder Schäden zu vermeiden, sind bei der feuchtetechnischen Beurteilung von Dachkonstruktionen alle potenziellen Feuchtelasten bzw. Befeuchtungsmechanismen angemessen zu berücksichtigten. Da sowohl die instationären Feuchtebeanspruchungen als auch das mögliche Austrocknungspotenzial stark von den jeweiligen Randbedingungen abhängt, ist für die Feuchteschutzbemessung eine genaue Kenntnis der zu erwartenden Raum- und Außenklimabedingungen unerlässlich.

Der Regenschutz wird beim Flachdach durch eine wasserdichte Dachhaut (Abdichtung) realisiert. Die Voraussetzung ist dabei eine absolute Wasserdichtheit unabhängig von der Niederschlagsbeanspruchung. Allerdings ist die Dachhaut in der Regel gleichzeitig relativ dampfdicht, sodass nur sehr geringe Feuchtemengen durch sie nach außen austrocknen können. Um das Dach vor Tauwasser durch eindiffundierende Feuchte aus dem Raum zu schützen, ist auf der Warmseite häufig eine möglichst dichte Dampfsperre angebracht. Dabei wird davon ausgegangen, dass die auf beiden Seiten dichten Abschlüsse die Konstruktion sowohl vor Regen als auch Tauwasser schützen können. Eine Vielzahl von Feuchteschäden an Flachdächern vor allem im Holzbau haben in den letzten Jahren die Probleme der bisherigen Feuchteschutzbeurteilung nach DIN 4108-3 weiter ins Bewusstsein gerückt [1]. Dabei hat sich gezeigt, dass Feuchte aus dem Raum nicht nur infolge Dampfdiffusion, sondern auch durch Konvektion in die Konstruktion gelangen kann. Unter diesen Umständen kann eine Dampfsperre sogar nachteilig sein, da sie eine mögliche Austrocknung der Feuchte im Sommer stark behindert. Die Erfahrungen in der Praxis zeigen, dass ein gewisser Feuchteeintrag durch Luftkonvektion vor allem bei Leichtbaudächern (Holzkonstruktionen oder Metallsandwichkonstruktionen) kaum zu vermeiden ist [2]. Daher ist dieser bei der Feuchteschutzbeurteilung der Dachkonstruktion angemessen zu berücksichtigen, z. B. durch Leckageraten wie sie die amerikanische Feuchteschutznorm ANSI/ASHRAE 160 vorgeschlägt. Ähnliches gilt für die Baufeuchte, die in erster Linie bei Beton-, aber auch bei Holzkonstruktionen eine schädigende Wirkung haben kann. Nicht zuletzt besteht die Möglichkeit, dass es bei hoch gedämmten Konstruktionen durch nächtliche Unterkühlung der Dachoberfläche infolge langwelliger Abstrahlung auch zur Abscheidung von Tauwasser aus der Außenluft kommt. Bei belüfteten Flachdachkonstruktionen mit wenig Speichermasse oberhalb der Belüf-

C 2.7 Sensorpositionen zur Untersuchung der relativen Feuchte C 2.8 gemessene Verläufe der Oberflächentemperatur und der relativen Feuchte in einem Flachdach bei einer Raumtemperatur von ca. 20 °C während des Messzeitraums a Tag im Juni b Tag im Januar C 2.9 Gegenüberstellung der typischen Temperaturund Dampfdruckunterschiede zwischen Raumund Außenluft in Mitteleuropa (a) und in den Tropen (b). Trotz deutlich geringerer Lufttemperaturdifferenz kann die Dampfdruckdifferenz in feuchtwarmen Klimazonen mehr als dreimal so groß sein wie im mitteleuropäischen Winter.

C 2.9

Feuchtelasten in anderen Klimazonen

Die genaue Analyse des Außenklimas und der Feuchtelasten, die sich daraus ergeben, ist in jedem Fall notwendig, wenn das Flachdach für ein Gebäude in einer anderen Klimazone zu planen ist. Besteht Bedarf, Räume mehr zu kühlen als zu beheizen, dreht sich die Dampfdiffusionsrichtung im Vergleich zu mitteleuropäischen Klimaverhältnissen um. Auch die Dampfdruckdifferenz und damit der potenzielle Dampfdiffusionsstrom verlaufen umgekehrt (Abb. C 2.9). Trotz kleinerer Temperaturdifferenz zwischen innen und außen kann der Dampfdruckgradient in den Tropen mehr als dreimal so groß sein wie der vergleichbare Wert in Mitteleuropa. Eine raumseitige Dampfsperre wäre in dieser Situation völlig falsch. Daher sind die deutschen Normen (z. B. DIN 4108-3) oder Verbandsrichtlinien für die Feuchteschutzplanung von Flachdächern in anderen Klimazonen ungeeignet. Um die Auswirkungen der realen Klimaverhältnisse der Zielregion korrekt abzubilden, kann ein hygrothermisches Simulationsverfahren weiterhelfen.

Schutz vor Tauwasser infolge von Wasserdampfdiffusion In kalten und gemäßigten Klimazonen in Europa herrscht im Winter ein temperaturbe-

dingtes Dampfdruckgefälle von innen nach außen. Das hat zur Folge, dass während der Heizperiode der Wasserdampfdiffusionsstrom meist von innen durch das Bauteil nach außen gerichtet ist. Ist der in das Bauteil eindiffundierende Wasserdampfdiffusionsstrom größer als der austretende, verbleibt die Differenz entweder in Form von Tauwasser oder als Sorptionsfeuchte (siehe S. 63) in der Konstruktion. Im Sommer liegt entweder kein oder nur ein geringes Temperatur- und damit auch Dampfdruckgefälle über dem Bauteil an. Befindet sich jedoch Wasser im Bauteil, so entsteht in der Regel ein Dampfdruckgefälle sowohl nach außen als auch nach innen, da der im Bauteil herrschende Sättigungsdampfdruck höher ist als der Dampfdruck außen oder im Raum. Dieses Gefälle ermöglicht ein Austrocknen der Feuchte. Zur Beurteilung der langfristigen Feuchteverhältnisse infolge von Dampfdiffusion ist eine Bilanzierung der saisonalen Dampfdiffusionsströme notwendig. Dampfdiffusionsströme und -widerstände

Der Wasserdampfstrom aufgrund von Dampfdiffusion durch eine Bauteilschicht der Dicke d ist proportional zum Dampfdiffusionsleitkoeffizient δ des Baustoffs sowie der anliegenden Partialdruckdifferenz Δp: g = - δ (Δp/d) = - (δL/μ) · (Δp/d) = - (δL/sd) · Δp = - Δp/Z g δ

Wasserdampfdiffusionsstrom [kg/m²s] Wasserdampfdiffusionsleitkoeffizient der Bauteilschicht [kg/m·s·Pa] δL Wasserdampfdiffusionsleitkoeffizient einer ruhenden Luftschicht [kg/m·s·Pa] Δp Wasserdampfpartialdruckdifferenz über der Bauteilschicht [Pa] d Dicke der Bauteilschicht [m] μ Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl (μ-Wert) der Bauteilschicht [-] sd diffusionsäquivalente Luftschichtdicke (sd-Wert) der Bauteilschicht [m] Z Wasserdampfdiffusionsdurchlasswiderstand der Bauteilschicht [m2·s·Pa/kg]

65

Feuchteschutz

Bauteilschicht

Dampfdurchlässigkeit sd [m]

diffusionsoffen

sd ≤ 0,5

diffusionshemmend

0,5 < sd < 1500

In Europa haben sich zur Charakterisierung der Dampfdiffusionseigenschaften eines Materials bzw. einer Bauteilschicht der μ-Wert und der sd-Wert etabliert:

diffusionsdicht

sd ≥ 1500

μ= C 2.10 μ = feucht/nass

δL δ

Der sd-Wert gibt die Dicke an, die eine ruhende Luftschicht haben müsste, um denselben Wasserdampfdiffusionswiderstand aufzuweisen wie die betrachtete Bauteilschicht: sd = μ · d

μ=1 a

Z=

μ = 30/70 b

μ = 70/150 c

μ = 10 000/80 000 d

μ=∞ e C 2.11

66

Der Wasserdampfdiffusionsdurchlasswiderstand Z ergibt sich aus: sd δL

Die Bedeutung der Dampfdiffusion in einem Bauteil kann anhand der Dampfdiffusionswiderstände der verwendeten Materialien abgeschätzt werden (Abb. C 2.11). Baustoffe mit μ-Werten < 10 können als sehr dampfdurchlässig betrachtete werden. Für eine genauere Spezifizierung ist jedoch auch die Kenntnis ihrer Dicke notwendig. Deshalb werden zur Klassifizierung der Dampfdurchlässigkeit von Bauteilschichten in der DIN 4108-3 die dickenunabhängigen sd-Werte zugrunde gelegt (Abb. 2.10): • Bauteilschichten mit sd ≤ 0,5 m werden als diffusionsoffen bezeichnet, da sie in der Praxis keine nennenswerte Behinderung für die Dampfdiffusion darstellen. Dazu gehören beispielsweise die bei geneigten Dächern eingesetzten diffusionsoffenen Unterdeckbahnen oder auch die Trennlagen zur Ableitung von Niederschlagswasser oberhalb der Dämmung bei Umkehrdächern. Für die Abdichtung von Flachdächern gibt es bislang keine diffusionsoffenen Bahnen, auch wenn einige Produkte fälschlicherweise von den Herstellern so bezeichnet sind. • Bauteilschichten mit einem sd-Wert zwischen 0,5 m und 1500 m gelten als diffusionshemmend. Damit eine Bauteilschicht als Dampfbremse bezeichnet werden kann, muss sie diffusionshemmend sein. Da dieser Bereich ein weites Spektrum umfasst, ist hier eine genauere Spezifizierung sinnvoll. Moderne Dampfbremsen zeichnen sich häufig durch eine moderate Diffusionshemmung (0,5 m < sd ≤ 5 m) aus. Das hat den Vorteil, dass die Konstruktion im Winter vor übermäßigem Tauwasser geschützt ist, ohne dass die sommerliche Austrocknungsmöglichkeit nach innen zu stark behindert wird. Bahnen zur Abdichtung von Flachdächern sind in der Regel deutlich stärker diffusionshemmend, sodass durch sie keine nennenswerte Austrocknung nach außen zu erwarten ist. • Bauteilschichten mit sd ≥ 1500 m gelten als diffusionsdicht. Nur diffusionsdichte Schichten können als Dampfsperren verwendet

werden. Beispiele dafür sind Metallfolien, Glas und Schaumglas. Der Einsatz einer Dampfsperre scheint eine sichere Lösung zu sein, da sie die Wasserdampfdiffusion unterbindet. Dennoch verhindert sie häufig nicht das Eindringen von Feuchte auf andere Art und Weise wie z. B. durch Luftkonvektion. Zudem macht eine echte Dampfsperre jegliches Austrocknen der Baufeuchte unmöglich. Steuerung der Dampfdiffusion

Zur Vermeidung von Tauwasserbildung in Bauteilen ist es unter europäischen Klimabedingungen günstig, wenn diese innen diffusionshemmender ausgeführt sind als außen. Anders in feuchtwarmen Klimazonen, wo es genau umgekehrt ist. Da Flachdächer außen eine diffusionshemmende Abdichtungen haben, ist in den meisten Fällen eine gewisse Tauwasserbildung im Winter nicht zu vermeiden. Umso wichtiger ist es, dass die Konstruktion im Sommer wieder austrocknen kann. Tauwasserschutz bedeutet daher nicht, dass gar kein Tauwasser ausfallen darf. Es heißt vielmehr, dass nur so viel Tauwasser entstehen darf, wie die Konstruktion ohne Schaden bzw. Beeinträchtigung der wärmetechnischen Funktion verkraftet und anschließend im Sommer wieder vollständig verdunstet. Tauwasserschutz gemäß DIN 4108

Die DIN 4108-3 zum klimabedingten Feuchteschutz ist in Deutschland bauaufsichtlich eingeführt, d. h. ihr Inhalt hat Verordnungscharakter. In der Einleitung zu dieser Norm wird darauf hingewiesen, dass die Einwirkungen von Schlagregen und Tauwasser aus der Raumluft unter winterlichen Bedingungen zu begrenzen sind. Damit sollen Feuchteschäden wie z. B. Schimmelpilzbildung oder Korrosion und eine unzulässige Minderung des Wärmeschutzes verhindert werden. Die Anforderungen in der Norm beziehen sich ausdrücklich auf Bauteile nach Abgabe der Rohbaufeuchte. Allerdings wird betont, dass es während der Bauaustrocknung zu Verhältnissen kommen kann, die gegebenenfalls besonders zu berücksichtigen sind und zusätzliche Maßnahmen erforderlich machen können. DIN 4108-3 befreit alle Flachdachkonstruktionen mit einer stark diffusionshemmenden (sd ≥ 100 m) Dampfbremse unterhalb der Wärmedämmung von einem gesonderten rechnerischen Tauwasserschutznachweis (Abb. C 2.12). Dabei dürfen maximal 20 % des Gesamtwärmedurchlasswiderstands noch unterhalb der Dampfbremse angeordnet sein. Aufgrund zahlreicher Schadensfälle mit eingesperrter Feuchte bei Leichtbaukonstruktionen [3] ist diese Variante jedoch nur im Zusammenhang mit absolut luftdichten massiven Konstruktionen zu empfehlen. Ebenfalls nachweisbefreit sind Dächer aus Porenbeton ohne diffusionshemmende Schicht an der Unterseite und ohne Wärmedämmung sowie Umkehrdächer mit diffusionsoffener Auflast (z. B. Grob-

Feuchteschutz

kies). Für alle anderen Flachdachkonstruktionen ist eine Dampfdiffusionsberechnung nach dem Glaser-Verfahren bzw. eine hygrothermische Simulation durchzuführen (siehe S. 69ff.).

Schutz vor Tauwasser infolge von Wasserdampfkonvektion Die Wasserdampfkonvektion, d. h. das Einströmen feuchter Raumluft in ein Bauteil, hat eine ähnliche Auswirkung wie die schon lange bekannten Dampfdiffusion. Im Gegensatz zur Dampfdiffusion hat man ihre Bedeutung lange Zeit unterschätzt. Die Folge waren Wasseraustritte und Feuchteschäden vor allem bei Leichtbaukonstruktionen, deren Aufbau zwar die diffusionstechnischen Anforderungen nach DIN 4108-3 erfüllt haben, aber offensichtlich nicht die Luftdichtheitsanforderungen der DIN 4108-7. Luftströmungen durch Bauteile entstehen durch Luftdruckunterschiede zwischen dem Innenraum und der Außenluft. Allerdings sind sie nur dann problematisch, wenn sie so viel Feuchte mit sich führen, dass es zur Tauwasserbildung auf der Kaltseite des Bauteils kommt. In Mitteleuropa sind daher nur Luftströmungen ein Problem, die aus dem Raum kommen, wenn es gleichzeitig außen so kalt ist, dass im Bauteil entlang der Luftströmung der Taupunkt der Raumluft unterschritten wird. Luft, die von außen durch das Bauteil strömt und sich dabei erwärmt, unterstützt die Trocknung, d. h. ein Überdruck im Gebäude ist im Winter aus Feuchteschutzgründen ungünstig. In feuchtwarmen Klimazonen kann eine ähnliche Situation in umgekehrter Richtung auftreten, wenn feuchte Luft von außen in das klimatisierte Gebäude strömt. Dort sind deshalb Überdrücke im Gebäude eher günstig. Luftdruckunterschiede zwischen innen und außen

Die Luftdruckdifferenz über einem Bauteil ist die treibende Kraft für die Durchströmung. Solche Druckdifferenzen können folgende Ursachen haben: • thermische Auftriebskräfte • Wind • Gesamtdruckunterschiede durch mechanische Lüftungsanlagen, Dunstabzüge und offene Feuerstellen Entlüftungsventilatoren in Feuchträumen, Dunstabzüge oder offene Feuerstellen führen in der Regel zu einem Unterdruck im Gebäude und sind deshalb in unserem Klima unproblematisch. Zentrale Lüftungsanlagen sollten druckneutral eingestellt sein, außer sie bedienen Reinräume, die speziell zu betrachten sind. Wind kann bei Flachdächern beträchtliche Unterdrücke hervorrufen, allerdings sind diese in der Regel starken Schwankungen unterworfen. Die größte Bedeutung hat der thermische Auftrieb, der im Winter permanent auf die Gebäudehülle einwirkt. Erwärmte Luft hat die Ten-

denz, im Raum nach oben zu steigen, da die einströmende kältere und damit schwerere Luft sie verdrängt. Im oberen Bereich der Gebäudehülle entsteht ein Überdruck mit der Folge einer Durchströmung von innen nach außen. Diesem Überdruck steht im unteren Gebäudebereich ein Unterdruck gegenüber, der eine Durchströmung von außen nach innen bewirkt. Bei gleichmäßiger Verteilung der Undichtheiten liegt die druckneutrale Ebene bezogen auf den Hüllflächenanteil in der Gebäudemitte. Bei ungleichmäßiger Verteilung verschiebt sich die druckneutrale Ebene in Richtung der größeren Undichtheiten (Abb. C 2.13). Am Flachdach eines beheizten Gebäudes liegt also im Winter immer ein Überdruck an. Dessen Größe lässt sich aus folgender Gleichung bestimmen: ΔP = ρ ·

ΔP ρ Ta Ti g h

keine Dampfbremse

h Ta - Ti · g· Ti 2

Druckdifferenz zwischen innen und außen [Pa] Dichte der Außenluft ρ = 1,3 kg/m³ Lufttemperatur außen [K] Lufttemperatur innen [K] Gravitationskonstante g = 9,81 m/s² Höhe des zusammenhängenden Luftraums im Gebäude [m]

Der Überdruck steigt proportional mit der Höhe des zusammenhängenden Luftraums und der Temperaturdifferenz zwischen innen und außen. Warme und hohe Gebäude sind potenziell stärker von konvektionsbedingten Problemen betroffen als niedrige. Die Druckdifferenz am Flachdach eines zweigeschossigen Einfamilienhauses beträgt beispielsweise im Winter etwa 2,5 Pa. Selbst bei einer luftdichten Ausführung gemäß DIN 4108-7 (Luftwechsel n50 = 3 h-1) würde sich daraus eine Durchströmung der Gebäudehülle von etwa 150 Liter/m²h ergeben [4]. Davon wirkt sich nur der Teil des Luftstroms negativ aus, der direkt durch das Bauteil geht und nicht durch Fugen und Spalten z. B. an Fenstern und Türen entweicht.

Dampfbremse s d ≥ 100 m C 2.12

druckneutrale Ebene

Luftdichte Ausführung von Flachdächern

Die luftdichte Ausführung von Bauteilen ist eine wesentliche Voraussetzung für einen funktionierenden Feuchteschutz. Der Schutz vor Luftkonvektion ist nicht gleichbedeutend mit dem vor Dampfdiffusion. Ein Tragwerk aus Trapezblechen ist beispielsweise relativ dampfdicht, aber an Stößen oder Durchdringungen von Befestigungsmitteln niemals luftdicht. Solche Dächer sind deshalb mit einer zusätzlichen Luftdichtheitsebene z. B. in Form von lückenlos verklebten Kunststoffbahnen zu versehen. Da die meisten Flachdächer eine Dampfbremse benötigen, ist es sinnvoll, den Konvektions- und den Dampfdiffusionsschutz in einer warmseitig angebrachten Schicht zu vereinen. Für diesen Zweck eignen sich vor allem reißfeste Folien und Membranen, die im Bereich ihrer Überlappung gut und dauerhaft verkleb-

C 2.13 C 2.10 Klassifizierung der Dampfdurchlässigkeit von Bauteilschichten nach DIN 4108-3 C 2.11 Größenordnungen der Wasserdampfdiffusionswiderstände (μ-Werte) verschiedener Flachdachmaterialien im Vergleich zu ruhender Luft a Luft, Faserdämmstoffe b Polystyrol c Beton d Bitumen e Metall, Schaumglas C 2.12 Tauwasserschutz für Flachdächer gemäß DIN 4108-3. Das Anbringen einer Dampfbremse mit einem sd-Wert von mindestens 100 m befreit die Konstruktion vom rechnerischen Tauwasserschutznachweis. C 2.13 Druckdifferenzen über der Gebäudehülle infolge thermischer Auftriebskräfte bei einem Gebäude, dessen zusammenhängender Luftraum aufgrund der Treppenöffnung über zwei Geschosse geht.

67

Feuchteschutz

a

b

C 2.14

a

b

C 2.15

Holzkonstruktionen vorgeschlagene Einbeziehung einer Dampfkonvektionstauwassermenge von 250 g/m² bei der Dampfdiffusionsberechnung nach DIN 4108-3 dar [5]. Damit das Bauteil den Feuchteschutznachweis besteht, muss die errechnete Verdunstungsmenge mindestens um die Trocknungsreserve von 250 g /m² größer sein als die diffusionsbedingte Tauwassermenge. Die Größe der dampfkonvektionsbedingten Trocknungsreserve beruht auf Ergebnissen amerikanischer Untersuchungen an praxisgerecht ausgeführten Leichtbaukonstruktionen und wurde für mitteleuropäische Klimaverhältnisse ermittelt [6]. Der Wert von 250 g/m2 stößt inzwischen auf eine breite Akzeptanz, wie z. B. im Informationsdienst Holz zu Flachdächern oder im Entwurf zur Holzschutznorm DIN 68 800-2 zu sehen ist [7]. Für die Feuchteschutzbemessung von Flachdächern in Leichtbauweise sowie für Konstruktionen in Elementbauweise wird daher empfohlen, auf ein ausreichendes sommerliches Austrocknungspozential zu achten. Das kann bei der Dampfdiffusionsberechnung nach Glaser gemäß DIN 4108-3 durch das Vorhalten der oben genannten Trocknungsreserve geschehen. Eine genauere Analyse kann durch eine hygrothermische Simulationen erfolgen, bei der auch der Feuchteeintrag durch Dampfkonvektion angemessen zu berücksichtigen ist [8].

Regenschutz

C 2.16

a

b

bar oder verschweißbar sind (Abb. C 2.14). Auf die Luftdichtheit an Durchdringungen ist besonders zu achten (Abb. C 2.15). Eine sorgfältige Planung und Ausführung erfordert auch die Verbindung der Luftdichtheitsebene des Flachdachs mit den Luftdichtheitsebenen der an das Dach anschließenden Bauteile wie z. B. Wände oder Ringanker. An diesen Stellen reicht in der Regel eine einfache Verklebung nicht aus. Der Anschluss an eine Wand sollte durch Einputzen oder mithilfe von Klemmleisten und Dichtmassen bzw. Kompribändern erfolgen (Abb. C 2.16).

Das bedeutet, dass eine Konstruktion in Bezug auf die Dampfdiffusion nur so dicht wie nötig, gleichzeitig aber so diffusionsoffen wie möglich auszuführen ist. Dadurch soll erreicht werden, dass auch die Feuchte austrocknen kann, die nicht durch Dampfdiffusion, sondern auf andere Weise ins Bauteil gelangt. Allerdings ist mit dieser Methode nur eine qualitative Beschreibung des Feuchteverhaltens möglich, d. h. man kann keine Angaben darüber machen, bis zu welchen Randbedingungen eine Konstruktion tatsächlich funktioniert. Der konvektive Eintrag von Feuchte über Fehlstellen der Dampfbremse bzw. Luftdichtheitsebene ist ein mehrdimensionaler Effekt, der mit einer eindimensionalen Berechnung nicht unmittelbar zu erfassen ist. Da die genaue Ausbildung von Leckagen und Durchströmungswegen nicht bekannt ist, erscheint ein Ansatz sinnvoll, der nicht die Durchströmung selbst, sondern nur das ausfallende Tauwasser als Feuchtequelle innerhalb der Konstruktion abbildet. Einen ersten Versuch der Quantifizierung von Feuchteeinträgen durch Dampfkonvektion stellt die 1999 für die Feuchteschutzbeurteilung von

Berücksichtigung der Dampfkonvektion in luftdichten Konstruktionen

Auch nach dem Stand der Technik ausgeführte luftdichte Flachdachkonstruktionen sind nicht völlig frei von Fehlstellen. Ein geringer Feuchteeintrag durch Dampfkonvektion ist in der Praxis nie ganz zu vermeiden. Da nicht genau bekannt ist, wie viel Feuchte tatsächlich durch Dampfkonvektion ins Bauteil gelangt, hat sich das Vorhalten einer Trocknungsreserve als ein neues feuchtetechnisches Konstruktionsprinzip für Flachdächer in Leichtbauweise etabliert.

68

Bei Flachdächern ist der Regenschutz nicht wie bei geneigten Dächern durch das Ableiten des Wassers gewährleistet. Da es immer wieder zum Anstauen von Wasser auf der Dachoberfläche kommt (siehe Entwässerung, S. 113ff.), ist außen ein wasserdichter Abschluss notwendig. Das wird im Allgemeinen durch das Aufbringen von wasserundurchlässigen Bahnen erreicht, die entweder verklebt oder verschweißt werden müssen. Eine Alternative stellt die Anwendung von Flüssigabdichtungen dar, die vor allem bei komplizierten Oberflächenausbildungen und häufigen Durchdringungen einfacher zu verarbeiten sind. Die Bemessung der oberen Abdichtung richtet sich zudem nach deren thermischer und mechanischer Beanspruchung, die sich aus dem Aufbau und der Nutzung des Dachs ergibt (siehe Werkstoffe für Dichtschichten nach Flachdachrichtlinie, S. 86ff.). Angaben dazu lassen sich auch den Normentwürfe in DIN 18 531-3 entnehmen. Die meisten Abdichtungsmembranen sind nicht nur wasserdicht, sondern gleichzeitig stark diffusionshemmend, d. h. es findet durch sie hindurch weder eine nennenswerte Trocknung noch eine Befeuchtung der Unterkonstruktion statt. Dachabdichtungen mit etwas geringerem Dampfdiffusionswiderstand wie z. B. einige Kunststoffmembranen erlauben eine gewisse Austrocknung, wenn keine weitere Bedeckung vorhanden ist. Je nach Einfärbung der Abdich-

Feuchteschutz

tung können so 300 – 400 g/m2 im Jahr durch eine Dachhaut mit einem sd-Wert von 20 m austrocknen. Bei einer Membran mit sd = 10 m wären es sogar bis zu 1000 g/m2. Bei dauerfeuchten Oberflächen, z. B. unter einer Begrünung oder anderen Wasser speichernden Deckschichten, sind solche mäßig diffusionshemmenden Membranen weniger geeignet, da hier die Feuchte auch in die andere Richtung, nämlich in das Dach, diffundieren kann. Als Dachabdichtung für Umkehrdächer sind sie gar nicht geeignet, wie einige Schadensfälle mit Wasserblasen zwischen der Betonplatte und der Abdichtungsmembran zeigen (Abb. C 2.17) [9]. Bei Umkehrdächern wandert das Wasser aus dem unter der Dämmschicht stets vorhandenen Feuchtefilm mittels Osmose durch die Dachabdichtung (Abb. C 2.18). Der Transportmechanismus ist vergleichbar mit der Dampfdiffusion im Partialdruckgefälle, wobei der durch Salze im Beton hervorgerufene osmotische Druck für den Dampftransport verantwortlich ist. Das Wasser sammelt sich anschließend auf der wassergesättigten Betonplatte und löst die Verbindung zwischen Beton und Membran, was zur Bildung von Wasserblasen führt. Daher ist bei der Abdichtung von Umkehrdächern der Einsatz von ausschließlich stark diffusionshemmenden oder diffusionsdichten Membransystemen sinnvoll.

Stationäre oder instationäre Feuchteschutzbeurteilungen Ähnlich wie beim Wärmeschutz werden auch zur feuchtetechnischen Bemessung stationäre Beurteilungsmethoden wegen ihrer einfachen Anwendbarkeit bevorzugt. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie Speichereffekte vernachlässigen und damit das reale Bauteilverhalten nur dann annähernd korrekt abbilden, wenn die Periodendauer der Randbedingungen deutlich größer ist als die dynamische Reaktionszeit des Bauteils. Beispielsweise bewegt sich die thermische Reaktionszeit eines Bauteils, d. h. die Dauer, bis sich das Temperaturniveau im Bauteil weitgehend an die von außen angelegten Temperaturverhältnisse angeglichen hat, je nach Bauteilmasse im Bereich von Stunden bis wenigen Tagen. Typische Kälteperioden im Winter, bei denen ein nahezu gleichförmiges Temperaturgefälle von innen nach außen herrscht, sind demgegenüber häufig mehrere Wochen lang. Die Periodendauer der Randbedingungen ist also deutlich länger als die Zeit, die benötigt wird, bis sich ein stationäres Temperaturniveau im Bauteil eingestellt hat. Deshalb spielen hier Wärmespeichereffekte der Außenbauteile für den mittleren Wärmedurchgang keine große Rolle und eine stationäre Betrachtung ist für die Ermittlung der Transmissionswärmeverluste ausreichend. Ganz anders reagiert das Bauteil bei einer wenige Tage andauernden sommerlichen Hitzewelle. Die Wärme, die nach intensiver Sonneneinstrahlung in einem Bauteil verbleibt,

wird mit einer bestimmten Verzögerung an den Raum abgegeben, auch wenn die Außentemperaturen zum Abend hin wieder deutlich kühler sind. Stationäre Verfahren können dieses Verhalten nicht abbilden und sind deshalb für die Betrachtung des sommerlichen Wärmeschutzes nur sehr bedingt geeignet. Im Vergleich zu Wärme ist Feuchte deutlich träger. Während es in der Regel nur Stunden dauert bis ein Bauteil ausgekühlt ist, kann es Wochen dauern, bis das winterliche Tauwasser wieder vollständig abgegeben ist. Das Austrocknen von Baufeuchte kann sich sogar über mehrere Jahre hinziehen. Deshalb ist die Einsetzbarkeit von stationären Verfahren zur Feuchteschutzbeurteilung für jeden Anwendungsfall genau zu prüfen. Eine realitätsnahe Abbildung des Feuchteverhaltens von Baukonstruktionen erfordert jedoch im Allgemeinen den Einsatz von instationären Berechnungsmethoden. Das gilt besonders für Dächer, da bei diesen die Temperatur- und Feuchteverhältnisse aufgrund der zyklischen Erwärmung durch die ausgeprägte solare Einstrahlung großen Schwankungen unterworfen sind.

C 2.17

a

Feuchteschutzbemessung durch stationäre Dampfdiffusionsberechnung Das in DIN 4108-3 beschriebene stationäre Glaser-Verfahren zur Berechnung der Dampfdiffusionsvorgänge in Bauteilen arbeitet mit stark vereinfachten stationären Blockrandbedingungen. Dabei werden die realen klimatische Verhältnisse so vereinfacht, dass zwei Blöcke mit konstanten Randbedingungen entstehen, die jeweils die Auswirkungen eines kalten Winters und eines mäßig warmen Sommers abbilden. Zugleich werden alle wärmeund feuchtetechnischen Speicherphänomene sowie der Feuchtetransport durch Luftkonvektion und Kapillarleitung vernachlässigt. Laut normativem Anhang A ist dieses Verfahren nicht anwendbar bei begrünten Dachkonstruktionen sowie zur Berechnung des natürlichen Austrocknungsverhaltens, z. B. der Abgabe der Baufeuchte. Berechnungsprinzip

Das Berechnungsverfahren nach Glaser wurde 1981 genormt und so angelegt, dass die Ergebnisse grafisch lösbar sind. Dabei wird zunächst der Bauteilaufbau von innen nach außen festgelegt. Für jede Schicht ist die Wärmeleitfähigkeit, der Dampfdiffusionswiderstand (μ-Wert) und die Dicke anzugeben. Anschließend erfolgt die Ermittlung des Temperaturverlaufs über dem Bauteilquerschnitt anhand der Wärmedurchlasswiderstände der einzelnen Schichten. Auf der Basis des Temperaturverlaufs wird dann der Verlauf des Sättigungsdampfdrucks im Bauteil bestimmt. Anstatt den Temperaturverlauf in Abhängigkeit von der Bauteildicke darzustellen, trägt man ihn über den sd-Wert des Bauteils an. Das hat den Vorteil, dass der anschließend einzuzeichnende

b

c

C 2.18

C 2.14 Prinzipskizzen zur Überlappung und Verklebung von Folien zur Herstellung einer Luftdichtheitsebene mithilfe von a einseitigen Klebebändern b doppelseitigen Klebebändern C 2.15 Anschluss von Durchdringungen an die Luftdichtheitsebene mithilfe a eines Klebebands b einer Manschette, die durch Klebebänder luftdicht an der Durchdringung und die Luftdichtheitsebene fixiert ist C 2.16 Anschluss der Luftdichtheitsebene des Dachs an eine Wand a durch Einputzen b mithilfe einer Klemmleiste in Verbindung mit Dichtstoff bzw. Kompriband C 2.17 Wasserblasen zwischen Betonplatte und Dachabdichtung bei einer Umkehrdachkonstruktion C 2.18 Wasserblasenbildung zwischen Beton und Membran a Feuchtewanderung aus dem Wasserfilm unter der Dämmung durch die Membran (Osmose) b Sättigung der Betonoberfläche c Blasenbildung

69

Feuchteschutz

4 3 2

4 3 2

1 Flachdachaufbau: 1 Dachabdichtung 2 20 cm EPS Dämmung 3 Dampfbremse PE 4 18 cm Stahlbeton

2340 Pa

1

4 3 2

1

Sättigungsdampfdruck 2340 Pa

1404 Pa

1404 Pa Dam

Sättigungsdampfdruck

pfdru

1770 Pa

982 Pa

ck

982 Pa

Dampfdruc

k

982 Pa

1404 Pa 982 Pa

Tauwasser: 22,5 g/m² Verdunstung: DIN 4108: 54 g/m² korrigiert: 22 g/m²

Sättigungsdampfdruck 260 Pa Dampfdruck 182 Pa

12,6 20 6

12,6 20 6

600 m

Verdunstung: 16,7 g/m²

600 m

12,6 20 6

C 2.19

C 2.20

Gradient des Wasserdampfpartialdrucks linear von seinem Wert auf der Raumseite zu dem auf der Außenseite verläuft. Wenn die Gerade des Wasserdampfpartialdrucks dabei allerdings die des Sättigungsdampfdrucks schneidet, ist diese so zu korrigieren, dass seine Gerade den Sättigungsdampfdruck nur noch von unten her berührt. Dabei entsteht in seinem Verlauf ein Knick, von dem aus in Richtung Außenseite und Raumseite zwei unterschiedlich geneigte Geraden verlaufen. Daraus ergibt sich ein Unterschied zwischen den ein- und austretenden Dampfdiffusionsströmen. Diese Differenz verbleibt als Tauwasser im Bauteil bzw. trocknet aus, wenn schon Tauwasser vorhanden ist und die Randbedingungen es zulassen (Abb. C 2.19 bis C 2.21).

wenn die folgenden Beurteilungskriterien erfüllt sind: • Die Menge des während der Verdunstungsperiode austrocknenden Wassers ist mindestens so groß wie die Tauwassermenge. • Die Tauwassermenge beträgt höchstens 1000 g/m2 bzw. 500 g /m2 bei nicht kapillar Wasser aufnehmenden Schichten. • Bei Holz bleibt die maximale Erhöhung des auf die Masse bezogenen Feuchtegehalts unter 5 %, bei Holzbaustoffen unter 3 %.

Randbedingungen

Als Randbedingungen sind in der Norm DIN 4108-3 für nicht klimatisierte Wohn- und Bürogebäude eine 60-tägige Tau- und eine 90-tägige Verdunstungsperiode vorgeschrieben. Während der Tauperiode im Winter (Außenklima -10° C und 80 % relative Feuchte, Innenklima 20 °C und 50 % relative Feuchte) reichert sich die Kondensatmenge in Bauteilen an. Diese Tauwassermenge muss während der Verdunstungsperiode im Sommer, in der innen wie außen dieselben Bedingungen herrschen (12 °C und 70 % relative Feuchte), wieder austrocknen. Nach der Sonderregelung für Dächer dürfen wegen der solaren Einstrahlung 20 °C für die äußere Oberflächentemperatur angesetzt werden. Wenn es dadurch bei der grafischen Ermittlung der stationären Dampfdiffusionsströme lokal zu Wasserdampfpartialdrücken kommt, die größer sind als der Sättigungsdampfdruck, muss keine Korrektur erfolgen. Dies ist eigentlich physikalisch unmöglich und führt wegen des dadurch steiler verlaufenden Partialdruckgradienten zu einer erhöhten rechnerischen Verdunstungsmenge. Beim Entwurf der Neufassung der DIN 4108-3 wird deshalb hier voraussichtlich eine entsprechende Korrektur vorgenommen werden. Beurteilungskriterien

Der Nachweis für einen ausreichenden Tauwasserschutz der Konstruktion gilt als erfüllt,

70

Die Vorteile dieses seit 1981 genormten und langjährig bewährten Tauwasserschutznachweises liegen auf der Hand. Die Berechnung ist sehr einfach und falls erforderlich auch ohne weitere Hilfsmittel grafisch durchführbar. Die Kriterien für die Ergebnisbeurteilung sind so eindeutig, dass sich eine Plausibilitätskontrolle durch einen Fachmann erübrigt. Einschränkungen bei der Verwendung des GlaserVerfahrens für Flachdächer

Die Tauwasserschutzbeurteilung von Flachdächern nach DIN 4108-3 erscheint durch die Oberflächentemperaturrandbedingung von 20 °C im Vergleich zur Beurteilung von Wandkonstruktionen sehr optimistisch. Das gilt insbesondere dann, wenn über einen längeren Zeitraum Baufeuchte in der Konstruktion vorhanden ist, die die Tauwasserbildung im Winter verstärkt. Ähnliches gilt für Flachdächer mit hellen Abdichtungen, die einen Großteil der solaren Einstrahlung reflektieren. Untersuchungen haben ergeben, dass die Temperatur von weißen Dachflächen im Mittel nicht höher liegt als die Außenlufttemperatur [10]. Damit ist hier der solare Einstrahlungsbonus bei Berechnung der Verdunstungsperiode in keiner Weise gerechtfertigt. Deshalb sollte die Tauwasserschutzbeurteilung von Flachdächern mit hellen Dachoberflächen ausschließlich mit den Standardrandbedingungen, die auch für Außenwände gelten, durchgeführt werden. Im Zweifelsfall, und das gilt auch für Dächer mit nur langsam austrocknender Baufeuchte, sollte die Feuchteschutzbeurteilung mithilfe einer hygrothermischen Simulation gemäß DIN EN 15 026 erfolgen.

600 m

C 2.21

Feuchteschutzbemessung durch instationäre Rechenverfahren In der Praxis kommen stationäre Berechnungsverfahren wegen ihrer einfachen Anwendbarkeit seit mehreren Jahrzehnten zum Einsatz. Sie sind für die Beurteilung der saisonalen Dampfdiffusionsvorgänge in Bauteilen durchaus geeignet. Dabei dürfen die verwendeten Materialien weder stark hygroskopisch noch kapillaraktiv sein und ihre hygrothermischen Eigenschaften nicht verändern, d. h. keine Feuchteabhängigkeit der Wärmeleitung oder keine feuchtebedingte Änderung der Dampfdurchlässigkeit aufweisen, durchaus geeignet. Wenn die genannten Bedingungen nicht erfüllt sind oder die tageszeitlichen Änderungen der Randbedingungen für das Feuchteverhalten einer Konstruktion eine Rolle spielen, ist das anders: Die häufig ausgeprägten Temperaturschwankungen an der Oberfläche von Flachdächern und deren Folgen für die Dampfdiffusion lassen sich mit stationären Berechnungsverfahren nicht erfassen. Aufgrund des exponentiellen Anstiegs des Wasserdampfsättigungsdrucks mit der Temperatur ergeben sich häufig Fehler bei der für stationäre Berechnungen notwendigen Mittelwertbildung. Außerdem reagiert die Feuchte in Dächern mit diffusionsoffenen Dämmstoffen sehr rasch auf Temperaturänderungen. Hygrothermische Simulationsverfahren

Eine genaue Abbildung und Analyse der instationären hygrothermischen Vorgänge in Flachdächern ist nur durch den Einsatz entsprechender numerischer Simulationsverfahren möglich. Bereits seit einigen Jahren sind Verfahren zur instationären Berechnung des Wärme- und Feuchtetransports in Bauteilen verfügbar. Die steigende Anzahl von Fachveröffentlichungen zeigt, dass diese Verfahren zunehmend zum Einsatz kommen. Wegen der Einschränkungen der stationären Dampfdiffusionsbetrachtungen nach Glaser verweist die DIN 4108-3 zur Beurteilung von Gründächern oder von Bauteilen mit Rohbau- bzw. eingedrungener Regenfeuchte auf diese instationären hygrothermischen Berechnungsmodelle. Seit 2007 existiert mit DIN EN 15 026 eine europäische Norm, die diese Modelle und ihre

Anwendung regelt. Diese Norm bildet die Grundlage für die instationäre Feuchteschutzbeurteilung von Baukonstruktionen durch die Betrachtung der sich unter natürlichen Klimabedingungen innerhalb eines Bauteils einstellenden Temperatur und Feuchteverhältnisse. Das Ziel der DIN EN 15 026 ist es, das veraltete Glaser-Verfahren abzulösen. Deshalb bezieht sie sich ausschließlich auf eindimensionale Simulationen, da deren Ergebnisse heute als zuverlässig gelten und die entsprechenden Rechenmodelle relativ einfach zu handhaben sind. Zur Qualitätssicherung der Simulationsverfahren enthält die Norm außerdem im normativen Anhang A ein Validierungsbeispiel, für das eine analytische Lösung aufgeführt ist.

Dazu existieren Angaben, in welchen Bereichen sich die numerischen Rechenergebnisse bewegen dürfen, damit das Simulationsverfahren den Anforderungen der Norm genügt. Dazu muss ein Rechenmodell folgende Speicher- und Transportphänomene erfassen: • Wärmespeicherung des trockenen Baustoffs und des darin enthaltenen Wassers • Wärmetransport durch feuchteabhängige Wärmeleitung • Wärmeübertragung durch Dampfdiffusion (Latentwärmeeffekte) • Feuchtespeicherung durch Wasserdampfsorption und Kapillarkräfte • Feuchtetransport durch Wasserdampfdiffusion

• Flüssigtransport durch Oberflächendiffusion und Kapillarleitung

relative Feuchte [%]

Feuchteschutz

C 2.19 Wasserdampfpartialdruck- und Sättigungsdampfdruckverläufe im Flachdach während der 60-tägigen Tauperiode, errechnet auf Basis der Temperaturgradienten C 2.20 Wasserdampfpastialdruck- und Sättigungsdampfdruckverläufe im Flachdach während der 90-tägigen Verdunstungsperiode. Durch die erhöhte Oberflächentemperatur von 20 °C schneidet der unkorrigierte Dampfdruckgradient den Sättigungsdampfdruck. Diese physikalisch nicht begründete Vorgehensweise führt zu einer verstärkten rechnerischen Austrocknung der Konstruktion. C 2.21 Wasserdampfpartialdruck- und Sättigungsdampfdruckverläufe im Flachdach während der 90-tägigen Standard-Verdunstungsperiode ohne den Dachbonus einer erhöhten Oberflächentemperatur von 20 °C C 2.22 substratbezogene Grenzlinien für das Auskeimen von Schimmelpilzsporen in Abhängigkeit von Temperatur und Luftfeuchte. Neben den hygrothermischen Bedingungen spielt auch die Substratqualität eine große Rolle. Außerhalb der

jeweiligen Grenzlinien findet keine Sporenauskeimung statt, die die Voraussetzung für Schimmelpilzwachstum darstellt. C 2.23 Tagesmittelwerte der Raumlufttemperatur und -feuchte in Wohn- und Bürogebäuden in Abhängigkeit von der Tagesmitteltemperatur der Außenluft nach DIN EN 15 026, Anhang C a Raumlufttemperatur b Raumluftfeuchte A Räume mit normaler Belegung B Räume mit hoher Belegung C 2.24 Verteilungen von Temperatur, relativer Feuchte und Wassergehalt und deren jeweilige Schwankungsbreiten (hell gefärbte Bereiche) in einem Betonflachdach mit unzureichender Dampfbremse (sd = 20 m) im siebten Jahr nach der Erstellung. Die Rohbaufeuchte, die durch die Dampfbremse aus dem Ortbeton in die Mineralwolledämmung gelangt ist, wandert im Jahreszyklus entsprechend den Temperaturverhältnissen zwischen Dachabdichtung und Dampfbremse hin und her, während der Beton langsam nach innen austrocknet.

100

Substratgruppen II biologisch kaum verwertbar (z. B. mineralische Baustoffe) I biologisch gut verwertbar (z. B. Tapeten, Verschmutzung) 0 optimales Substrat (biologische Vollmedien)

95

90

85 LIMBauII

80

LIMBauI 75 LIM 0

70 0

5

10

15

20

25

30

Temperatur [°C]

30

25

20

15 -20

-10

0

10

20

30 θ e [°C]

20

30 θ e [°C] C 2.23

relative Raumluftfeuchte Φi [%]

a

Die Norm unterscheidet bei inneren und äußeren Randbedingungen jeweils drei verschiedene Qualitäten. Bei den Außenklimabedingungen sind das:

80

B

A

40

20 -20

b

Folgende Klimaparameter sind bei der Berechnung zu berücksichtigen: • Raum- und Außentemperatur • raum- und außenseitige Luftfeuchte • kurz- und langwellige Strahlung (Sonnenstrahlung und thermische Strahlung) • Niederschlag und Wind

relative Raumluftfeuchte Φi [%]

Raumlufttemperatur θi [°C]

C 2.22

Randbedinungen für die Berechnung

-10

0

10

C 2.24

71

100

30

80

15

60

0

40

-15

20

-30

I

II

III

Temperatur [°C]

a

b

45

IV Zeit [Quartal]

Innenklima

0

100

30

80

15

60

0

40

-15

20

-30

I

II

III

IV Zeit [Quartal]

relative Feuchte [%]

Außenklima 45

relative Feuchte [%]

Temperatur [°C]

Feuchteschutz

0

C 2.25

C 2.26

C 2.25

C 2.26

C 2.27

C 2.28

72

Verlauf Außenlufttemperatur und -feuchte a für das Feuchtereferenzjahre auf der Alpennordseite b Raumklimabedingungen gemäß DIN EN 15 026 für eine normale Belegung (siehe Abb. C 2.23 a) Aufbau eines Flachdachs in Holzbauweise: OSB-Platte 22 mm, Mineralfaserdämmung 240 mm, Tragkonstruktion 240 mm, Dampfbremse berechneter Verlauf des Gesamtwassergehalts im Dach in Abhängigkeit von den Dampfdiffusionseigenschaften der eingesetzten Dampfbremse. Der Anfangswassergehalt entspricht dem Wassergehalt der eingebauten Materialien im lufttrockenen Zustand (Gleichgewichtsfeuchte bei 80 % r. F.). Bei der hygrothermischen Simulation wurde der Feuchteeintrag durch Dampfkonvektion in Anlehnung an den Entwurf der Holzschutznorm DIN 68 800-3 berücksichtigt. berechneter Verlauf der Holzfeuchte in der äußeren OSB-Schalung des Flachdachs. Grundlage der Berechnung ist der kurzwellige Absorptionsgrad a a in Abhängigkeit von den Dampfdiffusionseigenschaften der eingesetzten Dampfbremse b mit feuchteadaptiver Dampfbremse (PA-Folie) und reflektierender (weißer) Abdichtung in Abhängigkeit vom Außenklima am jeweiligen Standort

• 1. Wahl: Messdaten aus mindestens 10 Jahren • 2. Wahl: Referenzjahr, das die schwerwiegendsten Probleme verursacht, wahrscheinlich einmal in zehn Jahren. Das kann je nach Situation ein besonders kaltes oder warmes Jahr sein (winterliche oder sommerliche Tauwasserbildung) • 3. Wahl: mittlerer Wetterdatensatz, mit dem durch eine jährliche Temperaturverschiebung von ± 2 K ein extremes Jahr simuliert wird Bei der Klassifizierung der einzusetzenden Raumklimabedingungen handelt es sich um: • 1. Wahl: Messwerte für ein ähnliches Gebäude unter gleichen klimatischen Bedingungen oder durch Klimaanlagen festgelegte Sollwerte • 2. Wahl: Ergebnisse aus der hygrothermischen Gebäudesimulation • 3. Wahl: Ermittlung der Raumluftbedingungen aus festgelegten Feuchteproduktions- und Luftwechselraten Falls keine dieser Auswahlmöglichkeiten praktikabel ist, können die Raumklimabedingungen gemäß Anhang C der DIN EN 15 026 abgeleitet werden (alternativ mithilfe der Klassifizierung in DIN EN ISO 13 788), davon wird hier allerdings abgeraten, da diese Werte für die Feuchte deutlich überhöht sind. Darstellung der instationären Rechenergebnisse

Als Rechenergebnisse werden die stündlichen Veränderungen der Temperatur- und Feuchtefelder an den Bauteilgrenzen sowie der Wärme- und Feuchteströme über denselben ausgegeben. Anhand dieser Ergebnisse ist es möglich, sowohl die langzeitlichen Verläufe der Temperatur, relative Feuchte und die des Wassergehalts an verschiedenen Positionen im Bauteil als auch deren örtliche Verteilungen zu bestimmten Zeitpunkten zu ermitteln. Eine zweckmäßige und anschauliche Art der Ergebnisdarstellung ist die filmähnliche Abfolge der instationären Feuchte- und Temperaturprofile (Abb. C 2.24, S. 71). Beurteilung der Rechenergebnisse

Die Beurteilung der Ergebnisse von hygrothermischen Simulationsberechnungen orientiert sich an den Wassergehalten und an den Temperatur- und Feuchteverhältnissen in den einzelnen Bauteilschichten. Ähnlich wie bei der Bewertung nach Glaser kommt es darauf an, dass sich in der Konstruktion langfristig kein Wasser ansammelt. Nach einer Verlaufsanalyse des Gesamtwassergehalts betrachtet man die hygrothermischen Verhältnisse in den einzelnen Materialschichten sowie an den Oberflächen und Materialgrenzen. An den raumseitigen Oberflächen und im Bereich von Luftschichten in den wärmeren Bereichen eines Bauteils besteht die Gefahr von Schimmelpilzbildung, wenn es zur Überschreitung der entsprechenden Temperatur- und Feuchtegrenzen kommt (Abb. C 2.22, S. 71).

Zur Beurteilung der Wassergehalte in den einzelnen Schichten ist ein Vergleich mit dem Grenzwassergehalt für die jeweiligen Baustoffe – falls vorhanden – zweckmäßig. Bei Holz oder Holzwerkstoffen wird meist eine Grenze von 20 Masse-% angenommen, die möglichst nicht längere Zeit überschritten werden sollte. Für die meisten mineralischen Baustoffe gibt es eine solche Grenze im Allgemeinen nicht. An dieser Stelle ist von Überlegungen auszugehen, dass z. B. die Feuchte in frostempfindlichen Materialien nicht über einen bestimmten, als kritisch geltenden Wassergehalt ansteigen darf. Anwendungsbeispiel Flachdach in Holzbauweise

Die bisherigen Betrachtungen zeigen, dass die häufig zu ungenauen stationären Verfahren zur Feuchteschutzbeurteilung Probleme mit sich bringen und zu Schäden führen können. Dies trifft vor allem auf Flachdächer in Holzbauweise zu. Im folgenden Abschnitt wird gezeigt, welche Analysen mithilfe der hygrothermischen Simulation möglich sind. Anhand einer Flachdachkonstruktion mit 240 mm Mineralfaserdämmung und äußerer OSB-Schalung (Abb. C 2.26) soll neben der instationären Berechnung der Dampfdiffusionsvorgänge auch der Einfluss der Dampfkonvektion auf das Feuchteverhalten der Konstruktion in Anlehnung an DIN 68 800-2 untersucht werden [11]. Die graue Abdichtung des Dachs weist einen Diffusionswiderstand von 300 m und eine kurzwellige Strahlungsabsorptionszahl von 0,6 auf. Auf der Innenseite wird entweder eine Dampfsperre mit einem sd-Wert von 100 m bzw. 2 m oder eine feuchteadaptive Dampfbremse aus Polyamid (PA-Folie) mit variablem Dampfdiffusionswiderstand (siehe Feuchteadaptive Dampfbremsen, S. 96) eingesetzt. Gemäß DIN EN 15 026 wird als Außenklima das Feuchtereferenzjahr (meteorologischer Datensatz auf der Basis von Stundenwerten für ein feuchtetechnisch kritisches Jahr) der Alpennordseite verwendet und für den Innenraum eine normale Belegung vorausgesetzt (Abb. C 2.23 a, S. 71). Als Zone, in der möglicherweise Tauwasser aufgrund von Dampfkonvektion ausfällt, kommt bei dieser Konstruktion nur der Bereich zwischen OSB-Schalung und darunterliegender Mineralfaserdämmung infrage. Die Berechnungen werden mithilfe einer hygrothermischen Simulationssoftware für den in Abb. C 2.26 dargestellten Dachaufbau eines zweistöckigen Hauses (h = 5 m) durchgeführt. Ausgehendend vom lufttrockenen Zustand der Konstruktion, d. h. alle Materialien im Dach sind zu Beginn im Gleichgewicht mit der mittleren Außenluftfeuchte von 80 % relative Feuchte, startet die Berechnung im Oktober und wird mit demselben Klimadatensatz über einen Zeitraum von fünf Jahren fortgeführt. Die sich dabei ergebenden Verläufe des Gesamtwassergehalts im Dach sind für die Konstruktionsvarianten mit den verschiedenen Dampfbremsen in Abb. C 2.27 dargestellt. Die stetige

sd = PA-Folie

sd = 2 m

sd = 100 m

3

2

25

sd = PA-Folie

sd = 2 m

sd = 100 m

20

Wassergehalt = OSB [M.-%]

4

Wassergehalt = OSB [M.-%]

Gesamtwassergehalt [kg/m²]

Feuchteschutz

25

Mittelmeerinsel

Alpensüdseite Alpennordseite

20

15

15 1

a = 0,6

0 0

a = 0,6

0 1

2

3

4 5 Zeit [Jahre] C 2.27

Zunahme der Feuchte im Dachaufbau mit der stark diffusionshemmenden Dampfbremse (sd = 100 m) zeigt, dass hier ein Problem vorhanden ist. Für die genauere Auswertung ist es sinnvoll, die Bauteilschicht zu betrachten, die das größte feuchtetechnische Risiko in sich birgt. In diesem Fall ist das die obere Schalung aus OSB, deren Wassergehaltsverläufe für die drei unterschiedlichen Konstruktionsvarianten in Abb.C 2.28 a eingezeichnet sind. Die Tatsache, dass der Feuchtegehalt der OSBSchalung im Dach mit der stark diffusionshemmenden Dampfbremse innerhalb von fünf Jahren die als kritisch geltenden 20 Masse-% erreicht, während die Schalung bei den Varianten mit den anderen Dampfbremsen immer trockener wird, zeigt eindeutig, welcher Konstruktionsaufbau nicht gewählt werden sollte. Am besten schneidet hier der Aufbau mit der feuchteadaptiven PA-Folie ab, da deren variabler Dampfdiffusionswiderstand im Winter, wenn Tauwassergefahr herrscht, größer ist als im Sommer, wenn das Dach austrocknen soll. Allerdings hat auch das Austrocknungspotenzential der PA-Folie seine Grenzen, wie die Ergebnisse für den Wassergehalt der OSBSchalung der gleichen Konstruktion, diesmal jedoch mit reflektierender (extrem weißer) Dachoberfläche in Abb. C 2.28 b zeigen. Durch die starke Reflektion der solaren Einstrahlung erwärmt sich die Dachoberfläche unter den Klimabedingungen der Alpennordseite nur sehr wenig, sodass die Rücktrocknung im Sommer unzureichend ist. In einem wärmeren Klima wie z. B. auf der Alpensüdseite oder im Mittelmeerraum würde das Dach jedoch auch mit reflektierender Dachoberfläche problemlos funktionieren.

Feuchteschutzhinweise für die Praxis Die hygrothermische Simulation gilt heute als sicherstes – allerdings auch aufwendigstes – Verfahren zur Feuchteschutzbemessung. Mit diesem Verfahren lässt sich neben den bekannten Fragestellungen zur winterlichen Tauwasserbildung auch das sommerliche Austrocknungspozential sowie der Einfluss der

0

a = 0,3 + PA-Folie

0 1

2

3

0

4 5 Zeit [Jahre]

1

2

3

4 5 Zeit [Jahre] C 2.28

a

b

Rohbaufeuchte zuverlässig prognostizieren. Im Gegensatz zu der stationären Methode ist die Feuchteschutzbeurteilung für alle möglichen Außen- und Raumklimabedingungen durchführbar. Das gilt jedoch nur unter der Voraussetzung, dass für die eingesetzten Materialien hinreichend genaue Stoffkennwerte vorliegen. Außerdem ist die entsprechende Erfahrung im Umgang mit numerischen Simulationsverfahren sowie genügend Sachverstand für die abschließende Plausibilitätskontrolle notwendig. Viele feuchteunempfindliche Standardaufbauten lassen sich aber auch ohne jegliche Berechnung bemessen. Beispielsweise gibt es bei Flachdächern aus Ortbeton in der Regel kein Problem mit eindiffundierender Raumluftfeuchte. Hier stellt die austrocknende Rohbaufeuchte die größte Feuchtelast dar, vor der die darüberliegende Wärmedämmung unbedingt zu schützen ist. Als Lösung bietet sich in diesem Fall der Einsatz einer möglichst dichten Dampfbremse an. Im Gegensatz dazu ist bei Holzkonstruktionen nur eine Dampfbremse einzusetzen, die auch eine gewisse Austrocknung zum Raum hin zulässt. Generell ist eine feuchteadaptive Dampfbremse am sinnvollsten. Da bei Metallsandwichkonstruktionen nicht die Dampfdiffusion, sondern die Dampfkonvektion das größte Problem darstellt, muss auf eine durchgehende Luftdichtheitsebene geachtet werden. In den folgenden Situationen ist eine genaue Analyse der Feuchteverhältnisse im Dach im Zusammenhang mit der Planung unabdingbar: • Die Innenrandbedingungen unterscheiden sich stark von den normalen Raumklimabedingungen in Büro- oder Wohnräumen. • Der Standort oder die Höhe über dem Meeresspiegel bewirkt ein deutliches Abweichen von den gewohnten mitteleuropäischen Klimaverhältnissen. • Die Schichtenfolge oder Bauteilanschlüsse entsprechen nicht dem bewährten Standard. • Neue Materialien werden eingesetzt, deren Eigenschaften sich von den traditionellen Baustoffen stark unterscheiden. • Der Dachaufbau enthält Materialien, deren Funktion und Dauerhaftigkeit bei leicht erhöhter Feuchte beeinträchtigt werden.

In diesen Fällen sind hygrothermische Simulationen zur Feuchteschutzbemessung erforderlich. Sind die Rechenergebnisse auch bei diesem Verfahren nicht eindeutig günstig, sollte entweder die Wahl der Dachkonstruktion überdacht werden oder eine genauere Beobachtung der Konstruktion nach deren Erstellung erfolgen. Mithilfe von eingebauten Sensoren ist es heute möglich, die Feuchte im Dach längerfristig zu überwachen und gezielt auf kritische Werte zu reagieren.

Anmerkungen [1] Mohrmann, Martin: Feuchteschäden beim Flachdach. In: Holzbau – die neue quadriga. Berlin 3/2007, S. 13ff. [2] Geißler, Achim; Hauser, Gerd: Abschätzung des Risikopotentials infolge konvektiven Feuchtetransports. Abschlussbericht AIF-Forschungsvorhaben Nr. 12764, Kassel 2002 [3] Oswald, Rainer: Fehlgeleitet. Unbelüftete Holzdächer mit Dachabdichtungen. In: deutsche bauzeitung 7/2009, S. 74ff. [4] Zirkelbach, Daniel; u.a.: Dampfkonvektion wird berechenbar – Instationäres Modell zur Berücksichtigung von konvektivem Feuchteeintrag bei der Simulation von Leichtbaukonstruktionen. AIVC Conference. Berlin 2009 [5] Künzel, Hartwig. M.: Dampfdiffusionsberechnung nach Glaser – quo vadis? In: IBP Mitteilung 355. Stuttgart 1999 [6] Geshwiler, M.: Air Pressures in Wood Frame Walls. Thermal Performance of the Exterior Envelopes of Buildings. 7th Conference Clearwater Beach, Florida 1998 [7] Schmidt, Daniel; Winter, Stefan: Flachdächer in Holzbauweise. Hrsg. vom Informationsdienst Holz. Bonn 2008 [8] Künzel, Hartwig M.; Zirkelbach, Daniel: Trocknungsreserven schaffen – Einfluss des Feuchteeintrags aus Dampfkonvektion. In: Holzbau – die neue quadriga 1/2010, S. 28ff. [9] Finch, G.; Hubbs, B.; Bombino, R.: Osmosis and the Blistering of Polyurethane Waterproofing Membranes. 12th Canadian Conference on Building Science and Technology. Montreal 2009 [10] Künzel, Hartwig M.; Sedlbauer, Klaus: Reflektierende Flachdächer – sommerlicher Wärmeschutz kontra Feuchteschutz. In: IBP Mitteilung 482. Stuttgart 2007 [11] ebd. [2]

73

Brandschutz Ulrich Max

C 3.1

Als Brände im bautechnischen Sinn werden alle Schadensfeuer in oder an Gebäuden bezeichnet. Mögliche Brandursachen reichen von Selbstentzündung über technische Defekte bis hin zu Brandstiftung (Abb. C 3.2). Zur Begrenzung der durch Brand entstehenden Schäden an Personen und Sachwerten werden in den Bauvorschriften der Länder in Abhängigkeit von der Nutzung eines Gebäudes Brandschutzmaßnahmen vorgeschrieben, die bei der Planung zu berücksichtigen sind. Ein Brand entsteht, wenn folgende Voraussetzungen für die Verbrennung gleichzeitig erfüllt sind: • Es müssen brennbare Stoffe vorhanden sein. • Die brennbaren Stoffe müssen durch Zündquellen thermisch aufbereitet werden, bis deren Zündtemperatur erreicht ist. • Es muss Sauerstoff verfügbar sein. In der Praxis ist allerdings stets von einer möglichen Brandentstehung auszugehen, da brennbare Stoffe und Sauerstoff praktisch immer vorhanden sind. Durch die Beschränkung von möglichen Zündquellen, z. B. von offenem Feuer oder Heißarbeiten (Trennen, Bohren, Schleifen und Schweißen), kann die Häufigkeit einer Brandentstehung in Gebäuden reduziert, jedoch nicht zuverlässig verhindert werden.

Brandphasen

C 3.1 Brandtest an Dichtungsbahnen nach DIN 4102-7 C 3.2 Brandursachen in Deutschland nach dem Institut für Sachverständigenwesen e. V. C 3.3 idealisierter Verlauf von Temperatur und Brandleistung in den verschiedenen Brandphasen bei einem Brand in einem Gebäude C 3.4 Übersicht der Brandschutzmaßnahmen

74

Zur Entzündung kommt es, wenn ein brennbarer Stoff durch eine Zündquelle soweit thermisch aufbereitet wird, bis er bzw. seine Zersetzungsprodukte (Pyrolyseprodukte) ihre Entzündungstemperatur erreicht haben, sie mit dem vorhanden Sauerstoff reagieren und dabei Wärme freigesetzt wird. Nach der Entzündung eines Stoffs verläuft die Verbrennung selbstständig weiter, bis zunächst der sogenannte Entstehungsbrand eintritt, der mit zunehmender Brandentwicklung verbunden ist (Abb. C 3.3). Im Normalfall kann ein Brand in dieser Phase durch anwesende Personen gelöscht werden, ohne dass diese sich selbst gefährden. Ohne begrenzende Maßnahmen ist eine Brandausbreitung nicht zu stoppen, bis die

gesamte Menge der brennbaren Stoffe verbrannt ist. Je nach Art der Stoffe schließt sich eine mehr oder weniger lange Schwelbrandphase mit einer sehr begrenzten Brandausbreitung an, in der nur eine geringe Brandleistung auftritt. Branderkennungssysteme (z. B. Rauchmelder) und die automatische Meldung zur Feuerwehr können in dieser Phase helfen, den entstandenen Brand zu löschen, bevor er auf größere Teile des Raums oder des Gebäudes übergreifen kann. Ist eine frühzeitige Löschung nicht erfolgreich, kommt es zu einer weiteren Brandausbreitung, deren Geschwindigkeit mit steigender Temperatur im Raum zunimmt. Decken bzw. dem Flachdach des betroffenen Gebäudes kommt dann eine besondere Bedeutung zu. Nach den Temperaturen in der Nähe des Brandherds liegen die höchsten Temperaturen im Raum im Bereich des Dachs, da Rauchgase nach oben steigen und sich unterhalb des Flachdachs nach allen Seiten ausbreiten, bis sie von größeren Unterzügen oder Rauchschürzen daran gehindert werden. Zu einer Entzündung der brennbaren Baustoffe am Dach oder einer Unterdecke kommt es, wenn dort Temperaturen entstehen, die den Zündtemperaturen der Stoffe entsprechen. Durch die Ausbreitung der Rauchgase unterhalb der Decke werden die dort vorhandenen brennbaren Baustoffe erwärmt, sodass sie sich großflächig entzünden. Dieser zeitlich begrenzte Vorgang wird Feuerübersprung (Flashover) genannt. Ein Flashover tritt dann auf, wenn im Deckenbereich Temperaturen von 300 bis 500 °C erreicht sind. Bei kleinen Räumen wird durch die Brandausbreitung der gesamte Raum erfasst. Man spricht dann vom sogenannten Vollbrand, d. h. die Verbrennung findet auf der gesamten Grundfläche des Raums statt. Dabei können im Raum Temperaturen von 1000 °C und mehr auftreten. Nach der Vollbrandphase klingt der Brand ab, vorausgesetzt, dass die größte Menge der brennbaren Stoffe bis dahin verbrannt ist. Bei sehr großen Räumen (z. B. Industriehallen) ist ein Flashover mit einer plötzlichen Brandausbreitung über die gesamte Grundfläche des Raums weniger wahrscheinlich, da sich die Rauchgase bei der Ausbreitung unter der

Brandschutz

Entwicklungsbrand Brandursachen

menschliches Fehlverhalten

19 %

sonstige und unbekannte Ursachen

16 %

Brandstiftung

15 %

Überhitzung

6%

offenes Feuer

4%

Selbstentzündung

4%

feuergefährliche Arbeiten

2%

Explosion

2%

Blitzschlag

1%

TBR

>700 200

>700

Abklingen

ΙV

> 50 – 1200

Bei Verkaufsstätten gelten nach der MusterVerkaufsstättenverordnung (MVkVO) die gleichen Anforderungen an die Feuerwiderstandsklasse des Dachtragwerks wie bei Versammlungsstätten. Die Bedachung über Verkaufsräumen muss (einschließlich der Dämmung) mit Ausnahme der Dachhaut und der Dampfsperre aus nicht brennbaren Baustoffen bestehen.

tragend ohne Raumabschluss

_ 30 >

Verkaufsstätten

bauaufsichtliche Benennung

_ 30 >

und Szenenflächen im Freien müssen mindestens feuerhemmend klassifiziert sein oder aus nichtbrennbaren Baustoffen bestehen (siehe § 3 (1) Versammlungsstättenverordnung VStättVO). Unterdecken und Bekleidungen an Decken in Versammlungsräumen (und damit auch unter Flachdächern über Versammlungsräumen) sind aus nicht brennbaren Baustoffen auszubilden. In Versammlungsräumen von nicht mehr als 1000 m² Grundfläche können auch Bekleidungen aus mindestens schwer entflammbaren Baustoffen oder geschlossen nicht hinterlüftete Holzbekleidungen eingesetzt werden (siehe § 3 (2) VStättVO). Dämmstoffe müssen aus nicht brennbaren Baustoffen bestehen (siehe § 4(1) VStättVO).

1 2

Industriebauten

Bei Industriebauten werden in Abhängigkeit von den anlagentechnischen und abwehrenden Brandschutzmaßnahmen größere Brandabschnitte zugelassen, d. h. der Abstand von Brandwänden kann gegenüber den Anforderungen der MBO vergrößert werden (IndBauRL, Abschnitt 6). Außerdem besteht die Möglichkeit, die Anforderungen an die Tragkonstruktion abhängig von den vorhandenen Brandlasten zu berechnen. Dazu wird eine Brandlastberechnung als Bemessungsverfahren nach DIN 18 230 angewendet (IndBauRL, Abschnitt 7). Die tragenden und aussteifenden Bauteile sowie das Haupttragwerk des Dachs (z. B. Binder) sind ohne Brandlastberechnung in der Feuerwiderstandsklasse nach Abb. C 3.8 herzustellen. Sie müssen aus nicht brennbaren Baustoffen bestehen oder feuerhemmend ausgeführt sein. Holz- oder Kunststofftragwerke sind daher nur zulässig, wenn diese mindestens feuerhemmend ausgebildet werden. Bedachungen mit einer Dachfläche von mehr als 2500 m2 (Aufbau z. B. bestehend aus Dachhaut, Wärmedämmung, Dampfsperre, Träger der Dachhaut) sind nach den Anforderungen in der IndBauRL, Abschnitt 5.11 so auszubilden, dass eine Brandausbreitung über das Dach behindert wird. Dies gilt z. B. als erfüllt bei Dächern • nach DIN 18 234-1 einschließlich Beiblatt 1 • mit tragender Dachschale aus mineralischen Baustoffen (wie Beton und Porenbeton) • mit Bedachungen aus nicht brennbaren Baustoffen.

2

3 3

4 1 2 a

3

Wärmedämmung nicht brennbar Dachhaut, Klebstoffe, Wärmedämmung nicht brennbar Brandwand

Anzahl der Geschosse des Gebäudes

b

1

2

3

F 90

F 60

4

5

F 90

F 90

F 90

F 30

K1

1800 1

3000

800 2, 3

1600 2

2400

1200 2, 3

1800

1500

1200

K2

2700 1

4500

1200 2, 3

2400 2

3600

1800 2

2700

2300

1800

K 3.1

3200 1

5400

1400 2, 3

2900 2

4300

2100 2

3200

2700

2200

K 3.2

3600 1

6000

1600 2, 3

3200 2

4800

2400 2

3600

3000

2400

K 3.3

4200 1

7000

1800 2, 3

3600 2

5500

2800 2

4100

3500

2800

K 3.4

4500 1

7500

2000 2, 3

4000 2

6000

3000 2

4500

3800

3000

10000 1

10000

8500

8500

8500

6500

6500

5000

4000

K4

F 60

3

C 3.7

F 30

Größe von Brandabschnitten [m2]

Sicherheitskategorie

2

Wärmedämmung nicht brennbar Trapezblech Stahlauflage Stahlstütze

ohne Anforderungen

Feuerwiderstandsdauer der tragenden und aussteifenden Bauteile

1

1 2 3 4

Breite des Industriebaus ≤ 40 m und Wärmeabzugsfläche ≥ 5 % (nach DIN 18 230-1) Wärmeabzugsfläche ≥ 5 % (nach DIN 18 230-1) Für Gebäude geringer Höhe ergibt sich nach §25 Abs. 1 im Vergleich zu § 28 Abs. 1 Nr. 2 MBO eine zulässige Größe von 1600 m2

C 3.5 C 3.6

C 3.7

Baustoffanforderungen und Klassifizierungen nach europäischen und deutschen Prüfverfahren Anforderungen an tragende Bauteile (Stützen, Decken und gegebenenfalls Flachdächer) in Abhängigkeit von der Gebäudeklasse nach MBO Bei Anschlüssen an eine Brandwand dürfen brennbare Dachbahnen und andere brennbare Bauteile nicht in die Brandwand eingreifen oder über diese hinwegführen.

C 3.8

a Anschluss eines Flachdachs an eine tragende Brandwand bei massiven Flachdächern b Anschluss eines Flachdachs an eine nicht tragende Brandwand bei Flachdächern aus Trapezblech C 3.8 zulässige Größe von Brandabschnitten in Industriebauten ohne Brandlastberechnung, abhängig von der Feuerwiderstandsdauer der tragenden aussteifenden Bauteile sowie der Anzahl der Geschosse

77

Schallschutz Phillip Leistner, Lutz Weber

C 4.1

Das Ziel der akustischen Gestaltung von Gebäuden ist es, geeignete Bedingungen für die Nutzer zu schaffen. Gesundheit, Wohlbefinden und bei Arbeitsräumen auch die Leistungsfähigkeit sind die wesentlichen Gesichtspunkte. Dabei geht es nicht nur um das Vermeiden von Belästigungen oder gar Belastungen, sondern darum, aktiv für angenehme akustische Bedingungen zu sorgen. Aspekte wie Luftschalldämmung gegenüber Außengeräuschen, Trittschall- und Körperschalldämmung sowie Schallabsorption im Raum spielen in diesem Zusammenhang eine wesentliche Rolle. Da sich die einzelnen Kriterien gegenseitig beeinflussen, sind die schalltechnischen Anforderungen in Kombination mit den konstruktiven, wärme- und feuchteschutztechnischen sowie gestalterischen Aspekten zu sehen, um eine funktionale und wirtschaftlich beste Ausführung zu erreichen.

Grundlagen Physikalisch bedingt beeinflussen sich bauund raumakustische Eigenschaften in unterschiedlichem Maß. So hängt z. B. der resultierende Schallschutz zwischen Räumen sowohl von der Schalldämmung der Trennbauteile als auch von der akustischen Dämpfung in den Räumen ab. Im Folgenden werden einige wichtige begriffliche Definitionen vorgenommen (Abb. C 4.2). C 4.1 Der Schutz vor Verkehrslärm ist eines der wesentlichen Ziele der akustischen Planung. C 4.2 akustische Aspekte, welche die Planung und Ausführung von Flachdächern beeinflussen: 1 Luftschalldämmung von Lichtkuppeln, Lüftungselementen usw. 2 Schalllängsdämmung zwischen Räumen 3 Schallabstrahlung infolge Trittschall, Schwingungen von Anlagen und Installationen 4 Regengeräusche 5 Nachhallzeit im Raum C 4.3 Mindestanforderungen an das resultierende Schalldämmmaß in Abhängigkeit vom maßgeblichen Außenlärmpegel L mA nach DIN 4109 C 4.4 resultierendes Schalldämmmaß eines Flachdachs in Abhängigkeit vom Flächenanteil der Oberlichter C 4.5 Korrektursummand K zur Berücksichtigung des Frequenzspektrums von Außenlärm nach VDI 2719 und VDI 4100

78

Luftschalldämmung

Die Luftschalldämmung beschreibt den Widerstand eines Bauteils gegen Schallschwingungen durch Außenlärm, aber auch durch Geräusche aus benachbarten Räumen im Gebäude. Schalldämmmaß Die Schallschutzwirkung von Bauteilen gegenüber Luftschallanregung ist durch ihr Schalldämmmaß R gekennzeichnet, das als logarithmisches Verhältnis zwischen auftreffender und durchgelassener Schallleistung, P1 und P2, definiert ist: R = 10 lg

( )

P1 [dB] P2

Ein Bauteil mit einer Schalldämmung von R = 30 dB vermindert die Schallleistung beispielsweise um den Faktor 1000. Da zwischen der Empfindlichkeit des menschlichen Gehörs und dem einwirkenden Schalldruck ein logarithmischer Zusammenhang besteht, wird subjektiv lediglich eine Verringerung der Lautstärke um etwa den Faktor 8 empfunden. Eine Pegelminderung von 10 dB entspricht im mittleren Pegelbereich in etwa einer Halbierung der wahrgenommenen Lautstärke. Erfolgt die Schallübertragung neben dem trennenden Bauteil zusätzlich auch über flankierende Bauteile, so ist der Buchstabe R mit einem Apostroph zu versehen (sogenanntes Bauschalldämmmaß R'). Bewertetes Schalldämmmaß Da im Allgemeinen mit zunehmender Frequenz ein starker Anstieg des Schalldämmmaßes zu verzeichnen ist, wird die Schalldämmung normalerweise als Terzspektrum im Frequenzbereich von 50 – 5000 Hz gemessen. Für viele bauakustische Anwendungen ist eine frequenzabhängige Betrachtung jedoch nicht unbedingt erforderlich, sodass die Berechnungen näherungsweise mit Einzahlangaben erfolgen können. Um eine repräsentative Einzahlangabe zu erhalten, wird aus dem gemessenen Spektrum nach DIN EN ISO 717-1 das bewertete Schalldämmmaß Rw gebildet. Bei Außenbauteilen ist Rw allerdings mit Vorsicht anzuwenden, da es auf das Spektrum wohnüblicher Innengeräusche abgestimmt ist, während Außenlärm (z. B. Verkehrsgeräusche) demgegenüber zumeist in weitaus stärkerem Maße tieffrequente Geräuschanteile enthält [1]. Erschwerend kommt hinzu, dass Rw nur für den Frequenzbereich von 100 bis 3150 Hz gebildet wird, sodass wichtige Teile des menschlichen Hörbereichs, der mit unterschiedlicher Empfindlichkeit von etwa 20 bis 20 000 Hz reicht, ausgespart bleiben. Das gilt insbesondere für die Frequenzen zwischen 50 und 100 Hz, die beim baulichen Schallschutz gegenüber Verkehrslärm eine wichtige Rolle spielen. Zur Berücksichtigung der besonderen akustischen Situation bei Außenbauteilen wird der Spektrum-Anpassungswert Ctr nach DIN EN ISO 717-1 verwendet, der zum bewerteten Schalldämmmaß Rw

Schallschutz

zu addieren ist. Der Ctr Wert berücksichtigt Lärmquellen wie z. B. städtischer Straßenverkehr. Alternativ können auch die in VDI 2719 und VDI 4100 definierten Korrektursummanden herangezogen werden. In den geltenden Schallschutzanforderungen, die sich auch bei Außenbauteilen auf das bewertete Schalldämmmaß Rw beziehen, ist diese Problematik allerdings bislang nicht berücksichtigt. Schalldämmung des Dachs Zur Messung der Schalldämmung im Prüfstand wird das zu prüfende Dach nach DIN EN ISO 140-3 zwischen zwei übereinanderliegenden Räumen eingebaut. Im oberen Raum (Senderaum) wird mit einem Lautsprecher ein diffuses Schallfeld erzeugt. Die daraus resultierenden Schallpegel im Sende- und Empfangsraum, L1 und L2, werden gemessen. Aus den Messwerten lässt sich die Schalldämmung des Dachs bestimmen:

(

S∙T 0,16 V

)

R' w,res = -10 lg

(

3

Am Bau wird die Dachfläche nach DIN EN ISO 140-5 von oben in einem Winkel von 45° mit einem Lautsprecher beschallt. Die nach DIN EN ISO 140-3 und DIN EN ISO-5 ermittelten Schalldämmmaße stimmen annähernd überein, wobei sich am Bau wegen der andersartigen Geräuschanregung im Allgemeinen etwa 1– 2 dB höhere Werte ergeben [2]. Zum Schutz vor Außenlärm sind in DIN 4109 Mindestanforderungen an die Luftschalldämmung von Außenbauteilen festgelegt. Die Anforderungen sind baurechtlich verbindlich und hängen neben dem Außenlärmpegel von der Art des schutzbedürftigen Raums ab. Eine weitere zu beachtende Komponente stellt auch die anteilige Fläche der Außenbauteile dar. Zu den angegebenen Anforderungen (Abb. C 4.3) ist deshalb in Abhängigkeit vom Verhältnis zwischen der gesamten Außenfläche SAges und der Grundfläche SG des betrachteten Raums die Korrektur K zu addieren:

 ( ) 

SAges + 1 [dB] SG

Bei den Anforderungen handelt es sich, wie schon erwähnt, um Mindestwerte, die gemäß DIN 4109 dazu bestimmt sind, in Aufenthaltsräumen Menschen vor unzumutbaren Belästigungen durch Schallübertragung zu schützen. Für Wohnungen mit gehobenen Komfortansprüchen ist daher in VDI 4100 im Rahmen der Schallschutzstufe SSt III der Vorschlag aufgenommen, die Mindestanforderungen um 5 dB zu erhöhen. Im Gegensatz zu den Mindestwerten ist dieser Vorschlag baurechtlich nicht verbindlich, sondern zwischen den Vertragsparteien explizit zu vereinbaren. Allerdings

Sj R'w,j

4

2

1

1

5

Außenlärmpegel LmA [dB(A)]

)

erforderliches Schalldämmmaß R'w,res [dB] Wohnräume

Fläche des j-ten Elements bewertetes Schalldämmmaß des j-ten Elements

Maßgeblicher Außenlärmpegel Der maßgebliche Außenlärmpegel LmA, an dem sich die Höhe der Schallschutzanforderungen bemisst, beschreibt den tagsüber, d. h. in der Zeit von 6 bis 22 Uhr, im zeitlichen Mittel auf das betrachtete Außenbauteil einwirkenden Lärmpegel. Der maßgebliche Außenlärmpegel wird im Normalfall rechnerisch ermittelt. Je nach vorhandener Lärmquelle (z. B. Straßen- oder Schienenverkehr) sind unterschiedliche Regelwerke wie z. B. die Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen (RLS 90) oder die Vorläufige Berechnungsmethode für den Umgebungslärm an Schienenwegen (VBUSch) heranzuziehen. Vereinfachte Verfahren zur Abschätzung des einwirkenden Verkehrslärms sind in DIN 4109, Ziffer 5.5 sowie in DIN 18 005-1 enthalten. Bei Gewerbelärm können häufig vereinfachend die gemäß der Gebietsausweisung im Bebauungsplan nach der Technischen Anleitung zum Schutz gegen Lärm (TA Lärm) geltenden Immissionsrichtwerte herangezogen werden. Ist der maßgebliche Außenlärmpegel LmA bekannt und soll im zeitlichen Mittel ein vorgegebener Innenpegel LI nicht überschritten werden, so lässt sich das erforderliche Schalldämmmaß der Außenbauteile nach VDI 2719

1

C 4.2

1 ∑ S 10 -R'w,j /10 dB [dB] Sges j j

Da die Schalldämmung von Oberlichtern oft verhältnismäßig gering ist, bestimmen sie häufig die resultierende Schalldämmung der gesamten Dachfläche (Abb. C 4.4). Gleiches gilt für Lüftungseinrichtungen, sofern sie nicht über wirkungsvolle Schalldämpfer verfügen. Um einen effektiven Schallschutz zu gewährleisten, ist es daher erforderlich, die verschiedenen Dachelemente akustisch aufeinander abzustimmen, wobei sich die Schalldämmmaße nach Möglichkeit nicht zu stark voneinander unterscheiden sollten.

Dachventilatoren Naturzuglüftung

5

j

[dB]

Oberlichter Lichtkuppeln

M

Resultierendes Schalldämmmaß Das resultierende Schalldämmmaß aller Außenbauteile R'w,res bringt zum Ausdruck, dass sich die Außenfläche von Räumen häufig aus Elementen mit unterschiedlicher Schalldämmung zusammensetzt, wie z. B. ein Flachdach mit Oberlichtern, Lichtkuppeln und Dachlüftern. In diesem Fall ist das resultierende Schalldämmmaß der Gesamtfläche nach folgender Gleichung zu bestimmen:

mit Sges = ∑ Sj

S Bauteilfläche [m2] V Empfangsraumvolumen [m2] T Nachhallzeit im Empfangsraum [s]

K = 10 lg

Anlagen Installationen

1

Arbeitsräume

≤ 55

30

–

≤ 60

30

30

≤ 65

35

30

≤ 70

40

35

≤ 75

45

40

≤ 80

50

45

> 80

1

50

Festlegung anhand der örtlichen Gegebenheiten C 4.3

R'W, res [dB]

R = L1 - L2 + 10 lg

setzt sich in der geltenden Rechtsprechung in zunehmendem Maße die Ansicht durch, dass über die Mindestanforderungen der DIN 4109 hinaus der im Rahmen der vereinbarten Bauweise bei einwandfreier Ausführung gemäß den anerkannten Regeln der Technik erreichbare Schallschutz geschuldet ist [3].

50 48 R' W, Dach = 50 dB R'W, Dach = 45 dB R'W, Dach = 30 dB

46 42 40 38 36 34 R' W, Oberlicht = 30 dB 0 0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20 Flächenanteil Oberlichter [%] C 4.4

Geräuschquelle

Korrektursummand K [dB]

Bahnstrecken mit überwiegend Personenverkehr

0

übrige Bahnstrecken

3

innerstädtische Straßen

6

andere Straßen

3

Flughäfen

6 C 4.5

79

Schallschutz

C 4.6

Normhammerwerk zur Messung der Trittschalldämmung C 4.7 Schallübertragung zwischen zwei benachbarten Räumen. Neben dem direkten Übertragungsweg Dd gibt es drei Flankenwege Ff, Fd und Df. Für die Längsdämmung des Dachs ist zumeist der Weg Ff maßgebend. C 4.8 schematische Darstellung eines Regengeräuschprüfstands C 4.9 Regengeräuschprüfstand C 4.10 Verminderung der Schallübertragung durch eine elastische Lagerung in Abhängigkeit vom Frequenzverhältnis f / fR. Hierbei bezeichnet fR die Resonanzfrequenz der Lagerung. Positive Werte entsprechen einer Verminderung, negative einer Verstärkung der Schallübertragung. Die dargestellten Kurven wurden vereinfachend mit dem Modell eines bedämpften Einarmschwingers berechnet.

Fd

Df

C 4.6

und VDI 4100 gemäß folgender Gleichung ermitteln: SgesT dB + K [dB] R'w,res = LmA - LI + 10 lg 0,16 V

(

)

Sges Gesamtfläche der Außenbauteile [m2] K Korrektursummand zur Berücksichtigung des Frequenzspektrums des einwirkenden Außenlärms (0 dB ≤ K ≤ 6 dB; Abb. C 4.5, S. 79)

Dächern und Trennwänden mit hoher Schalldämmung – erheblich herabsetzen kann (Abb. C 4.7). Um den Einfluss des Dachs auf das Bauschalldämmmaß von Innenwänden zu ermitteln, ist eine Schallausbreitungsberechnung nach DIN EN 12 354-1 durchzuführen. Dabei müssen die Beiträge der verschiedenen Übertragungswege energetisch addiert werden: R' = -10 lg (10 -RDd /10 dB + ∑10 -R ij /10 dB) [dB]

Diese Art der Berechnung ist immer dann anzuwenden, wenn individuelle Anforderungen an den Innenpegel in Bauten bestehen. Mit der derzeitigen Überarbeitung der DIN 4109 soll das bislang verwendete Schalldämmmaß R in die Standard-Schallpegeldifferenz DnT überführt werden. Da DnT statt auf die äquivalente Absorptionsfläche auf die Nachhallzeit bezogen ist, besteht zwischen R und DnT eine systematische Differenz, die von den geometrischen Verhältnissen im Empfangsraum abhängt. Bei der Schallübertragung durch ein Dach in einen quaderförmigen Raum mit der Höhe h besteht zwischen den beiden zuvor genannten Größen folgender Zusammenhang: DnT = R + 10 lg (h) dB - 5 [dB] ~ 3,1 m Daraus ergibt sich, dass R und DnT für h = den gleichen Wert haben, während sich für eine typische Raumhöhe von 2,5 m eine Differenz von 1,0 dB (DnT < R) ergibt. Da sich die Zahlenwerte für die Schallschutzanforderungen an Außenbauteile nach derzeitigem Bearbeitungsstand der Norm nicht ändern, bedeutet dies, dass sich die Anforderungen, bezogen auf eine Raumhöhe von 2,5 m, um 1dB verschärfen. Schalllängsdämmung

Für den baulichen Schallschutz bei Dächern ist nicht nur der Schalldurchgang von außen nach innen, sondern vielfach auch die Schalllängsleitung innerhalb der Dachkonstruktion von Bedeutung. Durch die Schalllängsleitung über das Dach entsteht ein zusätzlicher Schallübertragungsweg zwischen benachbarten Innenräumen, der die Schalldämmung zwischen diesen Räumen – insbesondere bei leichten

80

Ff

Dd

i,j

In der Gleichung sind neben der direkten Übertragung durch die Trennwand (Schalldämmmaß RDd) über zwölf verschiedene Flankenwege (Schalllängsdämmmaße Rij zwischen den Flankenbauteilen i und j) summiert, die in allen Fällen auf die Fläche (Fläche der Trennwand) bezogen sind. Die Schalllängsdämmung Rij ergibt sich aus den Schalldämmmaßen Ri und Rj der beteiligten Bauteile in Verbindung mit dem Stoßstellendämmmaß Kij an der Verbindungsstelle. Das Bauschalldämmmaß R' ist stets kleiner als die Schalldämmung jedes einzelnen Übertragungswegs Rij. Dies hat zur Folge, dass das Bauteil mit dem geringsten Schalldämmmaß in der Bilanz die Schallübertragung bestimmt. Bei der Annahme, dass alle Übertragungswege Rij die gleiche Schalldämmung haben, würde ~ 11,1 dB unter dem Wert R' um 10 lg(13) dB = von Rij liegen. Daraus ergibt sich, dass es im Allgemeinen ausreicht, wenn das Schalllängsdämmmaß des Dachs etwa 10 dB mehr als das angestrebte Bauschalldämmmaß beträgt. Trifft dies auch für die anderen Flankenwege zu, kann davon ausgegangen werden, dass sich in Summe eine ausreichende Schalldämmung ergibt. Unter Beachtung der genannten Bemessungsregel kann im Allgemeinen auf eine detaillierte Berechnung nach DIN EN 12 354-1 verzichtet werden. Prinzipiell besteht zwischen der Schalldämmung in Längs- und Durchgangsrichtung ein enger Zusammenhang. Leichte Dächer mit niedriger Durchgangsdämmung bereiten deshalb häufig auch in Bezug auf die Schalllängsdämmung Probleme. Vorsicht ist insbesondere dann geboten, wenn ein leichtes Flachdach auf ein hoch schallgedämmtes

C 4.7

Gebäude in Massivbauweise aufgesetzt werden soll. Wenn die Schalllängsdämmung eines Dachs nicht ausreicht, kann eine abgehängte, nicht durchlaufende Unterdecke und manchmal auch eine verbesserte Ausbildung der Stoßstelle zwischen Innenwand und Dach unterstützend wirken. Trittschalldämmung

Bei der aktiven Nutzung eines Flachdachs bestehen neben dem Luftschallschutz auch Anforderungen an die Trittschalldämmung. Zur Bestimmung der Trittschalldämmung wird die Oberseite des Dachs nach DIN EN ISO 140-7 mit einem Normhammerwerk (Abb. C 4.6) angeregt und der resultierende Schallpegel Li im Empfangsraum unterhalb des Dachs gemessen. Aus dem Messwert ergibt sich der Norm-Trittschallpegel L'n des Dachs:

(

)

L'n = Li + 10 lg 0,16 V [dB] 10 T V Raumvolumen [m3] T Nachhallzeit [s] Ähnlich wie beim Luftschall wird auch beim Trittschall aus der frequenzabhängigen Größe L'n eine Einzahlangabe, der bewertete NormTrittschallpegel L'n,w, gebildet. Bei den Schallschutzanforderungen an die Trittschalldämmung von Bauteilen ist zwischen baurechtlich verbindlichen Mindestanforderungen und Vorschlägen für erhöhten Schallschutz zu unterscheiden. Für die Trittschalldämmung von Dächern gibt es in DIN 4109 zwar keine expliziten Anforderungen, jedoch lassen sich sinngemäß die Werte für Terrassen und Loggien über Aufenthaltsräumen heranziehen, für die eine Mindestanforderung von L'n,w ≤ 53 dB und einVorschlag für erhöhten Schallschutz von L'n,w ≤ 46 dB angegeben ist. Die Trittschalldämmung von Flachdächern ist im Bauteilkatalog der DIN 4109 nicht vertreten. Zur Orientierung kann auf Werte für Decken mit ähnlichem Aufbau zurückgegriffen werden, die neben der DIN 4109 z. B. auch in einem umfangreichen Forschungsbericht der Physikalisch-Technische Bundesanstalt zu finden sind [4].

Pegelminderung [dB]

Schallschutz

Wassertank in allen Richtungen beweglich

30

D = 0,1

20

D = 0,5

D = 0,3

10

1,25 30°

anregende Kraft

0 5°

Maschine

2,709

-10 Federsteife 2,54

flexible Einbaumaske für Prüfgegenstände Empfangsraum V = 50,8 m3

-20 1 √2

0 C 4.8

Um einen wirksamen Trittschallschutz zu gewährleisten, wird die Dachkonstruktion – vergleichbar einer Decke mit schwimmendem Estrich – als zwei- oder mehrschaliges Bauteil ausgeführt. Dabei ist zwischen Ober- und Unterseite eine geeignete Trennschicht aus trittschalldämmendem elastischem Material anzuordnen. Regengeräusche

Durch den Aufprall von Regentropfen auf Dächer kommt es möglicherweise in den darunterliegenden Räumen zu einem hohen Geräuschpegel, der als sehr störend empfunden werden kann. Das gilt insbesondere für leichte Dächer sowie für Oberlichter und Dachfenster. Der ermittelte Regengeräuschpegel für verschiedene leichte Dachkonstruktionen liegt bei etwa 50 – 70 dB(A), bei leichten Membrankonstruktionen zum Teil auch deutlich darüber. Die genannten Pegel sind so hoch, dass Kommunikation und Arbeitsbedingungen in den betroffenen Räumen erheblich beeinträchtigt sind. Nach Möglichkeit sollte bei leichten Dächern stets eine Regengeräuschprüfung durchgeführt werden. Da bislang kein einheitliches Messverfahren für Regengeräusche zur Verfügung steht, gibt es derzeit diesbezüglich noch keine Schallschutzanforderungen. Seit 1997 steht mit DIN EN ISO 140-18 jedoch erstmals ein genormtes Verfahren zur Messung von Regengeräuschen im Prüfstand zur Verfügung. Das Verfahren verwendet zur Geräuschanregung einen Wassertank mit gelochtem Boden, der sich in 3,5 m Höhe über dem geprüften Dachelement befindet. Mithilfe des Tanks wird ein künstlicher Regen mit definierter Tropfengröße und Niederschlagsmenge (40 l/m2h) erzeugt, der starkem natürlichen Regen entspricht. Dabei wird das Prüfobjekt zu Schwingungen angeregt (Abb. C 4.8 und C 4.9) [5]. Als Messgröße zur Kennzeichnung von Regengeräuschen im Prüfstand dient der vom Prüfobjekt in den darunterliegenden Empfangsraum abgestrahlte Schallintensitätspegel, der in etwa mit dem resultierenden Schallpegel in einem üblich ausgestatteten Wohn- oder Arbeitsraum gleichzusetzen ist. Schalldämmung und Regengeräuschpegel von Bauteilen

2

C 4.9

sind eng miteinander verknüpft, sodass ein hoher Regengeräuschpegel zumeist mit Defiziten bei der Schalldämmung einhergeht. Da bei Flachdächern Regentropfen senkrecht auf die Dachfläche auftreffen entstehen besonders starke Regengeräusche. Um akustische Beeinträchtigungen zu vermeiden, sollte die Dachkonstruktion deshalb über eine ausreichende Luftschalldämmung verfügen. Bei einem bewerteten Schalldämmmaß von R'w,res ≥ 45 dB ist davon auszugehen, dass der Regengeräuschpegel im Gebäudeinneren – abgesehen von Ausnahmewetterlagen wie z. B. schwere Wolkenbrüchen oder Hagel – einen Pegel von LI = 40 dB(A) nicht überschreitet, sodass sich die Lärmstörungen in einem vertretbaren Rahmen halten. Bei inhomogenen Dachflächen (Dächer mit Oberlichtern etc.) ist zu berücksichtigen, dass die Teilflächen mit der niedrigsten Dämmung in Summe den Schalldurchgang bestimmen. Gebäudetechnik

Flachdächer dienen häufig als Aufstellungsort für technische Einrichtungen wie z. B. Lüftungsund Klimaanlagen. Diese erzeugen Schwingungen, die als Körperschall in das Dach übertragen und von dort in die darunterliegenden Räume abgestrahlt werden. Die dadurch hervorgerufenen Geräusche können störend sein und unterliegen deshalb strengen Schallschutzanforderungen. Nach der baurechtlich verbindlichen Mindestanforderung gemäß DIN 4109 darf in Wohnräumen der maximale Pegel 30 dB(A), in Unterrichts- und Arbeitsräumen 35 dB(A) betragen. Für lüftungstechnische Anlagen ohne auffällige Einzelgeräusche sind jeweils 5 dB(A) höhere Werte zulässig. Die einfachste und wirkungsvollste Methode zur Verminderung von Anlagengeräuschen besteht darin, die haustechnische Anlage auf eine geeignete elastische Unterlage zu stellen. Bei richtiger Auslegung wird auf diese Weise eine wirksame Körperschallisolation zwischen Anlage und Dach erreicht. Viele Hersteller rüsten ihre Geräte bereits ab Werk mit elastischen Lagern aus, die meistens in die Gerätefüße integriert sind und z. B. aus Stahlfedern oder Elastomerelementen bestehen. Wichtig bei der Planung einer körperschall-

Dämpfer übertragene Kraft

3 4 5 Frequenzverhältnis f/f R C 4.10

isolierenden elastischen Lagerung ist, dass die Resonanzfrequenz genügend weit unter der Frequenz der Anlagengeräusche liegt, da die akustische Wirkung ansonsten stark beeinträchtigt oder sogar umgekehrt werden kann. Der Grund dafür ist, dass die Isolationswirkung erst ein Stück weit oberhalb der Resonanz einsetzt und mit zunehmender Frequenz steil ansteigt (Abb C 4.10). In der Umgebung der Resonanz erfolgt hingegen eine Verstärkung der Schallübertragung, sodass der Lärmpegel in diesem Frequenzbereich zunimmt. Im Fall einer vollflächigen elastischen Lagerung ergibt sich die Resonanzfrequenz fR gemäß: fR = 1 2π

√(

s' 1 + 1 m''1 m''2

)

[Hz]

s' = E/d m''1, m''2 Massen der schwingenden Bauteile s dynamische Steifigkeit [N/m3] E Elastizitätsmodul [N/m2] d Dicke der Elastomerschicht [m] Zur Absenkung der Resonanzfrequenz ist entweder eine Erhöhung der Bauteilmasse oder eine Verminderung der Steifigkeit der Lagerung erforderlich. In kritischen Fällen kann zur weiteren Verbesserung der Körperschallisolation unter Umständen der Einsatz einer zweistufigen elastischen Lagerung sinnvoll sein. Dabei sind zwei Masse-Feder-Systeme übereinander angeordnet. Hinweise zu den technischen und akustischen Eigenschaften elastischer Lagerungen sind VDI 3727, VDI 2062 sowie VDI 3833 zu entnehmen. Bei korrekter technischer Auslegung lässt sich mit elastischen Lagerungen in der Praxis – abhängig vom Frequenzspektrum der vorhandenen Geräuschquelle – ohne Weiteres eine Pegelminderung von etwa 10 bis 20 dB erreichen. Schallimmissionsschutz

Bei gewerblich genutzten Bauten, in denen sich lärmintensive Anlagen oder Arbeitsstätten befinden, muss neben den Schallschutzanforderungen an die Innenräume auch die Schallabstrahlung der Gebäudehülle

81

Schallschutz

maximaler Tagesbeurteilungspegel Lr [dB(A)] Tag1

Nachhallzeit T [s]

bauliche Nutzung am Immissionsort

Nacht 2

Industriegebiete

70

–

Gewerbegebiete

65

50

Kern-, Dorf- und Mischgebiete

60

45

allgemeine Wohn- und Kleinsiedlungsgebiete

55

40

reine Wohngebiete

50

35

Kurgebiete, Krankenhäuser, Pflegeanstalten

45

35

1 Besprechungsräume 0,8

0,6 Sporträume 0,4

0,2

0

C 4.11

nach außen beachtet werden. Die durch die Schallabstrahlung in der Nachbarschaft hervorgerufenen Geräuschimmissionen können zu Störungen und Belästigungen der Anwohner führen und dürfen deshalb die Immissionsrichtwerte nach der TA Lärm nicht überschreiten. Bei Immissionsrichtwerten ist zwischen Werten für den Tag und für die Nacht zu unterscheiden. Die Werte beziehen sich jeweils auf den Beurteilungspegel Lr, unter dem der zeitlich gemittelte Schallpegel am Immissionsort zuzüglich Zuschlägen für Ton- und Informationshaltigkeit, Impulshaltigkeit sowie Tageszeiten mit erhöhter Lärmempfindlichkeit zu verstehen ist. Die Immissionsrichtwerte hängen von der baulichen Nutzung des betroffenen Gebiets ab und liegen gemäß Abb. C 4.12 zwischen 45 und 70 dB(A) am Tag sowie 35 und 50 dB(A) in der Nacht. Zu den in Abb. C 4.12 aufgeführten Richtwerten gibt es diverse Sonderregeln z. B. für kurzzeitige Geräuschspitzen, seltene Ereignisse, Überdeckung des Gewerbelärms durch Verkehrsgeräusche etc. Im Einzelfall kann sich daraus eine Verschärfung der obigen Werte ergeben, da sich die Immissionsrichtwerte auf die Summe aller Geräuscheinwirkungen durch Gewerbelärm beziehen. Sind in der Umgebung des Immissionsorts bereits Betriebe ansässig, die den Richtwert weitgehend ausschöpfen, so verbleibt für neue Betriebe ein entsprechend geringerer Spielraum. Die Berechnung des durch Gebäudeabstrahlung an einem benachbarten Immissionsort hervorgerufenen Schallpegels erfolgt mittels DIN EN 12 354-4 »Schallübertragung von Räumen ins Freie« sowie DIN ISO 9613-2 und VDI 2720 zur Schallausbreitung von der Geräuschquelle zum Immissionsort. Vereinfachte Verfahren zur Ermittlung der einwirkenden Lärmbelastung sind außerdem in DIN 18 005 enthalten. In der Praxis ist die Schallausbreitungsberechnung meistens so kompliziert und aufwendig, dass sie nur mit spezieller Software zu bewältigen ist. Unter bestimmten Voraussetzungen reicht eine einfache rechnerische Abschätzung zur Bestimmung der durch die Schallabstrahlung von Flachdächern verursachten Geräuschbelastung jedoch oft aus:

82

100

40

Zeiten gelten ausschließlich für Gewerbelärm Zeitraum: 1 6 – 22 h, 2 22 – 6 h

600 Raumvolumen V [m3]

C 4.12

• freie Schallausbreitung zwischen Dach und Immissionsort (d. h. keine abschirmenden Hindernisse im Ausbreitungsweg) • Abstand zwischen Immissionsort und Mittelpunkt der Dachfläche ist mindestens doppelt so groß wie die größte horizontale Abmessung des Dachs (bei einem rechteckigen Gebäude ist dies die Länge der Diagonale) • Abstand zwischen Dachmitte und Immissionsort nicht mehr als ca. 200 m • gleichförmiges Schallfeld innerhalb des Gebäudes (z. B. bei genügend hohen eingeschossigen Industriehallen ohne separierende Innenwände) • annähernd ebenes Frequenzspektrum des Anlagengeräuschs Unter den genannten Voraussetzungen lässt sich die Schallabstrahlung des Dachs in einer Punktschallquelle im Mittelpunkt der Dachfläche bündeln. Außerdem kann auf die Berücksichtigung meteorologischer Einflüsse bei der Schallausbreitung verzichtet werden, sodass sich für den Immissionspegel Ls ergibt: LS = LI - R'w,res + [10 lg (Sges) - 20 lg (s) - 17] dB(A) - Agr

[

(

mit Agr = 4,8 - 2 hm 17 + 300 s s

)]

dB(A) > 0

Innenpegel im Gebäude [dB(A)] LI R'w,re resultierendes Schalldämmmaß der Dachfläche [dB] Sges Gesamtfläche des Dachs [m2] s Abstand zwischen Dachmitte und Immissionsort [m] hm' mittlere Höhe des Schallstrahls über Grund [m] Agr Bodendämpfung [dB(A)] Da sich Agr zwischen 0 und 4,8 dB bewegt, ist die Bodendämpfung für eine grobe Abschätzung des Immissionspegels in erster Näherung vernachlässigbar, wodurch das Berechnungsergebnis einen entsprechenden Sicherheitsspielraum erhält. Um das Ergebnis mit den vorgegebenen Immissionsrichtwerten (Abb. C 4.12) verglei-

C 4.13

chen zu können, muss aus dem berechneten Immissionspegel zunächst noch ein Beurteilungspegel gebildet werden. Das geschieht im einfachsten Fall bei gleichförmigem Anlagengeräusch ohne Ton-, Informations- und Impulshaltigkeit unter Verwendung einer Gleichung, die sich auf den Tagesbeurteilungspegel mit einer Beurteilungsdauer von Tr = 16 h (6 – 22 Uhr) bezieht:

( [

Lr = 10 lg 1 Ti 10(Ls,i + 6 dB(A) /10 dB(A) + Tr Ta 10 Ti Ls,i Ta Ls,a

Ls,a /10 dB(A)

])

dB(A)

Einwirkungsdauer [h] Immissionspegel des Anlagengeräuschs in Zeiträumen mit erhöhter Lärmempfindlichkeit (6 – 7 und 20 – 22 Uhr) [dB(A)] Einwirkungsdauer außerhalb der genannten Zeiträume [h] Immissionspegel des Anlagengeräuschs außerhalb der genannten Zeiträume [dB(A)]

Die Berechnungen eignen sich lediglich für eine überschlägige Abschätzung der resultierenden Lärmbelastung. Falls Zweifel hinsichtlich der Gültigkeit der Anwendungsvoraussetzungen bestehen oder sich kein eindeutiges Ergebnis ergibt, muss in jedem Fall eine detaillierte Schallausbreitungsberechnung gemäß der entsprechenden Regelwerke durchgeführt werden. Ist dabei eine Überschreitung der geltenden Immissionsrichtwerte zu verzeichnen, muss das resultierende Schalldämmmaß des Dachs mindestens um den Betrag der Überschreitung erhöht werden. Die dafür erforderlichen Maßnahmen sind die Erhöhung von Masse, die zusätzliche Erweiterung um Schichten oder unterseitige Schallabsorption des Dachs.

Raumakustik Während die von außen eindringenden Störgeräusche durch den baulichen Schallschutz behandelt werden, konzentriert sich die raumakustische Gestaltung auf die maßgeblichen

Schallschutz

Bauteil

Material

wirksamer Frequenzbereich

Faserplatten, Weichschäume Unterdecken, auch abgehängt (> 20 cm Abhängehöhe)

breitbandig Lochplatten mit Faserauflage mikroperforierte Elemente Schlitz- und Streifenabsorber

Akustiksegel, Formkörper (Baffeln) frei im Raum Plattenschwinger

Deckenabsorber

mittel- und hochfrequent

Faserplatten mittel- und hochfrequent

Weichschäume mikroperforierte Platten oder Folien geschlossene Platten vor Luftschicht, z. B. Metall, Gipskarton, Holzwerkstoff Absorber hinter gelochten oder geschlitzten Abdeckungen, z. B. Trapezblech

vorwiegend tieffrequent mittel- und hochfrequent

poröse Absorber mit textilen Bespannungen C 4.14

Schallquellen im Raum unter dem Flachdach. Dabei stehen zwei Zielgrößen nutzungs- und raumabhängig im Vordergrund: • die Dämpfung von Geräuschen (Lärm, Störungen) • die Hörsamkeit und Verständlichkeit von Sprache, Musik und Signalen. Die genannten Ziele führen z. B. in Kommunikationsräumen zu hohen Ansprüchen, da hier sowohl angemessene Lärmpegel als auch gute Sprachverständlichkeit gefordert sind. Dies lässt sich mit wirkungsvollen Maßnahmen zur Raumbedämpfung insbesondere auch an der Dachunterseite erreichen. Vorkehrungen zur Schallabschirmung im Raum sowie zur Lenkung oder gar Streuung des Schalls können in einigen Fällen hinzukommen. Planerisch ist also der Einbau von schallabsorbierenden Oberflächen vorzusehen. Anforderungen

Die traditionell maßgebliche und in vielen Fällen einzig zu beachtende Kenngröße zur Charakterisierung der Bedämpfung von Innenräumen ist die Nachhallzeit T: T = 0,16 V/A [s] A Sn αn V

äquivalente Absorptionsfläche im Empfangsraum (∑ αn Sn )[m2] Teiloberfläche eines Raums [m2] Schallabsorptionsgrad der Teiloberfläche eines Raums Raumvolumen [m3]

In kleineren Räumen steht die Nachhallzeit in einem direkten Verhältnis zur Sprachverständlichkeit und zur Reduktion der Lärmpegel, sodass sie in angemessener Form als vorrangige Forderung für die akustische Planung herangezogen und beziffert werden sollte. Die Werte sind im üblichen Hörfrequenzbereich von 63 Hz bis 8 kHz zu betrachten, wobei dieser Bereich in besonderen Fällen wie z. B. bei tieffrequent dröhnenden Produktionsanlagen zu erweitern ist. Die Messung und Planung der Raumakustik sowie ihre Behandlung mit entsprechend tief abgestimmten Schallabsorbern bedarf bei Frequenzen um 50 Hz eines beson-

deren Aufwands. Eine beachtliche Zahl von Schallquellen, z. B. Transformatoren, Motoren und Kompressoren, erzeugt in diesem Bereich intensive Störgeräusche. Für zahlreiche Kommunikationsräume gelten die Empfehlungen nach DIN 18 041. Für Räume in Schulen und Kindertageseinrichtungen sei zusätzlich auf die bekannten Leitfäden verwiesen [6]. In Wohnungen gilt Eigenverantwortung und in geräuschintensiven Produktionshallen erweist sich die reduzierte Nachhallzeit oft als willkommene Lärmminderungsmaßnahme. Die Halbierung der Nachhallzeit führt zu einer Reduzierung des mittleren Lärmpegels um ca. 3 dB (siehe S. 79f.). In Abb. C 4.13 sind die volumenabhängigen Werte für die Nachhallzeit in Besprechungsräumen und Sporthallen wiedergegeben. Bei größeren Sporthallen, Produktionshallen und Sondernutzungen sollte in jedem Fall eine fachgerecht festgelegte Nachhallzeit eingehalten werden, welche die spezifischen Nutzungsarten berücksichtigt. Schallabsorbierende Bauteile

Für die Ausführung schallabsorbierender Maßnahmen an der Unterseite von Flachdächern steht eine Vielzahl von Produkten aus unterschiedlichsten Materialien zur Verfügung (Abb. C. 4.14). Bei deren Auswahl sind einige wichtige Aspekte zu berücksichtigen, wie Fragen des Brandschutzes, der Raumlufthygiene und der mechanischen Belastbarkeit, z. B. der Ballwurfsicherheit in Sporthallen. Daher sollten lose Mineralfaserschichten grundsätzlich abgedeckt werden und für frei im Raum hängende Segel eine praktikable Reinigungsmöglichkeit eingeplant sein. Auch regelmäßige Renovierungen oder Reparaturen sind zu bedenken. Bei vielen Raumakustiklösungen ist z. B. ein einfaches Überstreichen nicht möglich, sodass in diesen Fällen ein kompletter Austausch der raumseitigen Bauteilschichten erforderlich sein kann. Für die Positionierung der Schallabsorber im Raum empfiehlt sich im Prinzip eine gleichmäßige Verteilung an Wand- und Deckenflächen. Wo dies nicht möglich ist, sollte die Deckenfläche belegt werden. Frei im Raum abgehängte Segel oder Formkörper ermöglichen zusätzlichen gestalterischen Freiraum.

C 4.11 mikroperforierte Schallabsorber bedruckt mit und Low-E-Beschichtung als Sonnen- und Blendschutz C 4.12 Imissionsrichtwerte für unterschiedliche bauliche Nutzungen nach TA Lärm C 4.13 einzuhaltende Nachhallzeitwerte für separate Besprechungs- und Sporträume C 4.14 Beispiele für gebräuchliche Schallabsorberkonstruktionen im Deckenbereich von Flachdächern und deren Wirkungsbereich Anmerkungen [1] Weber, Lutz; Koch, Siegfried: Anwendung von Spektrum-Anpassungswerten. Teil 1: Luftschalldämmung. In: Bauphysik 21/1999, S. 167ff. [2] Weber, L., Schreier, H.; Brandstetter, K.-D.: Measurement of sound insulation in laboratory – comparison of different methods. In: Proceedings – international Conference on Acoustics. Rotterdam 2009, S. 701ff. [3] Urteil des Bundesgerichtshofs vom 14. Juni 2007 zur Schalldämmung zwischen Doppelhaushälften, Aktenzeichen VII ZR 45/06 [4] Scholl, Werner; Bietz, Heinrich: Integration des Holzund Skelettbaus in die neue DIN 4109. Abschlussbericht. Stuttgart 2005 [5] Weber, L.; Seidel, J.; Rotaru, D.; Zhou, X.: Messung von Regengeräuschen nach DIN EN ISO 140-18. In: Fortschritte der Akustik. Band 2. Berlin 2006, S. 465ff. [6] Umweltministerium Baden-Württemberg (Hrsg.): Lärmschutz für kleine Ohren. Leitfaden zur akustischen Gestaltung von Kindertagesstätten. Stuttgart 2009

83

Teil D

1

2

Konstruktive Grundlagen

Werkstoffe Dachabdichtung Oberflächenschutz Dämmstoffe Gefälleschichten Schutz- und Trennlagen, Sperrschichten und Haftbrücken Betone mit hohem Wassereindringwiderstand Lichtkuppeln Werkstoffunverträglichkeiten

86 86 91 93 95

Konstruktionen Allgemeiner Aufbau Regelwerke Konstruktionsschichten Flachdachkonstruktionen Gründach Begeh- und befahrbare Dächer Metalldach Glasdach Anschlüsse und Abschlüsse Lichtkuppeln Absturzsicherung Entwässerung Wartung und Pflege Sanierung

98 98 98 98 102 104 106 108 109 110 111 113 113 116 117

95 96 97 97

Abb. D Opernhaus, Oslo (N) 2008, Snøhetta

85

Werkstoffe Wolfgang Zillig

D 1.1

Die richtige Materialauswahl ist gerade bei Flachdachkonstruktionen entscheidend, um ein dauerhaft dichtes Dach sowie entsprechende bauphysikalische Anforderungen wie Wärme-, Schall- und Brandschutz schadenfrei zu gewährleisten. So vielfältig die Möglichkeiten der konstruktiven Gestaltung der Flachdächer sind, so groß ist auch die Auswahl an Werkstoffen. Nicht alle sind jedoch für jede Konstruktion oder für jeden Einsatzzweck gleichermaßen geeignet. Die nachfolgende Beschreibung der Werkstoffe geschieht im Wesentlichen entlang der konstruktiven Anordnung, also von außen nach innen. Die Trageigenschaften werden im Teil B Tragkonstruktionen beschrieben (S. 22– 47). Einen Sonderstatus haben Materialien für Dachkonstruktionen, die zwar hauptsächlich im geneigten Dach vorkommen, deren Anwendung jedoch bis in den Flachdachbereich (bis 10° Neigung) reicht. Dies trifft insbesondere auf Metalleindeckungen und Glasdächer zu. Beide werden nur kurz beschrieben, für mehr Informationen sei auf die entsprechende Literatur verwiesen [1]. Generell müssen die in Flachdachkonstruktionen eingesetzten Werkstoffe aufgrund geltender Brandschutzanforderungen hinsichtlich ihres Brandverhaltens mindestens der Baustoffklasse B 2 (nach DIN 4102-1) oder E-d 2 (nach EN 13 501-1) entsprechen. Die detaillierten Brandschutzanforderungen an Flachdächer finden sich im Kapitel Brandschutz (S. 74–77).

rungen an Dichtschichten auf Produktnormen, Anwendungsnormen und Konstruktionsnormen. Als Produktnorm für Bitumenbahnen dient DIN EN 13 707 und für Kunststoff- und Elastomerbahnen DIN EN 13 956. Im Gegensatz zu der bislang gültigen deutschen Normung werden in diesen Produktnormen kaum Grenzwerte z. B. für Mindestdicken festgelegt. Um das bisherige deutsche Qualitätsniveau zu erhalten, wurden die entsprechenden Mindestanforderungen an Abdichtungsbahnen in die Anwendungsnorm DIN V 20 000-201 integriert, welche eingehalten werden muss. Sie klassifiziert verschiedene Anwendungstypen: • DE: Bahnen für die einlagige Verwendung • DO: Bahnen für die Oberlage einer mehrlagigen Abdichtung • DU: Bahnen für die untere Lage einer mehrlagigen Abdichtung • DZ: Bahnen für Zwischenlagen oder zusätzliche Lagen einer mehrlagigen Abdichtung DIN 18 531 »Dachabdichtungen – Abdichtungen für nicht genutzte Dächer« legt u. a. allgemeine Eigenschaften und die Arten der Beanspruchung für eine Dachabdichtung fest. Es erfolgt eine Einteilung nach der Qualität der Flachdachabdichtung in die sogenannten Anwendungskategorien: • K 1: Standardausführung: Dachabdichtungen, die übliche Anforderungen erfüllen • K 2: hochwertige Ausführung: Dachabdichtungen, an die durch höherwertige Gebäudenutzung oder durch erschwerten Zugang erhöhte Anforderungen gestellt werden

Dachabdichtung Die Dachabdichtung übernimmt den Schutz der Konstruktion vor Niederschlagswasser. Um die abdichtende Funktion über die gesamte Lebensdauer erfüllen zu können, müssen die Materialien hohen Temperaturschwankungen (bis zu 80 K in zwölf Stunden) und UVBelastungen aufgrund der Solarstrahlung (bis zu 1200 W/m²) dauerhaft standhalten. D 1.1 D 1.2

Dränelement, Schutzvlies und Abdichtungsbahn Beanspruchungs- und Eigenschaftsklassen von Dachabdichtungen nach DIN 18 531 D 1.3 bauphysikalische Kennwerte für Dichtungsbahnen nach DIN EN ISO 10 456 D 1.4 Klassifizierung bituminöser Bahnen

86

Werkstoffe für Dichtschichten nach Flachdachrichtlinie

Durch die Anpassung an die europäischen Normen verteilen sich die normativen Anforde-

Die Einteilung in Beanspruchungsklassen erfolgt anhand der thermischen sowie mechanischen Beanspruchung der Abdichtung (Abb. D 1.2). Die Zuordnung der jeweiligen Dachkonstruktion zu einer Beanspruchungsklasse ist vom Planer vorzunehmen: • I: hohe mechanische Beanspruchung • II: mäßige mechanische Beanspruchung • A: hohe thermische Beanspruchung • B: mäßige thermische Beanspruchung Entsprechend der Beanspruchungsklassen werden die Dichtungsbahnen in Eigenschaftsklassen kategorisiert (Abb. D 1.2):

Werkstoffe

• E 1: Widerstand gegen hohe thermische und hohe mechanische Beanspruchung • E 2: Widerstand gegen mäßige thermische und hohe mechanische Beanspruchung • E 3: Widerstand gegen hohe thermische und mäßige mechanische Beanspruchung • E 4: Widerstand gegen mäßige thermische und mäßige mechanische Beanspruchung Neben Bitumen- und Kunststoffbahnen können nach der Flachdachrichtlinie für die Dachabdichtungen auch Flüssigkunststoffe verwendet werden (Abb. D 1.8, S. 89). Die Flüssigabdichtungen wurden in den Entwurf der DIN 18 531:2009 aufgenommen. Es dürfen nur Systeme eingesetzt werden, die eine technische Zulassung auf Basis der ETAG 005 besitzen und baurechtlich zugelassen sind. Abb. D 1.3 zeigt verschiedene bauphysikalische Kennwerte für Dichtungsbahnen nach DIN EN ISO 10 456. In der Berechnung der wärmetechnischen Eigenschaften von Konstruktionen können Dachdichtungen aufgrund der im Vergleich zur Wärmedämmung geringen Dämmwirkung und der geringen Schichtdicke vernachlässigt werden.

hochmolekularen Kohlenwasserstoffen. Je nach Herstellungsweise und Anwendung wird zwischen Destillationsbitumen, Hochvakuumund Hartbitumen sowie Oxidationsbitumen und polymermodifiziertem Bitumen unterschieden. Von den verschiedenen Bitumenarten finden in Dichtungsbahnen Oxidationsbitumen und polymermodifizierte Destillationsbitumen Verwendung (Abb. D 1.4). Eigenschaften Bitumen ist ein thermoplastischer Werkstoff, d. h. das Material wird bei Abkühlung spröde und durchläuft bei Erwärmung stufenlos alle Zustände von fest über zähflüssig bis dünnflüssig. Da Bitumen nahezu unlöslich in Wasser ist, eignet es sich sehr gut zur Bauteilabdichtung gegen Wasser. Es ist jedoch nicht dauerhaft beständig gegenüber Kraftstoffen wie Benzin und Diesel.

Bitumenbahnen bestehen nicht aus reinem Bitumen. Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften wie z. B. der Zugfestigkeit werden Trägereinlagen verwendet. Gebräuchlich sind dafür Polyestervlies (PV), Glasgewebe (G), Glasvlies (V) und Kombinationsträgereinlagen mit überwiegendem Anteil an Glas (KTG) bzw. Polyester (KTP). Metallfolien (z. B. Auminium, Kupfer) werden als Einlagen für Dampfsperren eingesetzt. Dabei besteht die Deckschicht über und unter der Trägereinlage jeweils aus derselben Bitumenart. Die Polymerbitumenbahnen werden in Elastomer- (PYE) und Plastomerbitumen (PYP) unterschieden, je nach den elastischen oder plastischen Eigenschaften des Polymers, das dem Bitumen beigemischt wird. Die Modifikation mit Polymeren ist erforderlich, um die Eigenschaften der Bitumenbahnen zu verbessern. Vor allem soll eine geringe Empfindlichkeit gegenmechanisch

hoch

Anforderungen

mäßig

Beanspruchungsklasse

Eigenschaftsklasse

Beanspruchungsklasse

Eigenschaftsklasse

hoch

IA

E1

II A

E3

mäßig

IB

E2

II B

E4

thermisch

Bitumenbahnen

Bitumen wird aufgrund seiner schwarzen Farbe häufig mit Teer verwechselt, ist jedoch ein ganz anderes Produkt. Die mangelnde begriffliche Unterscheidung kommt auch dadurch zustande, dass Bitumen, Teer, Pech und Asphalt bis in die 1980er-Jahre unter dem Oberbegriff »bituminöse Stoffe« zusammengefasst wurden. Heute wird in der Abdichtung von Flachdächern nur Bitumen eingesetzt. Herstellung Bitumen wird durch die Destillation von Rohöl gewonnen und besteht im Wesentlichen aus

D 1.2 Material

Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl [-]

Wärmeleitfähigkeit [W/mK]

Rohdichte [kg/m³]

Polymerbitumen

50 000

0,23

1100

PE-C 1

30 000

0,33 – 0,50

920 – 980

PVC-P 1

13 000 –22 000

0,17

1390

EPDM

6000

0,25

1150

PIB 1

260 000

0,20

930 –1100

ECB

50 000 – 90 000

0,24

1200

FPO

150 000

EVA

20 000 –23 000

IIR

200 000

1

beispielhaft für eine Dachbahn PYE-PV 200 S 4 D 1.3 bituminöse Bahnen

aus oxidiertem Bitumen

BitumenDachbahn

BitumenDachdichtungsbahn

aus Polymerbitumen

BitumenSchweißbahn

R 500 (Rohfilz 500 g/m2)

G 200 DD (Glasgewebe 200 g/m2)

V 60 S 4 (Glasvlies 60 g/m2)

V 13 (Glasvlies 60 g/m2)

PV 200 DD (Polyestervlies 200 g/m2)

G 200 S 4 (Glasgewebe 200 g/m2) G 200 S 5 (Glasgewebe 200 g/m2) PV 200 S 5 (Polyestervlies 200 g/m2)

PolymerbitumenDachdichtungsbahn

PolymerbitumenSchweißbahn

Elastomerbitumenbahn (PYE)

Elastomerbitumenbahn (PYE)

kaltselbstklebende Polymerbitumenbahn Plastomerbitumenbahn (PYP)

PYE-G 200 DD (Glasgewebe 200 g/m2)

PYE-G 200 S 4 (Glasgewebe 200 g/m2)

PYP-G 200 S 4 (Glasgewebe 200 g/m2)

PYE-PV 200 DD (Polyestervlies 200 g/m2)

PYE-G 200 S 5 (Glasgewebe 200 g/m2)

PYP-G 200 S 5 (Glasgewebe 200 g/m2)

PYE-PV 200 S 5 (Polyestervlies 200 g/m2)

PYP-PV 200 S 5 (Polyestervlies 200 g/m2)

PYE-KTG S 4, PYE-KTP S 4 (Kombinationsträgereinlage 120 g/m2)

PYP-KTG S 4, PYP-KTP S 4 (Kombinationsträgereinlage 120 g/m2)

Elastomerbitumenbahn (PYE)

Plastomerbitumenbahn (PYP)

PYE-KTG KSP 2,8, PYE-KTP KSP 2,8 (Kombinationsträgereinlage 120 g/m2)

PYP-KTG KSP 2,8, PYP-KTP KSP 2,8 (Kombinationsträgereinlage 120 g/m2)

PYE-KTG KSP 3,5, PYE-KTP KSP 3,5 (Kombinationsträgereinlage 120 g/m2)

PYP-KTG KSP 3,2, PYP-KTP KSP 3,2 (Kombinationsträgereinlage 120 g/m2) PYP-KTG KSP 3,5, PYP-KTP KSP 3,5 (Kombinationsträgereinlage 120 g/m2) D 1.4

87

Werkstoffe

Kurzzeichen PYE PYP KSP KSK V (Zahl) PV (Zahl) G (Zahl) R (Zahl) Vcu Cu01 KTG KTP S (Zahl) DD Zahl

Legende Elastomerbitumen (Bitumen modifiziert mit thermoplastischen Elastomeren) Plastomerbitumen (Bitumen modifiziert mit thermoplastischen Kunststoffen) kaltselbstklebende Polymerbitumenbahn mit Trägereinlage kaltselbstklebende Bitumendichtungsbahn mit HDPE-Trägerfolie Glasvlies (Zahl bei V60 = Flächengewicht [g/m2], bei V13 = Gehalt an Löslichem in 1/100 des Gehalts [g/m2]) Polyestervlies (Flächengewicht [g/m2]) Glasgewebe (Flächengewicht [g/m2]) Rohfilz (Flächengewicht [g/m2]) Verbundträger aus Glasvlies 60 g/m2 nach DIN 52 141 mit Polyester-Kupferfolienverbund ≥ 0,03 mm Kupferbandträgereinlage aus Kupferband 0,1 mm nach DIN EN 1652 Kombinationsträgereinlage mit überwiegendem Glasanteil Kombinationsträgereinlage mit überwiegendem Polyesteranteil Schweißbahn (Dicke der unbestreuten Bahn [mm]) Dachdichtungsbahn Dicke der Bahn [mm]

D 1.5

Kurzzeichen zur Klassifizierung von Bitumendichtungsbahnen D 1.6 Verkleben einer Bitumenschweißbahn mittels offener Flamme eines Gasbrenners D 1.7 Verkleben einer Bitumendichtungsbahn im Gießverfahren D 1.8 Abdichtungsarten mit den jeweiligen Schweißbzw. Klebeverfahren und minimalen Fügebreiten D 1.9 Anforderungen an Dachabdichtungen aus Bitumen und Polymerbitumen nach der Flachdachrichtlinie D 1.10 Mindestnenndicken für Kunststoffdichtungsbahnen der Eigenschaftsklasse E 1 in Anwendungskategorie K 1 und K 2 D 1.11 Nahtverbindung von Kunststoffbahnen durch Warmgasschweißen D 1.12 Nahtverbindung von Kunststoffbahnen durch Quellverschweißen D 1.5

über Temperaturschwankungen erzielt werden. Je nach eingesetztem Polymer lassen sich die plastischen (z. B. gute Standfestigkeit bei hohen Temperaturen) oder elastischen Eigenschaften (z. B. hohe Flexibilität bei niedrigen Temperaturen) gezielt steuern. Bitumenbahnen sind unterschiedlich UVbeständig. Für den Einsatz in der oberen Lage sind nur Bahnen aus Polymerbitumen geeignet. Plastomerbitumenbahnen weisen im Vergleich zu Elastomerbitumenbahnen eine bessere UVund Infrarotstabilität auf, sodass sie auch ohne Oberflächenschutz eingesetzt werden können. Eine werkseitige Beschieferung der obersten Lage wird dennoch empfohlen. Dichtungsbahnen aus Elastomerbitumen müssen mit Splitt, Granulat oder einer geeigneten Beschichtung ausgerüstet sein, um eine entsprechende UVBeständigkeit zu erzielen. Die einzelnen Bahnentypen erhalten zur Klassifizierung Kurzzeichen (Abb. D 1.5). Verlegung Das thermoplastische Verhalten von Bitumen wird auch bei der Verlegung genutzt, indem entweder mit offener Flamme oder mittels Heißgas (Abb. D 1.6) die Bahnen miteinander verschmolzen werden. Alternativ kann die Verklebung im Gießverfahren (Abb. D 1.7) durchgeführt werden. Beim Bürstenstreichverfahren wird flüssiges Bitumen (Oxidationsoder Polymerbitumen) vor der aufgerollten

Dachbahn so reichlich aufgebracht, dass beim Einrollen der Bahn vor der Rolle eine Klebewulst entsteht. Dieses Verfahren wird bei der Flachdachabdichtung heute nicht mehr eingesetzt. Alternativ gibt es auch bituminöse Dichtungsbahnen, die kaltselbstklebend ausgerüstet sind. Hier erfolgt die Verlegung nach Abzug einer Trennfolie, die das Verkleben während der Lagerung der Dichtungsbahnen verhindert. Die Befestigung muss eine ausreichende Sicherung der Dichtungsbahnen gegen Windsogkräfte gewährleisten. Die Verlegung von bituminösen Dichtungsbahnen erfolgt in der Regel mehrlagig mit überlappender Naht und Stoßflächen. Da in der Deckschicht durch Auf- und Abrollen sowie durch Bewitterung feine Risse entstehen, durch die Wasser eindringen kann, kommt die Dichtwirkung erst mit dem vollflächigen Verschmelzen der Lagen zustande. Deshalb ist üblicherweise mindestens eine zweilagige Verlegung erforderlich. Das vollflächige Verkleben stellt sicher, dass entstandene Risse geschlossen werden. Die Anforderungen an bituminöse Dichtungsbahnen in Abhängigkeit von Anwendungs- und Beanspruchungskategorie sind in Abb. D 1.9 dargestellt. Bitumenbahnen werden als Rollen mit Breiten von 1 m und Längen von bis zu 20 m geliefert. Die Rollen müssen stehend und vor UV-Strahlung, Wärme und Feuchte geschützt gelagert werden.

Kunststoff- und Elastomerdichtungsbahnen

Kunststoffabdichtungen erzeugen ihre wassersperrende Wirkung nicht wie bitumenhaltige Bahnen durch Verschmelzung mehrerer Schichten, sondern durch die wassersperrende Wirkung des Bahnenquerschnitts selbst. Deshalb sind sorgfältige Naht- und Anschlussverbindungen besonders wichtig. Die Anwendungsnorm DIN V 20 000-201 listet die für den Einsatz als Flachdachabdichtung geeigneten Werkstoffgruppen auf. Verlegung Kunststoffdichtungsbahnen werden in der Regel lose verlegt, d. h. für die Windsogsicherung benötigen sie entweder eine mechanische Befestigung oder eine Auflast. Eine Verklebung erfolgt nur punkt- oder linienförmig, um die positiven Eigenschaften wie ihre Flexibilität erhalten und ausnutzen zu können. Eine lose Verlegung ist jedoch im Fall einer Instandsetzung von Vorteil: Kunststoffdichtungsbahnen lassen sich vergleichsweise leicht wieder ausbauen und sind unter diesem Aspekt den bituminösen Dichtungsbahnen vorzuziehen. Die Verlegung von Kunststoffdichtungsbahnen erfordert eine sorgfältige Ausführung von Nähten und Anschlüssen. Die Verbindung der Kunststoffdichtungsbahnen untereinander oder zu Anschlüssen kann durch verschiedene Fügetechniken erstellt werden: • Warmgasschweißen (kommt am häufigsten zum Einsatz; Abb. D 1.11) • Hochfrequenz- oder Heizkeilschweißen (in der Regel nur bei der Vorfertigung, nicht auf der Baustelle) • Quellschweißen (Abb. D 1.12) • Dichtungs- oder Abdeckbänder Die Bahnen, die der Eigenschaftsklasse E 1 entsprechen, können in allen Beanspruchungsklassen des Dachs einlagig verlegt werden. Je nach Anwendungskategorie K 1 oder K 2 sind gemäß Werkstoffgruppe unterschiedliche Mindestnenndicken der Dachabdichtungsbahnen einzuhalten (Abb. D 1.10). Die Nenndicke ist definiert als die Dicke der Dichtungsbahn ohne eventuell vorhandene Kaschierungen und/oder Selbstklebeschichten.

D 1.6

88

D 1.7

Werkstoffe

Kunststoffbahnen werden als Rollen mit Breiten von bis zu 2 m und Längen von bis zu 25 m geliefert. Ethylen-Copolimerisat-Bitumen (ECB) Dichtungsbahnen aus Ethylen-CopolimerisatBitumen (ECB) werden im Extruderverfahren aus Granulat und einem mittig eingelegten Glasvlies hergestellt. Das Granulat als Rohmaterial besteht aus einer Mischung von Ethylen und Bitumen, was zu einer Vereinigung der positiven Eigenschaften beider Stoffe führt. Der Ethylenanteil erhöht die mechanische Festigkeitund Zähigkeit sowie die chemische Beständigkeit. Der Bitumenanteil wirkt als Weichmacher, führt zu einer guten Kältezähigkeit und gewährleistet eine Bitumenverträglichkeit. Das Glasvlies sorgt für Dimensionsstabilität. Dichtungsbahnen aus ECB sind beständig gegen wässrige Lösungen von Säuren und Basen. Sie lassen sich auch nach vielen Jahren noch verschweißen, was die Reparatur einer beschädigten Dachhaut ermöglicht. Thermoplastisches (TPO) und flexibles Polyolefin (FPO) Dachbahnen aus thermoplastischem oder flexiblem Polyolefin bestehen aus Polyolefinen auf der Basis von Polyethylen oder Polypropylen und einer integrierten Armierung, meist aus Polyestergewebe. Dachbahnen aus FPO sind in der Regel verträglich mit Bitumen und Polystyrol, jedoch nicht mit PVC. Bei der Verlegung direkt auf Beton ist eine Gleitlage anzuordnen (z. B. PE-Folie mit 0,2 mm Dicke) oder eine Bahn mit vlieskaschierter Unterseite zu verwenden. Polyvinylchlorid (PVC) Polyvinylchlorid (PVC) wird durch Polymerisation des Monomers Vinylchlorid hergestellt. Nur durch den Zusatz von Stabilisatoren kann PVC gegen UV-Strahlung und Witterungseinflüsse beständig gemacht werden. Da reines PVC hart und relativ spröde ist, wird weich gemachtes Polyvinylchlorid (PVC-P) beigemischt, um ein flexibles Verhalten zu bewirken. Dichtungsbahnen aus PVC werden unverstärkt oder mit Einlagen z. B. aus Glas- oder Polyestervlies angeboten. Die Bandbreite an möglichen Modifikationen und den damit verbundenen Materialeigenschaften ist sehr groß ist, daher lassen sich allgemeingültige Merkmale der PVC-Dichtungsbahnen schwer angeben. Die Eigenschaften reichen bis hin zu bitumenverträglich ausgerüsteten Bahnen. Da die enthaltenen Weichmacher unter Umständen auswandern können, ist eine Kontaktlagerung zu bestimmten Stoffen zu vermeiden, z. B. durch Anordnung einer Trennlage. Zulässige bzw. unzulässige Materialkombinationen werden in den Datenblättern der einzelnen Hersteller aufgeführt. Dachbahnen aus PVC sind nicht beständig gegen organische Lösemittel (z. B. Benzin, Toluol) sowie Fette und Öle. Im Vergleich zu anderen Kunststoffbahnen haben sie einen niedrigen Feuchtediffusionswiderstand.

Art Bitumenbahnen mit Trägereinlagen und Deckschichten aus

Basismaterialien oxidiertem Bitumen Polymerbitumen, modifiziert mit thermoplastischen Elastomeren (PYE) Polymerbitumen, modifiziert mit thermoplastischen Kunststoffen (PYP) chloriertem Polyethylen (PE-C) Ethylen-Copolymerisat-Bitumen (ECB)

Kunststoffbahnen 1 aus

Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) flexiblen Polyolefinen (FPO) Polyisobutylen (PIB) Polyvinylchlorid (PVC-P)

Schweiß-/Klebeverfahren

min. Fügebreite

Gießverfahren Schmelzverfahren Bürstenstreichverfahren Kaltselbstklebeverfahren

80 mm

Quellschweißen Warmgas-, Heizkeilschweißen Warmgas-, Heizkeilschweißen Quellschweißen Warmgas-, Heizkeilschweißen Warmgas-, Heizkeilschweißen Quellschweißen Quellschweißen Warmgas-, Heizkeilschweißen

30 mm 20 mm 30 mm 30 mm 20 mm 20 mm 30 mm 30 mm 20 mm

Kontaktklebstoff Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM) 50 mm Dichtungs-/Abdeckbänder Elastomerbahnen 40 mm Heißvulkanisieren aus Isobutylen-Isopren-Kautschuk (IIR) thermoplastischen Elastomeren (TPE) Warmgas-, Heizkeilschweißen 20 mm flexiblen ungesättigten Polyesterharzen (UP) Flüssigab– – flexiblen Polyurethanharzen (PUR) dichtungen aus flexiblen reaktiven Methylmethacrylaten (PMMA) 1 Stöße von Kunststoffbahnen können durch Dichtungs-/Abdeckbänder und bei industrieller Verarbeitung auch durch Hochfrequenzschweißen ausgeführt werden. D 1.8 Anwendungskategorie der Dachabdichtung

Beanspruchungsklasse der Dachabdichtung

Dachabdichtungen (Anzahl der Lagen und Eigenschaftsklassen 1) obere Lage: DO/E 1 I A, I B, II A, II B zweilagig untere Lage: DU/E 2 K1 obere Lage: DO/E 1 II A, II B zweilagig untere Lage: DU/E 4 2 I A, I B, II A, II B einlagig DE/E 1 3 obere Lage: DO/E 1 K2 I A, I B, II A, II B zweilagig untere Lage: DU/E 1 1 Eigenschaftsklasse nach Produktdatenblatt für Bitumenbahnen, Tabelle 1 2 mindestens V 60 S 4 3 nur zulässig für Bahnen nach Produktdatenblatt für Bitumenbahnen, Tabelle 5, Zeile 10 Werkstoffgruppe

D 1.9

Mindestnenndicke [mm] bei Anwendungskategorie K1 K2 2,0 2,3 1,2 1,5 1,5 1,8

Ethylen-Copolimerisat-Bitumen (ECB) flexibles Polyolefin (FPO) Polyvinylchlorid (PVC-P) weich, nicht bitumenverträglich, homogen Polyvinylchlorid (PVC-P) weich, nicht bitumenverträglich, mit Einlage, 1,2 1,5 Verstärkung oder Kaschierung Polyvinylchlorid (PVC-P) weich, bitumenverträglich 1,2 1,5 Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) 1,2 1,5 Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM) mit Verstärkung 1,3 1,6 Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM) mit Verstärkung und einseitiger 1,3 1,6 Polymerbitumenschicht (PBS) Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM) homogen 1,1 1,3 Polyisobutylen (PIB) 1,5 1,5 1 chloriertes Polyethylen (PE-C) 1,2 1,5 thermoplastische Elastomere (TPE) 1,2 1,5 Isobutylen-Isopren-Kautschuk (Butylkautschuk, IIR) 1,2 1,5 1 zusätzliche Bedingungen: siehe Fachregel für Abdichtungen – Flachdachrichtlinie, Ausgabe Oktober 2008, Tab. 5 D 1.10

D 1.11

D 1.12

89

Werkstoffe

D 1.13

Als Nachteil ist anzusehen, dass PVC im Brandfall FCKW und weitere Gase wie Chlor und Dioxin freisetzen kann. Positiv zu bewerten ist, dass Dachbahnen aus PVC mit vertretbarem Aufwand langzeitreparabel sind. Bei einem Rückbau können die Dachbahnen über das Verwertungssystem Roofcollect des Europäischen Dachverbands der Kunststoffdachbahnenhersteller (ESWA) recycelt werden. Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) und Vinylacetat-Ethylen-Copolymer (VAE) Dachbahnen aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) und Vinylacetat-Ethylen-Copolymer (VAE) basieren auf Ethylen-Vinylacetat und PVC, wobei der PVC-Anteil in EVA-Bahnen wesentlich höher ist. Als Füllstoff wird hauptsächlich Kreide beigemischt. Ein mögliches Auskreiden führt gegebenenfalls bei späteren Reparaturen zu Problemen bei der Verschweißung. Im Vergleich zu anderen Kunststoffdachbahnen haben EVA- und VAE-Dachbahnen einen niedrigen Diffusionswiderstand. Beim Rückbau lassen sie sich ebenfalls über das Recyclingsystem Roofcollect wiederverwerten. Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM) Bahnen aus Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM) gehören zur Gruppe der Kautschukabdichtungsbahnen. Sie sind mit und ohne Trägereinlage sowie mit unterseitiger Glas- bzw. Polyestervlieskaschierung erhältlich. EPDMDachabdichtungsbahnen werden häufig werkseitig vorgefertigt und als große Planen zur Baustelle geliefert. Grundsätzlich kann man sie in drei Grundtypen einteilen: • einschichtige, kalandrierte Kautschukbahn: Dieser Bahnentyp kann mittels Heißvulkanisation verbunden werden. Allerdings wird dieses Verfahren in der Regel nur in der industriellen Fertigung angewendet. • dreischichtige Kautschukbahn: Nur die Mittellage ist voll ausvulkanisiert, die Deckschichten bestehen aus thermoplastischem, unvulkanisiertem Kautschuk. Das Fügen der Bahnen erfolgt mittels Quellschweißen durch Zitronensäure. • Kautschukdichtungsbahn mit Schmelzklebeschicht: Durch eine polymermodifizierte Unterschicht kann eine Verschweißung mit-

90

D 1.14

tels Warmgas erfolgen. Die Verbindung der Bahnen erfolgt als Adhäsivverklebung der Bitumenunterschicht mit der Kautschukoberfläche. EPDM ist UV-beständig und kann auch ohne zusätzlichen Oberflächenschutz eingesetzt werden, zudem ist es gegen eine Vielzahl an Chemikalien beständig. Die Verschweißung von Bahnen aus EPDM ist vergleichsweise problematisch. Durch die Alterung des Materials wird sie weiter erschwert, deshalb sind Dachbahnen aus EPDM als wenig reparaturfreundlich einzuschätzen. Polyisobutylen (PIB) Polyisobutylen (PIB) wird durch Polymerisation aus dem Monomer Isobuten (2-Methylpropen) hergestellt. In den 1960er-Jahren kamen die ersten Dichtungsbahnen aus Polyisobutylen auf den Markt. Allerdings führte erst eine unterseitige Kaschierung mit Kunststoffvlies zu einer verbesserten Nutzbarkeit im Dachbereich. Die Abdichtungsbahnen sind mit vorkonfektioniertem selbstklebendem bzw. mit quellschweißbarem Dichtrand erhältlich. Dichtungsbahnen aus PIB sind bitumenverträglich, jedoch nicht beständig gegenüber organischen Lösemitteln (z. B. Benzin, Toluol und Petroleum) sowie lösemittelhaltigen Stoffen (z. B. Lacke und Anstriche), Fetten und Ölen. Chloriertes Polyethylen (PE-C) Dachabdichtungsbahnen aus chloriertem Polyethylen (PE-C) sind ohne zusätzlichen Weichmacher weich sowie bitumenverträglich und weisen allgemein eine hohe Chemikalienbeständigkeit auf. Dachbahnen aus PE-C sind auch selbstklebend erhältlich. Sie können über das Verwertungssystem Roofcollect recycelt werden. Thermoplastische Elastomere (TPE) Thermoplastische Elastomere (TPE) basieren auf EPDM und PP. Sie sind, wie der Name schon sagt, warm verformbar und verfügen über teilelastische Eigenschaften. Die Nahtausbildung erfolgt durch thermisches Verschweißen. Bahnen aus TPE weisen eine gute Witterungsbeständigkeit auf.

Isobutylen-Isopren-Kautschuk (IIR) Isobutylen-Isopren-Kautschuk (IIR), auch als Butylkautschuk bezeichnet, gehört zur Gruppe der Elastomere. Die Werkstoffnorm DIN 7864-1 »Elastomerbahnen für Abdichtungen« definiert die stoffliche Zusammensetzung nicht weiter. Sie besagt lediglich, dass die Dichtungsbahn aus »Kautschuk, der mit Zusatzstoffen und Fabrikationshilfsstoffen versetzt ist, zu Bahnen ausgezogen und zum Elastomer vulkanisiert wird«. DIN 20 000-201 fordert zusätzlich, dass der Anteil an Butyl-Elastomer mindestens 25 % betragen muss. Die weiteren Bestandteile sind andere Polymere, Flammschutzmittel, Stabilisatoren, Füllstoffe, Verarbeitungsmittel und/oder Pigmente. IIR besitzt eine gute Verwitterungsbeständigkeit und ist beständig gegen Säuren und Alkalien, aber nicht gegen Öle und Fette. Flüssigabdichtung

Die Flachdachrichtlinie führt Flüssigkunststoffabdichtungen aus flexiblen ungesättigten Polyesterharzen (FUP), flexiblen Polyurethanharzen (PUR) und flexiblen reaktiven Methylmethacrylaten (PMMA) auf und deckt sich somit mit dem Entwurf der DIN 18 531-2. Eine Flüssigabdichtung ist vorteilhaft, wenn eine Vielzahl an Details, Anschlüssen und Durchdringungen auf engem Raum hergestellt werden muss (Abb. D 1.13). Sie erfolgt immer mit Vlieseinlage, ohne die sie nur als Beschichtung gilt, die nicht den Anforderungen genügt. Die Vlieseinlage erhöht die Reißfestigkeit, limitiert das Dehnvermögen und hilft, die erforderliche Schichtdicke zu gewährleisten. Der wesentliche Nachteil einer Flüssigabdichtung sind die höheren Materialkosten im Vergleich zu einer bahnenförmigen Abdichtung. Dies gleicht jedoch die bessere Verarbeitbarkeit, besonders bei vielen Anschlüssen und Durchdringungen, teilweise aus. Flüssigabdichtungen können als einlagige Abdichtung nach dem Anwendungstyp DE und der Eigenschaftsklasse E 1 eingesetzt werden, wenn folgende Anforderungen erfüllt sind: • Vorbehandlung des Untergrunds • Oberflächentemperatur mindestens 3 K über Taupunkttemperatur • geeignete Unterlage • Armierungseinlage 110 g/m² • Überlappung der Einlage • Mindestdicke 1,8 mm bei UP und PUR, 2,1 mm bei PMMA Verlegung Die Flüssigabdichtung wird in flüssiger Form auf das Dach aufgebracht (Abb. D 1.14). Besteht der Flüssigkunststoff aus mehreren Komponenten, werden diese vor Ort gemischt und anschließend verarbeitet. Die Verlegung erfolgt in der Regel dreischichtig, d. h. in einer ersten Schicht aus Kunststoff wird die Vlieseinlage eingebettet und abschließend eine zweite Lage des Flüssigkunststoffs aufgetragen. Bei der Ausführung von Details wird das passend zugeschnittene Vliesstück im Flüssigkunststoff getränkt und anschließend

Werkstoffe

a

b

D 1.13 Verlegen der Vliese bei Flüssigabdichtung D 1.14 Aufbringen der Flüssigabdichtung D 1.15 gängige Profilformen für Metalleindeckungen a Trapezblech b Wellblech c Stegprofil Aluminium, verzinkter Stahl d Stegprofil verzinkter Stahl e Stegprofil Kupfer D 1.16 Dichtungsbahnen mit integrierten Photovoltaikmodulen

aufgebracht. Eventuell vorhandene Lufteinschlüsse können mit einem Pinsel oder einer Rolle ausgestrichen werden. Die Aushärtung erfolgt entweder durch physikalische Trocknung oder durch chemische Reaktion. Dieser Prozess ist temperaturabhängig, teilweise lässt sich die Aushärtung durch Reaktionsbeschleuniger oder -verzögerer etwas beeinflussen. Die Untergrenze der Verarbeitungstemperatur liegt bei ungefähr 5 °C. Dichtschichten mit integrierten Photovoltaikelementen

Seit etwa zehn Jahren sind Dichtungsbahnen mit integrierten Photovoltaikmodulen erhältlich (Abb. D 1.16). Mit diesen PV-Modulen lassen sich Dachflächen vergleichsweise einfach zur elektrischen Stromerzeugung nutzen. Die aufwendige Aufständerung wie bei der klassischen Photovoltaikanlage entfällt. Das Flächengewicht der PV-integrierten Dichtungsbahnen ist sehr gering, sodass sie keine nennenswerte Last für die Konstruktion darstellen. Allerdings ist durch die vergleichsweise geringe Neigung der Dachfläche die Ausrichtung der PV-Elemente zur Sonne ungünstig und der Wirkungsgrad reduziert. Aufgrund von Pfützenbildung und der Selbstreinigung der Oberflächen wird eine Mindestdachneigung von 3° gefordert. Als Trägermaterialien für PV-integrierte Dichtungsbahnen dienen Kunststoff- sowie Bitumenbahnen, auf die PV-Module werkseitig laminiert und mit der Verkabelung versehen werden. Die bei diesem Einsatzzweck verwendeten PV-Module bestehen häufig aus Hochleistungs-Dünnschicht-Solarzellen auf der Basis von amorphem Silizium (a-Si). Von den Herstellern solcher PV-integrierten Dichtungsbahnen wird meist eine Garantie auf 80 % Nennleistung nach 20 Jahren gegeben. Metalleindeckungen

Neben Dichtungsbahnen kommen auch Metalle als Eindeckungen zum Einsatz. Diese werden von den Dachabdichtungen unterschieden, da eine Metalleindeckung durch die Fügung an den Stößen nur als regendicht, aber nicht als wasserdicht angesehen werden kann. Deshalb existiert für Metalleindeckungen ein eigenständiges Regelwerk, die »Fachregeln für

c

d

e D 1.15

D 1.16

Metallarbeiten im Dachdeckerhandwerk«. Im Flachdachbereich finden hauptsächlich Stahl, Edelstahl, Aluminium und Titanzink Verwendung. Kupfer und Blei werden teilweise bei Abdeckungen von Attiken eingesetzt. Als Eindeckungen werden die Metalle in Form von Blechbändern oder als Profilplatten verwendet (Abb. D 1.15; siehe Metalldach, S. 108). In Verbindung mit hoher Feuchte oder durch direkten Kontakt mit Wasser können Metalle korrodieren. Korrosion ist die chemische oder elektrochemische Reaktion eines metallischen Werkstoffs mit seiner Umgebung, bei der es zu einer messbaren Veränderung des Materials kommt. Formen der Korrosion sind die Sauerstoffkorrosion, umgangssprachlich Rost genannt, und die Kontaktkorrosion. Bei der Sauerstoffkorrosion erfolgt eine Oxidation von Eisen oder Stahl mit Sauerstoff. Die Kontaktkorrosion tritt auf, wenn verschieden edle Metalle miteinander verbunden werden und ein Elektrolyt (z. B. Wasser) vorhanden ist. Es kommt in diesem Fall zur Zersetzung des unedleren Metalls. Deshalb muss bei der Kombination von unterschiedlichen Metallen das Potenzial der Spannungsreihe beachtet werden. Die Spannungsreihe geht von den unedlen Metallen Magnesium und Aluminium hin zu den Edelmetallen Silber und Gold. Daher soll beispielsweise bei Rohrleitungen zur Dachentwässerung das höherwertige Material in Fließrichtung hinter dem unedleren Metall angeordnet werden. Da Metallbleche als praktisch diffusionsdicht angesehen werden können, ergeben sich spezielle Anforderungen an die Bauphysik (siehe Schutz vor Tauwasser infolge von Wasserdampfdiffusion, S. 65f.).

erreicht, indem die Schmelze so schnell abgekühlt wird, dass sich keine Kristallstruktur ausbilden kann. Beim Einsatz von Glas im Dachbereich muss ein Schutz vor herabfallenden Glasteilen im Fall der Beschädigung sichergestellt werden. Deshalb sind die innen liegenden Scheiben stets als Verbundsicherheitsglas (VSG) auszuführen. Beim VSG werden mindestens zwei Glasscheiben mit einer zähelastischen Zwischenschicht verbunden, welche die Glasstücke beim Bruch zusammenhält. Als Material für diese Zwischenschicht wird üblicherweise eine Folie aus Polyvinylbutyral (PVB) verwendet. Um den Anforderungen an den Wärmeschutz gerecht zu werden, kommen MehrscheibenIsoliergläser zum Einsatz, bei denen die einzelnen Scheiben durch einen Randverbund so angeordnet sind, dass ein abgeschlossener Scheibenzwischenraum entsteht. Zur Verbesserung des Wärmeschutzes der Isolierverglasung können einzelne Scheibenoberflächen mit anorganischen Schichten (meist Edelmetalloder Metalloxidschichten) versehen werden. Diese bewirken eine Reduzierung der Emissivität im Bereich der Infrarotstrahlen und verringern somit den Wärmestrom durch die Verglasung. Eine weitere Verbesserung des Wärmeschutzes lässt sich durch die Füllung des Scheibenzwischenraums mit einem Edelgas wie Argon oder Krypton erreichen. Beim Einsatz von Isolierglas muss die nach innen zeigende Scheibe aus Verbundsicherheitsglas bestehen

Glas

Ein zusätzlicher Oberflächenschutz schützt die Abdichtung vor mechanischer Beanspruchung und Witterungseinflüssen, sofern die Dachabdichtung allein nicht ausreichend beständig ist. Man unterteilt in leichten und schweren Oberflächenschutz. Der leichte Oberflächenschutz in Form einer Besplittung kommt nur bei bituminösen Dichtungsbahnen zum Einsatz und bietet im Wesentlichen einen Schutz vor UV-Strahlung. Der schwere Oberflächenschutz kann aus einer Kiesschüttung, einem Plattenbelag oder

Glas als Bedachungsmaterial kommt vor allem beim geneigten Dach vor. Flachdächer in Glasbauweise sind eher Sonderkonstruktionen (siehe Glas, S. 44ff. und Glasdach, S. 109f.). Glas ist ein aus anorganischen Elementen bestehender amorpher Feststoff. Die zur Herstellung verwendeten Rohstoffe sind Quarzsand, Soda, Kalkstein und Dolomit. Diese werden bei der Herstellung so weit erhitzt, bis sie zähflüssig sind. Der amorphe Zustand wird

Oberflächenschutz

91

Werkstoffe

botanischer Name

deutscher Name

Höhe

Blütenfarbe

Zeit

Allium schoenoprasum

Schnittlauch

20

violett

V–VI

Anthemis tinctoria

Färberkamille

40 cm

gelb

VI–VIII

Campanula rotundifolia

rundblättrige Glockenblum

10 – 20

hellblau

VI–VIII

 

verträgt lichten Schatten

Dianthus carthusianorum

Karthäusernelke

30

rosa

VI–IX

 

lockere Polster

Heidenelke

15

rosa, weiß, rot

rasenähnlich

Schafsschwingel orangerotes Habichtskraut

0 – 30

Dianthus deltoides in Sorten Festuca ovina Hieracium aurantiacum

20

rot

Blattfarbe

lockere Polster, graulaubig

VI–VI

grün-braun

V–VII

grau-grün

VI–VIII

 

Felsennelke

20

rosa-weiß VI–VIII

 

Potentilla verna

Frühlingsfingerkraut

10

gelb

III–V

 

Prunella grandiflora

großblütige Braunelle 20

violett

VI–VIII

 

Dachwurz

10

rosa, rot

VI–VII

 

vielfarbig

Sandthymian wilder Majoran

5 30

rosa rosa-lila

VII–IX VII–X

   

Rotmoossedum

5

weiß

VI–VIII

grün, rot

flache Polster bildend Bienenfutterpflanze Blatt im Winter rot, schwachwüchsig

3–5

rosa

VI–VII

bräunlich

buntlaubiges Septembersedum

20 –25

rot

VIII

rotbraun

Goldsedum

15

goldgelb VII–VIII grün

Sedum hybridum

Immergrünchen

10

gelb

Sedum lydium

Moossedum

3–5

weiß-rosa VI–VII

Sedum reflexum

Tripmadam

15

gelb

VI–VII

Sedum sexangulare

milder Mauerpfeffer

5

gelb

VI–VIII

Sedum spurium »Album Superbum«

Kaukasus-Fetthenne

10

weiß

VII–VIII grün

10

dunkelrot VII–VIII rot

 

40

rostrot

 

Sempervivum-Arten und -Sorten Thymus serpyllum Origanum vulgare Sedum album »Coral Carpet« Sedum album »Murale« Sedum cauticolum »Robustum« Sedum flor »Weihenstephaner Gold«

D 1.17 Beispiel für extensive Begrünung D 1.18 Beispiel für intensive Begrünung, gestelzter Bodenbelag D 1.19 Pflanzen für extensive Begrünung (Auswahl)

wollig behaart, Dauerblüher, robust reiche Versamung, ohne lästig zu werden grüne Matten Selbstaussaat, gute Mattenbildung

Petrorhagia saxifraga

D 1.17

D 1.18

Besonderheiten

Sedum spurium »Fuldaglut« Sedum telephium Prachtsedum »Herbstfreude«

VI–VIII

IX–X

grün hellgraugrün grün gelblich grün

hellgrün

wertvoller Herbstblüher laubabwerfend, attraktive Blüte wintergrün, schattenvertragend grüner Moosteppich   sehr ausdauernd wüchsig, schattenvertragend

D 1.19

einer Dachbegrünung bestehen. Durch die hohe Masse des schweren Oberflächenschutzes reduziert dieser die auftretenden Temperaturschwankungen und kann so die Lebensdauer des Dachs erhöhen. Besplittung

Bei einer Dachabdichtung mit Bitumendichtungsbahnen erfordern nur Dichtungsbahnen aus Plastomerbitumen (PYP) keinen zusätzlichen Oberflächenschutz, da diese ausreichend beständig gegenüber UV-Strahlung sind. Aber auch bei diesen Bahnen wird aus optischen Gründen ein leichter Oberflächenschutz in Form einer Besplittung eingesetzt. Die Besplittung besteht aus fein gebrochenem Schiefer mit einer Körnung von 0,6 bis 1,2 mm und ist in verschiedenen Farbtönen (z. B. Blau-Grün, Grün, Braun, Rot-Braun) erhältlich. Bei der Herstellung der Dichtungsbahnen wird die Besplittung auf die noch heiße Deckmasse aufgestreut und eingewalzt. Die komplette Abdeckung der Oberfläche durch die Besplittung sorgt für den gewünschten Oberflächenschutz.

flächenschutz, der üblicherweise aus einer mindestens 5 cm dicken Kiesschüttung der Körnung 16/32 mm besteht, verwendet werden (siehe Deckschichten, S. 98f.). Ein solcher schwerer Oberflächenschutz übernimmt gleichzeitig die Sicherung gegen Windsog, jedoch ist hierfür, wie in DIN 1055-4 geregelt, ein entsprechender statischer Nachweis notwendig (siehe Winddruck und Windsog, S. 28). Ein Dach mit einer Kiesschüttung gilt nach DIN 4102-4 als harte Bedachung und bietet somit zudem Schutz vor Flugfeuer und strahlender Wärme.

Dachabdichtung vor extremen Temperaturschwankungen und Witterungseinflüssen schützen. Auf den konstruktiven Aufbau begrünter Dächer wird im Kapitel Konstruktionen (siehe Gründach, S. 104ff.) näher eingegangen.

Plattenbelag

Extensive Begrünung Bei der extensiven Dachbegrünung werden Pflanzen eingesetzt, die sich weitgehend selbst erhalten oder weiterentwickeln, wenig Wasser benötigen und tolerant gegenüber hohen Temperaturen und Trockenheit sind. Bei geringen Schichtdicken ab etwa 4 cm kommen in der Regel Sedum-Arten und Moose zum Einsatz (Abb. D 1.17 und D 1.19). Bei Schichtdicken bis etwa 10 cm können zusätzlich verschiedene Kräuter angepflanzt werden. Bei Aufbauhöhen bis 15 cm – bei der auch die Abgrenzung zur Intensivbegrünung stattfindet – gedeihen höhere Blütenpflanzen und Gräser.

Ein Plattenbelag kann auf Schutzlagen, im Splitt- bzw. Kiesbett oder auf Stelzlagern verlegt werden. Als Plattenwerkstoffe kommen alle frostbeständigen Materialien infrage. Das Mindestmaß muss aufgrund der Windsogsicherung 40 ≈ 40 ≈ 4 cm betragen. Ein solcher Plattenbelag gilt wie auch schon die Kiesschüttung nach DIN 4102-4 als harte Bedachung. Begrüntes Dach

Kiesschüttung

Als möglicher Schutz gegen die genannten klimatischen Einflüsse kann ein schwerer Ober-

92

Neben dem ökologischen und städtebautechnischen Nutzen haben begrünte Flachdächer auch einen bautechnischen Vorteil, da sie die

Bepflanzung Die Bepflanzung muss auf das Substrat und den gesamten Schichtenaufbau abgestimmt sein. Je nach Pflanzenarten wird zwischen intensiver und extensiver Begrünung unterschieden.

Werkstoffe

Intensive Begrünung Intensive Dachbegrünungen umfassen Stauden und Gehölze sowie Rasenflächen und kleine Bäume (Abb. D 1.18). Damit ist die Pflanzenauswahl ähnlich wie bei bodengebundenen Pflanzungen. Es sollte allerdings darauf geachtet werden, Arten zu verwenden, die wenig empfindlich gegen Trockenheit, Wind und Frost sind. Die einfache Intensivbegrünung ist eine kostensparende Sonderform der intensiven Begrünung, bei der nur Pflanzen mit geringem Pflegeaufwand eingesetzt werden wie Stauden, Gräser und kleine Gehölze. Substratschicht Den Nährboden für die Bepflanzung von Flachdächern bildet die Substratschicht. Hier werden in der Regel technische Substrate verwendet, da normale Oberböden oft zu schwer und zu lehmig sind. Außerdem enthalten sie große Mengen an Samen unerwünschter Pflanzen. Die technischen Substrate bestehen hauptsächlich aus mineralischen Schüttungen (oft Recyclingmaterial wie Ziegelsplitt), denen ein gewisser Anteil an organischem Material beigefügt ist. Als Substratschicht kommen weiterhin Platten aus Mineralwolle oder aus veränderten Schaumstoffen infrage, die mit organischen Stoffen angereichert sind, ebenso vorkultivierte Vegetationsmatten, mittels derer sich besonders dünne Aufbauten realisieren lassen (siehe Extensivbegrünungen, S. 106). Nach der Düngemittelverordnung unterliegen die Substrate für Dachbegrünungen einer Kennzeichnungspflicht. So sind die Ausgangsstoffe und Bestandteile sowie der Nähr- und Schadstoffgehalt anzugeben, sofern die Konzentrationen über der jeweiligen Kennzeichnungsschwelle nach der Düngemittelverordnung liegen. Weiterhin sind die stofflichen Auflagen der Düngemittelrichtlinie einzuhalten, die eine Positivliste mit ausschließlich zulässigen Ausgangsstoffen umfasst [2]. Schüttstoffe sind in Säcken zu 50 l, Großbeuteln zu 1 m3, im Silo oder als lose Schüttung erhältlich. Die Verteilung auf dem Dach erfolgt manuell mit Schaufel und Schubkarre. Alternativ kann das Substrat auch per Spezialfahrzeug mittels einer Schlauchleitung auf das Dach gepumpt und dort verteilt werden. Plattenförmige Substratmaterialien sind in Plattengrößen bis 1 ≈ 1 m erhältlich. Filterschicht Die Filterschicht besteht in der Regel aus einem dünnen verrottungsfesten Vlies. Sie ist nicht durchwurzelfest, sodass die Pflanzen sie mit ihren Wurzeln durchdringen können und somit Zugang zu dem in der Dränageschicht gespeicherten Wasser erhalten. Die Vliese können aus verschiedenen Materialien wie Polyamid, Polyacrylnitril, Polyester, Polyethylen und Polypropylen sowie Mineralfasern bestehen. Filtervliese sind als Rollen in Breiten bis 3 m und Längen bis 100 m lieferbar.

Dränage Neben der Hauptfunktion, nämlich der Abfuhr von überschüssigem Niederschlagswasser, hat die Dränageschicht die Aufgabe, Wasser zu speichern, mit dem die Pflanzen auch bei Trockenheit versorgt werden. Die Dränage besteht beispielsweise aus Schüttgütern wie Blähschiefer und Blähton oder aus Kunststoffelementen. Bei Schüttstoffen erfolgt die Wahl der Korngrößen nach der Schichtdicke: • bei Schichtdicken > 4 –10 cm zwischen 2/8 und 2/12 mm Korngröße • bei Schichtdicken > 10 – 20 cm zwischen 4/8 und 8/16 mm Korngröße • bei Schichtdicken > 20 cm zwischen 4/8 und 16/32 mm Korngröße Um eine Beeinträchtigung der Entwässerung durch Verschlämmen zu vermeiden, sollte der Anteil kleinster Korngrößen (≤ 0,063 mm) weniger als 5 Masse-% betragen. Dränelemente aus Hart- oder Schaumkunststoffen besitzen an der Oberfläche ausgeformte Kammern zum Anstauen und Speichern von Wasser. An ihrer Unterseite kann Niederschlagswasser über durchgängige Hohlräume ablaufen. Wasserbeständige Formelemente aus EPS, die kein Wasser aufnehmen, sind z. T. für den Wärmeschutz im Dach anrechenbar. Die jeweilige baurechtliche Zulassung gibt Auskunft darüber, welcher Wärmedurchgangswiderstand anzusetzen ist. Schutzlage Die Schutzlage dient zum Schutz der Dichtungsbahn oder Wurzelschutzbahn vor mechanischer Beschädigung. Bei Extensivbegrünungen verwendet man hierfür meist Geotextilien, wie sie hauptsächlich für geotechnische Sicherungsarbeiten im Tief-, Wasser- und Verkehrswegebau eingesetzt werden. Die Textilien kommen als Gewebe, Vliesstoffe und Verbundstoffe zum Erosionsschutz, als Filterschicht, zum Bewehren, zum Dränen oder als Trennschicht zum Einsatz. Die Mindestanforderungen an diese Textilien für die Verwendung als Schutzlage im Flachdach sind ein Flächengewicht von 300 g/m2 und die Geotextilrobustheitsklasse GRK 2. Die Geotextilrobustheitsklassen charakterisieren die Robustheit gegen mechanische Beanspruchung durch Schüttmaterial und Baubetrieb [3]. Bei Intensivbegrünungen dienen Vliese oder auch Bautenschutzmatten aus Gummigranulat als Schutzlage. Wurzelschutzbahn Sofern die Abdichtung selbst nicht wurzelfest ist, muss eine zusätzliche Wurzelschutzbahn angeordnet werden. Zum Einsatz kommen bahnenförmige Materialien, wie sie auch als Dichtschicht verwendet werden und die zusätzlich nachgewiesen wurzelfest sind. Dieser Nachweis erfolgt im sogenannten FLL-Prüfverfahren oder nach DIN EN 13 948. Die Norm ist aus dem FLL-Prüfverfahren hervorgegangen, jedoch stellt das FLL-Prüfverfahren weiterge-

hende Anforderungen, sodass Fachleute es als höherwertig ansehen. Der Nachweis der Durchwurzelsicherheit ist nicht übertragbar auf den Ein- und Durchdringungswiderstand gegen Pflanzen mit starkem Rhizomwachstum wie z. B. Bambus und Schilf. Die Fachvereinigung Bauwerksbegrünung e. V. (FBB) gibt eine Liste mit Pflanzen heraus, die zusätzliche Maßnahmen erfordern [4], sowie eine Liste mit wurzelfesten Dichtstoffen nach FLL-Prüfverfahren [5].

Dämmstoffe Die erforderlichen Dämmschichtdicken leiten sich aus den bauphysikalischen Anforderungen ab (siehe Empfohlene Dämmschichtdicken, S. 60). Nach den Vorgaben der Energieeinsparverordnung (EnEV) ergeben sich heute oftmals Dämmschichtdicken von 20 cm und mehr. Neben der Wärmeleitfähigkeit sind die Brennbarkeit, der Anwendungstyp und die Druckbelastbarkeit des Dämmmaterials relevant (Abb. D 1.20 und D 1.21, S. 94). Die Anwendungstypen sind nach DIN V 4108-10 definiert. Bei Flachdachbauten treten folgende Typen auf: • DAD: Außendämmung von Dach und Decke, vor Bewitterung geschützt, Dämmung unter Deckung • DAA: Außendämmung von Dach und Decke, vor Bewitterung geschützt, Dämmung unter Abdichtung • DUK: Außendämmung des Dachs, der Bewitterung ausgesetzt (Umkehrdach) Zudem legt DIN V 4108-10 folgende Druckbelastungsklassen fest: • dm: mittlere Druckbelastbarkeit (z. B. nicht genutztes Dach) • dh: hohe Druckbelastbarkeit (genutzte Dachflächen, Terrassen) • ds: sehr hohe Druckbelastbarkeit (Industrieböden, Parkdeck) • dx: extrem hohe Druckbelastbarkeit (hochbelastete Industrieböden, Parkdeck) Nur bei belüfteten Dächern können bezüglich der Druckfestigkeit alle Dämmstoffe eingesetzt werden. Bei anderen Flachdachkonstruktionen müssen die Dämmmaterialien mindestens der Druckbelastungsklasse dm entsprechen, bei höherer Belastung werden die Druckbelastbarkeitsklassen dh oder sogar dx erforderlich. Verlegung Die Dämmstoffe können lose verlegt oder mit dem Untergrund voll- oder teilflächig (punktoder streifenförmig) verklebt werden. Bei größeren Dämmschichtdicken kann auch eine mehrlagige Verlegung erfolgen. Dämmstoffe werden üblicherweise in Plattenform geliefert. Eine häufig vorkommende Plattengröße ist 1 ≈ 0,5 m oder 1 ≈ 1 m bei Dicken bis zu 30 cm. Schaumglas ist hingegen nur in Größen bis 0,6 ≈ 0,6 m bei Dicken bis 18 cm erhältlich.

93

Werkstoffe

Dämmstoff

Anwendungstyp

Mineralwolle expandiertes Polystyrol

DAA DAA

extrudiertes Polystyrol

DAA, DUK

Polyurethan-Hartschaum

DAA

Schaumglas

DAA

Holzfaser

DAA

Druckbelastbarkeitsklasse – dh dh ds dx dh ds ds dx dh ds

Einsatzgebiet

Terrasse, Dachbegrünung Terrasse, Dachbegrünung UK-Dach, Parkdeck Pkw Terrasse, Dachbegrünung Parkdeck Pkw Parkdeck Pkw Parkdeck Lkw

Baustoffklasse (DIN 4102-1)/ Brennbarkeitsklasse A 1– B 1/bis A 1 B 1– B 2/A 1 B 1/bis B B 1– B 2/bis B

Mineralwolldämmstoff

A 1/A 1 B 2/bis D D 1.20

Dämmstoff

Rohdichte [kg/m3]

Mineralwolle expandiertes Polystyrol extrudiertes Polystyrol Polyurethan-Hartschaum Schaumglas Holzfaser

12 – 250 15 – 30 25 – 45 ≥ 30 100 –150 45 – 450

Wärmeleitfähigkeitsstufe (WLS) [W/mK] 0,035 – 0,050 0,032 – 0,040 0,030 – 0,040 0,025 – 0,035 0,040 – 0,060 0,043 – 0,072

Dampfdiffusionswiderstandszahl µ [-] 1/2 20/100 80/250 30/100 prakt. dampfdicht 1/5

Norm

DIN EN 13 162 DIN EN 13 163 DIN EN 13 164 DIN EN 13 165 DIN EN 13 167 DIN EN 13 171 D 1.21

Schaumkunststoffe

Schaumkunststoffe bieten die Möglichkeit, die Plattenkanten mit Stufen- bzw. Hakenfalz herzustellen. Falzungen müssen jedoch so ausgebildet sein, dass sich Bewegungen nicht großflächig auswirken können und somit die Entstehung von Wärmebrücken vermieden wird. Polystyrol-Hartschaum Polystyrol wird durch Polymerisation des Monomers Styrol gewonnen. Entsprechend dem verwendeten Herstellungsverfahren unterscheidet man expandiertes Polystyrol (EPS) und extrudiertes Polystyrol (XPS). Wegen der niedrigen Temperaturanwendungsgrenze von 75 – 85 °C kann Polystyrol-Hartschaum nicht mit Heißbitumen verklebt werden. Expandiertes Polystyrol (EPS) Bei der Herstellung von Dämmplatten aus expandiertem Polystyrol (Abb. D 1.22 a) wird in einem ersten Arbeitsschritt das granulatförmige Ausgangsmaterial mithilfe von Wasserdampf auf das 20- bis 50-fache seines Ausgangsvolumens expandiert. Die hierbei entstehenden Kunststoffperlen werden anschließend zu Platten, Blöcken oder Formteilen gepresst. Durch Anpassungen im Herstellungsprozess lassen sich unterschiedliche Materialeigenschaften (z. B. Dichte) erreichen. Dämmplatten aus EPS sind in Eigenschaftsklassen nach DIN EN 13 163 genormt und müssen diese in der CE-Kennzeichnung ausweisen. Sie sind u. a. wasserbeständig, jedoch ist eine langfristige Wasseraufnahme bis (deutlich) über 5 Vol.-% möglich. Die Dämmplatten sind beständig gegen Schimmelpilze, Fäulnis, Verrottung sowie gegen Alkalien und Salze, jedoch nicht gegen UV-Strahlung und Lösungsmittel. Die Dämmplatten zeigen eine anfängliche Schrumpfung durch Emission der Treibgase. Deshalb ist eine ausreichende Ablagerung der Platten vor dem Einbau notwendig.

94

geringe langfristige Wasseraufnahme von bis zu 3 Vol.-%. Sie zeichnen sich durch eine hohe Druckfestigkeit, gute mikrobielle Beständigkeit und Beständigkeit gegen Mineralölprodukte, Lösungsmittel und Treibstoffe aus. Dagegen sind sie nicht UV-beständig.

Extrudiertes Polystyrol (XPS) Bei der Herstellung von extrudiertem Polystyrol (Abb. D 1.22 b) wird das Rohmaterial in Form von Granulat unter Zusatz eines Treibmittels (üblicherweise CO2) in einem Extruder bei ca. 200 °C aufgeschäumt und zu einem kontinuierlichen Schaumstoffstrang geformt. Der dabei entstehende Schaumstoff zeichnet sich durch geschlossene Poren aus. Dadurch ist XPS unempfindlicher gegenüber Feuchte und besitzt eine höhere Druckbelastbarkeit als expandiertes Polystyrol. Die Eigenschaftsklassen sind in DIN EN 13 164 beschrieben. XPS wird besonders bei Umkehrdächern eingesetzt, da es mit geschlossenen Poren hergestellt werden kann und die Platten somit kein Wasser aufnehmen. Die langfristige Wasseraufnahme liegt bei bis zu 0,3 Vol.-%. Dämmplatten aus XPS sind beständig gegen Bitumen, Salz, verdünnte Säuren und Laugen und weisen eine gute mikrobielle Beständigkeit auf. Sie sind hingegen nicht beständig gegen UV-Strahlung sowie Teerprodukte, Lackverdünner und andere Lösungsmittel. Polyurethan-Hartschaum (PUR) Grundstoffe für Polyurethan (Abb. D 1.22 c) sind Polyol und Polyisocyanat. Polyol kann aus Erdöl, aber auch aus nachwachsenden Rohstoffen wie Mais, Zuckerrüben oder Kartoffeln hergestellt werden. Der PUR-Hartschaum entsteht durch eine chemische Reaktion nach dem Vermischen der Komponenten unter Zugabe eines Treibmittels (meist Pentan oder CO2). Die Herstellung von Dämmplatten erfolgt nach dem Doppelbandverfahren. Das aus dem Mischkopf austretende PUR wird auf eine Doppelbandanlage verteilt und mit einer oberen und unteren Deckschicht versehen [6], die üblicherweise aus Mineral- oder Glasvliesen, Aluminium- oder Verbundfolien besteht. Dämmplatten aus Polyurethan nach DIN EN 13 165 sind durch ihre geschlossenzellige Struktur wasserbeständig und zeigen nur eine

Mineralwolldämmstoffe (MW) bestehen aus anorganischen Fasern. Als Materialien werden entweder Glas- oder Steinwolle eingesetzt. Bei der Herstellung werden die Rohstoffe bei hoher Temperatur geschmolzen und in Faserform gebracht. Die Stabilität der Fasern entsteht durch das Aushärten der Bindemittel. Durch Bindemittelgehalt, Faseranordnung und Verdichtung der Fasern lassen sich die Materialeigenschaften beeinflussen. So sind Mineralwolldämmstoffe nach DIN EN 13 162 als weiche, formbare oder fest gepresste Rollen oder Platten erhältlich. Die Fasern zur Herstellung von Mineralwolle sind wasserbeständig und zeigen eine nur geringe Wasseraufnahme. Jedoch können die Bindemittel bei hoher Feuchte beeinflusst werden, was zu einer Herabsetzung (bis zum Verlust) der Druckfestigkeit führen kann. Die Fasern sind mikrobiell beständig, der Dämmstoff selbst kann aber von Pilzmyzel durchwachsen werden. Die früher starke Staubbelastung bei der Verarbeitung ist durch angepasste Bindemittel sowie Fasergeometrie und -eigenschaften deutlich reduziert. Heute eingesetzte Mineralwolle ist frei von Krebsverdacht. Beim Rückbau alter Mineralwolldämmungen hingegen kann man auf Mineralwolle stoßen, für die das nicht zutrifft. Hier sind gegebenenfalls besondere Arbeitsschutzmaßnahmen notwendig. Glaswolle Glaswolle (Abb. D 1.22 d) besteht aus Quarzsand, Kalkstein und ca. 60 – 70 % Altglas. Weiterhin werden 3 – 9 % Bindemittel (häufig Phenol-Formaldehydharz) und 1 % Hydrophobierungsmittel auf Silikon- oder Mineralölbasis zugesetzt. Die Eigenschaften können je nach Rohdichte und Produktdicke stark variieren. Steinwolle Steinwolle (Abb. D 1.22 e) wird aus verschiedenen Gesteinen (z. B. Diabas, Basalt und Dolomit) unter Zugabe von Zusatzstoffen und Bindemitteln hergestellt. Bei Steinwolle ist der Gehalt an Bindemittel und Hydrophobierungsmittel etwas niedriger als bei Glaswolle. Die Eigenschaften können stark variieren, je nach Rohdichte und Produktdicke. Schaumglas

Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Schaumglas (CG = Cellular Glass; Abb. D 1.22 f) sind Quarzsand, Dolomit, Kalziumund Natriumcarbonat. Diese werden bei etwa 1400 °C zu Glas verschmolzen und anschließend zu Glaspulver verarbeitet. Das Aufschäu-

Werkstoffe

men erfolgt unter Zugabe eines Treibmittels, üblicherweise Kohlenstoff, wodurch die dunkle Farbe von Schaumglas entsteht. Aus den Schaumglasblöcken werden anschließend die Dämmplatten geschnitten. Dämmplatten aus Schaumglas nach DIN EN 13 167 sind praktisch wasserundurchlässig und dampfdicht. Sie weisen eine hohe Druckfestigkeit auf, sind jedoch spröde. Aufgrund des anorganischen Ausgangsmaterials besitzt Schaumglas eine hohe Temperaturbeständigkeit. Die Platten sind resistent gegen Insekten und Nagetiere bei gleichzeitig hoher mikrobieller Beständigkeit. Nachteilig ist die starke Geruchsbildung beim Schneiden. In der Regel werden Schaumglasplatten mithilfe einer Heißbitumenklebemasse vollflächig mit dem Untergrund verklebt. Auch die Plattenstöße werden mit Klebemasse gefüllt. Diese Art von Verklebung wird nur bei Schaumglas durchgeführt und verhindert das Unterlaufen von Niederschlagswasser. Besteht die Tragkonstruktion aus Trapezprofilblech, werden die Schaumglasplatten mittels Kaltkleber auf den Obergurten verklebt. Die Plattenstöße sind auch bei dieser Konstruktion vollflächig verklebt auszuführen. Die erste Lage der Abdichtung, bestehend aus einer Polymerbitumenbahn, kann im Heißbitumen-Gießverfahren direkt auf die Schaumglasplatten aufgebracht werden. Wird mit Schweißverfahren gearbeitet, ist vorher ein Heißbitumen-Deckabstrich aufzubringen. Die Abdichtung kann ebenfalls aus einer Kunststoffdichtungsbahn oder Flüssigkunststoff in Verbindung mit einer Unterlagsbahn bestehen. Schaumglasplatten sind auch als Gefälleplatten und mit oberseitiger Kaschierung erhältlich. Durch die Kaschierung darf die Abdichtungsbahn direkt auf die Schaumglasplatten aufgeschweißt werden und das Aufbringen eines Heißbitumen-Deckabstrichs entfällt. Beim Einsatz von Kaltklebern kann das Einrichten der Baustelle für das Heißbitumen-Gießverfahren entfallen. Holzfaser

Bei der Herstellung von Holzfaserdämmplatten (WF = Wood Fibre) wird Schwachholz oder Restholz der Sägeindustrie (meist Fichte, Tanne und Kiefer) zerkleinert und mit Wasser vermischt. Das Gemisch wird auf 2 % Restfeuchte getrocknet und anschließend zu Platten geschnitten. Die Festigkeit der Holzfaserdämmplatten entsteht durch das Verfilzen der Fasern untereinander und zusätzlich durch die Klebrigkeit des Holzbestandteils Lignin. Teilweise werden bei der Herstellung auch Zusatzstoffe wie Aluminiumsulfat, Parafin oder Leim beigemischt, um die Bindung der Platten zu verbessern oder um hydrophobe Oberflächeneigenschaften zu erzielen. Holzfaserdämmplatten nach DIN EN 13 171 zeigen ein hygroskopisches Werkstoffverhalten, d. h. sie können Feuchte speichern, und sind vergleichsweise diffusionsoffen. Aufgrund

der schlechten biologischen Beständigkeit muss insbesondere bei der Anwendung im Flachdach besonderes Augenmerk auf den Feuchteschutz gelegt werden (siehe Schutz vor Tauwasser infolge Wasserdampfdiffusion, S. 65f.) Gefälleschichten Um anfallendes Niederschlagswasser sicher abführen zu können, sollte ein Flachdach immer mit einem Mindestgefälle von 2 % geplant und ausgeführt werden. Dieses Gefälle kann z. B. mit der Tragkonstruktion erreicht werden. Ist dies aus architektonischen Gründen nicht möglich oder nicht gewünscht, muss innerhalb des Dachaufbaus für das Gefälle gesorgt werden. Dies kann entweder durch eine Schicht aus Normalbeton, einen Gefälleestrich oder durch eine Schüttung aus bitumengebundenen Perliten direkt oberhalb des Tragwerks erfolgen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Gefälle durch keilförmig geschnittene Dämmplatten zu erstellen. Hier ist jedoch darauf zu achten, dass der erforderliche Wärmeschutz an der dünnsten Stelle der Dämmung eingehalten wird. Der Vorteil der Gefälleschicht innerhalb der Dämmebene ist das wesentlich geringere Eigengewicht der Dämmplatten gegenüber Gefälleschichten z. B. aus Beton. Vor allem Dämmplatten aus Polystyrol-Hartschaum, Mineralwolle sowie Schaumglas dienen als Gefälleplatten. Von den Herstellern dieser Platten werden Angaben zur Lage der Entwässerungstiefpunkte, der Gefällerichtung und der Dachneigung benötigt. Diese dienen zur Erstellung von Verlegeplänen, in denen jede einzelne Dämmplatte gekennzeichnet ist (siehe Gefälledämmung, S. 101) [7].

a

b

c

d

e

Schutz- und Trennlagen, Sperrschichten und Haftbrücken Schutz- und Trennlagen sowie Sperrschichten und Haftbrücken haben im Flachdach vielfältige Funktionen zu übernehmen. Diese reichen von einer mechanischen Trennung von Schichten über den mechanischen Schutz von Abdichtungen bis hin zu bauphysikalischen Aufgaben.

f

D 1.22

Schutzlagen

Schutzlagen dienen dem mechanischen Schutz der Abdichtung. Sie weisen eine hohe Perforationsfestigkeit auf und werden vollflächig oberhalb der Abdichtung verlegt. Nach der Flachdachrichtlinie sind beispielsweise folgende Materialien geeignet: • Kunststoffvlies (mindestens 300 g/m²) • Bahnen aus PVC-halbhart (mindestens 1 mm dick) • Bahnen aus PVC-P (mindestens 1,3 mm dick) • Bautenschutzmatten oder -platten aus Gummigranulat (mindestens 6 mm dick) • Kunststoffgranulat (mindestens 4 mm)

D 1.20 Anwendungstypen, Druckbelastbarkeitsklassen, Einsatzgebiete und Baustoffklassen für verschiedene im Flachdachbau eingesetzte Dämmstoffe D 1.21 bauphysikalische Kennwerte ausgewählter Dämmstoffe D 1.22 Dämmstoffe (Auswahl) a Polystyrol-Hartschaum (EPS) b Polystyrol-Extruderschaum (XPS) c Polyurethan-Hartschaum (PUR) d Glaswolle e Steinwolle f Schaumglas (CG)

95

Sperr- bzw. Bremsschicht

Material- sd-Wert Wasserdampfdiffusionswider- dicke [m] [mm] standszahl [-]

Folien Aluminiumfolie

praktisch dampfdicht

≥ 0,05

> 1500

PE-Folie

100

0,25

100

PVC-Folie

20 000

0,25

30

PA-Folie

nicht konstant

–

3,9/0,2 1

Beschichtungen 2000

4

8

KMB, 2-komponentig

4000

4

16

Reaktionsharze

20 000

4

0

Werte gelten für 40 % und 80 % relativer Feuchte, Verlauf siehe Abb. D 1.24

0 D 1.23

• Dränagematten und -platten bei anschließender Begrünung • Platten aus PS-Extruderschaum Vliese können auf Rollen in Breiten bis 2 m und Längen von bis zu 50 m, Bautenschutzmatten in Breiten bis 1,25 m und Längen von ca. 8 m geliefert werden. Trennlagen

Die Trennlage dient der flächigen oder teilflächigen Trennung von Bauteilen oder Schichten. Eine solche Trennung kann aufgrund von thermischen Längenänderungen erforderlich sein oder um eine Übertragung von Bewegungen und Spannungen aus benachbarten Lagen zu verhindern. Trennlagen können auch dazu dienen, chemisch unverträgliche Materialien voneinander zu separieren. Die Verlegung erfolgt lose oder teilflächig verklebt. Geeignete Materialien für Trennlagen sind beispielsweise: • Lochglasvlies-Bitumenbahnen • Bitumen-Dachbahnen • Bitumen-Dachdichtungsbahnen • Rohglasvlies • Kunststoffvlies • Kunststofffolien • Kaschierlagen der Abdichtungsbahn • Schaumstoffmatten Kunststofffolien und Vliese können auf Rollen mit einer Breite bis zu 8 m und einer Länge bis zu 250 m geliefert werden. Sperr- und Bremsschichten

Sperr- oder Bremsschichten gegenüber Wasserdampf sind erforderlich, um ein Eindringen von Wasser durch Diffusion in den Dachaufbau zu reduzieren bzw. zu verhindern (siehe Schutz vor Tauwasser infolge Wasserdampfdiffusion, S. 65f.). Der geforderte Wert muss dann durch eine entsprechende Auswahl von Materialart und/oder Materialdicke erreicht werden. Sperr- bzw. Bremsschichten gegenüber Wasserdampf müssen luftdicht ausgeführt sein. Dafür können Materialien in Bahnenform (siehe S. 86ff.) sowie Folien und auch Beschichtungen eingesetzt werden. Häufig verwendete Materialien in Folienform sind Aluminium, Polyethylen

96

6

2

KMB, 1-komponentig

1

sd - Wert [m]

Werkstoffe

20

40

60 80 100 relative Feuchte [%] D 1.24

(PE), Polyvinylchlorid (PVC) und Polyamid (PA). Flüssig aufzubringende Sperr- und Bremsschichten können beispielsweise aus kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB) oder Reaktionsharzen bestehen. Die Wasserdampfdiffusionswiderstandszahlen dieser Materialien sind in Abb. D 1.23 zusammengefasst. Kunststofffolien können auf Rollen mit einer Breite bis zu 8 m und einer Länge bis zu 250 m geliefert werden. Beschichtungssystem in flüssiger Form in Gebinden von meist 1, 5, 10, 25 oder 30 kg. Feuchteadaptive Dampfbremse Eine feuchteadaptive Dampfbremse verhält sich unter winterlichen Randbedingungen wie eine diffusionshemmende Dampfbremse. Sind jedoch günstige Voraussetzungen für die Austrocknung des Bauteils gegeben, wie z. B. im Sommer oder auch in anderen Jahreszeiten bei witterungsbedingter Umkehrdiffusion, wird sie lange bevor Tauwasser ausfällt diffusionsoffener und fördert damit die Trocknung. Dieses Phänomen lässt sich durch den variablen sd-Wert (Sperrwert) der feuchteadaptiven Dampfbremse erklären. Die relative Feuchte hinter einer Dampfbremse schwankt stark mit den Witterungsbedingungen (siehe stationäre oder instationäre Feuchteschutzbeurteilung S. 69ff.). Wandert die Feuchte nach außen, wird es im Bereich der Dampfbremse sehr trocken. In dieser Situation soll die Dampfbremse dafür sorgen, dass von der Raumseite keine Feuchte nachkommt, die diesen Diffusionsstrom noch verstärkt. Sie muss also möglichst dicht sein. Wandert die Feuchte nach innen (Umkehrdiffusion), steigt die relative Feuchte an der Dampfbremse an. Im Extremfall kommt es dabei zur Tauwasserbildung. Jetzt ist eine hohe Durchlässigkeit der Dampfbremse vorteilhaft, damit die ankommende Feuchte an die Raumluft weitergegeben werden kann und das Bauteil austrocknet (Abb. D 1.25). Abb. D 1.24 zeigt die Abhängigkeit des sd-Werts einer variablen Dampfbremsfolie auf Polyamidbasis (PA) von der Umgebungsfeuchte. Die ausgeprägte Abhängigkeit der Dampfdurchlässigkeit von den hygrischen Umgebungsverhältnissen ist auf die Einlagerung von Wassermolekülen

D 1.23 feuchtetechnische Kennwerte verschiedener Dampfbremsen bzw. -sperren D 1.24 Abhängigkeit des Diffusionssperrwerts (sd-Wert) der feuchteadaptiven Dampfbremse auf Polyamidbasis (PA) von der relativen Luftfeuchte D 1.25 Funktionsweise der feuchteadaptiven Dampfbremse im Vergleich zu einer Dampfsperre: In beiden Folien wurde nasses Holz eingebracht, jenes in der PA-Folie (rechts) trocknet deutlich rascher aus.

zwischen die langkettigen Polymermoleküle zurückzuführen. Bei normaler Raumlufttemperatur variiert der sd-Wert der Polyamidfolie zwischen ca. 4,5 m im trockenen Zustand und 0,1 m bei Wasserkontakt (z. B. Tauwasserbildung auf der Folie oder Berührung mit nassem Baustoff). Haftbrücken

Haftbrücken werden benötigt, um den mechanischen Kontakt zwischen Lagen bzw. Bauteilen sicherzustellen, falls dies durch die direkte Applikation nicht gewährleistet ist. Beispielsweise muss ein bituminöser Voranstrich zur Bindung von Staub und zum Verschluss der Poren erfolgen, wenn eine bituminöse Dampfsperre auf Stahlbeton oder Porenbeton teiloder vollflächig verklebt wird. Der Voranstrich wirkt als Haftvermittler. Ein bituminöser Voranstrich ist auch erforderlich, wenn eine bituminöse Dampfsperrschicht auf kunststoffbeschichteten Stahlprofilblechen platziert wird [8]. Bituminöse Voranstriche werden in Kleingebinden bis 30 kg oder in Großgebinden bis 1000 kg geliefert.

Betone mit hohem Wassereindringwiderstand Beton findet im Flachdachbereich in der tragenden Unterkonstruktion häufig Verwendung. Auf die mechanischen Eigenschaften von Betonen im Allgemeinen wird in diesem Abschnitt nicht eingegangen, sondern auf Betone mit hohem Wassereindringwiderstand (neue Bezeichnung nach DIN 1045-2, vormals wasserundurchlässiger Beton oder WU-Beton) [9]. Wird ein solcher Beton im Flachdach eingesetzt, kann auf eine zusätzliche Abdichtung des Dachs verzichtet werden (siehe Wasserundurchlässige Betonplatte als Dichtung, S. 104). Beton ist ein Gemisch aus Gesteinskörnern unterschiedlicher Größe, die durch ein mineralisches Bindemittel, den Zementstein, gebunden werden. Dieser bildet sich bei der chemischen Reaktion von Zement mit Wasser und gegebenenfalls bestimmten Zuschlagstoffen. Da das Volumen des Zementsteins kleiner ist als das Volumen der Ausgangsstoffe, entsteht eine Mikroporosität im Beton. Durch die Reduktion

Werkstoffe

der Poren und durch eine geringe Vernetzung der Poren untereinander entsteht ein hoher Wassereindringwiderstand. Dieser kann anhand der Wassereindringtiefe nach DIN EN 12 390-8 überprüft werden. Entsprechende Betone lassen sich mit einem Wasserzementwert (gewichtsbezogenes Verhältnis von Wasser zu Beton) von ≤ 0,60 (für Bauteildicken bis 40 cm) erzeugen. Der Zementgehalt muss mindestens 280 kg/m³, die Mindestdruckfestigkeitsklasse C 25/30 betragen. Neben dem Feuchtetransport im Beton selbst kann kapillarer Wassertransport in Rissen stattfinden. Um die Dichtheit zu gewährleisten, muss bei Beton mit hohem Wassereindringwiderstand die Rissbreite begrenzt werden (siehe Wasserundurchlässige Betonplatte, S. 35f.). Im Festbeton entstehen Risse, wenn die im Bauteil auftretenden Zugspannungen die Zugfestigkeit des Betons überschreiten. Die Zugspannungen entstehen einerseits durch mechanische Belastung, andererseits aber auch durch lastunabhängige Verformungen. Diese lastunabhängigen Verformungen kommen z. B. durch hygrisch bedingtes Quellen und Schwinden oder unterschiedliche Temperaturen zwischen Bauzustand und Nutzung zustande, aber auch durch ungleiche Temperaturverteilungen aufgrund unterschiedlichen Abfließens von Hydratationswärme im Abbindeprozess. Dies lässt sich durch Verwendung von Zementen mit niedriger Hydratationswärmeentwicklung sowie durch das Abdecken des Betons mit einer wärmedämmenden Auflage während des Abbindeprozesses verringern.

Lichtkuppeln Als Materialien für den lichtdurchlässigen Teil von Lichtkuppeln kommen meist die nachfolgend beschriebenen Kunststoffe zum Einsatz, vereinzelt auch Glas. Polymethylmethacrylat (PMMA) PMMA, auch bekannt als Acrylglas, ist ein hochwertiger Kunststoff mit hoher Lichtdurchlässigkeit, weshalb opake Plattentypen gegen Blendungserscheinungen empfohlen werden. PMMA besitzt gute Bewitterungseigenschaften, sodass es langfristig zu keiner nennenswerten Veränderung des optischen Verhaltens kommt, sowie gute Schalldämmeigenschaften (Schalldämmmaß Rw ca. 23 dB). Zu Massivplatten extrudiert, hält das Material die Baustoffklasse B 2 (normal entflammbar) ein. PMMA splittert bei der mechanischen Bearbeitung leicht und ist stoßempfindlich. Polycarbonat (PC) Polycarbonat weist eine hohe Schlagzähigkeit auf und bietet daher Sicherheit gegen Hagelschlag und Steinwürfe. Die Lichtdurchlässigkeit ist ähnlich hoch wie bei PMMA. Es werden ebenfalls opake Plattentypen gegen Blendungserscheinungen empfohlen. Die Platten haben ein geringes Gewicht, daher ist das

D 1.25

Schalldämmmaß Rw mit ca. 20 dB etwas geringer als bei PMMA. Polycarbonat wird in die Baustoffklasse B 1 (schwer entflammbar) eingeordnet. Bauaufsichtlich zugelassene Konstruktionen aus PC-Stegplatten gelten in der Regel als weiche Bedachung und können als Wärmeabzug eingesetzt werden. Glykolisiertes Polyethylenterephthalat (PETG) PETG ist ein schlagfester, optisch hochwertiger Kunststoff, UV-beständig und gut zu verarbeiten. Im Baubereich wird er für Überdachungen oder Sichtverglasungen eingesetzt. Glasfaserverstäktes Polyesterharz (GFK) Glasfaserverstärktes Polyesterharz besitzt eine hohe Festigkeit und bietet so Sicherheit gegen Hagelschlag und Steinwurf. GFK ist in hoher Lichtdurchlässigkeit herstellbar, aber nicht transparent. Es besitzt durch die eingebetteten Glasfasern ein gutes Lichtstreuverhalten. Für Lichtkuppeln werden opake Platten empfohlen. GFK wird der Baustoffklasse B 2 (normal entflammbar) zugeordnet und schmilzt und tropft unter Wärmeeinwirkung (im Brandfall) nicht. Mehrschalige Konstruktionen weisen mit U-Werten bis zu 1,2 W/m2K ein gutes Wärmedämmverhalten auf. Das Material muss vergütet oder beschichtet werden, um ein Vergilben und Freiliegen von Glasfasern zu verhindern, das starke Schmutzansammlung verursacht.

Werkstoffunverträglichkeiten Bei der Materialauswahl ist besonders auf die Verträglichkeit der Werkstoffe untereinander zu achten. Eine vollständige Auflistung aller bekannten Unverträglichkeiten ist im Rahmen dieser Publikation nicht möglich, jedoch wurden bei der Beschreibung der Dichtmaterialien (siehe S. 86ff.) sowie bei den Dämmstoffen (siehe S. 93ff.) bekannte Materialunverträglichkeiten genannt. Sollen bei einem Dachaufbau verschiedene Materialien kombiniert werden (z. B. bei der Sanierung von Dachflächen), sind generell die Angaben in den Produktdatenblättern zu beachten. Im Zweifelsfall sollte sich der Planer die Verträglichkeit der Werkstoffkombination durch den Hersteller bestätigen lassen.

Eine Möglichkeit, Materialunverträglichkeiten zu umgehen, ist die Anordnung einer geeigneten Trennschicht. Eine solche Trennschicht kann z. B. bei Dämmstoffen auch werkseitig in Form einer Kaschierung aufgebracht werden. Eine weitere Gefahr von Werkstoffunverträglichkeiten entsteht bei der Kombination von Produkten unterschiedlicher Hersteller, auch wenn die Materialbezeichnung gleich oder ähnlich lautet. Dies trifft insbesondere auf Hilfsstoffe wie Kontaktkleber, Reinigungs- und Quellschweißmittel etc. zu. Aus Gründen der Gewährleistung sind die Angaben in der Verlegeanleitung sowie im Produktdatenblatt des Herstellers einzuhalten. Auch bei metallischen Dacheindeckungen bzw. bei metallischen Regenablaufrinnen und -rohren kann es zu Materialunverträglichkeiten infolge von Kontaktkorrosion kommen. Hinweise zu entsprechenden Metallkombinationen wurden bei der Beschreibung der Metalleindeckungen gegeben (siehe S. 91).

Anmerkungen [1] Schunck, Eberhard u. a.: Dach Atlas. München/Basel 2002; Schittich, Christian u. a.: Glasbau Atlas. München/ Basel 2006 [2] Kennzeichnungspflicht für Dachsubstrate. In: Dach + Grün 1/2009, S. 6 [3] Köhler, Martin: Geotextilrobustheitsklassen. Eine praxisnahe Beschreibung der Robustheit von Vliesstoffen und Geweben gegenüber Einbaubeanspruchungen. In: tis Tiefbau Ingenieurbau Straßenbau. 11/2007, S. 52 [4] Fachvereinigung Bauwerksbegrünung e.V. (FBB): Pflanzenarten mit starkem Rhizomwachstum, wie Bambus und Schilf. Saarbrücken 2005. http://www. fbb.de/PDFs/Prospekt%20Dachbegr%C3%BCnung %20Downloads/SRW.pdf, Stand 26.02.2010 [5] Fachvereinigung Bauwerksbegrünung e.V. (FBB): Wurzelfeste Bahnen und Beschichtungen. Saarbrücken 2009. http://www.fbb.de/PDFs/Prospekt%20 Dachbegr%C3%BCnung%20Downloads/Wurzelfeste-Bahnen.pdf, Stand 26.02.2010 [6] Riegler, Rosina: Fachgerechte Ausführung und Sanierung von Flachdächern und Gründächern. Merching 2009, Kapitel 3.3, S. 6f. [7] ebd. Kapitel 2.2, S. 8 [8] ebd. Kapitel 2.2, S. 3 [9] Verein Deutscher Zementwerke e.V. (VDZ) (Hrsg.); Freimann, Thomas: Zement Merkblatt Hochbau H 10: Wasserundurchlässige Betonbauwerke. Düsseldorf 2006

97

Konstruktionen Christian Bludau, Eberhard Schunck

D 2.1

Flachdächer sind Dachkonstruktionen ohne oder mit geringer Dachneigung. Sie weisen über die gesamte Dachfläche eine wasserundurchlässige Schicht auf. Die Abgrenzung zu flach geneigten bzw. geneigten Dächern liegt bei ca. 18 % (10°) Dachneigung. Neigungen unter 2 % (ca. 1°) werden als Konstruktionen behandelt, bei denen das Ablaufen des Niederschlagswassers erschwert ist, bei bis zu 5 % (ca. 3°) ist aufgrund von Durchbiegung oder Unebenheiten in der Oberfläche mit Pfützenbildung zu rechnen.

Allgemeiner Aufbau Flachdächer bestehen mindestens aus einer Tragschicht, einer Dämmschicht und einer witterungsbeständigen Dachabdichtung, die je nach Konstruktionsart und Nutzungsanspruch in unterschiedlicher Reihenfolge angeordnet und gegebenenfalls erweitert werden. Abb. D 2.2 zeigt die prinzipielle Einteilung der Flachdächer. Abhängig von ihrer Konstruktion lassen sie sich in zwei bauphysikalisch unterschiedliche Typen differenzieren, das nicht belüftete und das belüftete Flachdach. Die nicht belüftete Variante wird weiter unterteilt in das Flachdach mit der Abdichtung über der Dämmung (auch Warmdach genannt) und das Umkehrdach, einer Sonderform dieser Konstruktion, bei der die Dämmung oberhalb der Dachabdichtung liegt. Die aufgeführten drei Konstruktionstypen können anschließend mit verschiedenen Deckschichten versehen werden, wobei die jeweiligen Anforderungen an den verwendeten Dachtyp zu beachten sind.

D 2.1 D 2.2 D 2.3 D 2.4

D 2.5 D 2.6

98

Verlegung von Steinwolledämmung auf einem Flachdach Einteilung der Flachdächer Kiesdach mit geringer Randaufkantung und Lüftungselementen Verlegung der Abdichtung mit normaler Überdeckung a zweilagig b dreilagig Verlegung der Abdichtung mit Überdeckung im Verband Flachdach mit Kunststoffabdichtungsbahnen ohne zusätzlichen Oberflächenschutz

Regelwerke Für Flachdächer existiert eine Vielzahl von Normen und Regelwerken, die meist nur einzelne Bestandteile der Konstruktion abdecken. Eine gute Zusammenfassung der wichtigsten Regelungen im Zusammenhang mit der Abdichtung bietet die vom Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerks (ZVDH) aufgestellte und herausgegebene »Fachregel für Abdichtungen – Flachdachrichtlinie«.

Wichtige Einzelwerke im Bezug auf die Abdichtung sind DIN 18 195 »Bauwerksabdichtungen« sowie DIN 18 531 »Dachabdichtungen«. Ein weiterer entscheidender Teil des Flachdachs ist die Wärmedämmung. Hier müssen neben den Bemessungsvorschriften für die Dämmmaterialien auch der Mindestwärmeschutz nach DIN 4108-2 und die Anforderungen der Energieeinsparverordnung (EnEV) eingehalten werden (siehe Energieeinsparender Wärmeschutz nach Energiesparverordnung, S. 59). Für Planung, Ausführung und Pflege von Dachbegrünungen gibt die Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau e.V. (FLL) die »Dachbegrünungsrichtlinie« heraus.

Konstruktionsschichten Die unterschiedlichen Konstruktionen bestehen aus mehreren Schichten mit festgelegten Funktionen. Ihre Anordnung variiert je nach Art des Flachdachs. Deckschichten

Die Eindeckung eines Flachdachs kann bezüglich der Oberfläche folgende Funktionen übernehmen: • Schutz gegen mechanische Einwirkungen • Schutz vor UV-Strahlung • Schutz vor Windsogkräften • Schutz gegen Aufschwimmen der Dämmung (bei Umkehrdächern) • Brandschutz Besonders durch klimatische Faktoren wie starke Temperatur- und Feuchteschwankungen sowie UV-Strahlung ist die Dachabdichtung hohen Belastungen ausgesetzt, und ein zusätzlicher Oberflächenschutz kann ihre Lebensdauer deutlich verlängern. Bei loser Verlegung der Dichtungsbahn kann ein schwerer Oberflächenschutz, z. B. in Form einer Kiesschüttung, zusätzlich zum UV-Schutz auch die Windsogsicherung übernehmen. Ein schwerer Oberflächenschutz wirkt zudem positiv bezüglich des Brandschutzes. Bei der Installation von zusätzlichen Dachaufbauten wie z. B. Solarpaneelen oder Anschlagpunkten zur Sicherung besteht die Möglichkeit,

Konstruktionen

eine Kiesschüttung oder Begrünung teilweise als Auflast zu verwenden, sodass eine Durchdringung der Dichtungsbahn nicht nötig ist. Des Weiteren kann die Deckschicht die Grundlage für eine geplante Nutzung des Dachs bilden. Kiesdeckung Die einfachste und häufig gewählte Variante der Auflast ist das Aufbringen einer Kiesschicht (Abb. D 2.3). Soll die Kiesdeckung gleichzeitig als Schutz gegen Windsog dienen, muss ihr Gewicht ausreichen, um den Dachaufbau gegen Abheben durch den nach DIN 1055-4 bestimmten Windsog zu sichern (siehe Winddruck und Windsog, S. 28). Für die Kiesdeckung wird in der Regel gewaschener Rundkies der Körnung 16/32 mm verwendet. Die Dicke der Kiesschicht muss im Einbauzustand mindestens 50 mm betragen [1]. Bei einlagigen Abdichtungen sollte unter der Kiesschüttung zum Schutz der Abdichtung eine Schutzlage verwendet werden. Bei einem Umkehrdach ist oberhalb der Dämmschicht ein Filtervlies anzubringen, um zu verhindern, dass feine Anteile der Kiesschüttung in die Fugen der Dämmlage geschwemmt werden können. Plattenbelag Der Plattenbelag ist eine weitere Möglichkeit, die Abdichtung gegen Windsog zu sichern. Dazu werden Betongehwegplatten (Mindestab-

messungen 40 ≈ 40 ≈ 4 cm) oder Betonformsteine in Kies bzw. Sand, direkt auf einer Schutzschicht oder auf Stelzlagern verlegt. Die Verwendung von Betonplatten (aus Ortbeton oder vorgefertigt) ist ebenfalls möglich (maximale Größe 2,5 ≈ 2,5 m). In diesem Fall müssen als Unterlage zusätzlich zur Abdichtung noch eine Schutzlage und zwei Gleitlagen eingebaut werden, um thermische Längenänderungen oder andere Schubkräfte abbauen zu können. Ein Plattenbelag kann auch als begehbare Oberfläche dienen. Abdichtung

Die wichtigste Schicht eines Flachdachs ist immer die Dachabdichtung. Sie hat die Aufgabe, das Gebäude vor Niederschlagswasser und anderen Umwelteinflüssen zu schützen. Vor allem die Einwirkung von UV-Strahlung muss bei der Wahl der Abdichtungsbahn berücksichtigt werden. Wird das Dach nicht noch mit weiteren Deckschichten wie Kies oder einer Begrünung versehen, muss auf jeden Fall eine UV-beständige Dachbahn verwendet werden. Dafür kommt der überwiegende Teil der Kunststoffdichtungsbahnen infrage (Abb. D 2.6); andere Abdichtungsmaterialien erfordern hingegen einen besonderen Oberflächenschutz bzw. dürfen nicht in der obersten Lage eingesetzt werden (siehe Dachabdichtung, S. 86ff.). Als Dachdichtungsbahnen sind alle gängigen Abdichtungsmaterialien geeignet, sofern sie

den Anforderungen in den maßgebenden Normen entsprechen. Dies sind z. B. die Flachdachrichtlinie, bei ungenutzten Dächern DIN 18 531-2, bei genutzten Dächern auch DIN 18 195 bzw. geltende ÖNormen für Österreich und SIA-Normen für die Schweiz. Grundsätzlich kommen Bitumen-, Kunststoff- und Elastomerbahnen sowie Flüssigabdichtungen zum Einsatz. Dachabdichtungen aus Bitumenbahnen werden in der Regel mindestens zweilagig verlegt (Abb. D 2.4). Dabei sind die Abdichtungsbahnen um die Hälfte, bei dreilagiger Verlegung um ein Drittel versetzt anzuordnen. Die Überlappung beträgt mindestens 8 cm. Bei Verlegung im Verband überlappt die dritte Lage die erste Lage um mindestens 4 cm (Abb. D 2.5). Die Dachabdichtung bedarf nicht unbedingt einer Auflast, sie kann auch auf die Dämmung oder den Untergrund geklebt oder mechanisch befestigt werden. Bei der Sicherung durch Kleben muss der Untergrund eine gute Klebehaftung besitzen oder entsprechend vorbehandelt werden. Der verwendete Kleber ist auf das zu klebende Produkt (z. B. Kunststoffbahn, Bitumenbahn etc.) abzustimmen. Die erforderliche Klebfläche bzw. Klebestreifenanzahl ist der Abb. D 2.8 (S. 100) zu entnehmen. Verklebungen werden üblicherweise nur bei Gebäudehöhen bis zu 25 m eingesetzt. Darüber wird eine zusätzliche Auflast benötigt, um eine ausreichende Sicherung gegen Windlasten nach DIN 1055-4 zu erhalten.

Flachdach

belüftetes Dach (Kaltdach)

nicht belüftetes Dach

konventionelles Flachdach (Warmdach)

Umkehrdach

D 2.2

D 2.3

D 2.5

D 2.6

a

b

D 2.4

99

Konstruktionen

benötigte Klebeflächen bei Bereich

Heißbitumen [% der Fläche]

Kaltbitumen 1 ca. 100 g/m und Streifen [Streifen pro m2]

Innenbereich (windabgewandte Seite)

10

2

4

Innenbereich (windangeströmte Seite)

20

3

5

Randbereich

30

3

6

Eckbereich

40

4

8

1

Bei Kaltverklebung sind die entsprechenden Angaben der Hersteller zu beachten. Für Kaltbitumenkleber und PUR-Kleber sind insbesondere folgende Herstellerangaben erforderlich: • Haltbarkeitsdatum • Anwendungs- und Klimabedingungen • Verarbeitungsvorschriften z. B. Angaben zu Menge, Verteilung, Untergrundvorbehandlung D 2.8

D 2.7

D 2.9

D 2.10

a

b

D 2.11

D 2.12

100

PUR-Kleber 1 ca. 40 g/m und Streifen [Streifen pro m2]

Mechanische Befestigungen werden vorzugsweise auf Schalungen oder Trapezprofilen verwendet. Die Befestigung kann als lineare Befestigung (punktweise mit Einzelbefestigungen, Abb. D 2.7) oder Linienbefestigung (mit durchlaufenden Metallprofilen oder -bändern, Abb. D 2.9) ausgebildet sein. Beide Befestigungsarten können am Bahnrand (Saum, Abb. D 2.10 und D 2.12) oder im Feld (Abb. D 2.11) erfolgen. Bei der Befestigung am Bahnrand wird die lineare Einzelbefestigung in der Überlappung der Bahnen angeordnet. Hierbei muss ein Mindestabstand von 10 mm zwischen Lastverteilteller und Bahnenkante eingehalten werden. Die Nahtüberdeckung setzt sich aus 50 – 60 mm Verschweißung der Überlappung, 10 mm Sicherheitsabstand, ca. 40 mm Breite des Befestigungselements und 10 mm Randabstand zusammen. Zusätzlich sind die Angaben des Herstellers zu beachten. Für die Klemmwirkung ist ein ausreichend druckfester Untergrund erforderlich. Bei nahtunabhängiger Befestigung (Feldbefestigung) werden die Linien- oder linearen Befestigungen im erforderlichen Abstand angeordnet und mit einem zusätzlichen Dachbahnstreifen überdeckt. Die benötigte Anzahl an Befestigungsmitteln ist nach DIN 1055-4 zu ermitteln. Auch hier sind die Herstellerangaben zwingend zu beachten. Für die Befestigung dürfen nur zugelassene Bohrschrauben, Holzschrauben oder Dübelsysteme mit den entsprechenden Lastverteilern verwendet werden. Heutzutage kommen hierfür korrosionsgeschütztes Metall sowie alterungs- und temperaturbeständiger Kunststoff zum Einsatz. Bei unterseitiger Befestigung von Kunststoffoder Elastomerbahnen können Einzelbefestigungen mit Streifen oder Tellern z. B. aus dem Bahnenmaterial an der Bahn verklebt oder verschweißt und mit der Unterkonstruktion verankert werden. Die Anzahl der Befestigungsmittel ergibt sich aus den zu erwartenden Windlasten. Bei einer linearen Befestigung sind unabhängig von der berechneten Anzahl mindestens zwei Befestiger pro m² zu verwenden. Bei der Anwendung anderer Befestigungsarten mit größeren Befestigungsabständen kann es erforderlich sein, die Befestigungen und die Einleitung der Kräfte in die Tragkonstruktion als Einzellasten statisch gesondert nachzuweisen.

Die minimalen Fügebreiten von Kunststoffbahnen sind Abb. D 1.8 (siehe Dachabdichtung, S. 89) zu entnehmen. Auch die Herstellerangaben müssen im Bezug auf minimale und maximale Abstände eingehalten werden, um die optimale Nahtfestigkeit zu erreichen. Wird die mechanische Befestigung von Bitumenbahnen durch eine verdeckte Nagelung ausgeführt, haben sich Nagelreihenabstände im Innenbereich von 90 cm und im Eck- und Randbereich von 45 cm bewährt [2]. Mit der Befestigung der Dachabdichtung können gleichzeitig auch Dämmschicht und Dampfsperre angebracht werden. Genügt die Befestigung der Dachbahnen nicht, um auch die Dämmplatten ausreichend zu halten, ist es notwendig, die Dämmplatten zusätzlich mechanisch oder durch Kleben zu sichern. Dächer ohne Auflast sind grundsätzlich höheren Temperaturen ausgesetzt als solche mit Auflast, wobei der kurzwellige Absorptionsgrad der Oberfläche eine große Rolle spielt. Dunkle Dächer erwärmen sich also bei Sonneneinstrahlung deutlich stärker als helle. Während ein weißes Dach im Sommer Temperaturen von 40 °C erreicht, können es bei einem schwarzen Dach bis zu 80 °C sein. Mit der Verwendung heller Eindeckungen wird dieser Effekt in warmen Ländern zur Minderung des Wärmeeintrags in die Konstruktion genutzt (siehe Thermische Beanspruchungen von Flachdächern, S. 53f.). Bauzeitabdichtung Die Bauzeitabdichtung ist bei Konstruktionen erforderlich, die während der Bauzeit länger uneingedeckt und damit ungeschützt vor Witterungseinflüssen bleiben. Vor allem bei Holzkonstruktionen oder offen liegender Wärmedämmung können Niederschlagswasser oder eine hohe UV-Belastung zu einer Schädigung der Materialien führen. Trennlage

Bei Bedarf wird zwischen Abdichtung und Dämmung eine Gleit-, Trenn- oder Schutzlage bzw. eine Ausgleichsschicht eingebaut. Diese hat die Aufgabe, Kräfte, die z. B. durch unterschiedliche Wärmeausdehnungseigenschaften der Materialien entstehen, auszugleichen oder die Abdichtung gegen Perforation von unten durch Befestigungselemente zu schützen bzw.

Konstruktionen

einen geeigneten Untergrund für die Abdichtung zu schaffen. Zudem kann die Trennlage unverträgliche Werkstoffe trennen und dem Trommeleffekt bei Regen entgegenwirken. Des Weiteren gibt es Dampfdruckausgleichsschichten, die die hohen Dampfdruckunterschiede, die zwischen der Außen- und Innenseite der Abdichtung herrschen, ausgleichen sollen. Bei Umkehrdächern werden Trennlagen als Rieselschutzschicht eingesetzt, um zu verhindern, dass Feinteile in die Fugen zwischen die Dämmplatten geraten können. Hier kommen auch diffusionsoffene, aber wasserableitende Trennschichten zum Einsatz, die einen Großteil des Wassers über der Dämmebene abfließen lassen. Unterstützungsschicht für Dachabdichtung

Um zusätzliche Beanspruchung zu vermeiden, muss die Dachbahn möglichst auf eine ebene Fläche aufgelegt werden. Durchhängende Stellen sind zu vermeiden, da die Abdichtung bei Belastung Schaden nehmen kann. Dazu erfolgt bei belüfteten Dächern oder auch bei Dächern mit weichem Dämmmaterial die Ausbildung einer zusätzlichen oberen Tragschale z. B. aus Holz, Holzwerkstoffen oder anderen plattenförmigen Werkstoffen. Luftschicht

Die Luftschichten belüfteter Dächern erstrecken sich über die gesamte Dachfläche, sollten überall durchströmbar sein und müssen über Be- und Entlüftungsöffnungen mit der Außenluft verbunden werden. Außerdem ist bei der Ausführung auf eine ausreichende Höhe des Belüftungsraums zu achten [3]. Durch die natürliche Luftbewegung bei Wind kann ein Luftaustausch mit der Umgebung stattfinden, der Feuchte aus der Konstruktion abtransportiert. Die Belüftung funktioniert allerdings nur, wenn der Lüftungsquerschnitt sowie die Zu- und Abluftöffnungen ausreichend dimensioniert sind. Wegen der geringen Neigung stellt sich bei Flachdächern im Gegensatz zum Steildach kaum eine Luftzirkulation durch thermischen Auftrieb ein. Deshalb sind für einen ausreichenden Luftaustausch windinduzierte Druckunterschiede nötig. Da es schwierig ist, eine durchgehende Lüftung zu

erzeugen, und die erwartete Durchströmung mit Luft fraglich ist, sollten belüftete Flachdächer nur bei speziellen Anforderungen Verwendung finden. DIN 4108-3 fordert in der Ausgabe von 1981 bei Dächern mit einer Neigung < 10° einen Lüftungsquerschnitt an zwei gegenüberliegenden Traufen von 2  der gesamten Dachgrundrissfläche. Der freie Luftraum über der Wärmedämmung muss mindestens 5 cm betragen, und die unter dem Luftspalt angeordnete Konstruktion muss mindestens einen sd-Wert (Wasserdampfdiffusionswiderstand; siehe Dampfdiffusionsströme und -widerstände, S. 65) von 10 m aufweisen. In der aktuellen Fassung der DIN 4108-3 sind diese Forderungen jedoch nicht mehr enthalten. Hier werden Dächer als nachweisfrei gehandhabt, wenn sie über eine Neigung < 5° und eine diffusionshemmende Schicht mit einem sd-Wert von mindestens 100 m verfügen. Der Anteil des Wärmedurchlasswiderstands unter dieser Schicht darf maximal 20 % des gesamten Wärmedurchlasswiderstands betragen. Alle anderen belüfteten Konstruktionen müssen nach dieser Norm rechnerisch nachgewiesen werden. Wärmedämmung

Als Wärmedämmung kommen unterschiedliche Arten von Dämmstoffen infrage (siehe Dämmstoffe, S. 93ff.). Die Dämmung muss je nach Anforderungen an die Konstruktion eine ausreichende Druckfestigkeit sowie bestimmte wärmetechnische Eigenschaften aufweisen (siehe Wärmedurchlasswiderstand von Bauteilen, S. 58f.). Aufgrund der heute vielfach geforderten sehr großen Dämmschichtdicken kommt es immer wieder vor, dass Dämmplatten mehrlagig verklebt oder verlegt werden müssen. Die Verklebung der Platten untereinander erfolgt mit Dämmstoffkleber oder Bitumen, wobei Herstellerhinweise und Verträglichkeiten zu beachten sind. Eine Überlappung der Platten ist hierbei nicht notwendig, aber auf jeden Fall vorteilhaft. Die Flachdachrichtlinien verlangen eine pressgestoßene Verlegung. Bei sehr steifen Platten wie z. B. aus expandiertem Polystyrol (EPS) kann es zu Problemen kommen, wenn die Platten weit überlappen, denn dadurch wird eine

D 2.7 D 2.8 D 2.9 D 2.10 D 2.11

D 2.12 D 2.13 D 2.14 D 2.13

Scheibenwirkung erzeugt (gegebenenfalls in gesamter Größe des Gebäudes), die zu erheblichen Spannungen innerhalb dieser Scheibe führen kann. Diese können sich schlagartig abbauen und zu Schäden in der Abdichtung führen. Die Flachdachrichtlinie verlangt deshalb eine maximale Seitenlänge der Platten von 1,25 m [4]. Um Spannungen zu vermeiden, sollte bei einer mehrlagigen kraftschlüssigen Verklebung der Versatz der EPS-Platten 10 cm nicht überschreiten. Die Dämmung mit Platten aus extrudiertem Polystyrol-Hartschaum (XPS) für das Umkehrdach muss bei loser Verlegung eine Profilierung an den Kanten (z. B. Stufenfalz) aufweisen und darf derzeit nur einlagig eingebaut werden (Abb. D 2.13). Gefälledämmung Wird das Gefälle des Dachs nicht durch das Tragwerk erzeugt, kann eine Dämmung mit Gefälle oder ein Gefälleestrich verwendet werden. Die meisten Dämmstoffhersteller bieten geometrieabhängige Komplettsysteme für Gefälledämmungen an, z. B. keilförmige Dämmplatten, die abhängig von der Geometrie des Objekts individuell zusammengestellt mit Verlegeplan geliefert werden. Häufig wird eine Grunddämmschichtdicke verlegt und das erforderliche Gefälle in Stufen eingebaut. Auf diese Weise wird eine geringere Anzahl von speziell vorgefertigten Teilen benötigt. Auch komplexe Dachgeometrien können so modelliert werden (Abb. D 2.14). Hierbei ist die Verlegeanleitung des Herstellers zu beachten. Dieser sollte auch eventuelle Unverträglichkeiten der Dämmung mit Klebemitteln oder anderen Stoffen angeben. Dampfsperre/-bremse

Zwischen Dämmung und Unterkonstruktion bzw. Dämmung und Innenraum sind Maßnahmen notwendig, die das Eindringen von Feuchte in die Dämmung verhindern. Dies geschieht in der Regel mithilfe einer Dampfbremse bzw. Dampfsperre. Es gibt auch Konstruktionen, bei denen die Dampfbremse durch Materialien wie Vollholzplatten, Blech oder andere diffusionshemmende bzw. diffusionsdichte Materialien ersetzt wird. Hierbei ist es

lineare Einzelbefestigung der Dichtungsbahn benötigte Klebeflächen bei Befestigung der Dachbahn ohne Auflast bis 25 m Gebäudehöhe Linienbefestigung der Dichtungsbahn Saumbefestigung von Dichtungsbahnen Feldbefestigung von Dichtungsbahnen a über der Abdichtung b unter der Abdichtung Ausführung der Befestigung der Dachabdichtung am Bahnrand mit Einzelbefestigern lose Verlegung von XPS-Dämmplatten mit diffusionsoffenem Filtervlies Verlegebeispiel für eine Gefälledämmung mit Kehle und Ablauf D 2.14

101

Konstruktionen

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

besonders wichtig, auf eine luftdichte Verlegung zu achten, ansonsten besteht die Gefahr, dass große Feuchtemengen durch Konvektion in die Konstruktion gelangen können (siehe Luftdichte Ausführung von Flachdächern, S. 67f.). Bei Verwendung einer diffusionsdichten Dämmung, z. B. aus Schaumglas oder geschlossenzelligem Kunststoff, ist es im Einzellfall möglich, auf eine Dampfbremse zwischen Tragschicht und Dämmung zu verzichten. Auch hier ist es wichtig, dass die Luftdichtheit der gesamten Dämmebene gewährleistet ist.

Abdichtung im Gefälle evtl. Trennlage Wärmedämmung (evtl. als Gefälledämmung) Dampfsperre/Dampfbremse Tragkonstruktion D 2.15

Je nach Lage von Wärmedämmung und Dachabdichtung gelten unterschiedliche Anforderungen an den Konstruktionsaufbau und die zu verwendenden Materialien. Daher werden die Flachdachaufbauten im Folgenden nach der Lage der Dachabdichtung unterteilt. Es wird dabei unterschieden zwischen: • Abdichtung über der Dämmung • Abdichtung unter der Dämmung • Abdichtung zwischen den Dämmschichten

1 2 3 4 1 2 5 6 7 8 9

a 1 2 3 4 5 6 7 8 9

b Abdichtung im Gefälle evtl. Trennlage zusätzliche Dämmung oberhalb Tragkonstruktion Bauzeitabdichtung aussteifende Beplankung Tragkonstruktion Dämmung zwischen Trägern Dampfsperre/Dampfbremse Untersichtbekleidung/Installationsebene D 2.16

D 2.15 D 2.16

D 2.17 D 2.18 D 2.19 D 2.20

Flachdachkonstruktionen

Dachaufbau Abdichtung über der Dämmung Dachaufbau Abdichtung über der Dämmung mit a Dämmung zwischen den Trägern b Dämmung zwischen den Trägern und zusätzliche Dämmung oberhalb der Tragkonstruktion geöffnetes Flachdach mit sichtbarer Dampfsperre, Dämmung und Dichtungsbahn Aufbau belüftetes Flachdach mit Betonkonstruktion Aufbau belüftetes Flachdach mit Holzkonstruktion Dachaufbau Abdichtung unter der Dämmung (Umkehrdach)

Dabei bestehen jeweils verschiedene Anforderungen an die Konstruktion, die Dämmung und die Dichtung. Abdichtung über der Dämmung

Die am häufigsten ausgeführte Variante des Flachdachs ist die Konstruktion, bei der die Dachabdichtung über der Wärmedämmung liegt (Abb. D 2.15 und D 2.17). Der Aufbau besteht von oben nach unten aus Abdichtung, Dämmung und Tragkonstruktion. Die Konstruktion unterhalb der Dichtung kann leicht variieren und z. B. mit oder ohne Dampfsperre oder mit zusätzlicher Dämmung im Gefach bei Holzkonstruktionen ausgeführt sein. Der Aufbau ist bei allen Varianten ähnlich. Im Holzbau gibt es außer den oben beschriebenen Ausführung eine Konstruktionsvariante, bei der die Dämmung zwischen den Trägern liegt, d. h. Tragwerk und Wärmedämmung sind in einer Ebene angeordnet. Der gesamte Raum zwischen den Trägern wird mit Dämmung ausgefüllt. Reicht die Dämmschichtdicke nicht aus, kann eine zusätzliche Dämmung oberhalb der Tragkonstruktion eingesetzt werden (Abb. D 2.16). Belüftetes Flachdach Einen anderen Konstruktionstyp, bei dem die Dichtung über der Dämmung liegt, stellt das belüftete Dach dar, häufig auch Kaltdach genannt. Hierbei handelt es sich um eine zweischalige Konstruktion, bei der ein Luftraum zwischen der Dämmschicht und der Dachabdichtung liegt. Dieser dient der Be- und Entlüftung sowie zum Abführen entstehender Feuchte. Allerdings kann durch die Belüftung auch Feuchte zugeführt werden, beispielsweise durch das Eindringen von Flugschnee. Noch

D 2.17

102

bedeutender kann jedoch die Feuchtezufuhr durch Tauwasserbildung in der Luftschicht an der Unterseite der Tragschicht sein, wenn die Temperatur der Abdichtung durch nächtliche Abstrahlung unter den Taupunkt der Außenluft sinkt oder bei einem Wetterwechsel, z. B. einem winterlichen Warmlufteinbruch. Der Aufwand zur Erstellung der belüfteten Schicht ist vor allem beim Betondach sehr hoch, da ein zweites Tragwerk für die Abdichtung notwendig wird. Solche Konstruktionen sind in der Regel als nutzbare Dächer, die hohe Lasten abtragen müssen, nicht geeignet. Bei Betonkonstruktionen besteht die Möglichkeit, das erforderliche Gefälle durch Aufständerung der Tragschicht für die Abdichtung zu erzeugen (Abb. D 2.18). Bei Holzkonstruktionen ergibt sich das Gefälle meist schon durch Neigung der Tragkonstruktion (Abb. D 2.19). Das belüftete Dach war vor der Einführung diffusionsoffener Unterdeckungen bei geneigten Dächern der bevorzugte Konstruktionsaufbau; heutzutage werden belüftete Konstruktionen bei geneigten Dächern nicht mehr so häufig eingesetzt, da es schwierig ist, eine ausreichende Belüftung zu gewährleisten und der Aufbau entsprechend kostenintensiv ist. Bei Flachdächern sind belüftete Varianten außer bei Dächern mit spezieller Anforderung die Ausnahme. Besondere Konstruktionsmerkmale Liegt die Abdichtung über der Dämmung, hat sie meist keine steife Unterlage, sondern kann sich auch auf der eventuell weichen Wärmedämmung befinden. Bewegungen in der Abdichtung, verursacht z. B. durch Temperaturspannungen, können vor allem in den Randund Anschlussbereichen zu einer erhöhten mechanischen Beanspruchung führen. Daher muss eine für den maximalen Belastungsfall ausreichend druckfeste Wärmedämmung gewählt werden. Abdichtung unter der Dämmung

Das Umkehrdach kennzeichnet die Umkehrung der Reihenfolge von Dachabdichtung und Wärmedämmung, d. h. die Abdichtung befindet sich unter der Wärmedämmung (Abb. D 2.20). Dadurch wird die Dachabdichtung vor starken Temperaturschwankungen und mechanischen Belastungen geschützt. Dagegen ist die Dämmung nun einer erhöhten Feuchtebeanspruchung durch Unterspülung mit Niederschlagswasser ausgesetzt. Deshalb können für Umkehrdächer nur wasser- und frostbeständige sowie diffusionshemmende Dämmstoffe verwendet werden. Derzeit sind für diesen Zweck nur Platten aus extrudiertem PolystyrolHartschaum (XPS) zugelassen. Im Gegensatz zu den anderen hier beschrieben Dachtypen kann das Umkehrdach nicht ohne Deckschicht ausgeführt werden, da die Dämmplatten gegen Aufschwimmen, Windsog und andere Umwelteinflüsse geschützt werden müssen. Durch die außen liegende Dämmung weist das Umkehrdach einige Besonderheiten auf, die

Konstruktionen

sich hauptsächlich aus der möglichen Umspülung der Dämmplatten durch Niederschlagswasser ergeben und bei der Konstruktion beachtet werden müssen. Wasserableitung Die Entwässerung des Umkehrdachs erfolgt meist in zwei Ebenen. Ein Großteil des anfallenden Niederschlagswassers fließt oberhalb der Dämmebene (in oder über der Deckschicht) ab. Das restliche Wasser sickert langsam zwischen den Dämmplatten auf die Abdichtung, auf der es dann abläuft. Hierbei muss beachtet werden, dass kaltes Niederschlags- oder Schmelzwasser auf der Abdichtung zu Wärmeverlusten führt, was bei der Bemessung der Dämmung zu berücksichtigen ist. Die Dachentwässerung ist so auszubilden, dass ein langfristiges Überstauen der Dämmplatten ausgeschlossen ist. Kurzfristiges Überstauen während starker Regenfälle gilt als unbedenklich [5]. Das geforderte Mindestgefälle von 2 % sollte immer eingehalten werden. Auflast Die Auflast ist bei einem Umkehrdach zwingend erforderlich und sollte mindestens aus einer Kiesschicht mit 5 cm Dicke im Einbauzustand bestehen. Sie sichert die Dämmplatten gegen Windsog nach DIN 1055-4 sowie gegen Aufschwimmen im Fall von Unterspülung. Gleichzeitig schützt sie die Dämmung vor unmittelbarer Einwirkung durch UV-Strahlung, Hagel, Flugfeuer sowie mechanischer Überbeanspruchung. Umkehrdachkonstruktionen sind für Sondernutzungen mit erhöhten Anforderungen wie Begrünung, Begeh- und Befahrbarkeit oder Landeflächen geeignet. Bei einem Gründach kann die Begrünung gleichzeitig als Auflast dienen, wenn ihr Gewicht ausreichend ist. Ansonsten können zusätzlich z. B. Rasengittersteine verlegt werden. Die Dichtschicht ist durch die darüberliegende Dämmung gegen mechanisches Einwirken (z. B. Gärtnerarbeiten) geschützt. Ansonsten kommen als Auflast Kiesschichten, Platten, Geh- und Fahrbeläge o. Ä. zum Einsatz. Hierbei ist zu beachten, dass der Wasserablauf zur Entwässerungsebene gewährleistet sein muss. Zwischen der Auflast und der Dämmung muss eine Trennlage, die sogenannte Rieselschutzschicht, liegen, um das Eindringen von Sand und kleinen Steinen in die Fugen der Dämmung zu vermeiden. Weiterhin sollten keine Sand- und Kiesgemische als oberste Schicht verwendet werden, da eine mögliche Entmischung zu einer feinkornreicheren Unterschicht führen kann, die in der Lage ist, mehr Wasser zu speichern und so möglicherweise feuchteund gewichtserhöhend wirkt. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, dass Feinteile zwischen die Dämmplatten wandern und den Wasserabfluss verhindern. Anstelle der klassischen Rieselschutzschicht kann auch eine diffusionsoffene und wasserableitende Trennlage

zum Einsatz kommen, mit dem Ziel, den Großteil des Niederschlagswassers bereits über der Dämmebene abzuleiten. Dadurch werden die Wärmeverluste durch das Unterspülen der Dämmplatten so stark reduziert, dass sie nicht mehr in die Berechnung des U-Werts einfließen (siehe Umkehrdächer, S. 57). Tragkonstruktion Umkehrdächer sollten nach der Flachdachrichtlinie auf einer wärmeträgen Unterkonstruktion (z. B. Ortbeton) liegen. Diese Forderung ist DIN 4108-2 entnommen und gilt für Konstruktionen mit einer flächenbezogenen Masse von über 250 kg/m². Dadurch soll der Ausfall von Tauwasser bei einem plötzlichen Wetterumschwung (z. B. Gewitter) verhindert werden, da es hierbei zu einer starken Abkühlung der Innenraumdecke durch kaltes Wasser kommen kann, das unter die Dämmung fließt. Bei leichten Unterkonstruktionen muss der Wärmedurchgangswiderstand unter der Dichtung laut DIN 4108-2 mindestens 0,15 m²K/W betragen, um unter ungünstigen Bedingungen Tauwasserbildung an der Deckenunterseite zu vermeiden (siehe Umkehrdächer, S. 57).

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Abdichtung evtl. Trennlage Tragschicht für Abdichtung im Gefälle belüftete Luftschicht Wärmedämmung Dampfbremse/Dampfsperre Tragkonstruktion

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D 2.18

4

Abdichtung zwischen der Dämmung

Eine weitere Konstruktionsmöglichkeit des Flachdachs besteht darin, die Dichtung zwischen zwei Dämmlagen zu verlegen (Abb. D 2.21, S. 104). Hierbei handelt es sich um die Kombination aus dem Flachdach mit der Dichtung über der Dämmung und dem Umkehrdach. Auf diese Weise wird der Energieverlust, der durch das Abfließen von Niederschlagswasser in der Konstruktion auftritt, minimiert. Der Dämmwert der unteren Dämmschicht bleibt auch bei vorübergehendem Unterströmen der oberen Dämmschicht voll erhalten. Wenn der Wärmedurchgangswiderstand der unteren Dämmschicht mehr als 50 % des gesamten Wärmedurchgangswiderstands beträgt, entfällt der niederschlagsbedingte Zuschlag auf den U-Wert des Dachs nach DIN 4108-2. Besondere Konstruktionsmerkmale Liegt die Dichtung zwischen zwei Dämmlagen, gelten für den Bereich oberhalb der Abdichtung dieselben Anforderungen wie beim Umkehrdach. Auch hier ist eine Auflast zwingend erforderlich. Die Verhältnisse unterhalb der Abdichtung entsprechen denen des Flachdachs mit der Dichtung über der Dämmung. Die Dachabdichtung ist ähnlich wie beim Umkehrdach vor starken Temperaturschwankungen und mechanischen Beanspruchungen in der Fläche geschützt. Im Gegensatz zum Umkehrdach liegt die Abdichtung aber nicht auf der steifen Tragkonstruktion, sondern auf der unteren Lage der Wärmedämmung. Thermische Bewegungen können dadurch vor allem in den Rand- und Anschlussbereichen zu erhöhter mechanischer Beanspruchung führen.

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Abdichtung im Gefälle evtl. Trennlage Tragkonstruktion für Abdichtung Distanz-/Gefälleschicht belüftete Luftschicht Unterdeckbahn Tragkonstruktion Wärmedämmung Dampfbremse/Dampfsperre evtl. Untersichtbekleidung mit Installationsschicht D 2.19

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1

Auflast (wasserdurchlässig, diffusionsoffen) Trennlage/Rieselschutz Wärmedämmung (Hartschaumplatten mit Stufenfalz) Abdichtung Tragkonstruktion D 2.20

103

Konstruktionen

Wasserundurchlässige Betonplatte als Dichtung 1 2 3 4 5 6 7

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1

1

Auflast (wasserdurchlässig, diffusionsoffen) Trennschicht (diffusionsoffen) Wärmedämmung (XPS) mit Stufenfalz Abdichtung Hartschaum-Dämmplatten Dampfsperre Tragkonstruktion (bevorzugt Stahlbeton) D 2.21

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1

Auflast (wasserdurchlässig, diffusionsoffen) Trennlage (diffusionsoffen) Wärmedämmung (XPS) mit Stufenfalz wasserundurchlässige Betonplatte D 2.22 1 2 3 4

1 2 3 4

Oberflächenschutz wasserundurchlässige Betonplatte Mineralfaserdämmung feuchteadaptive Dampfbremse D 2.23

104

Eine besondere Art der Abdichtung stellt die Platte aus Beton mit hohem Wassereindringwiderstand (früher wasserundurchlässiger Beton / WU-Beton) dar. Hierbei dient das Tragwerk gleichzeitig als dichtende Schicht. Eine Abdichtungsbahn ist nicht nötig, da der Beton wasserdicht und diffusionshemmend ist. Allerdings muss darauf geachtet werden, dass die Stöße gut abgedichtet sind und sich keine Risse bilden können, die ein Eindringen von Wasser in die Konstruktion ermöglichen würden (siehe Wasserundurchlässige Betonplatte, S. 35f.). Die Dämmung kann auf der Außen- oder der Innenseite angebracht werden. Liegt sie außen auf der Betonplatte, ist die Konstruktion wie ein Umkehrdach zu behandeln (Abb. D 2.22). Eine Dämmung der Betonplatte von innen setzt eine besondere Auslegung des Dämmsystems voraus, da der Beton zwar wasserundurchlässig, aber nicht diffusionsdicht ist (Abb. D 2.23). Daher kann es zwischen der Innendämmung und der Betonplatte zu einem langfristigen Auffeuchten kommen. Wasserundurchlässige Betonplatten können die üblichen Spannweiten problemlos überbrücken und auch bei erhöhten Belastungsanforderungen als hochtragfähige Konstruktion, z. B. als Spannbetonplatten, ausgeführt werden [6]. Besondere Merkmale Die Betonplatte muss entsprechend den Forderungen für Beton mit hohem Wassereindringwiderstand nach DIN 1045-2 hergestellt werden (siehe Betone mit hohem Wassereindringwiderstand, S. 96f.). Bei innenseitiger Dämmung sollte eine Kiesoder Grünschicht aufgebracht werden, um die Platte vor zu großen Temperaturunterschieden im Tagesverlauf zu schützen und somit durch Temperatur verursachte Dehnungen und Bewegungen zu reduzieren. Als Innendämmung empfiehlt sich die Verwendung einer Mineralwolledämmung mit einer feuchteadaptiven Dampfbremse. Eine Dampfsperre ist nicht ratsam, da sie aufgrund geringeren Austrocknungspotenzials zu Feuchteproblemen führen kann. Innendämmungen sollten im Einzelfall stets auf ihr hygrothermisches Verhalten hin überprüft werden (siehe Hygrothermische Simulationsverfahren, S. 70f.). In der Praxis hat sich die außenseitig gedämmte Variante bewährt, da eine innenseitige Dämmung bei falscher Bemessung oder unfachgemäßer Ausführung schnell zu Feuchteschäden führen kann. Den Dachrandabschluss können Aufkantungen, Gesimse, Auskragungen und Brüstungen bilden. Bei Aufkantungen werden die Gesamt- und Teilflächen des Dachs umschlossen, sodass eine wannenförmige Ausbildung der Dachoberfläche entsteht. Aufkantungen müssen eine Mindesthöhe von 15 cm aufweisen. Sie haben am Dachrand die Aufgabe, Niederschlagswasser zurückzuhalten, damit es

nicht direkt seitlich abfließen kann. Sie können die Kiesschicht oder Begrünung einfassen und tragen zur Steifigkeit der Tragplatte bei. Werden anstelle von Aufkantungen Ortbetonbrüstungen erstellt, sollten diese mindestens 20 cm breit sein, um die Betonierarbeiten zu vereinfachen. In Brüstungen sind Fugen vorzusehen, die bis zur Oberkante der Aufkantung reichen. Um Kerbrisse im Bereich dieser Fugen zu vermeiden, ist es notwendig, unterhalb zusätzliche Längsbewehrungen anzuordnen. Auskragungen als Dachrandabschluss werden umlaufend hergestellt. Große Betondecken werden durch Fugen in Teilflächen unterteilt. Auch Dachüberstände, Kragplatten und Brüstungen erfordern Fugen, die die erhöhten thermischen Beanspruchungen ausgleichen. Liegen die Fugen in der Dachfläche, sind sie durch Aufkantungen einzufassen, die mindestens 5 cm höher als die Randaufkantungen sind, um stehendes Wasser von den Fugen fernzuhalten. Das Einfassen von Fugen ist auch bei Kragplatten erforderlich. Am Ende der Schlitzfugen ist eine zusätzliche Bewehrung gegen Aufreißen erforderlich. Um der Betonplatte genügend Bewegungsspielraum zu ermöglichen, wird eine Fugeneinlage verwendet. Fugen müssen sicher abgedichtet werden, wofür sich Flüssigkunststoff gut eignet. Über der Fuge wird die Abdichtung in einer Schlaufe verlegt, um eventuell auftretende Dehnungen aufnehmen zu können. Durchdringungen, Öffnungen für Lichtkuppeln, Dachausstiege o. Ä. werden ebenfalls mit umlaufenden, bewehrten Aufkantungen betoniert. Dachgullys für eine Entwässerung des wannenförmig ausgebildeten Dachs, für Entlüftungen, Rohrdurchführungen, Elektroleitungen und Leerrohre sind an genau vermessenen Stellen in die Schalung einzubauen und direkt mit einzubetonieren [7]. Die wasserundurchlässige Betonplatte wird über ein gleitendes Auflager auf den Ringanker gelegt, da hier je nach Temperaturbelastung der Platte große thermische Längenänderungen auftreten können.

Gründach Gründächer bieten eine Qualitätssteigerung des Arbeits- und Wohnumfelds, vor allem wenn die Dachbegrünungen einseh- bzw. begehbar sind. Zudem stellen sie eine optische Aufwertung der Gebäudeansicht dar. Bei Intensivbegrünungen ist die Nutzung als zusätzliche Wohn- und Nutzfläche für Freizeit und Sport möglich, während ein extensiv begrüntes Dach nach der Flachdachrichtlinie und DIN 18 531 als nicht genutzt gilt. Ein begrüntes Dach übernimmt eine Vielzahl von Funktionen. Es schützt die Abdichtung vor Witterungseinflüssen und hohen Temperaturschwankungen, wodurch diese im Vergleich zur uneingedeckten Variante bis zu doppelt so lange ohne Reparaturen oder Sanierungen

Konstruktionen

D 2.21 Abdichtung zwischen der Dämmung D 2.22 Flachdach mit wasserundurchlässiger Betonplatte, außen gedämmt D 2.23 Flachdach mit wasserundurchlässiger Betonplatte, innen gedämmt D 2.24 Übergang von intensiver zu extensiver Begrünung a Intensivbegrünung mit Wasseranstau und Abgrenzung, Dränageelement ca. 60 mm hoch b einfache Intensivbegrünung mit Abgrenzung, Dränageelement ca. 40 mm hoch c Extensivbegrünung mit Abgrenzung, Dränageelement ca. 25 mm hoch D 2.25 Schichtaufbau der extensiven Dachbegrünung D 2.26 Schichtaufbau der einfachen intensiven Dachbegrünung

a

b

c D 2.24

auskommen kann [8]. Dachbegrünungen können als Auflast zur Befestigung von Dachaufbauten (z. B. zur Energieerzeugung, Klimatechnik o. Ä.) verwendet werden, um deren Standfestigkeit auch bei anliegender Windlast zu gewährleisten. In diesem Fall ist zur Befestigung der Anlagen keine Durchdringung der Abdichtung notwendig. Der Bewuchs verringert die von der Dachoberfläche reflektierte Strahlung, was Photovoltaikpaneelen zugutekommt, da sie weniger Wärmestrahlung von der Unterseite ausgesetzt sind als bei einem unbegrünten Dach. Dadurch ergibt sich eine geringere Betriebstemperatur und somit ein höherer Wirkungsgrad der Anlage. Gründächer können als Minderungsmaßnahme bei der Eingriffs-Ausgleichs-Regelung nach dem Baugesetzbuch (BauGB) angerechnet werden, da sie Flächen, die durch den Eingriff des Bauwerks in die Natur zerstört werden, durch Schaffung neuer Grünflächen ausgleichen. Normen und Richtlinien

Im Gründachbereich gilt die »Richtlinie für die Planung, Ausführung und Pflege von Dachbegrünungen« (Dachbegrünungsrichtlinie), herausgegeben von der Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau e.V. (FLL) als Standardwerk. Diese kommt auch über die Grenzen der Bundesrepublik hinaus zur Anwendung [9]. Ein begrüntes Dach bedarf einer besonderen Pflege. Hierzu sind die Angaben der FLL-Richtlinie und Hinweise der Fachvereinigung Bauwerksbegrünung e. V. (FBB), des Zentralverbands des Deutschen Dachdeckerhandwerks (ZVDH) sowie des Bundesverbands Garten-, Landschafts- und Sportplatzbau maßgebend. Die Begrünung von Industriedächern ist Thema der technischen Regel AGI B11. Des Weiteren finden die Normen DIN 18 035-4 »Sportplätze; Rasenflächen« und die Normen DIN 18 915 –18 917 und 18 919 zur »Vegetationstechnik im Landschaftsbau« bei Gründächern Anwendung.

FLL-Richtlinie unterteilt begrünte Dächer nach ihrem Gefälle. Für Konstruktionen mit einem Gefälle 5 %) erfolgt eine schnellere Wasserabführung. Dies kann durch einen Schichtaufbau mit höherem Wasserspeichervermögen und geringerer Dränung oder durch die Verwendung einer Vegetationsform mit geringerem Wasserbedarf ausgeglichen werden. Ab einer Neigung von 15° sind konstruktive Maßnahmen zur Rutsch- und Schubsicherung wie z. B. Randaufkantungen oder Schubschwellen erforderlich [10]. Für begrünte Flachdächer eignen sich sowohl Flachdächer mit der Dichtung über der Dämmung als auch Umkehrdächer und Dächer aus Beton ohne Dämmschicht. Die Auswirkungen auf die bauphysikalische Funktion sind im Einzelfall zu überprüfen. Beim Betondach ist darauf zu achten, dass die Bauwerksfugen wurzelfest ausgeführt sind. Grundsätzlich muss die Tragkonstruktion die erhöhte Auflast einer Dachbegrünung im feuchten Zustand aufnehmen können. Für die Bemessung des Sicherungsschutzes gegen Windsog ist die Auflast des trockenen Vegetationssubstrats anzusetzen.

Schichten

Das Substrat bildet die Vegetationsschicht des begrünten Dachs. Darunter wird eine Filterschicht angeordnet, die die Dränageschicht vor einem Einschwemmen von Feinteilen aus der Substratschicht schützt. Die Dränage dient der Abfuhr von überschüssigem Niederschlagswasser, kann aber auch die Funktion haben, Wasser zu speichern, um es den Pflanzen bei Trockenheit zur Verfügung zu stellen. Die Aufbauhöhe der Dränageschicht beträgt zwischen 1 und 20 cm. Zwischen der Dränage und der Dachabdichtung bzw. der Wurzelschutzbahn wird eine Schutzlage aufgebracht, welche die Dachabdichtung vor mechanischer Beschädigung schützt. Die Schutzlage allein stellt noch nicht sicher, dass Wurzeln nicht bis zur Dachabdichtung durchdringen können. Eine wurzelsichere Ausführung der Abdichtung selbst oder eine zusätzliche Wurzelschutzbahn verhindert, dass die Dachabdichtung durch Wurzeln beschädigt wird. Bei Umkehrdächern ist die Wurzelschutzbahn direkt auf der Abdichtung zu verlegen und nicht über der Dämmung [11]. Eine genaue Beschreibung der einzelnen Schichten des Gründachs findet sich im Kapitel Werkstoffe (Begrüntes Dach, S. 92f.) Begrünung

Grundsätzlich stehen drei verschiedene Dachbegrünungsarten zur Verfügung, die sich in der

Konstruktionsaufbau

Als Untergrund für das Gründach eignen sich alle flachen und flach geneigten Dächer. Die D 2.25

D 2.26

105

Konstruktionen

Nutzung, den bautechnischen Gegebenheiten, dem Aufbau und damit auch in der Pflanzenauswahl unterscheiden (Abb. D 2.24).

1 4 5

a 1 2 3 4 5

b Vegetationsschicht Filterlage Dränageschicht Abdichtung wurzelfest Trennlage D 2.28

D 2.27

Einfache Intensivbegrünung Einfache Intensivbegrünungen – eine kostengünstigere und pflegeleichtere Sonderform der Intensivbegrünung – sind gestaltete, bodenbedeckende Begrünungen, bestehend aus Gräsern, Stauden und Gehölzen (Abb. D 2.26, S. 105). Sie erfordern Aufbaudicken zwischen 12 und 25 cm und erreichen Flächengewichte zwischen 150 und 200 kg/m2. Die verwendeten Pflanzen stellen kaum Ansprüche an den Schichtaufbau sowie an die Wasser- und Nährstoffversorgung. Pflegemaßnahmen sind im reduzierten Umfang erforderlich. Die Herstellungskosten liegen zwischen denen des extensiv begrünten und des intensiv begrünten Dachs [12]. Be- und Entwässerung

Für die Bewässerung der Grünschichten ist mindestens ein Wasseranschluss erforderlich. Üblicherweise werden automatische Bewässerungsanlagen mit Sprühern, Tropfschläuchen o. Ä. eingesetzt. Bei intensiv begrünten Dächern kann es vorteilhaft sein, wenn die Bewässerung über Anstauen von Wasser in der Dränageschicht erfolgt. Zur Ableitung überschüssigen Wassers, vor allem bei intensiv begrünten Dächern, muss der Niederschlag über eine Dränageschicht zu einem Ablauf geführt werden. Bei extensiver Begrünung ohne Dränage wird diese Funktion von der Substratschicht erfüllt, die dann den gesamten anfallenden Niederschlag speichern

muss. Kurzzeitig kann es bei Niederschlag auch zum Überstauen und einem Abfluss des Regenwassers an der Oberfläche kommen. Die Entwässerungseinrichtungen müssen dauerhaft zugänglich und kontrollierbar sein (Abb. D 2.28).

Begeh- und befahrbare Dächer Flache Dächer bieten viele Nutzungsmöglichkeiten, z. B. als Dachterrassen, Sportanlagen, Pausenhöfe, Parkflächen, Hubschrauberlandeplätze etc. Doch auch wenn das Dach für keine weitere Nutzung vorgesehen ist, ist zu beachten, dass es zu Kontroll-, Wartungs- und Installationszwecken begehbar sein muss. Auf begeh- und befahrbare Dachflächen wirken im Gebrauchszustand deutlich höhere Lasten ein als auf nicht genutzte Dächer. Diese müssen nicht nur von der Tragkonstruktion abgeführt werden, sondern werden schon in den Oberflächenbelag eingeleitet. Dafür ist ein geeigneter Aufbau erforderlich (Abb. D 2.30 und D 2.31). Die Belastungsarten der Bemessungsauflasten und -häufigkeiten sind in DIN 1055-3 und DIN 1072 geregelt (Abb. D 2.29). Bei der Planung und Ausführung erfordern diese durch Eigen-, Nutz-, Brems- und Schneelast erhöhten Lastannahmen eine druckfeste Wärmedämmung gemäß DIN V 4108-10 und eine für den Lastfall geeignete Dachabdichtung nach

Belastung durch

Belastung

Einzelpersonen, die zur Pflege oder Wartung das Dach betreten (Nutzungskategorie H)

Einzellast: 1 kN im ungünstigsten Punkt

Zusatzlasten

Belastungsklasse 1: Verkehrslasten von Dachterrassen und begehbaren Dachflächen durch Personen und Fahrräder (Nutzungskategorie Z)

Flächenlast: 4,0 kN/m2

Belastungsklasse 2: Pkw bis 2,5 t

Gesamtlast: 25 kN Ersatzflächenlast: 3,5 – 5,0 kN Einzelradlast: 10 kN/m2

horizontale Lasten aus Brems-, Lenk- und Beschleunigungsvorgängen

Belastungsklasse 3: Lkw bis 16 t

Gesamtlast: 160 kN Ersatzflächenlast: 8,9 kN/m2 max. Einzelradlast: 50 kN/m2

horizontale Lasten aus Brems-, Lenk- und Beschleunigungsvorgängen

Schwerlastwagen (Slw) bis 60 t

Gesamtlast: 600 kN Ersatzflächenlast: 33,3 kN/m2 max. Einzelradlast: 100 kN/m2

horizontale Lasten aus Brems-, Lenk- und Beschleunigungsvorgängen

gemäß DIN 1055-3

Intensivbegrünung Die Pflanzen-, Gestaltungs- und Nutzungsvielfalt der aufwendigen Intensivbegrünung ist vergleichbar mit der von bodengebundenen Freiflächen. Diese Begrünungsart benötigt neben regelmäßiger Wasser- und Nährstoffversorgung auch eine ständige Pflege. Es kommen Schichtdicken ab 15 cm zum Einsatz, je nach Anforderung können sie jedoch 40 cm und mehr betragen und Flächengewichte von 150 bis über 500 kg/m2 erreichen. Intensivbegrünungen sind mit hohen Erstellungskosten und einem hohen Pflegeaufwand verbunden, bieten aber auch einen entsprechenden Gegenwert. Die Nutzung reicht bis hin zur gepflegten Gartenanlage.

1 2 3 4 5

gemäß DIN 1072

Extensivbegrünungen Als extensive Begrünungen bezeichnet man naturnah angelegte Vegetationsformen, die sich ohne besondere Pflege weitgehend selbst erhalten und weiterentwickeln können. Das Dach ist nicht nutzbar, es handelt sich um einen ökologischen Schutzbelag. Der ein- oder mehr- bzw. dünnschichtige Aufbau weist Dicken zwischen ca. 4 und 20 cm auf. Bei der einschichtigen Bauweise (Abb. D 2.27 a) übernimmt die Vegetationsschicht neben der Filterung auch die Dränagefunktion. Um diese zu gewährleisten, sollte das Substrat aus einer geeigneten Zusammensetzung mineralischer und organischer Materialien verschiedener Korngrößen bestehen. Das Dach muss ein Mindestgefälle von 2 % aufweisen. Überwiegend werden Sedum und Moose, aber auch Gras als Vegetation eingesetzt. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von vorkultivierten Vegetationsmatten mit etwa 2 cm Dicke und einem Flächengewicht im wassergesättigten Zustand von 20 – 50 kg/m2. Sie werden auf das 5 – 8 cm dicke Substrat aufgelegt und wachsen dort an. Solche Matten kommen auch als Erosionssicherung von windsoggefährdeten Bereichen zum Einsatz oder auf Dächern, auf denen andere Begrünungsarten nicht möglich sind. Ein mehrschichtiger Aufbau besteht mindestens aus der Vegetationsschicht und einer zusätzlichen Dränageschicht (Abb. D 2.25, S. 105 und D 2.27 b). Ferner ist eine Filterschicht nötig, die das Einschlämmen von Feinteilen aus der Vegetationstragschicht in die Dränageschicht verhindert. Dieser Aufbau ist im Vergleich zum einschichtigen kostenaufwendiger, erlaubt jedoch ein besseres Wasserspeichervermögen und eine variable Bepflanzung. Das Flächengewicht der mehrschichtigen Bauweise kann im gesättigten Zustand zwischen 60 und 150 kg/m2 betragen. Generell benötigen extensiv begrünte Dächer einen geringeren Pflegeaufwand und sind kostengünstiger herzustellen als intensiv begrünte Dächer.

D 2.29

106

Konstruktionen

3

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5 5 6

1

2 7 8 9

D 2.27 schematischer Aufbau einer extensiven Begrünung a einschichtiger Aufbau b mehrschichtiger Aufbau D 2.28 kontrollierbarer Dacheinlauf D 2.29 Belastungsarten und Bemessungsauflasten auf Dächern D 2.30 Schichtaufbau eines begehbaren Flachdachs D 2.31 Umkehrdach mit a Platten auf Stelzenlagern b Verbundsteinpflaster c Ortbetonplatte D 2.32 Lastabtragung durch Unterkonstruktion D 2.33 schubsichere Randeinfassung D 2.30

DIN 18 195. Auf die Dachabdichtung werden in der Regel zwei Lagen Gleitfolie aufgebracht, um eine Gleitschicht zu erzeugen, sodass die z. B. durch bremsende Fahrzeuge entstehenden Schubkräfte nicht in die Dachabdichtung abgetragen werden. Nach den »Empfehlungen zu Planung und Bau von Verkehrsflächen auf Bauwerken« der FLL ist es nicht zulässig, dass sich Wasser unter Geh- und Fahrwegen staut. Stehendes Wasser unter dem Belag kann aufgrund von Eislinsenbildung zu Frosthebungen führen. Bei begehbaren Flächen der Belastungsklasse 1 ist deshalb ein Gefälle von mindestens 2 % und bei befahrbaren Decken der Klassen 2 und 3 ein Gefälle von mindestens 2,5 % gefordert. Unabhängig davon muss ein Mindestgefälle der Belagsoberfläche materialabhängig von 1 % (bei versickerungsfähigen Belägen) bis 3 % (bei Natursteinpflaster) sichergestellt sein. Beläge auf Stelzlagern mit dauerhaft offenen Fugen können ohne Oberflächengefälle hergestellt werden. Alle Aufbauvarianten müssen seitlich schubsicher eingefasst sein. Dies geschieht durch stabile Randeinfassungen (Abb. D 2.33), die die Kräfte aufnehmen müssen, damit weder der Belag noch das Bettungsmaterial bei (Schub-) Belastung ins Rutschen gerät. Konstruktionen, die erhöhte Anforderungen erfüllen, besitzen ein Eigengewicht von mindestens 650 kg/m2 und eine Höhe des Schichtaufbaus von 30 cm und mehr (Abb. D 2.32).

Tragschicht und Bettung

Aufgabe der Tragschicht ist es, die Tragfähigkeit der darüberliegenden Deckschicht zu sichern. Hier werden die Lasten verteilt und gleichmäßig in die darunterliegende Schichten abgeführt (Abb. D 2.32). In der Praxis sind Kies-Sand-Gemische in den Körnungen 0/22, 0/32 bzw. 0/45 und Mindesteinbaudicken (abhängig vom Größtkorn) von 10 – 15 cm üblich. Auf die Tragschicht wird die Bettung zum Ausgleich von Maßtoleranzen und zur Übertragung der einwirkenden Kräfte aufgebracht. Diese muss ausreichend druckfest und wasserdurchlässig sein. Üblicherweise werden dafür Sande und Splitte in den Körnungen 0/4, 0/5 bzw. 0/8 verwendet.

b c Fertigteilplatten (Beton) Stelzenlager Verbundsteinpflaster (mit Sandfugen) frostbeständige Bettungsschicht Trennlage Ortbetonplatte Wärmedämmung (XPS) mit Stufenfalz Abdichtung Tragkonstruktion D 2.31

Dränageschicht

Die Dränage nimmt das in den darüberliegenden Schichten eindringende Wasser auf und leitet es in Richtung der Dachentwässerung ab. Des Weiteren gewährleistet sie den Druckausgleich bei Eisbildung. Als Dränageschicht werden entweder mineralische Schüttstoffe oder Dränelemente eingesetzt. Abhängig von den Belastungsklassen und dem Größtkorn der Schüttstoffe liegt die Mindesteinbauhöhe zwischen 10 und 15 cm. Kunststoff-Dränelemente müssen den Wasserabfluss sowohl vertikal als auch horizontal sicherstellen. Mit ihnen lässt sich in einem Arbeitsgang schnell und sicher eine druckstabile und dauerhaft funktionsfähige Dränageschicht ausbilden.

Deckschicht

Den oberen Abschluss von Geh- und Fahrwegen bildet eine frostbeständige und rutschfeste Deckschicht z. B. aus Platten, Pflaster, Rasengittersteinen, Asphalt oder Beton, die auf der Bettung verlegt wird. Auch Aufbauten für Sportplätze sind möglich, geregelt in DIN 18 035. Bei den verschiedenen Aufbauvarianten muss die für das gewählte Material vorgeschriebene Mindestdicke abhängig von der geforderten Belastung eingehalten werden. Für die Nutzung als Dachterrasse können auch z. B. Holzbeläge verwendet werden. Hier ist wegen der geringeren Belastung nicht unbedingt eine aufwendige Bettung erforderlich.

a 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Besonderheiten bei Umkehrdächern

Da sich die Konstruktion des Umkehrdachs durch die über der Abdichtung liegende Dämmung von anderen Konstruktionsarten unterscheidet, ist der Aufbau der Deckschicht geringfügig anders. Für das begeh- und befahrbare Umkehrdach sind die drei im Folgenden beschriebenen Aufbauten üblich, die direkt auf die Dämmung aufgebracht werden. Besteht die Oberfläche aus Betonplatten auf Stelzenlagern, kann abhängig von der bauaufsichtlichen Zulassung des Systems auf ein Gefälle verzichtet werden. In dem Fall wird davon ausgegangen, dass ein Großteil des anfallenden Regenwassers ungehindert auf der

1 2 3 4 5 6 7

60°

1 2 3 4 5 6 7

Pflasterbelag ≥ 12 cm bis 16 t, ≥ 14 cm bis 60 t Splittbettung 3 – 5 cm Kiestragschicht mindestens 15 cm Filterlage Dränage Trenn-/Gleitlage tragfähiger Untergrund mit geeigneter Abdichtung D 2.32

D 2.33

107

Konstruktionen

Windrichtung

a

b D 2.34

D 2.34 Längsstöße von Stegprofilen aus Metall a Befestigung mit stranggepressten Aluminiumprofilen b Befestigung mit gekanteten Blechstreifen D 2.35 Fest- und Schiebehafte für Handverlegung von Stehfalzdeckungen D 2.36 rollnahtgeschweißte Falzverbindung mit Schiebehaft D 2.37 Formen und handelsübliche Größen von Stegprofilen aus Aluminium, Kupfer (selten) und verzinktem Stahl D 2.38 Dichtung beim Glasdach mit Dichtprofilen und Pressleiste (Glasfalz) D 2.39 Dichtung beim Glasdach mit Silikon D 2.40 punktweise Befestigung von Glas im Bohrloch D 2.41 punktweise Befestigung von Glas in der Stoßfuge

glatten Oberfläche der Dämmung abfließen kann, der zurückbleibende dünne Wasserfilm schnell durch die Fugen in den Platten abläuft und die Oberfläche rasch wieder abtrocknet (Abb. D 2.31 a, S. 107). Nachteil dieser Konstruktion ist, dass sich die Stelzen in die Dämmung eindrücken können. Bei der Verwendung von Verbundsteinpflaster auf einer Bettungsschicht hingegen muss ein Gefälle von mindesten 2,5 % auf der Dichtungsebene eingehalten werden. Die Fugen zwischen den Pflasterplatten sowie die Bettungsschicht müssen wasserdurchlässig und diffusionsoffen sein und dürfen deshalb nicht mit dichtenden Materialien verfüllt werden (Abb. D 2.31 b, S. 107). Bei einem Umkehrdach mit einer auf der Dämmung liegenden Ortbetonplatte muss ebenfalls ein Mindestgefälle von 2,5 % bestehen. Die Fugen zwischen den Platten sind gegen das Eindringen von Wasser zu schützen. In diesem Fall sind keine Zuschläge auf den Wärmedurchlasskoeffizienten (siehe Zuschläge auf den U-Wert, S. 56f.) notwendig, da in der Regel kein Wasser bis zur Abdichtung durchdringen kann (Abb. D 2.31 c, S.107).

Metalldach Auf der Suche nach sicheren Abdichtungen für Flachdächer kommen seit den 1960er-Jahren auch Metalle zum Einsatz. Mit verschweißten Edelstahlbändern lassen sich Neigungen ab 0°, mit profilierten Metallplatten ab 1,5° bzw. 2° herstellen (siehe Metalleindeckungen, S. 91). Profilplatten

D 2.35

2

4 1

1 2 3 4 5

3 5

7 6

8

9

10

Bandmaterial Edelstahl rostfrei Schweißnaht umgebördelte Kante des Stehfalzes Höhe bis Schweißnaht ca. 16 mm Höhe Schweißfalz vor dem Umbördeln ca. 30 mm, nach dem Umbördeln ca. 20 mm 6 Winkel ca. 92° 7 Schiebehaft 8 Befestigungsmittel aus rostfreiem Edelstahl 9 schalldämmende Lage 10 Schalung D 2.36

108

Wegen der geringen Neigung des Flachdachs ist die Verwendung von Profilplatten sinnvoll. Sie bestehen in der Regel aus Stahl, Edelstahl, Aluminium oder Titanzink. Ihre Fügung muss über der wasserführenden Ebene liegen. Die Profilplatten werden in Reihe verlegt. Dabei bildet die breitere Rippe immer die wasserführende Tiefrippe. Die Längsverbindungen sind so auszubilden, dass ihr Stoß von der Wetterseite abgewandt ist (Abb. D 2.34). Sie werden je nach Produkt ineinandergehängt und verfalzt. Querverbindungen sind im Flachdachbereich zu vermeiden, was die Lieferlängen weitgehend ermöglichen (Abb. D 2.37). Sind sie dennoch nötig, müssen sie verschweißt werden. Bei einer direkten Verlegung auf Holz oder Beton muss eine strukturierte Trennlage eingesetzt werden, um das Metall vor aggressiven Inhaltsstoffen und alkalischen Reaktionen zu schützen. Die Trennlage dient zudem zum Abführen eventuell anfallenden Tauwassers, zur Verbesserung der Gleitfähigkeit bei wärmebedingten Längenänderungen und um den Trommeleffekt bei Niederschlägen zu vermindern. Profilplatten werden mit formschlüssigen Profilen auf Haltebügel oder -leisten geklemmt und verfalzt (Abb. D 2.34) und anschließend mit nicht rostenden Schrauben auf der tragenden Konstruktion befestigt.

Edelstahlbänder

Bei der Verlegung verschweißter Edelstahlbänder werden Bänder oder Bleche mit einer Dicke von 0,4 oder 0,5 mm und Breiten zwischen 350 und 670 mm eingebaut. Die Bänder kommen zwar mit einer Länge von bis zu 250 m aus der Fertigungsanlage, die verwendeten Transportmittel begrenzen jedoch die erhältlichen Lieferlängen. Die Edelstahlbänder werden in Reihen verlegt. Durch Aufkanten der Bandränder entstehen nebeneinanderliegende Schare, die durch Verschweißen und Verfalzen miteinander verbunden werden. Für die Verschweißung wird das sogenannte Rollnahtverfahren angewendet, bei dem kein Schweißzusatzwerkstoff notwendig ist (Abb. D 2.36). Nach dem Schweißvorgang wird die Naht gefalzt [13]. Durch die zur Verfügung stehenden Lieferlängen ist es möglich, Querverbindungen zu vermeiden. Sollten sie trotzdem erforderlich sein, müssen sie entsprechend den Profilblechen miteinander verschweißt werden. Gegen den Trommeleffekt bei Niederschlägen hilft die Verlegung einer schalldämpfenden Trennlage unter dem Edelstahlblech. Die Edelstahlbänder werden mit Schiebe- und Festhaften auf dem Untergrund fixiert (Abb. D 2.36). Dabei sind die Haften nach den Vorschriften der Hersteller anzuordnen. Das verschweißte Edelstahldach ist in der Herstellung kostenaufwendig, hat jedoch eine nahezu unbegrenzte Lebensdauer, sodass es ökologisch und ökonomisch gesehen ein sinnvolles Dachdeckungsmaterial ist. Es lässt sich sehr gut bei Sanierungen einsetzen, weil die alte Dachhaut unverändert belassen werden kann. Deckschicht

Metalldächer können begrünt oder mit Kies bedeckt werden. Wird die Deckung verfalzt, ist das jedoch nur möglich, wenn kein Wasserrückstau entstehen kann und in den Falz eine Gummidichtung eingelegt wird. Durch die

Stegprofile

Profilhöhe [mm]

Baubreite [mm]

Aluminium

Kupfer

verzinkter Stahl

50, 65

47

35, 65

250

457

305

305

1000

333

250

400

333

434

400

500

500

600

600

Blechdicke [mm]

0,7–1,2 bauüblich 0,8

0,6

0,63 –1,0 bauüblich 0,75/0,88

Länge [mm]

1200 –7500

≤ 17 000 (Lkw) ≤ 30 000 (Bahn)

≤ 50 000

3,1– 5,2

7,9

6,7

Gewicht [kg /m2]

D 2.37

Konstruktionen

Deckschicht kann beim Edelstahldach die Befestigung durch Haften eingespart werden. Vor allem aber vermindert eine Deckschicht die Erwärmung durch Sonneneinstrahlung und so die unangenehmen Knackgeräusche, die beim Ausdehnen und Zusammenziehen durch den Temperaturwechsel entstehen, der sich auf das Edelstahldach besonders stark auswirkt.

•

Glasdach

•

Da seit einigen Jahren Glasdächer ab einer Neigung von 0° gebaut werden, reiht sich auch Glas in die möglichen Materialien für Flachdachkonstruktionen ein (siehe Glas, S. 44ff. und S. 91). Hierfür wird in der Regel eine schlanke Tragstruktur eingesetzt, die aus Stäben und Knoten bzw. aus Pfetten, Sparren und Bindern besteht. Solche aufgelösten Konstruktionen können sich über oder unter der Verglasung befinden. Bei dem Glasdach übernimmt die Scheibe gleichzeitig die Funktion der Abdichtung und der Wärmedämmung. Im Folgenden wird auf die wichtigsten Aspekte bei Flachdächern aus Glas eingegangen, für zusätzliche Informationen sei auf spezielle Literatur zu diesem Thema verwiesen [14]. Ausführung

Bei der Ausführung von Glasdächern fordert die vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) herausgegebene »Technische Regel für die Verwendung von linienförmig gelagerten Verglasungen« für Überkopfverglasung (Dachverglasungen) generell raumseitig die Verwendung von splitterbindendem Glas oder entsprechenden Schutz vor herabfallenden Glasteilen. Daher müssen Einfachverglasungen und innere Scheiben einer Isolierverglasung aus Verbundsicherheitsglas (VSG) oder mit Drahtnetzeinlage ausgeführt werden. Gläser mit Drahtnetzeinlage sind im Überkopfbereich aufgrund thermischer Beanspruchungen und Korrosionsgefahr nicht geeignet. Verlegung

Bei der Verwendung im Dachbereich ist die Verglasung durch den Einfallswinkel der Sonne vor allem im Sommer erhöhten Temperaturen ausgesetzt. Daher sollten die folgenden Hinweise beachtet werden, um zusätzliche thermische Belastungen zu vermeiden [15]: • Die Scheiben sollten gleichmäßig belüftet werden, um einen Wärmestau zu vermeiden. • Sonnenschutzvorrichtungen sind mit einem Mindestabstand von 20 cm zur Verglasung anzubringen. Hierbei können dunkle Sonnenschutzbauteile zu einer stärkeren Aufheizung des Glases führen als lichtreflektierende helle Bauteile. • Bemalen und Bekleben von Scheiben können eine ungleichmäßige Aufheizung und somit Temperaturspannungen zur Folge haben. • Um ein Temperaturgefälle zwischen Scheibenrand und Scheibenmitte zu verhindern,

•

•

•

werden Sprossen und Pressleisten thermisch voneinander getrennt. Daher soll auch der Glaseinstand nicht größer als 20 mm sein. Tauwasser wird im Falzraum durch ausreichende Belüftung vermieden bzw. gering gehalten und soll möglichst ablaufen können (Abb. 2.38). Extreme Schlagschatten sind zu vermeiden, da diese zu Temperaturdifferenzen innerhalb der Scheibenfläche führen können. Bei Erwärmung der Luft im Scheibenzwischenraum steigt der Druck auf die Scheibenfläche, daher sollte der Zwischenraum bei Sonnen- und Wärmeschutzgläsern nicht größer als 15 mm sein. Die Isolierglaskombinationen Sonnenschutzglas/Drahtglas und Drahtglas/Drahtglas sind ungeeignet, da Glas und Stahl einen unterschiedlichen Längenausdehnungskoeffizienten besitzen, was zum Bruch der Scheiben bei Aufheizung führen kann. Sind zusätzliche thermische Belastungen nicht auszuschließen, müssen die betroffenen Scheiben aus vorgespanntem Glas hergestellt werden. Kommt ein asymmetrischer Scheibenaufbau zum Einsatz, ist die dünnere und weniger biegesteife Scheibe stärker bruchgefährdet. Daher muss bei einem Seitenverhältnis größer 2:1 die dünnere Scheibe vorgespannt sein. Bei Sonnen- und Wärmeschutzglas darf die innere Scheibe maximal 2 mm dünner sein als die äußere.

1 2

3 4 1 2 3 4

Glaseinstand Glasfalzhöhe innere Dichtungsebene Falzraum, wasserführende Ebene D 2.38

1

1 2 3

2 3

Isolierverglasung dauerelastische Verfugung Dränage

D 2.39

Neigung

Die Praxis hat den Beweis erbracht, dass Glasdächer mit 0° Neigung ausgeführt werden können. Bei 2° läuft das Niederschlagswasser problemlos ab, hinterlässt jedoch Schmutzspuren. Erst ab 7° setzt der Selbstreinigungseffekt ein. Für die geringen Neigungen eignen sich jedoch nur Punkthalterungen, bei denen die Stöße ohne zusätzliche Leisten abgedichtet werden. Glasfalz

Eine mit Pressleisten ausgeführte Verbindung zwischen zwei Scheiben wird als Glasfalz bezeichnet. Diese sind in DIN 18 545 geregelt. Bei Glasfalzen soll der Einstand zwischen den Leisten bei nicht vorgespannten Gläsern mindestens zwei Drittel der Glasfalzhöhe betragen, maximal jedoch 20 mm (Abb. D 2.38). Für Dachverglasungen kommen Verglasungssysteme mit dichtstofffreiem Falzraum zum Einsatz. Am höchsten und tiefsten Punkt dienen Öffnungen zur Belüftung und zum Dampfdruckausgleich des Falzraums. Fällt durch Undichtheiten Tauwasser an, muss dieses über die Dampfdruckausgleichsöffnungen nach außen abgeführt werden. Die wasserführende Ebene muss unter der inneren Dichtungsebene liegen [16]. Dichtung

Die dichtende Verbindung wird beim Glasdach für Quer- und Längsstöße eingesetzt. Die Was-

D 2.40 1 2 3 4

5

7 1 2 3 4 5 6

6

Schraube Dichtscheibe Deckkappe Silikon Schraubhülse Auflageprofil D 2.41

109

Konstruktionen

serundurchlässigkeit an den Stößen wird allein durch die Dichtung erreicht. Die Dichtungsmaterialien müssen untereinander und mit dem gewählten Glas verträglich sein [17]. Es existieren heute im Wesentlichen zwei Dichtungsmethoden: • Dichtungen mit Dichtprofilen und Pressleisten, die gleichzeitig die Lagerung übernehmen können, dichten gegen Wasser bzw. Luft, sorgen für die elastische Lagerung der Verglasungseinheit und gleichen die Toleranzen der Verglasungseinheiten und Sprossen aus (Abb. D 2.38, S. 109) [18]. • Bei Dichtung mit Silikon wird das Dichtprofil in die Fuge eingedrückt. Eine Vorspannung gewährleistet den Anpressdruck. Der Fugenraum muss dichtstofffrei sein, damit Dampfdruckausgleich und Dränage funktionieren (Abb. D 2.39, S. 109). Halterung

Für die Halterung stehen derzeit zwei Methoden zur Verfügung [19]: • Bei der linienförmigen Halterung mit Pressleisten werden die Scheiben mit Dichtlippen zwischen Stahl- oder Aluminiumprofile geklemmt, mit Schrauben zusammengehalten und an den Sprossen befestigt (Abb. D 2.38, S. 109). Zu Reparaturzwecken müssen die Leisten abnehmbar sein. Durch anstauendes Wasser kann es an den Halterungen in Querrichtung zu Schmutzablagerungen kommen. Deshalb ist diese Halterung für sehr flache Neigungen nur geeignet, wenn die Querstöße mit Silikon gedichtet werden. Bei Verwendung abgeschrägter Pressleisten muss die Beseitigung von angefallenem Schmutz oder Algen durch intensive Wartung gewährleistet sein. • Die punktförmige Lagerung ist für den Flachdachbereich besser geeignet. Sie kann entweder im Bohrloch (Abb. D 2.40, S. 109) oder in der Fuge (Abb. D 2.41, S. 109) ausgeführt werden. Bei punktgehaltenen Verglasungen sind Befestigung und Dichtung voneinander getrennt. Die Verglasungseinheiten werden im Eckbereich mit Schrauben an der Unterkonstruktion befestigt. Durch die Verwendung gelenkiger Punkthalter entstehen keine zusätzlichen Spannungen. Die Entwicklung geht zur Lagerung in der Fuge, wodurch das aufwendige Vorbohren und sich daraus ergebende Spannungen im Glas vermieden werden können. Besonderheiten

In Abhängigkeit von der Luftfeuchte, der lnnenund Außentemperatur und des U-Werts der Verglasung kommt es bei Glasdächern gegebenenfalls zur Tauwasserbildung an der inneren Scheibenfläche. Bei geringen Dachneigungen tropft das anfallende Kondensat von der Scheibenfläche ab. Die Verwendung von Scheiben mit geringeren U-Werten verringert die Tauwasserbildung. Bei flach geneigten Dächern kann es in schneereichen Gebieten erforderlich sein, die Schnee-

110

schicht zu entfernen. Soll dies von Hand geschehen, müssen begehbare Bereiche, die von der Verglasung ausgenommen sind, eingeplant werden. Eine weitere Möglichkeit, den Schnee zu entfernen, ist, ihn durch elektrisch heizbares Verbundglas oder warmwasserbeheizte Sprossen zum Schmelzen zu bringen. Dagegen sprechen jedoch energetische Gründe [20]. Generell handelt es sich bei Glasdächern im Flachdachbereich um eine technisch anspruchsvolle Konstruktion. Die Herstellung sollte nur durch spezialisierte Firmen erfolgen.

c

D 2.42

D 2.43

Anschlüsse und Abschlüsse Beim Anschluss der Abdichtung an andere Bauteile als die Dachoberfläche, aber auch am Dachrandabschluss bedarf es spezieller Ausführungen, um zu verhindern, dass Wasser unter die Abdichtung gelangen kann. Dabei wird unterschieden zwischen Anschlüssen an fest mit der Dachoberfläche verbundene Bauteile (starrer Anschluss, z. B. Attika) und Anschlüssen an Bauteile, die gegenüber der Dachoberfläche Bewegungen unterworfen sind (beweglicher Anschluss, z. B. Durchdringungen). Die Anwendungskategorien nach DIN 18 531-1 müssen bei Anschlüssen berücksichtigt werden (siehe Dachabdichtung, S. 86). Es wird unterschieden zwischen: • Anwendungskategorie K 1: Hierbei handelt es sich um Abdichtungen mit den üblichen Anforderungen. Voraussetzung für K 1 ist, dass eine Mindestneigung von 2 % eingehalten wird. Für Neigungen < 2 % ist die Abdichtung nach K 2 zu wählen. • Anwendungskategorie K 2: Dieser Kategorie werden Dachabdichtungen zugeordnet, an die durch den Planer erhöhte Anforderungen gestellt werden (z. B. bei höherwertiger Gebäudenutzung, Hochhäusern oder Dächern mit erschwertem Zugang). Hierbei ist ein Gefälle von mindestens 2 % in der Abdichtungsebene und mindestens 1 % im Bereich von Kehlen einzuhalten. An- und Abschlüsse mit erschwertem Zugang werden der Kategorie K 2 zugeordnet.

D 2.44

h2

h2

h1

h1 a

a

h1

h1 a a

Dachabdichtungen für Dächer bzw. Dachbereiche mit einem Gefälle < 2 % sind nicht nach den Anwendungskategorien ausführbar. Anschlüsse mit eingeklebten Blechen in Bitumenbahnen und nur mit Dichtstoffen angeklebte Bahnen dürfen ausschließlich bei Anwendungskategorie K 1 eingesetzt werden. Sie sollten zur Wartung zugänglich sein. Bei Anwendungskategorie K 2 müssen die Dachbahnen in Fugen verwahrt oder mit Überhangstreifen abgedeckt werden (Abb. D 2.44). Es dürfen keine Verbindungen ausgeführt werden, bei denen eine Überbeanspruchung im Anschlussbereich durch Zug-, Schub- oder Scherkräfte auftreten kann, wie z. B. starre Verbindungen der Abdichtung über die Fuge statisch voneinander getrennter Bauteile [21].

D 2.45

D 2.42 Anschlusshöhe c an aufgehende Bauteile D 2.43 Klemmprofil mit dauerelastischer Abdichtung D 2.44 verschiedene Ausführungen von Überhangstreifen D 2.45 handwerklich hergestellte Dachrandabschlüsse a Tropfabstand h1 Abkantung h2 Aufkantung D 2.46 zweiteiliger Dachrandabschluss mit durchgehendem Klemmprofil D 2.47 Dachrandabschluss a Abstand Tropfkante h Aufkantung c Anschlusshöhe D 2.48 Mindestauf- und -abkanthöhen für Dachrandabschlüsse D 2.49 Dachabdichtung und Rohrdurchführung mit Kunststoffabdichtung

Konstruktionen

Anschlüsse an aufgehende Bauteile

Anschlüsse an aufgehende Bauteile müssen bei Niederschlag, aber auch im Fall einer Überflutung das Eindringen von Wasser hinter die Abdichtung verhindern. Dazu muss die Abdichtung in ausreichender Höhe am aufgehenden Bauteil befestigt werden. Für die Anschlusshöhe gibt die Flachdachrichtlinie Mindestwerte abhängig von der Dachneigung an. Bei einer Dachneigung ≤ 5° beträgt die Mindestanschlusshöhe 15 cm, bei > 5° sind es 10 cm, jeweils ab der Oberkante des Belags (z. B. Kiesschüttung, Vegetationsschicht) gemessen (Abb. D 2.42). In schneereichen Gebieten ist gegebenenfalls eine größere Anschlusshöhe erforderlich. Die aufgehenden Anschlussbahnen müssen im oberen Randbereich z. B. durch mechanische Befestigung gegen Abrutschen gesichert werden. Dies geschieht in der Regel mit Klemmprofilen (Abb. D 2.43), Klemmschienen oder angeschweißten Verbundblechen Iinienförmig auf einem ebenen Untergrund (Anwendungskategorie K 1), wobei ein maximaler Abstand der Befestigungselemente von 20 cm nicht überschritten werden sollte. Bei Flüssigabdichtungen kann bei ausreichender Haftung mit dem Untergrund auf eine mechanische Befestigung am oberen Rand verzichtet werden. Das obere Ende der Anschlüsse muss konstruktiv abgedeckt werden, um es regensicher und wasserdicht zu verwahren. Dies wird am aufgehenden Bauteil mithilfe von Überhangstreifen (Abb. D 2.44) oder durch vorgefertigte Metallprofile gewährleistet, die entsprechend den »Fachregeln für Metallarbeiten im Dachdeckerhandwerk« einzubauen sind. Abdeckungen oder Befestigungselemente, die der Witterung ausgesetzt sind, müssen aus korrosionsbeständigem Material bestehen. Bei Anschlusshöhen von mehr als 50 cm muss die Abdichtung im Anschlussbereich zusätzlich an der senkrechten Fläche verklebt oder mechanisch befestigt werden. Hierzu eignen sich Linienbefestigungen wie z. B. Schienen oder lineare Befestigungen beispielsweise mit Schrauben. Wird die Dachfläche genutzt, muss die Abdichtung im Anschlussbereich gegen mechanische Beschädigung geschützt werden. Hierbei kom-

men Schutz- oder Abdeckbleche, Steinplatten o. Ä. zum Einsatz. Bei einer Dachabdichtung mit Bitumenbahnen muss der Anschlussbereich mit einer Haftbrücke versehen werden, um den Verbund des Bitumens mit der Oberfläche sicherzustellen. Anschlüsse aus Bitumenbahnen sind mindestens zweilagig auszuführen, wobei in der Kehle des Übergangs vom Dach zum aufgehenden Bauteil ein Keil, z. B. aus Dämmstoff, angeordnet werden muss, um übermäßige Spannungen und Knicke in der Dachbahn zu vermeiden. Die Anschlussbahnen werden in die Lagen der Flächenabdichtung eingebunden und an den senkrechten oder schrägen Anschlussflächen bis zur erforderlichen Höhe hochgeführt [22]. Um der Anwendungskategorie K 2 zu entsprechen, muss die Abdichtung verwahrt oder mit Überhangstreifen abgedeckt werden. Durchdringungen

Durchdringungen (z. B. Dunstrohre) werden wie Anschlüsse ausgebildet. Der Anschluss der Dachabdichtung erfolgt mithilfe vorgefertigter Formstücke (Flansche) aus Metall, mit Einbauelementen aus Kunststoff, Anschlussmanschetten, Elastomer- oder Kunststoffbahnen (Abb. D 2.49) oder Flüssigabdichtungen. Die Klebeflansche sind in die Abdichtung einzubinden. Das obere Ende des Formstücks muss gegen hinterlaufendes Wasser gesichert sein. Der Abstand von Durchdringungen untereinander und zu anderen Bauteilen, z. B. Wandanschlüssen, Bewegungsfugen oder Dachrändern, sollte mindestens 30 cm betragen, damit die jeweiligen Anschlüsse fachgerecht und dauerhaft hergestellt werden können. Maßgebend ist dabei die äußere Begrenzung des Flanschs. Auf der Dachkonstruktion verankerte Durchdringungen wie z. B. Anschlagpunkte für Absturzsicherungen, Stützen, Masten und Verankerungen können aufgrund von Windeinwirkung und anderen Belastungen starken Bewegungen ausgesetzt sein. Daher sind bei diesen Bauteilen Anschlüsse notwendig, die Bewegungen aufnehmen können. Dies kann durch Rohrhülsen mit Klebeflanschen, Manschetten oder Flüssigabdichtungen geschehen. Die Einfassung muss mindestens 15 cm über die Oberfläche des Belags hochgeführt

und am oberen Ende gegen hinterlaufendes Wasser gesichert werden. Die Klebeflansche werden in der Dichtungsebene angeordnet und müssen nach jeder Seite eine ca. 12 cm breite Klebefläche aufweisen [23]. Dachrandabschlüsse

An Dachkanten ist, ausgenommen im Bereich von Dachrinnen, ein Randabschluss der Abdichtung erforderlich. Dieser kann folgendermaßen ausgebildet werden: • Randaufkantungen mit Dachrandabdeckungen • Randaufkantungen mit Dachrandabschlussprofilen • Dachrandabschlussprofile Der Dachrandabschluss kann handwerklich (Abb. D 2.45) oder aus industriell gefertigten Profilen (Abb. D 2.46) hergestellt werden. Für Dachrandabschlüsse fordert die Flachdachrichtlinie pauschale Mindestwerte, um die die Abdichtung nach oben gezogen werden muss. Bei Dachneigungen ≤ 5° beträgt die Mindestanschlusshöhe 10 cm, bei > 5° sind es 5 cm. Die Werte gelten jeweils ab Oberkante des Belags. Dachrandabschlüsse müssen ein Gefälle in Richtung der Dachfläche aufweisen [24]. Die »Fachregeln für Metallabdeckungen im Dachdeckerhandwerk« legen die Abmessungen und Abstände der Abdeckung fest. Der Abstand der Tropfkante zu den darunterliegenden Bauteilen muss mindestens 20 mm betragen (Abb. D 2.47 und D 2.48). Die Abkantung und der Tropfabstand sollen verhindern, dass es durch abtropfendes Wasser zu Verschmutzungen von Putz, Sichtmauerwerk, Sichtbeton, Bekleidungen o. Ä. kommt [25]. Bei Verwendung von Kupfer als Abdeckblech ist ein Mindestüberstand von 50 mm einzuhalten. Allerdings sind auch dadurch Verunreinigungen an der Wand durch abtropfendes Wasser nicht gänzlich zu vermeiden.

Lichtkuppeln Zur Belichtung, Ableitung von Rauch sowie Beund Entlüftung bietet die Industrie eine Vielzahl

5° h c

a

D 2.47 Gebäudehöhe [m]

D 2.46

Abstand a von Tropfkante [mm]

Aufkantung h [mm]

20

40

100 D 2.48

D 2.49

111

Konstruktionen

Aufbau und Werkstoffe

Einfärbung

U [W/m2K]

g{ [-]

τD65 [-]

PMMA-Massivplatte, einschalig

klar

5,4

0,85

0,92

PMMA-Massivplatte, einschalig

opal

5,4

0,80

0,83

PMMA-Massivplatte, doppelschalig

klar/klar

2,7

0,78

0,80

PMMA-Massivplatte, doppelschalig

opal /klar

2,7

0,72

0,73

PMMA-Massivplatte, doppelschalig

opal /opal

2,7

0,64

0,59

PMMA-Massivplatte, doppelschalig

klar, IR-reflektierend

2,7

0,32

0,47

PMMA-Massivplatte, dreischalig

opal /opal /klar

1,8

0,64

0,60

PC-/PETG-Massivplatte, einschalig

klar

5,4

0,75

0,88 D 2.50

verschiedener Fertigelemente an. Lichtkuppeln erfüllen nicht nur den Zweck der Belichtung innen liegender Räume, sie können auch als sogenannte Rauch- und Wärmeabzugsanlagen (RWA) mit automatischer Steuerung ausgeführt werden oder als Zugang zum Dach dienen. Es wird unterschieden zwischen: • starren Lichtkuppeln mit fest auf dem Aufsetzkranz montierter Lichtkuppelschale • öffenbaren (lüftbaren) Lichtkuppeln, bei denen das Lichtkuppelelement mithilfe eines Zwischenprofils, dem sogenannten Einfass- oder Lüfterrahmen, und Scharnieren mit dem Aufsetzkranz beweglich verbunden ist. Öffenbare Lichtkuppeln müssen nicht unbedingt transluzent sein, sondern können auch als Dunkelkuppeln ausgeführt werden. Lichtkuppeln gibt es in ein- und mehrschaliger Ausführung aus Kunststoff, vereinzelt auch aus Glas (siehe Lichtkuppeln, S. 97). Heutzutage ist außer bei ungeheizten Industriebauten die dreischalige Lichtkuppel der Regelfall. Diese Kuppeln erreichen U-Werte von 2,5 W/m2K und können in fast allen Situationen eingebaut werden (Abb. D 2.50). Trotzdem muss beim Einbau in Räume mit erhöhter Temperatur und Feuchte, wie sie in Badezimmern oder Hallenbädern auftreten kann, mit Tauwasser an der Innenseite gerechnet werden. In diesen Bereichen müssen gegebenenfalls höhere Anforderungen an die Wärmedämmeigenschaften

gestellt werden. Hierfür bietet der Markt bis zu vierschalige Lichtkuppeln, die U-Werte bis unter 2 W/m²K aufweisen können [26]. Der Anschluss an das Dach erfolgt in der Regel durch einen Aufsetzkranz, der auf das Tragwerk montiert und an die Dichtung angeschlossen wird. Die Verbindung mit dem Tragwerk kann über Holzrahmen oder direkt hergestellt werden. Je größer der Aufsetzkranz, desto höher ist die Gefahr einer Schädigung aufgrund der unterschiedlichen temperaturbedingten Bewegungen von Untergrund, Abdichtung und Aufsetzkranz. Daher sollte der Kranz eine Seitenlänge von 2,5 m nicht überschreiten. Die Oberkante des Aufsetzkranzes sollte sich mindestens 15 cm über der Oberfläche des Belags befinden. Für den Anschluss des Aufsetzkranzes wird ein Holzrahmen um die Aussparung verlegt, auf dem der Kranz montiert wird (Abb. D 2.51). Der Rahmen ist in der Regel aus Industriesperrholz gefertigt. Bei Bedarf können auch mehrere Rahmen übereinandergesetzt werden. Er hat die Aufgabe, den Aufsetzkranz auf Dämmungshöhe zu heben. Die Abdichtung muss mindestens 15 cm über der Dachabdeckung am Aufsetzkranz befestigt werden. Der Aufsetzkranz muss kraftschlüssig mit Schrauben auf der darunterliegende Holzkonstruktion befestigt werden. Der maximale Schraubenabstand beträgt 30 cm (Abb. D 2.52). Die Sicherheit gegen Windsog muss gewährleistet sein.

D 2.50 Anhaltswerte für Wärmedurchgangskoeffizient U, Energiedurchlasswert g und Lichttransmissionsgrad τD65 für Lichtkuppeln nach DIN V 18 599-4 D 2.51 Aufsetzkranz mit Holzrahmen 1 Holzrahmen 2 druckfeste Dämmung oder Holz D 2.52 Anschluss des Aufsetzkranzes an die Konstruktion D 2.53 Beispiel für die Planung einer Absturzsicherung D 2.54 durchdringender Anschlagpunkt mit Schutzhaube D 2.55 Einzelanschlag ohne Dachdurchdringung D 2.56 Horizontalsicherung mit beweglichem Anschlagpunkt D 2.57 selbsttragendes Schutzsystem mit Geländer

> 15 cm

mm

1

D 2.51

112

mm < _ 3 00

mm

30

100

mm

15

2

Ausreichend hohe Aufsetzkränze können direkt auf der Unterkonstruktion befestigt werden. Auch hier muss die Sicherheit gegen Windsog gegeben sein und die Abdichtung mindestens 15 cm über der Oberfläche des Dachs hochgezogen werden. Beim Übergang zwischen Dämmung und Flansch sollte bei dicken Abdichtungen (vor allem bei Bitumenbahnen) ein Dämmkeil eingelegt werden, um Knickstellen in der Hohllage zu vermeiden. Bei beiden Anschlussarten wird die Lichtkuppelhaube erst nach der Eindichtung montiert. Die Oberkante des Aufsetzkranzes muss nach der Flachdachrichtlinie mindestens 15 cm, bei Rauchabzugsgeräten mindestens 25 cm über der fertigen Dachoberfläche liegen. Lichtkuppeln sollten nur im mittleren Dachbereich eingesetzt werden, da im Dachrand- und Eckbereich mit höheren Windlasten zu rechnen ist. Nach DIN 1055-4 zählt zum Eckbereich ein Viertel und zum Randbereich ein Zehntel der Breite des Gebäudes bzw. der zweifachen Gebäudehöhe. Der kleinere Wert ist für die Anordnung maßgebend. Der Mindestabstand von Lichtkuppeln zu aufgehenden Wänden aus nicht brennbaren Materialien und ohne Fenster beträgt 2,5 m, bei Öffnungen in der aufgehenden Wand müssen mindestens 5 m Abstand eingehalten werden. Der Mindestabstand zwischen Lichtkuppeln beträgt 1,25 m, um im Brandfall ein Überschlagen des Feuers zu vermeiden; er kann in der jeweiligen Landesbauordnung (LBO) abweichend geregelt sein. Für Rauchabzugsgeräte sollte der Abstand untereinander mindestens 4 m, höchstens 20 m betragen, um eine gegenseitige Beeinflussung auszuschließen und einen gleichmäßigen Rauchabzug zu gewährleisten. Lichtkuppeln zur Raumentlüftung sollten mit der Öffnungsseite der Hauptwindrichtung gegenüberliegen, da hierdurch eine Sogwirkung entsteht, die die Entlüftung unterstützt und dem Eindringen von Regen entgegen wirken kann. Für den Sanierungsfall gibt es auf dem Markt Aufstockelemente mit 10, 15 oder 30 cm Höhe, die auf die vorhandenen Aufsetzkränze gestülpt werden und die Lichtkuppel auch nach Erhöhung der Dämmschicht über die Dachoberfläche herausheben.

D 2.52

Konstruktionen

Haltebereich

Absturzsicherung Bauherren bzw. vom Bauherrn beauftragte Planer haben nach der aktuellen Gesetzeslage die Pflicht, die Unfallverhütungsvorschriften BGV C22 »Bauarbeiten« der Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft einzuhalten [27]. Dort wird in §12 auf die Erfordernisse von Absturzsicherungen hingewiesen. Ab einer Absturzhöhe von 3 m an Arbeitsplätzen und Verkehrswegen wird auf Dächern eine Einrichtung gefordert, die ein Abstürzen von Personen verhindert (Absturzsicherungen). Die Sicherheitsvorkehrungen betreffen sowohl die Bau- als auch die Wartungsphase. Auch die Flachdachrichtlinie weist darauf hin, dass Absturzsicherungen für Pflege, Wartung und Instandsetzungsarbeiten angebracht werden sollen [28]. Diese müssen bei Dächern mit Abdichtungen bereits bei der Planung vorgesehen werden (z. B. Anschlagpunkte). Dabei sind die bauaufsichtlichen Anforderungen der Länder zu berücksichtigen. Befinden sich auf dem Dach Klimageräte, die regelmäßig gewartet werden müssen, sollten die erforderlichen Wartungswege zu den Anlagen ebenfalls frühzeitig in die Planung einbezogen werden. DIN 4426 regelt die sicherheitstechnischen Anforderungen, die bei der Planung und Ausführung von dauerhaft installierten Arbeitsplätzen, Verkehrswegen und anderen Einrichtungen auf Dächern, die bei Wartungs- und Inspektionsarbeiten sowie bei kurzzeitigen Instandsetzungsarbeiten genutzt werden, einzuhalten sind. Die Absturzhöhe für den »Freifall« sollte bei der Planung von Sicherungssystemen 2 –2,5 m nicht überschreiten. Diese Angabe ist als Grundlage für das Sicherheitssystem zu verwenden [29]. In Abb. D 2.53 ist ein Beispiel eines solchen Systems dargestellt. Bei 10 m Abstand vom Haltepunkt zu den Absturzkanten beträgt die Seillänge zum Eckpunkt etwa 14 m. Somit ergibt sich ein Freifall von maximal 4 m an den Gebäudekanten. Durch die Montage eines zusätzlichen Haltepunkts im Kreisschnittpunkt zur Diagonale verringert sich der Freifall auf 1,2 m. Um eine ausreichende Sicherung zu gewährleisten, gibt es eine Vielzahl von Befestigungs-

Absturzbereich

4m 1,2 m 2,8 m

zusätzlicher Haltepunkt

10 m

4m

10 m

10 m

Haltepunkt oder Seilpunkt D 2.53

elementen, die beispielweise mit Schrauben oder Dübeln direkt an die Dachkonstruktion montiert werden können. Dabei muss die Abdichtung durchdrungen werden (Abb. D 2.54). Bei Kies- und Gründächern gibt es die Möglichkeit, Absturzsicherungen ohne Durchdringung der Dachhaut herzustellen, indem das Deckmaterial als Auflast zur Befestigung der Absturzsicherung genutzt wird. Hierbei wird eine Grundplatte mit einem Anschlagpunkt auf die fertig abgedichtete Dachfläche aufgelegt und darauf eine Sicherungsplatte und ein Vlies zur flächigen Verteilung der Auflast angebracht. Die nötige Standsicherheit erhält das fertige System durch die Dachbegrünung oder Kiesschüttung. Ein wesentlicher Vorteil dieses Systems ist die einfache und flexible Verlegung der Anschlagpunkte. Da die Dachabdichtung dafür nicht zusätzlich durchdrungen werden muss, können keine Undichtheiten und Wärmebrücken entstehen. Anstelle der Grundplatten gibt es auch die Möglichkeit, verrottungsfeste und baumustergeprüfte Edelstahl- oder Kunststoffnetze bzw. -gitter in eine ausreichend dicke Kies- oder Grünschicht einzulegen (Abb. D 2.55). An diesen Netzen können dann die Sicherungspunkte befestigt werden. Eine weitere Sicherungsmöglichkeit ist ein stationäres Edelstahlseil oder eine Schiene, die mit auf der Dachkonstruktion befestigten Stützen verbunden wird (Abb. D 2.56). Daran hängt sich die zu sichernde Person ein. Ein spezielles

D 2.54

Läuferelement ermöglicht eine Überwindung der Fixpunkte, ohne sich umzuhängen. Um Überlastungen durch Mensch und Material zu verhindern, wird an den Endpunkten des Systems ein Fang-Stoßdämpfer integriert. Bei großflächigen oder häufig genutzten Flachdächern können geländerartige Systeme (Abb. D 2.57) oder sogar Brüstungen, z. B. als Verlängerung der Attika, verwendet werden, um Abstürze zu verhindern. Der heutige Markt bietet eine Vielzahl verschiedener Systeme.

Entwässerung Das auf Dächern anfallende Niederschlagswasser muss aufgefangen und über das Entwässerungssystem abgeleitet werden, sofern dies im Einzelfall nicht anders geregelt ist. Bei flachen oder gering geneigten Dächern ist es besonders wichtig, die Entwässerung ausreichend zu konzipieren, um eine langfristige Überstauung durch stehendes Wasser zu vermeiden. Die bei geneigten Dächern übliche Entwässerung nach außen, also zur Fassade hin, wird bei Flachdächern nur selten angewendet. In der Regel wird die Entwässerung durch Abläufe in der Dachfläche nach innen geführt. Bei Dachkonstruktionen mit innen liegender Entwässerung und vor allem bei Flachdächern in Leichtbauweise (insbesondere Trapezprofilblechdächer) sind immer Notentwässerungen vorzusehen. Bei Flachdächern mit am Rand

5 4 1

1 2 3 4 5 6 7 D 2.55

2

3

6

7

Schiene Schienenhalter Stoßverbinder beweglicher Anschlagpunkt (Läufer) Verbindungsmittel Substrat ≥ 8 cm und ≥ 90 kg/m2 Rasterelement D 2.56

D 2.57

113

Konstruktionen

zu entwässernde Dachfläche [m2]

örtliche Spitzenbelastung (Regendauer D = 5 min) Ort

JahrhunBemessungsregen dertregen r(5,100) r(5, 5) [l/s∙ha] [l/s∙ha]

100

300

500

Abfluss [l/s]

Notentwässerung (zusätzlich) [l/s]

Abfluss [l/s]

Notentwässerung (zusätzlich) [l/s]

Abfluss [l/s]

Notentwässerung (zusätzlich) [l/s]

Berlin

371

668

3,71

2,97

11,13

8,91

18,55

14,85

Dresden

323

602

3,23

2,79

9,69

8,37

16,15

13,95

Düsseldorf

316

607

3,16

2,91

9,48

8,73

15,80

14,55

Frankfurt/Main

329

601

3,29

2,72

9,87

8,16

16,45

13,60

Hamburg

266

463

2,66

1,97

7,98

5,91

13,30

9,85

Hannover

328

652

3,28

3,24

9,84

9,72

16,40

16,20

Kiel

230

426

2,39

1,87

7,17

5,61

11,95

9,35

Magdeburg

308

583

3,08

2,75

9,24

8,25

15,40

13,75

München

353

633

3,53

2,80

10,59

8,40

17,65

14,00

Stuttgart

446

858

4,46

4,12

13,38

12,36

22,30

20,60 D 2.58

Art der Flächen

Abflussbeiwert C

wasserundurchlässige Flächen z. B. • Dachflächen • Betonflächen • Rampen • befestigte Flächen mit Fugendichtung • Schwarzdecken (Asphalt) • Pflaster mit Fugenverguss • Kiesschüttdächer • begrünte Dachflächen - Intensivbegrünungen - Extensivbegrünungen ab 10 cm Aufbaudicke - Extensivbegrünungen unter 10 cm Aufbaudicke teildurchlässige und schwach ableitende Flächen z. B. • Betonsteinpflaster in Sand oder Schlacke verlegt, Flächen mit Platten • Flächen mit Pflaster mit Fugenanteil > 15 %, z. B. 10 ≈ 10 cm und kleiner • wassergebundene Flächen • Kinderspielplätze mit Teilbefestigungen • Sportflächen mit Dränung - Kunststoffflächen, Kunststoffrasen - Tennenflächen - Rasenflächen wasserdurchlässige Flächen ohne oder mit unbedeutender Wasserableitung z. B. • Parkanlagen und Vegetationsflächen, Schotter- und Schlackeboden, Rollkies, auch mit befestigten Teilflächen wie - Gartenwege mit wassergebundener Decke - Einfahrten und Einzelstellplätze mit Rasengittersteinen

1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 0,5 0,3 0,3 0,5 0,7 0,6 0,5 0,3 0,6 0,4 0,3 0,0 0,0

D 2.59

hochgezogener Abdichtung oder Attika kann es im Fall verstopfter und überlasteter Abflüsse zu einer hohen Überstauung der Dachfläche kommen. Dies muss auch aus statischen Gründen verhindert werden. Zusätzlich zum Bemessungsregen muss der Planer einen möglichen Starkregen (sogenannter Jahrhundertregen) mit berücksichtigen, der zu einer Überlastung der Entwässerungsanlage und somit zu einer Überstauung führen kann. Die Planung und Bemessung der Entwässerungsanlage ist daher bei der Gesamtplanung sorgfältig zu betrachten. Die Entwässerungseinrichtungen müssen dauerhaft zugänglich und kontrollierbar sein. Bemessung

Zur Bemessung der Regenwasserfall-, Regensammel- und Grundleitungen wird die Bemessungsregenspende r5, 5 verwendet. Die Bemessungsregenspende ist die örtlich zu erwartende Niederschlagsmenge, die auf der Basis statistischer Erhebungen ermittelt wird. Die Werte des Regenereignisses können bei den örtlichen Behörden oder dem Deutschen Wetterdienst (DWD) erfragt werden. Des Weiteren bietet der DWD mit dem Verfahren KOSTRA-DWD 2000 (Koordinierte Starkniederschlags-Regionalisierungs-Auswertungen) die Möglichkeit, diese für jeden Ort in Deutschland zu ermitteln. Hierbei ist die Bemessungsregenspende r(D, T) die Menge an Niederschlag, die für eine bestimmte Dauer pro Sekunde auf eine Fläche der Größe eines Hektars fällt. Dabei gibt D die Dauer der Regenspende an und T deren durchschnittliche Wiederkehrperiode. Als Dauer wird der Niederschlag angenommen, der in fünf Minuten fällt (D = 5 min). Für die Bemessung von Dachflächen muss eine Jährlichkeit des Regens von fünf Jahren (T = 5 a) angesetzt werden, für die Notentwässerung wird das Jahrhundertregenereignis (T = 100 a) verwendet. In Abb. D 2.58 ist der Bemessungsregen und das Jahrhundertereignis beispielhaft für einige deutsche Städte angegeben. Die Bemessung der Abläufe und Notüberläufe erfolgt nach DIN 1986-100 sowie nach DIN EN 1253-1 und DIN EN 12 056-3. Bei Dachflächen ohne Gefälle sind besondere Maßnahmen wie z. B. die Anordnung der Abläufe an Stellen maximaler Durchbiegung nötig. Die Planung und Bemessung umfasst folgende Arbeitsschritte: • Ermittlung des Regenwasserabflusses • Verteilung der Abflüsse • Bemessung der Notentwässerung Ermittlung des Regenwasserabflusses Der Regenwasserabfluss Q ergibt sich nach DIN 1986-100 aus der Regenspende, dem Abflussbeiwert und der wirksamen Dachfläche: Q = r(D, T) ∙ C ∙ A/10 000 Q Regenwasserabfluss [l/s] r(D, T) Bemessungsregenspende [l/s∙ha] D Regendauer [min]

D 2.60

114

D 2.61

Konstruktionen

T C A

Jährlichkeit des Regenereignisses [a] Abflussbeiwert [-] wirksame Niederschlagsfläche (entspricht auf den Grundriss projizierter Dachfläche) [m2]

Der Abflussbeiwert C aus DIN 1986-100 gibt das Verhältnis von oberflächlich abfließendem Regenwasser zur Gesamtabflussmenge für verschiedene Oberflächen an (Abb. D 2.59). Je höher der Abflussbeiwert ist, desto weniger Regenwasser versickert. Seine Berücksichtigung ist nur bei der Ermittlung des Abflusses aus dem Bemessungsregen r(5, 5) für die Dachfläche zulässig. Verteilung der Abläufe Die erforderliche Anzahl von Abläufen ergibt sich aus der Geometrie des Dachs, dem Regenabfluss sowie der Abflussleistung der Dachabläufe und der Entwässerungsanlage. Für die Verteilung sind folgende Kriterien zu berücksichtigen: • Jeder durch die Konstruktion vorgegebene Tiefpunkt muss mindestens einen Dachablauf erhalten (einschließlich der Tiefpunkte, die bei Belastung entstehen). • Befinden sich die Dachabläufe in einem linearen Tiefpunkt ohne nennenswerte Höhendifferenzen, sollte der maximale Abstand der Dachabläufe 20 m nicht überschreiten. In nicht geradlinigen Tiefpunkten mit Höhenunterschieden sind entsprechend kürzere Abstände zu wählen, um die Ansammlung von Regenwasser zu verhindern. • Bei Flachdächern mit Brüstungen sind pro Teilfläche mindestens zwei Dachrinnenabläufe (oder ein Dachrinnenablauf und ein Notüberlauf) vorzusehen. Die Anzahl der mindestens erforderlichen Dachabläufe wird nach DIN 1986-100 mit folgender Gleichung bestimmt: nDA = Q/QDA nDA Mindestanzahl der Abläufe, auf volle Stückzahl aufgerundet [-] Q Regenwasserabfluss von einer Dachfläche bzw. einer Teilfläche [l/s] QDA Abflussvermögen des gewählten Dachablaufs in Abhängigkeit von der Stauhöhe (Druckhöhe) am Dachablauf [l/s] Die Mindestwerte für das Abflussvermögen QDA sind in Abb. D 2.62 abhängig von der Druckhöhe angegeben. Das jeweilige Abflussvermögen muss vom Hersteller des Ablaufsystems nachgewiesen werden. Für handwerklich hergestellte Abläufe ist das Abflussvermögen in Abhängigkeit von der Druckhöhe nach DIN EN 12 056-3 zu berechnen. Die Druckhöhe ist die Überstauung, bei der der Abfluss seine maximale Leistung aufweist. Ein Kies- oder Laubfang sowie andere Gitter vermindern die Ablaufleistung. In diesen Fällen muss, wenn nicht bereits in den Herstellerangaben berück-

sichtigt, die Ablaufleistung um 50 % reduziert werden. In Gebieten mit häufigem Frost ist es vor allem bei innen liegenden Dachrinnen oder Rohren sinnvoll, eine Begleitheizung einzubauen, um die Blockierung des Ablaufs durch Eis zu verhindern. Bei der Entwässerung von Dachgärten muss der Ablauf zugänglich und kontrollierbar sein. Des Weiteren ist ein Einbau von Rückhalteeinrichtungen wie z. B. Gitter für Boden und Schmutz erforderlich, um deren Eindringen in die Dachentwässerungsanlage zu verhindern (Abb. D 2.60 und D 2.61).

Nennwerte Dachablaufstutzen

Freispiegelentwässerung

Druckentwässerung

Mindest- Druck- Mindest- DruckDN/OD 1 DN/ID 2 abfluss höhe h abfluss höhe h [mm] [l/s] [mm] [l/s] 40 40 50 50 63 75 70 80 75

– –

– –

0,9

35

1,0

35

2,5 3,0 4,0 6,0 –

1,7

35

12,0

2,6

35

14,0

55

–

55

Bemessung der Notentwässerung 90 – – 18,0 Die Entwässerung eines Flachdachs muss ein 110 55 4,5 35 22,0 Starkregenereignis, wie es statistisch alle 100 100 Jahre vorkommen kann, ohne Beschädigung 125 – – 7 45 des Dachs durch Überbelastung, eindringen125 – – des Wasser o. Ä. ableiten können. Hierzu dient 160 – – 8,1 45 die Notentwässerung, die mindestens den 150 – – Abfluss der Differenz zwischen Bemessungsre- 1 DN/OD Außendurchmesser D 2.62 2 gen und Jahrhundertregen sicherstellen muss. DN/ID Innendurchmesser Entwässerungs- und Notentwässerungssystem müssen gemeinsam mindestens das am Gebäudestandort über fünf Minuten zu erwar20 m tende Jahrhundertregenereignis ableiten können. Bei außergewöhnlich schützenswerten Gebäuden (z. B. Krankenhäuser, Theater, Museen) empfiehlt es sich, die Notentwässerung auf den Jahrhundertregen r(5,100) zu 10 m bemessen. Im Fall verstopfter Abläufe schützt die Notentwässerung das Dach vor einer Überstauung. Dazu werden zusätzliche Abläufe angebracht, die um die Mindeststauhöhe der DachentwäsD 2.63 serung erhöht liegen und somit erst ab einer bestimmten Überstauung der Dachfläche das Wasser ableiten (Abb. D 2.64). Die Notentwäs3 2 2 serung kann erreicht werden durch: 4 1 • zusätzliche Dachabläufe mit Anstauelement (erhöht eingesetzter Einfluss) und freier Entwässerung auf das Grundstück • eine Entwässerung durch Attikagullys 5 (Abläufe direkt in der Attika, führen das Wasser nach außen in Rohrleitungen ab) • durch die Attika geführte Notüberläufe (Rohre, Speier) D 2.64 • partielles Absenken der Attika auf die MinD 2.58 örtliche Regenspenden (Bemessungs- und Jahrdeststauhöhe Bei Entwässerung durch Rohre muss die jeweilige Ablaufleistung beachtet werden.

D 2.59

Dimensionierung Das Mindestabflussvermögen der Notentwässerung wird mithilfe der folgenden Gleichung nach DIN 1986-100 berechnet:

D 2.60 D 2.61

QNot = (r(5, 500) – r(D, T) ∙ C) ∙ A/10 000

D 2.63

D 2.62

D 2.64

QNot r(5, 100) r(D, T) D

Mindestabflussvermögen der Notentwässerung [l/s] 5-Minuten-Regenspende, die einmal in 100 Jahren erwartet wird [l/(s∙ha] Berechnungsregenspende [l/s∙ha] Regendauer [min]

hundertregen) und Abfluss (normale und Notentwässerung) abhängig von der zu entwässernden Dachfläche für einige deutsche Städte Abflussbeiwerte C zur Ermittlung des Regenwasserabflusses aus DIN 1986-100 Dachablauf mit Los- und Festflansch verschiedene Modelle für Abläufe in einem Kiesdach erforderliche Druckhöhe am Dachablauf zur Erreichung des Mindestabflusses nach DIN 1986-100 beispielhafte Einteilung des Flachdachs in Gefällebereiche und Verteilung der Abläufe Überflutungshöhe bei Notentwässerung 1 erforderliche Druckhöhe am Notablauf (Höhendifferenz zwischen 3 und 2) 2 Druckhöhe am Dachablauf 3 maximale Überflutungshöhe (Wassertiefe) 4 Notüberlauföffnung in der Attika, oberhalb von 2 5 Notüberlauf frei durch die Fassade

115

Konstruktionen

D 2.65

D 2.66 D 2.67 a

b

T Jährlichkeit des Regenereignisses [a] C Abflussbeiwert [-] A wirksame Niederschlagsfläche [m2]

Fließrichtung ist bei Freispiegelleitungen nicht zulässig. Reicht die Abflussleistung der Fallleitungen nicht aus oder soll ein geringerer Leitungsquerschnitt verwendet werden, wird mit planmäßig vollgefüllt betriebener Dachentwässerung (Druckentwässerung) gearbeitet.

Die Unterkante der Notentwässerung muss oberhalb der erforderlichen Druckhöhe für den verwendeten Dachablauf liegen (Abb. D 2.64, S. 115). Die Addition der Druckhöhen am Dachablauf und an der Notentwässerung ergibt die maximal zu erwartende Überflutungshöhe auf dem Dach. Die Überflutungshöhe ist mit dem Tragwerksplaner abzustimmen, da sie auch Einfluss auf die einwirkende Last im Fall eines Starkregens hat. Die aus der Überflutungshöhe resultierende Flächenlast über dem Entwässerungstiefpunkt (Dachablauf) darf den statisch zugelassenen Wert für die Dachkonstruktion nicht überschreiten. Fallleitungen

Die Abflussleistungen von senkrechten Regenwasserfallleitungen ist abhängig vom Innendurchmesser und dem Füllungsgrad entsprechend DIN EN 12 056. Innen liegende Regenwasserleitungen müssen dem Druck widerstehen können, der bei einer Verstopfung der Leitung auftreten kann. Bei innerhalb von Gebäuden verlaufenden Regenwasserleitungen ist eine Dämmung gegen Tauwasserbildung und für den Schallschutz anzuordnen. Regenwasserleitungen sollten nicht in tragende Bauteile einbetoniert werden. Um die Funktionsfähigkeit der Entwässerung zu gewährleisten, sind mindestens alle sechs Monate Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten zwingend erforderlich. Diese sollten insbesondere im Herbst durchgeführt werden. Bei den Leitungen wird zwischen Freispiegelund Druckentwässerung unterschieden. Freispiegelentwässerung Bei der Freispiegelentwässerung sind die Fallrohre und Anschlussleitungen nur teilweise mit Wasser gefüllt (Abb. D 2.65 a). Die Dimensionierung der Fallrohre geschieht üblicherweise mit einem Füllungsgrad von 33 %. Jeder Dachablauf wird mit einer eigenen Fallleitung an die Grundleitung angeschlossen. Eine Reduzierung des Rohrdurchmessers in

Dachentwässerung a Freispiegelentwässerung über senkrechte Leitungen b Druckentwässerung über waagrechte Leitungen Dachaufbau zur thermischen Sanierung belüftetes Dach zur Austrocknung der Wärmedämmung

D 2.65

Druckentwässerung Bei Druckentwässerungsanlagen sind die Fallrohre und Anschlussleitungen komplett mit Wasser gefüllt (Abb. D 2.65 b). Dadurch wird die gesamte Wassersäule zwischen Dachablauf und Grundleitung hydraulisch wirksam, der Höhenunterschied wird zur Erzeugung einer leistungsstarken Strömung genutzt. Die Abflussleistung liegt deshalb deutlich über der einer vergleichbaren Freispiegelentwässerungsanlage. Um das Fallrohr komplett zu füllen, werden mehrere Dachabläufe über ein gemeinsames Fallrohr an die Grundleitung angeschlossen. Bei der Druckentwässerung müssen die Verbindungen der einzelnen Rohre luftdicht ausgeführt werden. Die Bemessung der Druckentwässerung wird nach DIN 1986100 durchgeführt.

1 2 3 4 5 6

1

1

1 Auflast (wasserdurchlässig, diffusionsoffen) 2 Trennlage (diffusionsoffen) 3 neue Wärmedämmung (XPS) mit Stufenfalz bestehende Konstruktion: 4 Abdichtung (funktionsfähig) 5 Dämmung 6 Dachtragkonstruktion D 2.66

1 2 4 5

3 6

7 8

Wartung und Pflege Um dauerhaft zuverlässig zu funktionieren, brauchen Flachdächer ein gewisses Maß an regelmäßiger fachmännischer Pflege und Wartung. Hierzu fordert der Verband des deutschen Dachdeckerhandwerks Inspektionen und Wartungen der Dachdeckungen, Abdichtungen und anderer Bauteilflächen in regelmäßigen Zeitabständen. Die Inspektion beinhaltet u. a. die Beurteilung der freiliegenden Werkstoffe auf sichtbare Veränderungen durch äußere Einwirkungen. Zur Wartung gehört die Sicherstellung der Funktionsfähigkeit von Systemteilen, Einbauteilen und bauteilüblichen Elementen wie z. B. Entwässerungseinrichtungen, Lüftungen, Abdeckungen, Einfassungen usw. Auftretende Schmutzablagerungen müssen entfernt werden. Sinnvoll ist der Abschluss eines Inspektions- und Wartungsvertrags. Werden Veränderungen oder Beschädigungen rechtzeitig erkannt, verringern sich häufig der

1 Abdichtung 2 Tragkonstruktion für die Abdichtung 3 Aufständerung 4 Luftschicht 5 Dämmung neu 6 Dämmplatte neu bestehende Konstruktion: 7 Dämmung 8 Stahlbetondecke D 2.67

116

Konstruktionen

erforderliche Aufwand und die Kosten für die Beseitigung von Schäden und Folgeschäden. Die regelmäßige Pflege kann die Lebensdauer eines Dachs erheblich verlängern [30].

Sanierung Hauptsächlich zwei Gründe machen die Sanierung eines Flachdachs notwendig: • zu geringe Dämmschichtdicke • Schädigung des Dachs Thermische Sanierung

Eine Sanierung wegen zu geringer Dicke der Dämmschicht hat den Vorteil, dass noch kein Schaden eingetreten ist. Sie kann durchgeführt werden, ohne dass in die bestehende Dachkonstruktion eingegriffen werden muss. Häufig wird eine weitere Dämmschicht aus extrudiertem Polystyrol-Hartschaum (XPS) in Form eines Umkehrdachs auf die Oberfläche der bestehenden, intakten Abdichtung aufgelegt (Abb. D 2.66). Bei ausreichend hoher Umfassung des Dachs bleibt der Aufwand gering. Es sollte jedoch eine genaue Überprüfung des Zustands der verbleibenden Dachbahn erfolgen. Auf diese Weise können auch Dachterrassen und Gründächer hergestellt werden, allerdings muss dabei die zusätzliche Belastung der Dachkonstruktion beachtet werden. Sanierung feuchter Dächer

Liegt eine Schädigung der Abdichtung vor, ist es möglich, dass Wasser in die Konstruktion eingedrungen ist. Feuchte in der Konstruktion kann Ursache für eine Reihe von Mängeln sein. So besteht die Gefahr, dass es je nach Wassergehalt des Dämmmaterials zu einer nachteiligen Zunahme der Wärmeleitfähigkeit kommt. Zudem kann eindringendes Wasser Schädigungen am Tragwerk verursachen (z. B. Holzfäule, Korrosion von Metallteilen), die im Extremfall auch ein Versagen zur Folge haben können. Um das Problem zu beheben, bestehen zwei Möglichkeiten: • Austrocknung des Dachs • Abtrag und Neuaufbau Austrocknung der Dämmung Eine Austrocknung der Dämmung ist nur möglich, wenn ihr Wassergehalt ca. 10 Vol.-% nicht überschreitet und wenn das Tragwerk nicht betroffen ist. Allerdings dauert die Trocknung in der Regel sehr lange, und die Konstruktion bringt erhebliche Kosten mit sich. Der in Abb. D 2.67 dargestellte Dachaufbau ist geeignet, wenn bei einem Flachdach Niederschlagswasser eingedrungen ist und der vorhandene Dachaufbau nicht abgetragen, sondern erhalten werden soll. Das bestehende, nicht belüftete Dach wird dabei in ein belüftetes Dach umgewandelt. Dazu wird die vorhandene Abdichtung perforiert oder entfernt und auf die bestehende Dämmung werden Balken zur Aufständerung der neuen Tragkonstruktion für die Abdichtung gelegt. In der sich ergeben-

den Luftschicht erfolgt zwischen den Balken der Einbau der zusätzlich benötigten Dämmung. Die obere Tragkonstruktion besteht vorzugsweise aus Leichtbetonplatten, die Aufständerung aus Beton, um ein ausreichendes Eigengewicht und die sichere Lage des Dachaufbaus zu gewährleisten. Auf diese Weise kann die Dämmung langsam austrocknen, die Feuchte wird über die neu geschaffene Luftschicht abgeführt. Sie muss besonders gut belüftet werden und Querschnitte besitzen, die deutlich über den im Normalfall geforderten Maßen liegen (siehe S. 102). Ein weiterer Vorteil dieser Methode ist, dass während der gesamten Sanierungszeit ein mehr oder weniger funktionierendes Dach auf dem Gebäude verbleibt. Eine Notabdichtung ist somit nicht notwendig. Diese Sanierungsmethode ist nicht geeignet, wenn die eingedrungene Feuchte eine Schädigung des Tragwerks verursachen könnte (z. B. bei Holzkonstruktionen). Punktweise Entlüftung Zur Austrocknung belüfteter Dächer sind Entlüftungssysteme erhältlich, die durch punktuelle Entlüftung die Wirkung der Luftschicht unterstützen. Dabei werden über die Dachfläche verteilt Entlüftungselemente durch die Dachbahn in die Luftschicht eingebaut. Die Wirkung solcher Systeme ist allerdings umstritten, da der Diffusionsstrom im Dach hauptsächlich senkrecht (entsprechend dem Temperaturgradienten verläuft) und eine Querverteilung der Feuchte daher nur in geringen Maße auftritt. Des Weiteren kann der vorher vorhandene Luftstrom unerwünscht umgeleitet werden. Erfahrungen aus der Praxis zufolge beschränkt sich der Einflussradius dieser Entlüfter nur auf etwa 1 – 2 m [31]. Trocknung durch die Dachbahn Ein weiteres Verfahren zur Austrocknung eines Flachdachs besteht darin, die feuchte Dämmung durch die Abdichtung auszutrocknen. Hierfür wird die bestehende Dachbahn entfernt oder perforiert, dann die neue, möglichst diffusionsoffene Dämmschicht und eine Abdichtung mit moderatem Diffusionswiderstand aufgebracht. Hierzu sind Abdichtungen mit sd-Werten zwischen 10 und 20 m erhältlich. Zur besseren Austrocknung sollten dunkle Dachbahn verwendet werden. Von einer Bekiesung ist abzusehen. Die Austrocknung geht jedoch nur langsam vonstatten, es ist mit einer Dauer von mehreren Jahren zu rechnen. Vor der Sanierungsplanung sollte die Möglichkeit und Dauer der Trocknung überprüft werden (siehe Hygrothermische Simulationsverfahren, S. 70f.).

Anmerkungen [1] Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerks; Hauptverband der Deutschen Bauindustrie e. V. (Hrsg.): Fachregel für Abdichtungen – Flachdachrichtlinie. Köln 2008, S. 26 [2] ebd., S. 27 [3] Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerks (Hrsg.): Merkblatt Wärmeschutz bei Dach und Wand. Köln 2008, S. 13 [4] ebd. [1], Kapitel 2.4.4, S. 15 [5] DIN 4108-2 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Mindestanforderungen an den Wärmeschutz. Berlin 2003 [6] Lohmeyer, Gottfried: Flachdächer – einfach und sicher. Konstruktion und Ausführung von Flachdächern aus Beton ohne besondere Dichtungsschicht. Düsseldorf 1993 [7] Bundesverband der deutschen Zementindustrie e.V. (Hrsg.): Flachdächer aus Zement. Zement-Merkblatt Hochbau. Hannover 1999 [8] Optigrün: http://www.dachbegruenung-ratgeber.de/ dachbegruenung, Stand 15.02.2009 [9] Buttschardt, Tillmann: Extensive Dachbegrünungen und Naturschutz. Karlsruhe 2001; Liesecke, H. J.: Begrünung von Well- und Trapezprofilen mit einem Verbundschaumstoff. In: Dach & Grün, 1/2003, S. 28ff. [10] Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau e.V. (FLL; Hrsg.): Richtlinie für die Planung, Ausführung und Pflege von Dachbegrünungen – Dachbegrünungsrichtlinie. Bonn 2008, S. 34 [11] Riegler, Rosina: Fachgerechte Ausführung und Sanierung von Flachdächern und Gründächern. Merching 2009, Kapitel 6.2.1, S. 3 [12] ebd. [10], S. 11 [13] Euro Inox (Hrsg.): Technischer Leitfaden: Dächer aus Edelstahl Rostfrei. Luxemburg 2004, S. 22 [14] Schittich, Christian u. a.: Glasbau Atlas. München / Basel 1998 [15] Schunck, Eberhard u. a.: Dach Atlas. München / Basel 2002, S. 165 [16] ebd., S. 166 [17] Bundesinnungsverband des Glaserhandwerks (Hrsg.): Technische Richtlinie des Glaserhandwerks. Nr. 1: Dichtstoffe für Verglasungen und Anschlussfugen. Düsseldorf 2009 [18] ebd. [15], S. 166 [19] ebd. [15], S. 168 [20] ebd. [15], S. 168f. [21] ebd. [1], S. 33 [22] ebd. [1], S. 35f. [23] ebd. [1], S. 37 [24] ebd. [1], S. 38 [25] Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerks (Hrsg.): Fachregeln für Metallabdeckungen im Dachdeckerhandwerk. Köln 2006, S. 61 [26] http://www.fvlr.info/lik_dachdecker.htm, Stand 23.02.2010 [27] Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft (Hrsg.): Unfallverhütungsvorschrift BGV C22 (bisherige VBG 37): Bauarbeiten (Prävention Hochbau). Berlin 1997 [28] ebd. [1], S. 10 [29] Produktinformation ABS – Absturzsicherung mit System [30] Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerks (Hrsg.): Grundregel für Dachdeckungen, Abdichtungen und Außenwandbekleidungen. Köln 2008, S. 14 [31] Spilker, Ralf; Oswald, Rainer: Flachdachsanierung über durchfeuchteter Dämmschicht. Aachen 2003, S. 7

117

Teil E

Konstruktionen im Detail

Kriterien Auswahl der Konstruktionsbeispiele Vorgaben Übersicht der Konstruktionen 1 Dichtung über Dämmung 2 Dichtung unter Dämmung 3 Wasserundurchlässige Betonplatte 4 Gründach 5 Hochbeanspruchtes Dach (begehbar) 6 Hochbeanspruchtes Dach (befahrbar) 7 Metalldach 8 Glasdach 9 Sanierung

Abb. E

120 120 120 121 122 127 130 132 134 137 139 141 143

Wohnhügel, Kopenhagen (DK) 2008, BIG – Bjarke Ingels Group

119

Konstruktionen im Detail Eberhard Schunck

Bis in die 1960er-Jahre gab es keine einheitlichen Regeln, nach denen die Konstruktion von flachen Dächern erfolgte. Mit der Veröffentlichung der sogenannten Flachdachrichtlinie, die die Verbände des Dachdeckerhandwerks und der Deutschen Bauindustrie seit 1962 herausgeben, hat sich das geändert. Die folgenden Konstruktionen sind auf der Grundlage dieser Richtlinie, weiterer technischer Quellen und eigener Erfahrung erarbeitet.

Kriterien

Bei der Darstellung der Konstruktionen im Detail wurden zur Differenzierung der einzelnen Lagen im Materialaufbau folgende – angelehnt an die Flachdachrichtlinie – Zeichensymbole verwendet (die Darstellung im Teil Gebaute Beispiele im Detail folgt den üblichen DETAILStandards):

Bei der Erarbeitung der Konstruktionsdetails mit den verschiedenen Materialien und Dachaufbauten galt es, folgende Fragen zu prüfen: • Kann Wasser von oben oder von der Seite in die Konstruktion eindringen? • Kann Wärme von innen nach außen oder bei Hitze von außen nach innen gelangen? • Kann Feuchte vom Innenraum in die Dämmung oder in die Konstruktion dringen? • Ist der Schutz der Konstruktion vor Sonne, Wind und mechanischer Beschädigung gegeben? • Sind die Materialien vor gegenseitiger Zerstörung geschützt? • Kann eine mögliche Bewegung den Materialien schaden und können die Auswirkungen der Bewegung unschädlich gemacht werden? • Wie wirkt sich der Herstellungsvorgang auf den Aufbau und die Geometrie der Konstruktion aus?

Bitumenabdichtung Dampfsperre Kunststoffabdichtung Dampfsperre Kunststoff Flüssigabdichtung Kiesschüttung Splittbettung Schutzlage/Filtervlies Kunststoffschutzbahn Kaschierung Dämmung

Um die Konstruktionen mithilfe dieser Fragestellungen zu optimieren, gibt es mehrere Handlungsmöglichkeiten. Sie können in der Materialauswahl, der Wahl des Abdichtungssystems oder in der Art ihrer Verarbeitung liegen. Eine Konstruktion wird immer von der jeweiligen Situation und Nutzung bestimmt, wobei der klimatischen Lage eine große Bedeutung zukommt. Aber auch Gebäudegröße oder -höhe spielen eine Rolle. Manchmal beeinflussen ebenso die handwerkliche Kapazität und Erfahrung vor Ort die Konstruktionsart. Die ausgewählte Konstruktion muss Teil für Teil nach Schwachstellen abgesucht werden, durch die Wärme, Wasser und Feuchte von außen nach innen oder innen nach außen gelangen, in die Konstruktion eindringen und deren Wirkungsweise oder Lebensdauer beeinträchtigen können.

Akustikmatte/-platte Dichtband dauerelastisch Schweißnaht Gleitlager Haftgrund/Voranstrich

Alle Konstruktionsdetails auf S. 122–147 sind im Maßstab 1:10 dargestellt.

120

Auswahl der Konstruktionsbeispiele Schäden entstehen in der Regel nicht in der Fläche, es sei denn, es handelt sich um eine mangelhafte Verbindung oder einen Fehler im Abdichtungsmaterial. Schäden treten an den Rändern, Anschlüssen, Material- und Gewerkewechseln und überall dort auf, wo die Dachkonstruktion durchdrungen, d. h. verletzt wird. Deshalb wurde im Folgenden versucht, eine

Auswahl von Konstruktionsbeispielen zu treffen, die alle Dachbereiche umfasst. Diese Dachbereiche wurden mit den beim Flachdach zur Verfügung stehenden Aufbauten und Materialien kombiniert. Innerhalb der Dachaufbauten wurden die Abdichtungsmaterialien variiert, um eine möglichst große Auswahl an Konstruktionen für möglichst viele Anwendungsfälle darzustellen. Da es nicht möglich ist, alle wünschenswerten Fälle zu behandeln, müssen Problemlösungen von einer Konstruktion auf eine andere übertragen werden. Auf belüftete Dächer wurde verzichtet, da sie oft zu Problemen führen, die im Einzelfall vom Bauphysiker gelöst werden müssen (siehe Belüftetes Flachdach, S. 102f.)

Vorgaben Als Dämmstandard wurde die Klimazone Mitteleuropa mit einer in etwa den Erfordernissen der Energiesparverordnung (EnEV) entsprechenden Dämmschichtdicke von 20 cm gewählt. Der größte Teil der Konstruktionen wurde ohne das Gefälle gezeichnet, das als Sicherheitsmaßnahme nach der Flachdachrichtlinie angeraten ist. Nur dort, wo besonders auf die Notwendigkeit eines Gefälles hingewiesen wird, ist ein Gefälleestrich dargestellt (z. B. bei Lage der Dichtung unter der Dämmung), ein Gefälle in der Platte (z. B. Hubschrauberlandeplatz) oder eine Gefälledämmung (z. B. Sanierung). Metallund Glaskonstruktionen sind mit 2° Gefälle gezeichnet. Da die Materialverträglichkeit der Kunststoffbahnen sehr verschieden ist, sind sie auch unterschiedlich mit Schutzlagen zu versehen (siehe Werkstoffunverträglichkeiten, S. 97). Die Blechverwahrungen der Attika sind durchgehend mit einem Überstand von 5 cm unterhalb der maßgebenden Fuge dargestellt, wie es die »Fachregel für Metallarbeiten des Dachdeckerhandwerks« oder die »Fachregeln für die Ausführung von Metalldächern« bei Gebäudehöhen bis 8 m fordern (siehe Metalldach, S. 108). Die Höhenkoten in den Zeichnungen geben die Höhe an, ab der die in der Flachdachrichtlinie geforderten Maße bis zur obersten Konstruktionsschicht gemessen werden.

Konstruktionen im Detail

Übersicht der Konstruktionen

Dachrand ohne Überstand

Dachrand mit Überstand

Wandanschluss

Durchdringung

Entwässerung

Fuge

Lichtkuppel

Lichtband

1.1.1 1.1.2

1.2.1 1.2.2

1.3

1.4

1.5.1 1.5.2

1.6.1 1.6.2

1.7

1.8

S. 122

S. 123

S. 124

S. 125

S. 124

S. 125

S. 126

S. 126

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

S. 127

S. 127

S. 128

S. 128

S. 129

S. 129

S. 129

3.1

3.2

3.3

3.5

3.6

S. 130

S. 130

S. 131

S. 131

S. 131

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

S. 132

S. 132

S. 133

S. 133

S. 133

5.1

5.2

5.3

5.4

5.5

5.6

S. 134

S. 134

S. 135

S. 135

S. 136

S. 136

6.1

6.2

6.3

6.5

S. 137

S. 137

S. 138

S. 138

7.1.1 7.1.2

7.2.1 7.2.2

7.3

S. 139

S. 140

S. 140

8.1

8.2

8.3

8.4

S. 141

S. 141

S. 142

S. 142

9.1

9.2

9.3

9.4

9.5

9.7

S. 143

S. 144

S. 145

S. 146

S. 146

S. 147

1 Dichtung über Dämmung

2 Dichtung unter Dämmung

3 Wasserundurchlässige Betonplatte

4 Gründach

5 Hochbeanpruchtes Dach (begehbar)

6 Hochbeanspruchtes Dach (befahrbar)

7 Metalldach

8 Glasdach

9 Sanierung

121

Konstruktionen im Detail

1 Dichtung über Dämmung

3

5

4

1.1.1 Dachrand ohne Überstand • Bitumenabdichtung

Bitumenabdichtungen müssen in der Regel mindestens zweilagig ausgeführt werden. Hier wird die Abdichtung durch eine Kiesschüttung geschützt. An der Attika bewahrt ein Abdeckblech die hochgezogene Bahn vor UV-Strahlung und mechanischer Beschädigung. Das vorgeschriebene Maß von der Oberkante der Schutzschicht bis zum Klemmprofil ist einzuhalten (siehe Anschlüsse an aufgehende Bauteile, S. 110f.). Als Dämmung können alle gängigen Materialien verwendet werden, die eine Zulassung für Flachdächer haben. Während bei den mehrlagigen und dickeren Abdichtungen ein Dämmkeil das Knicken und Brechen verhindert, ist dies bei der einlagigen Dampfsperre nicht nötig. Das Abdeckblech an der Attika wird über ein Haftblech indirekt auf der Bohle befestigt, die direkt mit der massiven Attika verschraubt ist.

1

2

1.1.2 Dachrand ohne Überstand • Attika-Notüberlauf • Bitumenabdichtung

Zur Ausbildung von Notüberläufen gibt es besondere Abläufe für die Attika mit waagrecht und senkrecht ausgebildeten Flanschen. Werden diese verwendet, muss der Abstand von 30 cm bis zur Innenkante der Attika gemäß Flachdachrichtlinie nicht eingehalten werden. Bei zweiteiligen Systemen sind sowohl die Dampfsperre als auch die Abdichtung anzuflanschen. Die Ableitung ist, wie gezeichnet, direkt über einen Wasserspeier möglich oder in ein Fallrohr, das frei auf dem Grundstück versickert werden muss. Der Wasserspeier sollte mindestens 30 cm, besser jedoch weiter, über die Fassade auskragen.

1

2 3

Kiesschüttung Bitumenabdichtung, zweilagig Kunststoff-Hartschaumplatte Dampfsperre Voranstrich Stahlbeton Schutzblech Abdeckblech Haftblech

122

4 5 6 7

1.1.1 3

5

4

1

6

7

Bitumenabdichtung, zweilagig Bohle Kunststoff-Hartschaumplatte Klemmprofil Kunststoff-Hartschaumplatte Anstauelement Laubfanggitter 1.1.2

Konstruktionen im Detail

10

1.2.1 Dachrand mit Überstand • Kunststoffabdichtung

Kunststoffbahnen können Werkstoffunverträglichkeiten mit der Dämmung aufweisen, was eine Schutzlage zwischen Dämmung und Kunststoffbahnen erforderlich macht (Herstellerangaben beachten). Da sie generell einlagig sind, ist auch ein Schutz gegenüber der Kiesschüttung erforderlich. Je nach Rauheit des Untergrunds kann auch eine Trennlage zwischen Dampfsperre und Tragebene nötig sein. Wenn die Kunststoffbahnen UV-beständig sind, können sie bei ungenutzten Dächern ohne Schutz an der Attika hochgezogen werden. Prinzipiell müssen sie wegen ihrer Eigenschaft zu schwinden an allen Rändern mechanisch mit dem Tragwerk verbunden werden. Verfügen sie über eine Klebeschicht, ist eine Befestigung ohne Klemmleiste an der Attika möglich. Als Abdeckung ist hier ein Betonfertigteil gewählt, dessen Längsstöße sorgfältig abgedichtet und regelmäßig gewartet werden müssen.

8

12

9

11

1.2.2 Dachrand mit Überstand • verdeckte Rinne • Kunststoffabdichtung

UV-beständige Kunststoffbahnen kommen ohne obere Schutzlage aus, wenn sie ausreichend gegen Windsog gesichert werden. Dazu wird die Abdichtung mit abgedeckten Linien- oder Punktbefestigungen mechanisch befestigt. Die Rinne besteht aus einem einzigen durchgehenden Verbundblech, das mehrfach gekantet von der Abdichtung bis zur Attika verläuft und mit einer Kunststoffbahn ausgeklebt ist. Da es sich um eine innen liegende Rinne handelt, sollte zusätzlich eine unterhalb der Rinne durchgehende Abdichtungsbahn angebracht werden. Ein ausreichendes Gefälle und zwei Notüberläufe sichern die Konstruktion vor Durchfeuchtung.

8

9 10 11 12 13

Kiesschüttung Schutzlage Kunststoffabdichtung Schutzlage Kunststoff-Hartschaumplatte Schutzlage Dampfsperre Stahlbeton Betonfertigteil Klemmleiste Linienbefestigung Überbrückungsblech Kunststoffabdichtung Schutzlage

14

15 16 17

Kunststoff-Hartschaumplatte Dampfsperre Stahlbeton Verbundblech Kunststoffabdichtung Schutzlage Bohle Linien- oder Punktbefestigung Abdeckblech Haftblech Entwässerungsrinne aus Verbundblech Notüberlauf

4.2.1.1 1.2.1

15 13

12

14

16

17

1.2.2

123

Konstruktionen im Detail

1.3 Wandanschluss • Flüssigabdichtung

Um eine ausreichend stabile Oberfläche zum Aufbringen einer Flüssigabdichtung zu erhalten, muss die Dämmung kaschiert sein, beispielsweise, wie hier gezeigt, mit einer Bitumenkaschierung. Die Flüssigabdichtung benötigt keine Dämmkeile am Übergang zu aufgehenden Teilen und kommt ohne Klemmleiste am oberen Anschluss aus. Gegen Wasser, das entlang der Unterkante der Wandbekleidung (hier aus Ziegel) an den Anschluss getrieben wird, ist eine Verwahrung, die direkt an der Außenwand befestigt wird, sicherer. Wasser, das über die innere Ziegelschicht nach unten gelangt, kann über die offene Fuge ablaufen. Das Trapezholz kann auch durch ein Z-Profil ersetzt werden.

2

1

1.5.1 Freispiegelentwässerung • Dachablauf aus Kunststoff • Kunststoffabdichtung

Kunststoffabläufe verfügen über eine Anschlussmanschette aus Kunststoff, die mit dem Ablaufkörper dicht verbunden ist. Sie wird auf die Dampfsperre gelegt und mit ihr veschweißt. Der Ablaufkörper kann bei manchen Produkten direkt in die Betonplatte einbetoniert werden. Eine dünne Ummantelung mit Filz sorgt für eine minimale Beweglichkeit und bindet eventuell anfallendes Tauwasser. Das Aufstockelement, das die Dämmungshöhe überbrückt, hat eine Anschlussmanschette, die oben auf die Abdichtung gelegt und verschweißt wird. Auch hier muss bei Kunststoffbahnen eine linien- oder punktförmige Befestigung mit der Tragplatte vorgesehen werden, um zu vermeiden, dass die Dachhaut bei Schrumpfung den Gully aus der Dachebene herauszieht.

1.3

3

4

5

6

1.5.2 Druckentwässerung • Dachablauf aus Edelstahl • Kunststoffabdichtung

Als Beispiel für die wesentlich effektivere Druckentwässerung ist ein Edelstahlgully gewählt. Ein Schlitz begrenzt die Wassereinlaufmenge. Die dargestellte Kunststoffabdichtung muss UV-beständig und – wie immer – verklebt bzw. mechanisch befestigt sein. Bei diesem Gullytyp werden sowohl die Dampfsperre als auch die Abdichtung mittels Flanschen (Fest- und Losflansch) aufgenommen. Da sich bei Druckentwässerung ein Verstopfen stärker auswirkt als bei Freispiegelentwässerung, ist auf sorgfältige Verarbeitung zu achten. 1

2 3

Kiesschüttung Flüssigabdichtung Kaschierung Kunststoff-Hartschaumplatte Dampfsperre Voranstrich Stahlbeton Klemmprofil Kunststoffabdichtung

124

4 5 6

Schutzlage Kunststoff-Hartschaumplatte Schutzlage Dampfsperre Schutzlage Stahlbeton Linienbefestigung Laubfanggitter Aufstockelement

1.5.1 7 3

8

9

1.5.2

Konstruktionen im Detail

1.4 Durchdringung • Bitumenabdichtung

Aus den verschiedenen Möglichkeiten, eine Durchdringung auszubilden, ist hier ein Rohr mit einem Flansch zum Anschluss der Dampfsperre gewählt. Ein zweites Rohr wird darübergeschoben und an die Abdichtung angeschlossen. Die Abdichtungsbahnen werden unterhalb und oberhalb des Flanschs des Überschubrohrs verklebt. Ein Überhangring schützt den oberen Übergang der beiden Rohre. Die Rohrdämmung im Innenraum darf nicht vernachlässigt werden.

11 10

12

1.6.1 Fuge • Kunststoffabdichtung

Die dargestellte Konstruktion zeigt eine Fuge, die horizontale Bewegungen aufnehmen muss. Dazu wird mithilfe von zwei Stützblechen die Fugenöffnung um das geforderte Maß von 15 cm über die Abdichtungsebene gehoben. Die UV-beständige Kunststoffbahn ist mit einem zusätzlichen Anschlussstreifen an das Stützblech angedichtet.

13 1.4 14

15

1.6.2 Fuge • Flüssigabdichtung

Diese Variante unterscheidet sich von der vorhergehenden nur durch die verwendeten Materialien für Abdichtung und Dampfsperre. Bitumen im Dampfsperrbereich hat den Vorteil, dass sich Durchdringungen in Form von Schrauben besser schließen. Die Flüssigabdichtung benötigt keine Klemmung am oberen Abschluss, da ihre Haftung stärker ist als eine Verklebung bei Kunststoff- oder Bitumenbahnen.

3

4

1.6.1 14

15

16

7 8 9 10

Gully Edelstahl Dämmkörper Klemmblech Kiesschüttung Bitumenabdichtung, zweilagig Kunststoff-Hartschaumplatte Dampfsperre Voranstrich Stahlbeton

11 12 13 14 15 16

Überhangring Rohrhülse Innendämmung Abdeckblech Stützblech Flüssigabdichtung Kaschierung Kunststoff-Hartschaumplatte Dampfsperre Voranstrich Stahlbeton

1.6.2

125

Konstruktionen im Detail

1.7 Lichtkuppel • Bitumenabdichtung

Die Einbindung von Lichtkuppeln in eine Flachdachkonstruktion wird in ähnlicher Weise gelöst wie der Wandanschluss. Um zusätzliche Schutzbleche um die Lichtkuppel herum zu vermeiden, dient als oberste Abdichtung eine UV-beständige, beschieferte Bitumenbahn. Die Abdichtungsbahnen, die den Lichtkuppelrahmen umfassen, werden abwechselnd mit den ankommenden Dachabdichtungsbahnen verklebt. Ein Problem bei der Verwendung von Bitumenabdichtungen sind die Temperaturen, die bei der Verarbeitung mit offener Flamme entstehen. Deshalb muss die Lichtkuppel vor Beginn der Anschlussarbeiten abgenommen werden. Als Alternative bietet sich die Verwendung einer Flüssigabdichtung für den Anschluss der Lichtkuppel an.

4 1

2

3

5

1.8 Lichtband • Kunststoffabdichtung

6

Das Problem beim Anschluss von Glasscheiben im Dachbereich liegt eher im Übergang vom Glas zur Aufkantung als von der waagrechten in die senkrechte Abdichtung. Für den Anschluss der beiden Ebenen des Stufenglases an die Aufkantung sorgen hier eine gedämmte Zarge aus Stahlblech und ein aufgesetztes Z-Blechprofil. Kunststoff-Rundprofile und dauerelastische Abdichtungen übernehmen den luftdichten Anschluss. Eine Beschichtung oder Bedruckung des unteren Glasbereichs verhindert eine zu starke Aufheizung im Randbereich und verringert somit die Gefahr, dass Spannungsdifferenzen die Platte bzw. den Randverbund zerstören.

1.7

4

7

1

2

3 4 5

Kiesschüttung Bitumenabdichtung, zweilagig Kunststoff-Hartschaumplatte Dampfsperre Voranstrich Stahlbeton Bitumenabdichtung, zweilagig, obere Lage beschiefert Linienbefestigung Klemmleiste Aufsetzkranz

126

6 7

8 9 10

Bekleidung Kiesschüttung Schutzlage Kunststoffabdichtung Schutzlage Kunststoff-Hartschaumplatte Schutzlage Dampfsperre Schutzlage Stahlbeton Dichtungsprofil Isolierverglasung Pressleiste

8

8

9

9

10

3

1.8

Konstruktionen im Detail

2 Dichtung unter Dämmung 13

2.1 Dachrand ohne Überstand • Kunststoffabdichtung

Umkehrdächer benötigen größere Auflasten, weshalb die Kiesschüttung generell höher sein muss als bei Abichtung über der Dämmung (bei 20 cm Dämmung ca. 10 cm Kies). Ist die Schutzlage über der Dämmung zugleich wasserableitend, ist kein Zuschlag auf den U-Wert nötig. Wegen der sehr harten und scharfen Kanten des Dämmmaterials XPS muss ein Dämmkeil unter die Abdichtung gelegt und eine Schutzlage eingebaut werden. Wird die Dämmung abgefast, kann der Dämmkeil entfallen. Die Abdichtung auf der Attikakrone läuft vom Dach direkt in die Fassadenklemmung. Prinzipiell ist es möglich, die Linienbefestigung auch knapp über der Abdichtungsebene an der Attikaaufkantung anzubringen. Ein Blech schützt die Dämmung vor mechanischer Beschädigung und UV-Strahlen.

11

4

14

15

12

16

17

16

2.2 Dachrand mit Überstand • Flüssigabdichtung

Die Attikaaufkantung wurde hier mit einem Stützblech konstruiert, das auf der Tragplatte befestigt ist. Das darüber angebrachte Abdeckblech muss an den Längsstößen sorgfältig hinterlegt und mit einem Dichtband gedichtet werden. Selbst für die robuste Flüssigabdichtung ist wegen des scharfkantigen Dämmmaterials XPS ein Dämmkeil erforderlich. Die Dämmfuge zwischen äußerem Betonfertigteil und innerer Tragplatte muss zur Aufbringung der Flüssigabdichtung mit einem geeigneten Material (z. B. Blech, Kunststoff) stabil überbrückt werden.

3 2.1

21

18

13

20

19

12

24

11

12 13 14

Kiesschüttung Filtervlies Polystyrol-Extruderschaumplatte (XPS) Schutzlage Kunststoffabdichtung Schutzlage Gefälleestrich Stahlbeton Schutzblech Polystyrol-Extruderschaumplatte (XPS) Abdeckblech Haftblech Kunststoffabdichtung Bohle

15 16 17 18

19 20 21 22 23 24

Fassadenrohrprofil Pressleiste Dämmpaneel Kiesschüttung Filtervlies Polystyrol-Extruderschaumplatte (XPS) Flüssigabdichtung Gefälleestrich Stahlbeton Abdeckblech Stützblech versteift Klemmleiste Haftblech Betonfertigteil Überbrückungsblech

22

23

2.2

127

Konstruktionen im Detail

2.3 Wandanschluss • Bitumenabdichtung

Die zweilagige Bitumenabdichtung wird in der Ecke mit einer dritten Bahn verstärkt. Bei der Befestigung an der Oberkante der Abdichtung mit einem gekanteten Blech entsteht eine minimale Wärmebrücke, die durch die Bitumenlagen an der Wand kaum gemindert wird. Das gilt auch für die Befestigung des Trapezblechs der Wandverkleidung, die wandseitig mit einem Dichtband hinterlegt ist.

3 1

2

2.4 Durchdringung • Kunststoffabdichtung

Bei dieser handwerklichen Ausführung muss sichergestellt sein, dass das Rohr fest mit dem Tragwerk verbunden ist. Nach dem Ausschneiden der Abdichtung wird eine Manschette um das Rohr gelegt. Die Öffnung zwischen der ebenen Dichtungsbahn und der Manschette muss mit einem zusätzlichen Streifen des Abdichtungsmaterials geschlossen werden. Zur Fixierung der oberen Abschlusskante wird eine Schlauchschelle angebracht.

2.3

6 4

1

2 3 4

Kiesschüttung Filtervlies Polystyrol-Extruderschaumplatte (XPS) Bitumenabdichtung, zweilagig Voranstrich Gefälleestrich Stahlbeton Schutzblech Halteprofil Kiesschüttung

128

5 6 7 8

Filtervlies Polystyrol-Extruderschaumplatte (XPS) Schutzlage Kunststoffabdichtung Schutzlage Gefälleestrich Stahlbeton Dichtungsmanschette Schlauchschelle Linienbefestigung Innendämmung

7

5

8

2.4

Konstruktionen im Detail

9

2.5 Entwässerung • Flüssigabdichtung

10

11

Der hier schematisch dargestellte Dacheinlauf wird einschließlich seiner fest mit ihm verbundenen Anschlussmanschette beim Einbringen des Gefälleestrichs mit der Tragplatte verbunden. Eine dünne Filzumwicklung sorgt für eine minimale Beweglichkeit und kann eventuell anfallendes Tauwasser aufnehmen. Die Flüssigabdichtung wird anschließend unter Verwendung von Vliesstreifen auf die Anschlussmanschette aufgebracht. Ein Distanzstück als Aufsatz überbrückt den Abstand zwischen Oberkante der Abdichtung und Oberkante der Dämmung.

2.6 Fuge • Polymerbitumenabdichtung 12

Die Fuge, die hier eine Horizontalbewegung aufnehmen soll, wird ab der Abdichtungsebene aus der wasserführenden Ebene herausgehoben und mithilfe eines Schaumstoff-Rundprofils mit zwei zusätzlichen Polymerbitumenstreifen überdeckt. Die Dampfsperre nimmt die Bewegungen mit einer ausreichend zu bemessenden Schlaufe auf.

13

1

14

2.5

15

2.7 Lichtkuppel • Kunststoffabdichtung

Die Befestigung des Lichtkuppelrahmens erfolgt unter Verwendung eines Holzkranzes und einer trittfesten Wärmedämmung auf der Höhe der Oberkante der Dämmung. Der Anschluss an die Abdichtung wird mit einem Streifen aus Abdichtungsmaterial bis zur Oberkante des Lichtkuppelkranzes geführt. Ein Schleppstreifen zwischen den zwei Lagen ermöglicht geringfügige Bewegungen der Lichtkuppel; er dient auch zur Abdeckung der Schraubenköpfe für die Befestigung. Den oberen Anschluss am Lichtkuppelkranz bildet ein Klemmprofil. Im nicht abgedeckten Bereich muss die Abdichtung UV-beständig sein oder zusätzlich abgedeckt werden. Auch hier ist es erforderlich, dass die Kunststoffabdichtung auf allen Seiten mit einer Linienbefestigung gehalten wird.

2.6

17 4

7

16

18

19

9

10 11 12 13

Kiesschüttung Filtervlies Polystyrol-Extruderschaumplatte (XPS) Flüssigabdichtung Gefälleestrich Stahlbeton Laubfanggitter Aufsatzelement Ablaufgully Dichtungsprofil

14 15 16 17 18 19 20

Polystyrol-Extruderschaumplatte (XPS) Elastomerbitumenbahn Kunststoffabdichtung Klemmprofil Aufsetzkranz Bekleidung Kunststoff-Hartschaumplatte

20

2.7

129

Konstruktionen im Detail

3 Wasserundurchlässige Betonplatte

4

5

6

3.1 Dachrand ohne Überstand • Dämmung über der Platte

Die Attikaaufkantung muss mit der ebenen Platte in einem Zug monolithisch betoniert werden. Hierfür wird die Innenseite der Attikaschalung von der Außenseite her aufgehängt. Die Dämmung über der flügelgeglätteten Platte schützt diese vor Witterungseinflüssen aller Art und stellt die beste Lösung einer Dämmung für Platten aus WU-Beton dar. Wenn die Schutzlage über der Dämmung wasserführend ist, ist die Abminderung des U-Werts aufgrund von Unterspülung nicht notwendig. Im Übrigen gilt hier das Gleiche wie bei Konstruktionen mit der Dichtung unter der Dämmung (S. 122–127). Ein Gleitlager auf dem Ringanker schützt die Platte während des Abbindeprozesses vor Zwängungen und nimmt Bewegungen im Endzustand (z. B. durch Temperaturschwankung) auf.

1

2 3

3.2 Dachrand mit Überstand • Dämmung unter der Platte

Bei dieser Dämmungslage ist die Platte bei niedrigen Temperaturen kalt und muss vom Innenraum thermisch getrennt werden. Bei Punktlagerung der Platte ist es möglich, eine Dämmung zwischen Platte und Ringanker einzubauen. Die Platte muss mit einer Kiesschicht abgedeckt werden, um Aufwärmung und Abwitterung zu mindern. Gehbeläge oder Substrate (bei Bepflanzung ist eine Wurzelschutzbahn erforderlich) erfüllen den gleichen Zweck. Die Aufkantung selbst kann mit einem Abdeckblech verwahrt werden. Die Innendämmung aus Mineralwolle ist unterseitig mit einer feuchteadaptiven Dampfbremse vor der Raumfeuchte zu schützen. So kann Restfeuchte, die durch den Beton dringt, nach innen austrocknen. Die flanschartige Verschraubung der Aufhängung der abgehängten Decke mit den Profilen des Grobrosts minimiert die Durchdringung der Dampfbremse. Die Ziegelschale der Außenwand muss von den Bewegungen der Betonplatte getrennt sein.

7 8

3.1

9

10

8 1

2 3 4

5

Kiesschüttung Filtervlies Polystyrol-Extruderschaumplatte (XPS) WU-Beton Schutzblech Polystyrol-Extruderschaumplatte (XPS) Abdeckblech Haftblech Schutzlage Bohle Kunststoff-Hart-

6 7 8 9

10 11

schaumplatte Mineralfaserplatte Gleitlager Ringanker Kiesschüttung WU-Beton Mineralfaserplatte Dampfbremse, feuchteadaptiv Gleitlager als Punktlager Tragrost Bekleidung

11

3.2

130

Konstruktionen im Detail

3.3 Wandanschluss • Dämmung unter der Platte

15

Die Hauptgefahr bei diesem Wandanschluss liegt darin, dass durch die Fugen Wasser hinter die Ziegelschale dringen kann. Deshalb ist besonders auf die Abdichtung des Wandanschlussblechs mit dem Abdeckblech auf der Betonaufkantung zu achten. Abhilfe kann ein elastisches Dichtungsband in der Verfalzung schaffen. Auch der Einsatz einer Flüssigabdichtung ist hilfreich.

14

13

12

3.5 Entwässerung • Dämmung über der Platte

Verschiedene Herstellerfirmen haben eine einfache Lösung für Abläufe in Betonplatten gefunden. Sie besteht aus einem Metallrohr, das ein sogenannter Dichtkragen umfasst. Beides wird ohne Filzumwicklung in den WUBeton einbetoniert. Über dem Rohr ist ein Aufsatzstück dargestellt, das die Dämmhöhe überbrückt. Darin steckt ein einfacher Laubfang.

3.6 Fuge • Dämmung über der Platte

3.3

Die Abdichtung der Fuge wird durch ihr Anheben über die wasserführende Betonplatte erreicht. Die Schlaufen, die über das verformbare Kunststoffprofil gelegt sind, erlauben die Horizontalbewegung der Fuge. Die Ausführung der Flüssigabdichtung erfolgt mit mehreren Vlieslagen. Obwohl die Dämmung über den Aufkantungen aus dem Wasserbereich herausgehoben ist, wird sie für Starkregenereignisse mit einer Abdeckplatte belastet und so gegen Aufschwemmen gesichert. Seitlich schützen Abdeckbleche, die mit ihrem waagrechten Schenkel durch den Kies fixiert sind, die Dämmung.

16

1

17

18

19

1

12

13 14 15 16 17

Kiesschüttung WU-Beton Mineralfasermatte Dampfbremse, feuchteadaptiv Schutzblech Dichtungsband, elastisch Abdeckblech Laubfanggitter Ablaufgully

18 19

20 21

20

3.5

21

15

3

Dichtungskragen Abdeckplatte Betonstein Polystyrol-Extruderschaumplatte (XPS) Schutzlage Flüssigabdichtung Kunststoffabdichtung Dichtungsprofil Mineralfasermatte 3.6

131

Konstruktionen im Detail

4 Gründach 3

4.1 Dachrand ohne Überstand • extensive Begrünung • Dichtung unter Dämmung • Flüssigabdichtung

5 1

2

4

6

Bei Gründächern ist die Lage der Abdichtung unter der Dämmung sinnvoll, weil sie so vor mechanischen Beschädigungen geschützt ist. Werden Holzkonstruktionen als Untergrund verwendet, darf die Flüssigabdichtung keine Lösungsmittel enthalten. Für die Wahl der Dränschicht und des Substrats ist zu beachten, dass eine ausreichende Auflast gegen den Auftrieb der Dämmschicht zur Verfügung steht. Eventuell müssen Rasengittersteine verwendet werden. Handelt es sich bei der Dränage um eine Schüttung, sollte das Filtervlies mindestens bis zur Oberkante der Dränschicht hochgezogen werden.

4.2 Dachrand mit Überstand • extensive Begrünung • Dichtung über Dämmung • Bitumenabdichtung

Da die Dampfsperre verschweißt werden muss, ist zwischen Brettstapeldecke und Dampfsperre eine Trennlage erforderlich. Der Wunsch, das Holz der Attika sichtbar zu lassen, kollidiert mit der »Fachregel für Metallarbeiten im Dachdeckerhandwerk«, die verlangt, die Abdichtung am aufgehenden Bauteil 15 cm hochzuziehen. Sie ist hier nicht eingehalten, weil der Ablauf nach außen gewährleistet ist und der Dachvorsprung vergleichsweise geringe Ausmaße hat.

4.1

6

7

9

8

2

10

1

2 3

4 5 6 7

Bepflanzung Substrat Filtervlies Dränage Filtervlies Polystyrol-Extruderschaumplatte (XPS) Flüssigabdichtung Brettstapeldecke Kiesschüttung Abdeckblech Haftblech Flüssigabdichtung Polystyrol-Extruderschaumplatte (XPS) Klemmleiste Schutzblech Bepflanzung Substrat Filtervlies Dränage

132

8

9 10 11

12

Schutzlage Bitumenabdichtung, zweilagig Kunststoff-Hartschaumplatte Dampfsperre Trennlage Brettstapeldecke Abdeckblech Haftblech Bitumenabdichtung, zweilagig Kunststoff-Hartschaumplatte Attika Brettschichtholz Abdeckblech Schutzlage Holzleiste Brettstapeldecke Überbrückungsblech

11

12

4.2

Konstruktionen im Detail

4.3 Wandanschluss • extensive Begrünung • Dichtung über Dämmung • Kunststoffabdichtung

Prinzipiell müssen mehrlagige Dämmschichten versetzt verlegt werden. Bestimmte Holzinhaltsstoffe können bei manchen Kunststoffbahnen Trennlagen erforderlich machen. Die vorgeschriebene Höhe von 15 cm bis zur Oberkante des Anschlusses werden ab der Oberkante des Substrats bzw. der Platten gemessen. Wegen des Plattenbelags ist auch ein Schutz der aufgehenden Dichtung durch ein Schutzblech erforderlich. Erfolgt die Fixierung der Kunststoffdichtungsbahnen am seitlichen Anschluss statt an der Dachplatte, können die Schraubenlängen verringert werden.

16 15

13

14

4.4 Durchdringung • Dichtung über Dämmung • Kunststoffabdichtung

Durchdringungsrohre müssen immer fest mit der Dachplatte verbunden sein. Hier wird die Durchdringung mit einer handwerklich gefertigten Manschette sowohl in die Dampfsperre als auch in die Abdichtung eingebunden. Eine Schlauchschelle fixiert den oberen Abschluss über der vorgeschriebenen Höhe von 15 cm. Die mechanische Befestigung der Kunststoffabdichtung muss auf allen Seiten gewährleistet sein.

4.3

9

18 17 2

4.5 Entwässerung • Dichtung über Dämmung • Bitumenabdichtung

Auch Gullys müssen fest mit der Dachplatte verbunden werden. Gezeigt sind Ablauf- und Aufsatzelement mit Los- und Festflanschbefestigung der Bahnen. Der Bereich um den Laubfang ist zu Wartungszwecken auf ca. 50 ≈ 50 cm von Substrat freizuhalten.

13

14 15 16 17

Bepflanzung Substrat Filtervlies Dränage Schutzlage Kunststoffabdichtung Trennlage Kunststoff-Hartschaumplatte Trennlage Dampfsperre Trennlage Brettstapeldecke Betonplatte Linienbefestigung Klemmleiste Bepflanzung Substrat Filtervlies Dränage Schutzlage Kunststoffabdichtung Trennlage

18 19 20

21 22 23 24

Kunststoff-Hartschaumplatte Trennlage Dampfsperre Trennlage Brettstapeldecke Schlauchschelle Dichtungsmanschette Bepflanzung Substrat Filtervlies Dränage Schutzlage Bitumenabdichtung, zweilagig Kunststoff-Hartschaumplatte Dampfsperre Brettstapeldecke Laubfanggitter Aufsatzelement Ablaufgully Innendämmung

19

4.4

23 24

4.5

20 2

21

22

133

Konstruktionen im Detail

5 Hochbeanspruchtes Dach (begehbar) 5.1 Dachrand ohne Überstand • Dichtung über Dämmung • Bitumenabdichtung

2

1

3

Der scharfkantige Splitt, in dem der Plattenbelag gebettet ist, erfordert eine Schutzlage über der Abdichtung. Eine Blechabdeckung schützt die an der Attika hochgezogenen Bitumenbahnen. Reicht die untere Dämmlage bis zur Rohbaukante der Attika und die obere bis zur senkrechten Dämmung, entsteht auf einfache Weise eine versetzte Lage der Dämmschichten, wie in der Flachdachrichtlinie vorgeschrieben.

4

5

5.2 Dachrand mit Überstand • Geländer • Dichtung unter Dämmung • Kunststoffabdichtung

Ist eine Materialunverträglichkeit der Dämmung mit der Kunststoffbahn gegeben, muss eine Trennlage zwischen die beiden Schichten gelegt werden. Das Geländer besteht aus einem Verbundglas, das in Stahlplatten eingespannt ist. Diese sind mit einem in der Attika verankerten Betonfertigteil verbunden. Die Dämmfuge zwischen der inneren und der auskragenden Dachplatte muss stabil überbrückt werden. Auf die Deckenplatte muss ein Gefälleestrich aufgebracht werden.

5.1

8

10 9 13

6

4 7

11 1

2

3 4 5

Naturstein Splittbettung Schutzlage Bitumenabdichtung, zweilagig Kunststoff-Hartschaumplatte Dampfsperre Voranstrich Stahlbeton Abdeckblech Haftblech Bitumenabdichtung, zweilagig Bohle Kunststoff-Hartschaumplatte Klemmleiste Schutzblech Trapezblech Kaschierung

134

6

7 8 9 10 11 12 13

Mineralfaserplatte Betonsteinplatte Splittbettung Filtervlies Polystyrol-Extruderschaumplatte (XPS) Trennlage Kunststoffabdichtung Schutzlage Gefälleestrich Stahlbeton Polystyrol-Extruderschaumplatte (XPS) Verbundsicherheitsglas Abdeckblech Betonfertigteil Trapezblech Linienbefestigung Überbrückungsblech

12 5.2

Konstruktionen im Detail

5.3 Wandanschluss • Flüssigabdichtung

Die Flüssigabdichtung kann ohne Klemmprofil am Wandanschluss befestigt werden, das Abdeckblech wird an die Zarge (Paneel) genietet. Der erforderliche Abstand der Abschlussoberkante wird ab der Oberkante des Belags gemessen. Soll ab Unterkante der Rinne gemessen werden, müssen neben einem unmittelbaren Anschluss der Rinne an die Entwässerung noch weitere, in der Flachdachrichtlinie aufgeführte Bedingungen erfüllt werden wie beispielsweise ein Minimalüberstand der Fassadenschwelle von 5 cm über dem Belag. Während begehbare Dächer allgemein eine trittfeste Dämmung aufweisen müssen, sollte sie im Bereich der Rinne erhöht druckfest sein.

5.4 Durchdringung • Bitumenabdichtung

18

17

16

15

14

20

Zur besseren Andichtung hat der Pfostenfuß einen größeren Durchmesser als der Pfosten selbst. Sein Flansch wird mit einem Elastomerbitumenstreifen in die Dampfsperre eingebettet. Über den Pfostenfuß wird eine Blechrohrhülse geschoben und in die Dachabdichtung eingebunden. Die Verwendung von Blech hat den Vorteil, dass das Material weniger empfindlich gegen Beschädigung ist. Der Pfosten wird mit dem Grundrohr verschraubt.

19

5.3

22

23 21

14

15 16 17 18 19 20

Betonsteinplatte Splittbettung Schutzlage Flüssigabdichtung Bitumenkaschierung Kunststoff-Hartschaumplatte Dampfsperre Voranstrich Stahlbeton Kiesfang Entwässerungsrinne Schutzblech Halteprofil Akustikplatte Zarge mit Schaum-

21

22 23 24 25 26

glas Betonsteinplatte Splittbettung Schutzlage Bitumenabdichtung, zweilagig Kunststoff-Hartschaumplatte Dampfsperre Voranstrich Stahlbeton Pfosten Schraube Rohrhülse Pfostenfuß Stahl Elastomerbitumen

26

24

25 5.4

135

Konstruktionen im Detail

5.5 Entwässerung • Kunststoffabdichtung

Ablaufteile müssen sicher in der Dachkonstruktion verankert werden. Das auf der Dämmung aufliegende Aufsatzteil ist ebenso wie das Ablaufteil über eine Manschette in die Abdichtung bzw. Dampfsperre eingebunden. Beide Kunststoffbahnen müssen mechanisch befestigt werden. Der sogenannte Terrassenaufsatz mit begehbarem Rost steht auf dem Aufsatzelement, überbrückt die Höhe des Belagaufbaus und ist höhenverstellbar. Bei Kunststoffbahnen ist statt der Splittbettung auch eine Aufständerung des Terrassenbelags denkbar.

1

2

3

4

5

5.6 Fuge • Flüssigabdichtung

Die Sicherung der Fuge wird durch Anheben über die wasserführende Abdichtung erreicht. Dampfsperre und Abdichtung können mit zusätzlichen Streifen in Schlaufenform Querbewegungen aufnehmen. Die Flüssigabdichtung über dem verformbaren Schaumstoffprofil wird in mehreren Lagen verarbeitet.

6

5.5

7

1

2 3 4 5 6

Betonsteinplatte Splittbettung Schutzlage Kunststoffabdichtung Trennlage Kunststoff-Hartschaumplatte Trennlage Dampfsperre Trennlage Stahlbeton Linienbefestigung Terrassenaufsatz Dichtungsmanschette Aufsatzelement Ablaufgully

136

7

8 9 10 11

Betonsteinplatte Splittbettung Schutzlage Flüssigabdichtung Kaschierung Kunststoff-Hartschaumplatte Dampfsperre Voranstrich Stahlbeton Dichtungsprofil/ Gummiprofil Bitumenabdichtung Kunststoff-Hartschaumplatte Dampfsperre

8

9

10

11

5.6

Konstruktionen im Detail

13

6 Hochbeanspruchtes Dach (befahrbar) 15 6.1 Dachrand ohne Überstand • Kunststoffabdichtung • Verbundabdichtung (Kompaktdach)

14

12

Dachaufbauten, wie sie für einen Hubschrauberlandeplatz erforderlich sind, sollten mit einer sogenannten Verbundabdichtung unter der obersten Abdichtungslage hergestellt werden, d. h. die Dämmplatten aus Schaumglas werden vollflächig und vollfugig mit Heißbitumen eingeschwemmt. Die erste Abdichtungslage besteht aus einer Polymerbitumenbahn, auf die eine bitumenverträgliche Kunststoffbahn aufgebracht wird. Zum Schutz der Abdichtung ist ein Schutzestrich erforderlich. Das in diesem Fall dringend notwendige Gefälle kann über die Lastverteilungsplatte hergestellt werden. Eine akustische Entkoppelung der Landefläche vom übrigen Baukörper lässt sich mit einer druckfesten Akustikplatte erreichen.

16

6.2 Dachrand mit Fangnetz • Flüssigabdichtung • Verbundabdichtung (Kompaktdach)

Hier dient eine Flüssigabdichtung als oberste Abdichtung. Die für Hubschrauberlandeplätze erforderliche Absturzsicherung darf nicht über die Attikahöhe hinausragen.

6.1 18 15

17

12

13

14 15 16

Lastverteilungsplatte aus Stahlbeton mit Gefälle Schutzestrich Akustikplatte druckfest Kunststoffabdichtung Polymerbitumenbahn Verbundabdichtung: 2≈ Schaumglas, bitumenverklebt Bitumenabdichtung Stahlbeton Abdeckblech Haftblech Kunststoffabdichtung Polymerbitumenbahn Bohle Kunststoff-Hartschaumplatte Polystyrol-Extruderschaumplatte (XPS) Schutzblech Dämmpaneel

17

18

19 20 21

16

20 19 21

Lastverteilungsplatte aus Stahlbeton mit Gefälle Schutzestrich Akustikplatte druckfest Flüssigabdichtung Kunststoffabdichtung Verbundabdichtung: 2≈ Schaumglas, bitumenverklebt Dampfsperre Voranstrich Stahlbeton Abdeckblech Haftblech Flüssigabdichtung Bohle Kunststoff-Hartschaumplatte Drahtgitter Tragprofil Konsole 6.2

137

Konstruktionen im Detail

6.3 Wand-/Fassadenanschluss • Bitumenabdichtung • Verbundabdichtung (Kompaktdach)

Für den nahezu schwellenlosen Übergang zwischen der Hubschrauberlandefläche und dem Innenraum sind, wie in der Flachdachrichtlinie aufgeführt, mehrere Maßnahmen erforderlich. Hierzu gehören der direkte Anschluss der Rinne an eine Entwässerung, das Gefälle der wasserführenden Ebene, ein Schutz vor Schlagregen, der Anschluss der Abdichtung an den Türrahmen mit Flanschkonstruktion und eventuell eine zusätzliche Abdichtung des Innenraums mit gesonderter Entwässerung (ist hier nicht ausgeführt). Die Rinne ist auf einem wasserdurchlässigen Füllbeton gelagert.

6

5

4

3

2

1

7 6.5 Entwässerung • Bitumenabdichtung • Verbundabdichtung (Kompaktdach)

Die bei Hubschrauberlandeplätzen eingesetzten Abläufe müssen der höchsten Belastungsklasse entsprechen. Hierfür wird Gusseisen als Material verwendet. Während der Ablaufteil durch Schrauben fest mit dem Untergrund verbunden werden muss, aber im Dämmkörper liegt, wird der mehrteilige Aufsatzrahmen in die Lastverteilungsplatte einbetoniert. Um ihm ein Minimum an Bewegung zu ermöglichen, aber auch um eventuell anfallendes Tauwasser zu binden, wird er mit einem Kunststofffilz umwickelt.

6.3

8

1

2 3 4 5 6 7

Lastverteilungsplatte aus Stahlbeton mit Gefälle Schutzestrich Akustikplatte druckfest Schutzlage Bitumenabdichtung, zweilagig Trennlage Verbundabdichtung: 2≈ Schaumglas, bitumenverklebt Dampfsperre Voranstrich Stahlbeton Entwässerungsrinne wasserdurchlässiger Füllbeton Schutzblech Akustikmatte Zarge Kunststoff-Hartschaumplatte

138

8

9 10 11 12 13 14

Lastverteilungsplatte aus Stahlbeton mit Gefälle Schutzestrich Akustikplatte druckfest Schutzlage Bitumenabdichtung zweilagig Trennlage Verbundabdichtung: 2≈ Schaumglas, bitumenverklebt Dampfsperre Voranstrich Stahlbeton Gusseisenrost Aufsatzrahmen Oberteil Ablauf Dämmkörper Flachdachablauf mit Los- und Festflansch Innendämmung

9

10

12

11

13

14

6.5

Konstruktionen im Detail

7 Metalldach 21

22 7.1.1 Dachrand ohne Überstand • Profilplatten Aluminium

Für sehr große Dämmhöhen gibt es für Metalldeckungen ein zweilagiges System, bei dem auf der ersten Dämmlage Schienen montiert sind, die die Haften halten. Die Enden der Aufkantungen werden in sich und auch auf dem Verbindungsblech verschweißt, das zur Attika hochgeführt wird. Für die Querdehnung des Wandanschlussblechs ist die Anordnung von Dehnelementen erforderlich. Um die Längsdehnung der Platten zu ermöglichen, muss eine komprimierbare Dämmung eingebaut werden. Die Dämmung von der Attika bis zur Profilvorderkante sowie die gesamte untere Dämmlage müssen trittfest sein. Auch wenn eine Schweißunterlage die Hitze von der Dämmung abhält, sollte der obere Teil der Dämmung nicht brennbar sein. Ein versteiftes Stützblech bildet die Attikahöhe. Die Sicken des tragenden Trapezblechs werden mit einem Unterlagsblech überbrückt und mit einem Dichtband an das Stützblech angeschlossen.

15

16 17 23

18 19

24

20 7.1.2 Dachrand ohne Überstand • Edelstahlbleche verschweißt

7.1.1

Bei dieser Holzkonstruktion wird die Attika mit einem Brettschichtprofil konstruiert. Das Edelstahlblech wird an den Quernähten und an der Attika verschweißt. Für die Längsdehnung muss ausreichend Toleranz vorgesehen werden. Um einen Trommeleffekt bei Regen zu verhindern, ist eine schalldämpfende Matte unter dem Blech angebracht.

26

25 27

15

16 17 18 19 20 21 22 23

Profilblechplatten 2≈ Mineralfaserplatte, obere Lage nicht brennbar, untere Lage trittfest Dampfsperre Trapezblech Tragprofil Hafte Schweißnaht Schutzlage Abdeckblech Unterlagsblech Abdeckblech Haftblech Mineralfasermatte Trapezblech Mineralfasermatte

24 25

26

27

28 29

Stützblech versteift Edelstahlblech Akustikplatte Kunststoff-Hartschaumplatte Dampfsperre Holzwerkstoffplatte Abdeckblech Edelstahl Haftblech Dämmpaneel Dampfsperre Attika Brettschichtholz Kunststoff-Hartschaumplatte Balken Pfosten

28

29

7.1.2

139

Konstruktionen im Detail

1

7.2.1 Dachrand mit Überstand • Rinne • Profilplatten Aluminium

2

3

4

5

6

Die Traufbohle wird auf Knaggen befestigt, die ihrerseits im Trapezprofil verankert sind. Die Profilplatten können leicht auskragen. Zur Herstellung größerer Auskragungen gibt es Rundstahlprofile, die in die Bördel eingeschoben werden. Der Rinnenhalter wird mithilfe eines Klipps aufgenommen.

7

8

9 6

7.2.2 Dachrand mit Überstand • Stahlblech • R-Trägerverbundplatte

10

Diese patentierte Verbundkonstruktion setzt sich zusammen aus zwei 4 mm dicken, bandverzinkten Stahlblechen, R-Trägern, die die Konstruktionshöhe bestimmen und thermisch getrennt sind, sowie aus Beulsteifen. Die gesamte Konstruktion ist mit Dämmmaterial ausgefüllt und übernimmt mehrere Aufgaben: Abdichtung (mit einem Epoxydharzanstrich), Tragfunktion, Wärmedämmung und Dampfsperre; zudem stellt sie die Deckenuntersicht dar. Die Rinne wird nach unten entwässert und hat zur Seite hin Notüberläufe. Die Stützen der leichten Dachplatte sind in die Fassade integriert.

11

12 13

15

14

7.2.1

15

16

7.3 Wandanschluss • Profilplatten Aluminium

Ein Wandanschlussprofil, das nach Bedarf gekantet werden kann und an der Wand bis zur vorgeschriebenen Höhe über der wasserführenden Ebene hochgezogen wird, ermöglicht den Wandanschluss parallel zu den Falzen. Die Dampfsperre wird mit einer Schlaufe über ein Dichtprofil an die aufgehende Wand geklemmt, sodass sie Bewegungen zwischen der Metallkonstruktion und der Wand aufnehmen kann.

13 7.2.2

9

17 18

1

2 3 4 5 6 7 8 9

Profilblechplatten 2≈ Mineralfaserplatte, untere Lage trittfest Dampfsperre Trapezblech Halteschiene Knagge Traufbohle Hafte Dichtungsprofil Regenrinne Rinnenhalter Trapezblech

140

10 11 12 13 14

15 16 17 18 19

Mineralfaserplatte Zarge Randblech Tragprofil Stütze Stahlblech verzinkt Mineralfasermatten Stahlblech verzinkt R-Träger Beulsteife Überhangblech Stützblech Dichtungsstreifen

1

5

5 19

7.3

Konstruktionen im Detail

8 Glasdach

21

20

8.1 Dachrand ohne Überstand (Ortgang) • linienförmige Befestigung

Glas wird in den letzten Jahren ebenfalls für Flachdächer eingesetzt, da es schadensfrei ohne Querstöße ab einer Neigung von 2 % verlegt werden kann. Es erfordert jedoch eine intensive Pflege und Wartung, da der Selbstreinigungseffekt erst bei 7° (ca. 15,5 %) Neigung beginnt. Die Isolierglasscheibe aus einem oberseitigen vorgespannten Glas und einem unterseitigen Verbundglas wird unter Verwendung von Dichtprofilen direkt auf das Å-Profil geklemmt. Die Pressleisten sind hier U-förmig ausgebildet. Der Ortgangstoß ist stufenförmig ausgeführt und mit Silikon verklebt. Dabei stützen sich die Dachscheiben auf die senkrechten Fassadenscheiben, die mit den gleichen Pressleisten auf einen senkrechten Å-förmigen Pfosten geklemmt werden.

23

22

12

12

20

13

21

22

8.2 Dachrand mit Überstand (Giebel) • Rinne • punktförmige Befestigung

Die Befestigung der Scheiben ist hier mit Punkthaltern in Bohrlöchern gelöst. Alternativ wäre es möglich, die Halterung durch die Längsfugen zu führen. Je zwei Halterungen führen über eine Lastabtragung zum Tragwerk; der Fugenlängsstoß ist mit einem Dichtprofil und einer elastischen Verfugung abgedichtet. Die Halterung der Fassadenplatten folgt dem gleichen Prinzip. Sie ist hier mit einer flächenbündigen Halterung dargestellt, die ein Gelenk in der Glasebene besitzt. Die damit gegebene Bewegungsmöglichkeit hat geringere Spannungen im Glas zur Folge. Die Fügung zwischen Dachplatten und Fassadenplatten ist stufenförmig ausgeführt, die Auskragung kann je nach Glasdicke bis zu 30 cm betragen. Die innen liegende Rinne muss ein Gefälle von mindestens 0,5 % aufweisen und mit Notüberläufen versehen sein.

8.1

25 28

29

27

26

20

24

25

26 13

20 21 22 23 24

Isolierverglasung: ESG + VSG Pressleiste Sprosse Stahlprofiltraverse Dichtungsprofil

25 26 27 28 29

Punkthalter Konsole Überhangblech Abstandsprofil Regenrinne 8.2

141

Konstruktionen im Detail

8.3 Wandanschluss seitlich • linienförmige Befestigung

Der seitliche Wandanschluss wird mithilfe einer Mehrschichtverbundplatte hergestellt, die in die Glasklemmung einbezogen ist und wandseitig auf einem Winkel aufliegt. Mit eingeklemmt wird ein Anschlussblech, das bis zur erforderlichen Höhe über der Glasebene an der Wand hochgeführt wird, wodurch eine gewisse vertikale Beweglichkeit gegeben ist. Alternativ kann eine höhere, in Rinnenform hergestellte Mehrschichtplatte verwendet werden. Mit ihr ist eine bessere Dämmung möglich.

9 10 5

11 1

6

2

3

8.4 Durchdringung und Wandanschluss oben • linienförmige Befestigung

Die Konstruktion der Durchdringung entspricht dem Prinzip des Wandanschlusses. In ein Durchdringungsfeld aus zwei Pressleistenpaaren wird eine Rohrhülse aus Blech eingeklemmt, mit der die geforderte Anschlusshöhe über der Glasebene erfüllt ist. Ein Blechüberhang deckt ihren oberen Anschluss ab, der mit einer Ringzugschelle am Durchdringungsrohr befestigt wird. Der obere Wandanschluss folgt der Konstruktion des seitlichen Anschlusses ohne Rinne.

7

8

12

4

13

8.3

9 15

10 11

16 1

6

7

1 2 3 4 5 6 7 8

Isolierverglasung Pressleiste Mehrschichtverbundplatte rinnenförmig Sprosse Abdeckblech Anschlussblech Mehrschichtverbundplatte Stahlwinkel

142

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Trapezblech Schutzgitter Tragblech Pfette Stahlträger Pressleiste Ringzugschelle Überhangblech Stahlwinkel Stütze

14

4

12 13

17

18 8.4

Konstruktionen im Detail

9 Sanierung Die hier aufgezeigten Sanierungsbeispiele setzen voraus, dass die Dämmlage und die Dichtung des Dachs noch funktionsfähig sind. Ist das nicht der Fall, sind beide zu entfernen und das Dach muss ab Oberkante der Dachplatte nach den gültigen Vorschriften neu aufgebaut werden. Da viele ältere Flachdächer kein Gefälle haben, ist es sinnvoll, die Sanierung mit Gefälledämmplatten auszuführen. Dargestellt ist jeweils der Dachaufbau vor der Sanierung (schwarz) und danach (rot).

9.1 Dachrand ohne Überstand • Dichtung über Dämmung • Bitumenabdichtung

Die für die neue Dämmhöhe und das Gefälle erforderliche Attikahöhe kann auf einfache Weise mit zusätzlichen Dämmlagen bzw. Bohlen auf der Attika erzeugt werden. Dazu muss die Außenseite der Attika mit einem Blech verwahrt werden, das an der Bohle und auf der Außenwand mit einer Hafte befestigt wird. Die Außenwanddämmung kann durch Einblasen von feuchteabweisenden Dämmstoffen verbessert werden. Hierfür stehen Schüttstoffe aus hydrophobiertem Vulkanriesel, aus Blähtonkügelchen oder Silikatleichtschaum zu Verfügung.

21

19

22

20 23

24

25

19

Kiesschüttung Bitumenabdichtung, zweilagig Kunststoff-Hartschaumplatte im Gefälle Bitumenabdichtung, zweilagig Mineralfaserplatte Dampfsperre Voranstrich Stahlbeton

20 21 22

23 24 25

Schutzblech Klemmleiste Abdeckblech Haftblech Bitumenabdichtung, zweilagig Bohle Kunststoff-Hartschaumplatte Abdeckblech Haftblech Dämmschüttung

9.1

143

Konstruktionen im Detail

9.2 Dachrand mit Überstand • Dichtung zwischen Dämmung • Kunststoffabdichtung

Ist die Dachabdichtung noch in einwandfreiem Zustand, bildet die Sanierung mit der Abdichtung zwischen der Dämmung eine interessante Variante (Sandwichdach). Die neue Abdichtung wird an die vorhandene angeschlossen und in der vorgeschriebenen Höhe über der Kiesoberkante angeklemmt. Hierfür wird eine Blechzarge auf eine Bohle aufgesetzt und darüber das Abdeckblech gefalzt. Eine energetische Verbesserung der Pressleistenfassade ist mit einer Dreifachverglasung möglich.

3 1

4

2

1

Kiesschüttung Schutzlage Polystyrol-Extruderschaumplatte (XPS) im Gefälle Trennlage Kunststoffabdichtung Trennlage Kunststoff-Hartschaumplatte

144

2 3 4

5

Trennlage Dampfsperre Stahlbeton Kunststoffabdichtung Klemmleiste Abdeckblech Blechzarge Bohle Dampfsperre Überbrückungsblech

5

9.2

Konstruktionen im Detail

9.3 Wandanschluss • Dichtung über Dämmung • Flüssigabdichtung

Um den Stützwinkel auf der Dachplatte zu befestigen, an dem dann die Abdichtung auf die erforderliche Höhe hochgezogen werden kann, müssen Teile der vorhandenen Abdichtung und Dämmung herausgenommen werden. Der dahinterliegende Hohlraum zwischen der alten senkrechten Abdichtung und dem Stützwinkel wird mit Dämmmaterial ausgefüllt. Die zusätzliche thermische Ertüchtigung der Außenwand und ihre Bekleidung mit Trapezprofilen verändern zwar das äußere Erscheinungsbild, bieten aber die Möglichkeit, die äußere Ziegelschale regensicher zu machen und hinterläufiges Wasser zu vermeiden.

7

8 9

6

10

6

Kiesschüttung Flüssigabdichtung Bitumenkaschierung Kunststoff-Hartschaumplatte im Gefälle Bitumenabdichtung, zweilagig Kunststoff-Hart-

7 8 9 10

schaumplatte Dampfsperre Voranstrich Stahlbeton Trapezblech Mineralfasermatte Überhangblech Stützblech versteift Mineralwolle

9.3

145

Konstruktionen im Detail

9.4 Durchdringung • Dichtung über Dämmung • Bitumenabdichtung

Der Anschluss an die neue Abdichtung erfolgt mittels einer Rohrhülse, die über die alte Hülse geführt wird. Ihr Flansch wird in die Bitumenbahnen eingedichtet. Eine preiswertere Lösung ist mit Flüssigkunststoff möglich.

2 1 3

9.5 Entwässerung • Dichtung über Dämmung • Kunststoffabdichtung

Verschiedene Hersteller bieten für die Sanierung von Abläufen sogenannte Sanierungsgullys an, die rückstausicher in das vorhandene Aufsatzstück gesteckt und wie die bereits vorhandenen Abläufe in die neue Abdichtung eingebettet werden.

4 9.4

5

1

2 3 4 5

Kiesschüttung Bitumenabdichtung, zweilagig Kunststoff-Hartschaumplatte Bitumenabdichtung, zweilagig Kunststoff-Hartschaumplatte Dampfsperre Voranstrich Stahlbeton Überhangblech Rohrhülse Innendämmung Kiesschüttung

146

6 7

Schutzlage Kunststoffabdichtung Trennlage Kunststoff-Hartschaumplatte Trennlage Kunststoffabdichtung Trennlage Kunststoff-Hartschaumplatte Trennlage Dampfsperre Trennlage Stahlbeton Linienbefestigung Sanierungsgully

6

7

9.5

Konstruktionen im Detail

9.7 Lichtkuppel • Dichtung über Dämmung • Flüssigabdichtung

Um die neue Dampfsperre an die vorhandene anschließen zu können, muss ein Teil der bestehenden Abdichtung und Dämmung entfernt werden. Die neue Dämmhöhe wird mit Holzaufsatzkränzen erreicht. In der Regel empfiehlt es sich, bei thermischen Sanierungsmaßnahmen auch die alten Lichtkuppeln gegen neue, zwei- oder dreischalige Kuppeln mit besser gedämmtem Aufsatzkranz auszutauschen.

10

8

9

11

12

9.7 8

Kiesschüttung Flüssigabdichtung Kaschierung Kunststoff-Hartschaumplatte Trennlage Kunststoffabdichtung Trennlage Kunststoff-Hartschaumplatte

9 10 11 12

Trennlage Dampfsperre Trennlage Stahlbeton Dampfsperre Lichtkuppel doppelschalig Holzaufsatzkranz, mehrlagig Bekleidung

147

Teil F

Abb. F

Gebaute Beispiele im Detail

01

Schneider + Schumacher, Hochregallager in Lüdenscheid (D)

150

02

Atelier Kempe Thill, Konzertsaal in Raiding (A)

152

03

David Chipperfield, America’s Cup Building in Valencia (E)

154

04

Zaha Hadid Architects, MAXXI Museum in Rom (I)

157

05

Adjaye Associates, Wohnhaus in London (GB)

162

06

Homeier + Richter, Werkhalle und Verkaufsgebäude in Eitensheim (D)

164

07

Auer + Weber + Architekten, Sporthalle in Bietigheim-Bissingen (D)

166

08

LIN Finn Geipel und Giulia Andi, Cité du Design in Saint-Étienne (F)

169

09

roos Architekten, Mehrfamilienhaus in Jona-Kempraten (CH)

172

10

Elisa Valero Ramos, Galerie in La Pizarrera (E)

174

11

BIG – Bjarke Ingels Group, Wohnhügel in Kopenhagen (DK)

176

12

Barkow Leibinger Architekten, Produktions- und Bürogebäude in Baar (CH)

180

13

Massimiliano Fuksas, Forschungs- und Entwicklungszentrum in Maranello (I)

183

14

Steven Holl Architects, Wohnkomplex in Peking (CN)

186

15

Grüntuch Ernst Architekten, Gymnasium in Dallgow-Döberitz (D)

189

16

Tezuka Architects, Kindergarten in Tokio (J)

194

17

meck Architekten, Dominikuszentrum in München (D)

196

18

Schunck Ulrich Krausen, Krankenhausanbau in München (D)

198

MAXXI Museum, Rom (I) 2009, Zaha Hadid Architects

149

Beispiel 01

Hochregallager Lüdenscheid, D 2001 Architekten: Schneider + Schumacher, Frankfurt am Main Mitarbeiter: Gunilla Klinkhammer, Robert Binder, Nadja Hellenthal, Alexander Probst, Till Schneider Tragwerksplanung: Posselt Consult, Übersee

Der Gebäudekubus des Hochregallagers in Lüdenscheid ist denkbar einfach gehalten, doch die Gestaltung übertrifft einen durchschnittlichen Industriebau bei Weitem. Die Aufgabe, zwei bestehende Produktionsgebäude um ein Palettenlager zu ergänzen, ist funktionell überzeugend gelöst. Licht spielt nicht nur in der Produktpalette des Bauherrn, ein internationaler Leuchtenhersteller, eine entscheidende Rolle, sondern auch beim Fassadenkonzept. Entwurfsidee war es, eine Tag- und eine Nachtfassade zu gestalten. Bei Tag reagiert die Gebäudehülle durch die Fassadenverkleidung mit nach außen geöffneten U-Profilgläsern auf das unterschiedlich einfallende Tageslicht. Für das nächtliche Erscheinungsbild sind Leuchtstoffröhren in Längsreihen hinter der Fassade angebracht, die an den Strichcode der dort gelagerten Produkte erinnern. Das Lager selbst ist in Silobauweise ausgeführt, d. h. die Regale stellen gleichzeitig die Stahlskelettkonstruktion der Halle dar. Nur Treppenhaus und Technikbereiche sind in Massivbauweise erstellt. Auch die Dachkonstruktion besteht aus Stahlprofilen, als tragende Schicht dienen Trapezbleche. Die Kunststoffabdichtung kommt ohne weitere Deckschicht aus. Der Randaufbau ist nach innen versetzt, so erscheint der Dachaufbau in der Seitenansicht niedriger. Sechs in Längsrichtung durchlaufende Oberlichtbänder ermöglichen es zudem, auch im mittleren Bereich des knapp 30 ≈ 74 m großen Gebäudes mit natürlichem Licht zu arbeiten.

1 2 3 4

1 1 2

5 6 7 8

3 aa

Kommissionierung Technik Sprinklerzentrale Brücke zum Versandgebäude Hochregallager Eingang Anlieferung WC

1

4

1 1

5

2 3 bb

a

• Kunststoffabdichtung ohne Deckschicht • Dachüberstand mit Stahlträgern • Oberlichtbänder

8

6 4

1

b

5 7

a

150

Schnitte • Grundriss Maßstab 1:750

1

b

Hochregallager

9

11 10

12

13 14

Vertikalschnitte Maßstab 1:20 9 10 11

12

Oberlicht: Doppelstegplatte Polycarbonat 16 mm Flachstahl gekantet 4 mm Dachaufbau: Dichtungsbahn Polyolefin 2 mm Wärmedämmung Mineralwolle im Gefälle 80 –120 mm Dampfbremse, Trapezblech 80/307 mm Stahlprofil HEA 120, Stahlprofil HEA 300 Aluminiumblech gekantet

13

14

15 16

Profilbauglas 262/60/7 mm Profilbauglas 262/41/6 mm Stahlprofil verzinkt HEB 120 Wartungssteg: Rahmen Stahlrohr ¡ 100/50 mm Gitterrost 30 mm Dämmpaneel: Stahlblech 2 mm Wärmedämmung 38 mm, Stahlblech 2 mm Isolierverglasung: VSG 2≈ 6 mm + SZR 16 mm + ESG 10 mm, Vertikalfugen silikonversiegelt, Horizontalfugen Deckleisten Aluminium 60/20 mm Pfosten-Riegel-Fassade Aluminium ¡ 150/60 mm, Stütze Stahlprofil HEM 400

9

11

15

16

151

Beispiel 02

Konzertsaal Raiding, A 2006 Architekten: Atelier Kempe Thill, Rotterdam Andre Kempe, Oliver Thill Mitarbeiter: Saskia Hermanek, Sebastian Heinemeyer, Cornelia Sailer, David van Eck, Andre Boucsein, Takashi Nakamura, Kingman Brewster, Frank Verzijden Tragwerksplanung: Vasko Woschitz Engineering, Eisenstadt Bauphysik: Bölcskey + Scherpke, Wien Zu Ehren von Franz Liszt, der in dem kleinen Ort Raiding im Burgenland geboren wurde, entstand ein Konzertsaal, der ganz auf seine Musik zugeschnitten ist und rund 600 Konzertbesucher fasst – nahezu die gesamte erwachsene Bevölkerung des Dorfs. Versteckt hinter den Mauern und Bäumen eines kleinen Parks glänzt die weiße Haut des minimalistischen Baukörpers. Auf 13 bzw. 18 m Länge öffnet sich das Foyer auf zwei Seiten. Erst auf den zweiten Blick wird klar: Handelsübliche Glasscheiben können diese Öffnung nicht sprossenlos überbrücken, stattdessen verbinden 5 cm dicke Acrylglasscheibe das Foyer nahtlos mit dem Park. Die Fassadengestaltung orientiert sich an den örtlichen Putzfassaden, sollte jedoch edler und moderner wirken, ohne teuer zu sein. So fiel die Entscheidung auf ein kostengünstiges Wärmedämmverbundsystem, das ein Kunststoffüberzug veredelt und damit eine neuartige Variante der traditionellen Struktur darstellt. Die Spritzfolie auf Polyurethanbasis bildet dabei nicht nur den Fassadenüberzug, sondern auch die Dachabdichtung und ermöglicht eine naht- und fugenlose Ausführung. Dank ihrer rissfesten und überbrückenden Eigenschaften nimmt sie kleine Bewegungen der konstruktiven Teile auf und verbindet sich mit dem Untergrund zu einem Haftverbund, der mechanischen Beanspruchungen standhält und eine Unterwanderung durch Feuchtigkeit dauerhaft verhindert. Polyurethanbeschichtungen sind auf horizontalen Dachflächen durchaus gebräuchlich, auf den vertikalen Flächen drohte die leichte Konstruktion jedoch bei Windsog abzuheben. Um das zu verhindern, wurde sie mit einer besonders kräftigen Verklebung befestigt. Durch den dicken und groben Unterputz entstehen Unebenheiten, die ein lebendiges Schattenspiel auf der glänzenden Haut erzeugen.

13

13

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

7

8

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9

1

10

b

5

2

1 a

4

6 a

3

• Abdichtung mit Polyurethan-Spritzfolie • keine Deckschicht

b

152

Grundrisse • Schnitte Maßstab 1:500

13

Foyer Kasse/Bar Garderobe Kammermusiksaal Klavier-/Stuhllager kleines Foyer Lager Bühnentechnik Technik Luftraum Balkon Technikhof Künstlergarderobe

Konzertsaal

aa

bb

14

16 15 16

15

17

18

Vertikalschnitt Maßstab 1:20 14

15 16 17

18

Dachaufbau: UV-Versiegelung Polyurethan-Spritzfolie 4 mm Epoxidharzbeschichtung Dickschicht-Klebspachtelung 8 mm Gefälledämmung EPS mind. 120 mm Dampfsperre Epoxidharzbeschichtung 5 Voranstrich Hohlraumdielen Beton 400 mm Balkenrost BSH Fichte 240/100 mm Konsolen Stahlprofil Paneel Kreuzlagenschichtholz 6 3640 ≈ 2560 mm, Fichte max. 53 mm (Rand) –117 mm (Mitte), gefräst, 7 8 mm, geschliffen, klar lackiert, Fugen teilweise perforiert für Quellluftauslass Fassadenaufbau: UV-Versiegelung Polyurethan-Spritzfolie 4 mm Epoxidharzbeschichtung Dickschicht-Klebspachtelung 8 mm Dämmung EPS 160 mm Epoxidharzbeschichtung Stahlbeton 300 bzw. 250 mm

16

3

153

Beispiel 03

America’s Cup Building Valencia, E 2006 Architekten: David Chipperfield Architects, London b720 Arquitectos, Fermín Vásquez, Barcelona Mitarbeiter: Marco de Battista, Mirja Giebler, Jochen Glemser, Regina Gruber, David Gutman, Melissa Johnston, Andrew Phillips, Antonio Buendía, Peco Mulet, Amparo Casaní, Lorena Lindberg, Magdalena Ostornol, Sebastían Khourian Tragwerksplanung: Brufau, Obiol, Moya & Associats S.L., Barcelona »Veles e Vents« – Segel und Wind – nennt sich die strahlend weiße Landmarke von David Chipperfield im Hafen der spanischen Stadt Valencia. In einer Rekordzeit von nur elf Monaten nach Gewinn des Wettbewerbs bereits für die Vorregatten fertiggestellt, stand das Gebäude beim eigentlichen America’s Cup 2006 im Rampenlicht und konnte seine Qualitäten überzeugend präsentieren: Mit den öffentlichen Aussichtsdecks, Bars und Restaurants, Lounges, VIP-Bereichen und Büros für das Management diente es als die zentrale Anlaufstelle während der Großveranstaltung. Unter städtebaulichen Gesichtspunkten kommt ihm eine Schlüsselposition bei der Neugestaltung des lange Zeit vor sich hin vegetierenden Hafens zu, der nun Schritt für Schritt in einen überwiegend kommerziell genutzten, öffentlichen Raum umgewandelt wird. Mit einfachen, klaren Formen sowie der Beschränkung auf wenige entscheidende Details entstand ein Gebäude mit prägnanter, schnörkelloser Gestalt. Nur wenige Materialien dominieren das Erscheinungsbild: Weiß lackierter Stahl ummantelt die Tragkonstruktion aus Beton, Glas dient als Material für Fassaden und Brüstungen, dunkles Hartholz als Bodenbelag der Aussichtsterassen. In das erste, der Öffentlichkeit zugängliche Obergeschoss führt eine spektakuläre Rampe, während die Prominenz das Haus über das Foyer im Erdgeschoss betritt und mittels Aufzügen die oberen Etagen erreicht. Das wesentliche Charakteristikum aber sind die weit auskragenden Dach- und Deckenscheiben, die als Besucherterrassen und Aussichtplattformen dienen. Beinahe schwebend anmutend, bieten sie Sonnenschutz für die Fassade und die jeweils darunter liegenden Flächen, vor allem aber rahmen sie den Blick. So entstehen großartige Panoramabilder, die der eher unspektakulären Aussicht auf Hafenbecken und Containerlager etwas Dramatisches verleihen. • weit auskragende Plattformen • Dachterrassen

Grundrisse • Schnitte Maßstab 1:1250

11 10 12

Empfang Bar Restaurant Küche Lager Zugangsrampe Boutique Deck für Zuschauer Öffentliches Aussichtsdeck Restaurant Terrasse Wellnessbereich Club

2. Obergeschoss

6

7

7

2

9

8 1. Obergeschoss

a

5 1 4 2 b

b 3

Erdgeschoss

154

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

4

3

a

America’s Cup Building

aa

bb

13

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17

18 Vertikalschnitt Dach 19 Maßstab 1:20 13

14 15 16 17

18 19

20 20

Abdeckung Aluminiumblech pulverbeschichtet 2 mm Schichtsperrholzplatte wasserfest 21 mm Stahlprofil fi 120/55 mm Stahlprofil | 70/70 mm Aluminiumlamelle 2 mm aufgemauerter Sockel Abdeckblech Dachaufbau: Kiesschüttung 130 mm Filtervlies Dichtungsbahn PVC Filtervlies Ortbetondeckenplatte mit Füllelementen und Spanngliedern im Rippenverlauf 1000 mm Stahlblech gekantet Dichtungsfuge Stahlblech mit Antikorrosionsbeschichtung 10 mm, auf Stahlunterkonstruktion 160 mm abgehängtes AluminiumDeckensystem Elementgröße 1000 ≈ 1000 mm, Abhängung 730 mm

155

Beispiel 03

2 1

3 4 5

Vertikalschnitt Aussichtsdeck Maßstab 1:20

5

1

6

8

2 3 6

7

4

156

Stahlblech mit Antikorrossionsbeschichtung 10 mm, auf Stahlunterkonstruktion Dämmpaneel 40 mm abgehängtes Aluminium-Deckensystem Elementgrösse 1000 ≈ 1000 mm, Abhängung 730 mm Isolierverglasung: VSG 2≈ 6 mm + SZR 12 mm + VSG 2≈ 8 mm

7 8

Pfosten-RiegelKonstruktion Stahlprofil ¡ 60/150 mm Bohle Hartholzboden 22 mm Holzlattung Pinienholz 45 mm Kunststofffuß, höhenregulierbar Abbdichtung Deckenplatte Ortbeton mit Spanngliedern im Rippenverlauf 1000 m Stahlprofil ∑ 60 ≈ 60 mm Balustrade VSG 2≈ 10 mm mit Edelstahlhandlauf

MAXXI Museum

MAXXI Museum Rom, I 2010 Architekten: Zaha Hadid Architects, London Zaha Hadid und Patrik Schumacher, Rom Mitarbeiter: Gianluca Racana (Projektleitung), Paolo Matteuzzi, Anja Simons, Mario Mattia (Bauleitung) Tragwerksplanung: Anthony Hunt Associates, London OK Design Group, Rom Studio S.P.C. S.r.l., Giorgio Croci, Aymen Herzalla, Rom (Ausführungsplanung) Auf einem ehemaligen Militärgelände im Norden Roms nahe Pierluigi Nervis Palazzetto dello Sport und Renzo Pianos Parco della Musica hat im Frühjahr 2010 das MAXXI, das neue italienische Nationalmuseum für Kunst und Architektur des 21. Jahrhundert eröffnet. Nachdem man sich lange Zeit in Rom vor allem der Vergangenheit gewidmet hatte, sollte nun baulich wie inhaltlich ein Ort kultureller Innovation entstehen. Vielfältig vernetzte Gebäudestränge, die sich ausgehend von einem bestehenden Kopfbau um die alten Baracken legen, nehmen geschmeidig die Hauptrichtungen des urbanen Rasters rund um das L-förmige Grundstück auf. So fügt sich die in ihrer Höhenentwicklung moderate Betonskulptur erstaunlich gut in das Quartier ein. Vor allem aus der Luft betrachtet besticht das skulpturale Gebäude durch die Dynamik des Dachs, das von Bewegung assoziierenden Glasbänder gegliedert wird, die der Gebäudeform folgen. In den Galeriebereichen im Innern zeigt sich das Kernelement des Entwurfskonzepts, dem die für das Museum entscheidenden Elemente Licht und Wand zugrunde liegen. Betonwände, die als bis zu 30 m frei spannende Längsträger wirken, definieren das Netz des Entwurfs. Eine innere Vorsatzschale, die der Kunst einen neutralen Hintergrund bietet, verbirgt sämtliche für den Museumsbetrieb notwendige Technik. Dadurch sind die Decken freigehalten für sorgfältig ausformulierte Oberlichter, von denen sich bei Bedarf Kunstwerke oder Zwischenwände abhängen lassen. Gleichzeitig sorgen sie für die Belichtung der darunterliegenden Ausstellungsräume. Die Dachunterseite wird von Schwertern aus glasfaserverstärkten Betonelementen definiert. Sie erinnert an Schienen und betont den Fluss der lang gestreckten Galerien. • Lichtbänder • Dach als Gestaltungselement

aa

Grundriss Maßstab 1:1500 Schnitt Maßstab 1:750

1 2 3 4 5

Foyer Empfang Café Auditorium Shop

6 7 8

grafische Sammlung Wechselausstellung (Altbau) Ausstellung 1

b

8

3

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2

5

a

6

1

a

7

b

157

Beispiel 04

bb

5 2

1

1

2

1 3 4

Grundrisse Maßstab 1:1500 Schnitt Maßstab 1:750 1 2 3 4 5

Luftraum Ausstellung 2 Ausstellung 3 Ausstellung 4 Ausstellung 5

158

4

3

MAXXI Museum

Vertikalschnitt Galerie Maßstab 1:20

6 7

6 Betonelement glasfaserverstärkt 12 mm 7 Stahlrost zur Lichtstreuung 8 Sonnenschutzverglasung: ESG 8 mm + SZR 15 mm + VSG 11 mm 9 Rollo komplett verdunkelnd und lichtfilternd (Ausführung doppelt) 10 Leuchtstoffröhre 11 Acrylglas transluzent 6 mm 12 VSG extraklar 12 mm 13 Außenwand Sichtbeton 400 mm

8

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11

9 12

6

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159

Beispiel 04

c

2

1

4

3

9 6

5

8

7

2 10

18

12 c 15

160

14

8 6

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MAXXI Museum

2 1

4

3

5

17

7

15

16

18

12

cc

Vertikalschnitte Galerie 1. Obergeschoss Maßstab 1:20 1 Betonelement glasfaserverstärkt 12 mm 2 Stahlrost zur Lichtstreuung verzinkt, lackiert 3 Sonnenschutzverglasung: ESG 8 mm + SZR 15 mm + VSG 11 mm 4 Scheibenreinigungssystem automatisch 5 Rollo komplett verdunkelnd 6 Leuchtstoffröhre 7 Acrylglasscheibe transluzent lichtstreuend 6 mm 8 VSG extraklar 12 mm, mechanisch klappbar für Wartung und Reinigung, je 3 Scheiben à 600 mm längs eingefasst in Aluminiumrahmen (offene Stöße zur Durchlüftung) 9 Estrich im Gefälle Dichtungsbahn Stahlblech Dichtungsbahn Estrich im Gefälle 10 Unterkonstruktion Stahl-Fachwerkträger 11 Schiene für Abhängungen 12 Lichtlenklamellen Aluminium drehbar 13 Notbeleuchtung Leuchtstoffröhre 14 Akustik-Spritzputz 5 mm Gipskartonplatte gelocht 12,5 mm Akustikdämmmatte 20 mm 15 Gipskartonplatte glasfaserverstärkt 12,5 mm MDF-Platte 25 mm Gipskartonplatte glasfaserverstärkt 12,5 mm Unterkonstruktion Stahl verzinkt 16 Querträger Stahlprofil HEM 900 brandschutzummantelt 17 Verkleidung Aluminiumblech beschichtet 18 Linear-Spindelantrieb Lichtlenklamellen elektrisch

161

Beispiel 05

Wohnhaus London, GB 2007 Architekten: Adjaye Associates, London David Adjaye Mitarbeiter: Rashid Ali, Yohannes Bereket, Candida Correa de Sa, Nikolai Delvendahl, Cornelia Fischer-Ekhorn Tragwerksplanung: Eurban Construction, London

Als es dem Bauherrn gelang, eines der seltenen und teuren Baugrundstücke im Londoner East End zu erwerben, konnte er sich seinen Kindheitstraum vom eigenen Haus erfüllen. Mit seiner Reduziertheit orientiert sich der schwarze, von einer hölzernen Haut überzogene Neubau an den gegenüberliegenden Werkstätten, in seinen Abmessungen dagegen passt er sich den viktorianischen, in Ziegelbauweise errichteten Doppelhäusern in der Nachbarschaft an. Jedoch besitzt dieses Haus durch das Absenken des gesamten Grundstücks ein Wohngeschoss mehr. Die vor Einblicken geschützte, tiefer liegenden Außenbereiche bieten Intimität und erweitern Küche und Esszimmer nach außen. Die Schlafzimmer befinden sich – entgegen der typisch britischen Grundrissorganisation – auf Straßenniveau, das Wohnzimmer in der obersten Etage. Über eine Luke gelangt man zur Aussichtsplattform auf dem Flachdach: Von hier öffnet sich der Blick auf die Dächer des Londoner East Ends. Die gesamte tragende Konstruktion aus Massivholzelementen wurde in Deutschland vorgefertigt. Zwei Lastwagen brachten die Einzelteile nach London, und innerhalb von zwei Tagen entstand der Rohbau. Die Schalung aus mit Leinöl behandelten Zedernholzbrettern wurde vor Ort montiert. Lüftungsklappen, Türen und Fensteröffnungen sind bündig in die schwarze Verkleidung integriert und unterstreichen den homogenen Gesamteindruck. Die Ausführung als allseitig tragende Massivkonstruktion ermöglichte es – ohne auf Spannweiten und Lastabtragungspunkte achten zu müssen, die Lage der großen, rahmenlosen Öffnungen frei zu wählen: In den Fassaden geben sie den Blick auf den alten Baumbestand der Nachbarschaft frei, im Dach rahmen sie den Himmel und lassen das Abendlicht tief in die Räume fallen. So gelingt es, trotz der Introvertiertheit des Gebäudes sensiblen Kontakt zur Umgebung aufzunehmen. • Aussichtsterrasse auf dem Dach • einheitliche Gebäudehülle für Fassade und Dach

162

Schnitt • Grundrisse Maßstab 1:250 1 2 3 4 5 6 7 8

aa

8

7 5

6 a

5 a

2

4

1 3

6

Hof Küche Essen Studio Schlafen Abstellraum Eingang Wohnen

Wohnhaus

9

10

11

12

13

14

15 Vertikalschnitt Maßstab 1:20

16

17

9 Isolierverglasung in Edelstahlrahmen ∑ 50/ 50 mm, geklebt 10 Dachaufbau: Schalung Zeder, Oberfläche geriffelt, schwarz gebeizt 40 mm Unterkonstruktion Zeder 50/ 70 mm Balken Fichte 100/120 mm Abstandshalter Bautenschutzmatte punktuell 11 Dichtungsbahn vorgefertigte Massivholzdecke im Gefälle: Schalung 30 mm Wärmedämmung Hanf 70 mm Brettsperrholzplatte Fichte 160 mm Oberfläche gehobelt, weiß gestrichen 12 Deckenaufbau: Sperrholz weiß gestrichen 18 mm Dämmung mit Fußbodenheizung 50 mm Trennlage vorgefertigte Massivholzdecke: Brettsperrholzplatte Fichte 170 mm Lattung Nadelholz 38/ 38 mm Gipskartonplatte 12,5 mm

13 Wandaufbau: Schalung Zeder, Oberfläche geriffelt, schwarz gebeizt 20 mm mit Fugen 5 mm Lattung 25/ 38 mm Konterlattung 38/ 38 mm Dichtungsbahn vorgefertigte Massivholzwand: Brettsperrholzwand Fichte 160 mm Hartschaumdämmung feuerbeständig mit integrierter Dampfbremse 50 mm Gipskartonplatte 12,5 mm 14 Trittstufe Walnuss gebeizt 63 mm 15 Geländer Sperrholzplatte 9 mm, Oberfläche Walnussfurnier 16 Bodenaufbau Terrasse: Bohlen Zeder, Oberfläche geriffelt, schwarz gebeizt 40 mm Balken Nadelholz vorbehandelt 40/ 60 mm Bautenschutzmatte punktuell, Dichtungsbahn Bodenplatte Stahlbeton 250 mm 17 Bodenaufbau Erdgeschoss: Sperrholz weiß gestrichen 18 mm Dämmung mit Fußbodenheizung 50 mm Trennlage Hartschaumdämmung 70 mm

163

Beispiel 06

Werkhalle und Verkaufsgebäude Eitensheim, D 1996 Architekten: Homeier + Richter, München Mitarbeiter: Thomas Bauer Tragwerksplanung: Grad Ingenieurplanungen, Ingolstadt

Die mittelständischen Metallbaufirma Brandl im oberbayerischen Eitensheim wurde in zwei Richtungen erweitert. Um die bestehende Produktionshalle in ihrer Grundfläche zu verdoppeln, übernahm man das bewehrte Tragwerk aus Stahlfachwerkträgern und setzte es auf dem weitläufigen Grundstück fort. Ein breites Glasoberlicht kennzeichnet die Trennung zwischen dieser alten Werkhalle und dem Anbau. Zur Strasse hin entstand ein zweistöckiger Erweiterungsbau des Ladens. Das leichte Stahldach über dem Verkaufsraum besteht aus tragenden, weitgespannten und wärmegedämmten Sandwichelementen. In den Zugund Druckzonen der Dachkonstruktion sind glatte Blechscheiben angeordnet, die durch Beulsteifen knicksicher und über schubfeste dünne Stegverbindungen untereinander gekoppelt werden. Durch die Kombination der Tragelemente aus Stahl sind bei geringer Bauhöhe sowohl große Spannweiten als auch weite Auskragungen möglich, da jedes Einzelteil multifunktionale Aufgaben übernimmt. Die obere Blechscheibe dient dabei gleichzeitig als tragendes Element und Dachhaut. Die untere Scheibe bildet die Raumdecke des Verkaufsraums und ermöglicht über Reflektionsflächen eine indirekte Beleuchtung. Zudem wirkt sie als Dampfsperre und verfügt über integrierte Heizelemente, deren abgegebene Strahlungswärme sich positiv auf das Raumklima auswirkt. Alternativ kann auch ein Kühlungsaggregat eingebaut werden. Aufgrund der geringen Höhe des Dachaufbaus durch die Optimierung der Wärmedämmung und die sich daraus ergebende geringe Dachlast konnten die Stützen im Raum schlank und filigran ausgeführt werden. Diese Dachkonstruktion ist das Ergebnis einer engen Zusammenarbeit von Architekten, Bauherr und Tragwerksplaner und wurde als Patent angemeldet. Der großen Vorteil des Systems liegt im hohen Vorfertigungsgrad. Nahezu alle Arbeiten konnten witterungsunabhängig im Betrieb des Bauherrn getestet, einige Bestandteile sogar seriell gefertigt werden. • Metalldachkonstruktion • Heizelemente

164

aa Schnitt • Grundrisse Maßstab 1:750

5

1

a

1 2 3 4 5 6 7

Verkaufsraum Ausstellungsraum Lagerraum Büro Wareneingang Belegschaftsraum Produktionshalle

a

4 6 7

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Werkhalle und Verkaufsgebäude

8

9 Detailschnitte Verkaufsraum • Produktionshalle Maßstab 1:10 8

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Dachaufbau Verkaufsraum: Epoxidharzanstrich Stahlblech verzinkt 4 mm mit Gefälle Gitterträger: Stahlprofil } 45/45/5 mm Stahlstab Ø 12 mm Wärmedämmung Mineralwolle hydrophobiert 120 – 240 mm Randprofil gekantet 150/60/4 mm Schichtholzplatte 27 mm Aluminiumblech pulverbeschichtet 2 mm Heizelement aus Aluminiumblech Fassadenanschluss: Stahlprofil ∑ 70/50/9 mm Flachstahl ¡ 50/12 mm Aluminiumrohr | 20/20/2 mm Dachaufbau Werkstatthalle: Kiesschüttung 50 mm Bitumenschweißbahn Wärmedämmung Mineralwolle 80 mm Trapezblech 135 mm Stahlrohr | 100/100/4 mm Stahlrohr Ø 85 mm IPE 300 halbiert Dachaufbau Vordach: Bitumenschweißbahn beschiefert Planblech 2 mm Trapezblech 135 mm Stahlrohr Ø 60 mm

10

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Beispiel 07

Sporthalle Bietigheim-Bissingen, D 2003 Architekten: Auer + Weber + Architekten, Stuttgart Mitarbeiter: Felix Wiemken, Jürgen Weigl Tragwerksplanung: Mayr + Ludescher, Stuttgart (Konzept) Arge Müller und Merkle, Bietigheim-Bissingen

Mit einer neuen Sporthalle sollte die letzte offene Seite der um einen Hof angeordneten Schulanlage aus den 1950er-Jahren geschlossen werden. Der realisierte Entwurf bindet sich harmonisch in den Gesamtkomplex ein: Die Nebenräume und die Sporthallenebene liegen unter dem Geländeniveau, was oberirdisch die eingeschossige Ausführung des großen Bauvolumens ermöglicht. Eine dreiseitige Verglasung lässt Durchblicke von der Straße in den Hof und umgekehrt zu. Der Hauptzugang erfolgt über den Schulhof durch einen in die Halle eingeschobenen, verglasten Pavillon. Das Dachtragwerk mit Abmessungen von 45 ≈ 25,5 m besteht aus einer Mischkonstruktion aus Stahl und Holz. Dachaufbauten gewährleisten durch ihre Öffnung nach Norden eine gleichmäßige natürliche Belichtung der Halle von oben. Die Deckung des Dachs erfolgte mit Edelstahlblech. Sechs Hauptträger aus Brettschichtholz überspannen die Halle in Querrichtung. Als geschlossene Shedseite lagern sie in der Fassadenebene auf runden Stahlstützen auf, durch die zugleich die Entwässerung erfolgt. Die Z-förmigen Nebenträger setzen sich aus verschweißten HEB-Stahlprofilen zusammen. Sie verlaufen in Längsrichtung zwischen den Hauptträgern und bilden mit diesen einen kraftschlüssigen Verbund. Die Queraussteifung erfolgt über die Dachfläche und die Oberlichtaufbauten. In die verglasten Seiten sind dazu Auskreuzungen integriert, U-Profile zwischen den Z-Trägern unterstützen die Aufnahme von Druckkräften in Querrichtung. In Längsrichtung übernehmen Stahlrohre in den Randachsen diese Aufgabe. Die Decke besteht aus vorgefertigten, weiß lasierten Holzkastenelementen, die zwischen die Z-Träger eingehängt sind und für eine bündige Untersicht sorgen. Sie scheinen zwischen den Lichtbändern zu schweben. • Eindeckung mit Edelstahlblech • Oberlichtaufbauten

166

3

4

2

1

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a

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14 11

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9

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Sporthalle

Lageplan Maßstab 1:3000 Grundrisse • Längsschnitt Maßstab 1:500 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Eingangsbereich Hausmeister Lager Café Abstellraum Café Tribüne (148 Plätze) Luftraum Spielfeld Mehrzweckraum Geräteraum Regieraum Umkleide Dusche Lichthof Lehrerumkleide Technik

aa

167

Beispiel 07

b

1

5

6

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4

b

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4

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11 6 5

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Vertikalschnitte Maßstab 1:20 1

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3 4 5 6 7

Edelstahlblech rollnahtgeschweißt 0,3 mm Wärmedämmung Mineralwolle druckfest 120 mm Dampfsperre Bitumenschweißbahn aluminiumkaschiert, Notabdichtung Bitumenschweißbahn Holzkastenelement 346 mm, an Nebenträger geschraubt: Dreischichtplatte weiß lasiert 21 mm Holzrippen BSH 300/80 mm, OSB-Platte 25 mm Hauptträger: Brettschichtholz 1850/200 mm, Innenseite in Sichtqualität weiß lasiert Nebenträger: Z-Rahmen aus Stahlprofilen HEB 240 biegesteif verschweißt Druckriegel zwischen Nebenträgern: Stahlprofil fi 220 mm über Kopfplatten verschraubt Paneel Edelstahlblech 2 mm gedämmt Befestigung Nebenträger an Hauptträger über

15

8 9 10 11 12 13 14 15 16

17

Flachstahl ¡ 1550/240/8 mm mit Schlüsselschrauben M 20 Winkel Dreischichtplatte weiß lasiert 21 mm Stütze mit innen liegender Entwässerung Stahlrohr Ø 168/6 mm Pfosten-Riegel-Konstruktion mit Festverglasung Auflager Fassade Stahlprofil fi 240 mm Querriegel Stahlrohr Ø 76 mm mit Kopfplatte 120/120/10 mm an Nebenträger geschraubt mineralische Akustikauflage 20 mm Stahlprofil HEB 140 Stahlrohr ¡ 50/30/5 mm auf HEB geschweißt zur Befestigung der Fassade mit 2≈ ∑-Stahlprofil Fassadenpfosten Stahlprofil IPE 120, Pfosten-Riegel-Konstruktion mit Festverglasung Sonnenschutzstore kunststoffbeschichtet silber, lichtdurchlässig Innenwandbekleidung Prallwand: Dreischichtplatte weiß lasiert 21 mm

16

17

1

6

4

2

bb

168

Cité du Design

Lageplan Maßstab 1:5000

Cité du Design Saint-Étienne, F 2009

1 2

5

Architekten: LIN Finn Geipel und Giulia Andi, Berlin/Paris mit Cabinet Berger, Saint-Étienne Mitarbeiter: Stefan Jeske, Philip König, Jacques Cadilhac, Jan-Oliver Kunze, Judith Stichtenoth, François Maisonnasse, Muriel Poncet, Marielle Gilibert, Heiko Walth Tragwerksplanung: Werner Sobek + Thomas Winterstetter, WSI, Stuttgart/New York

3 4 5 6

Designzentrum »Platine« Verwaltung /Direktion / Biennale Aussichtsturm technische Ateliers pädagogische Ateliers Place d’Armes

4 3

2 1

6

Eine denkmalgeschützte ehemalige Waffenfabrik im Norden von Saint-Étienne dient als Standort des neuen Designzentrums für die französische Region Rhône-Alpes. Dafür wurden drei der Fabrikgebäude zu Seminarräumen und Werkstätten der Hochschule für Kunst und Design sowie zu Büros und Gästewohnungen umgebaut. Der eigentliche Blickfang der Cité du Design ist jedoch der neu errichtete 200 ≈ 32 m große Mehrzweckbau, die sogenannte Platine. Der Flachbau vereint die zentralen Funktionen des Kulturensembles: Ausstellungsflächen, Auditorium, Medienzentrum mit Materialbibliothek, Showroom, Restaurant sowie ein unbeheiztes Gewächshaus. Das stählerne Raumfachwerk erinnert an die Architektur der Fabrikhallen und erlaubt einen stützenfreien Raum. Die Hülle besteht sowohl an den Fassaden als auch auf dem Dach aus rund 14 000 dreieckigen Paneelen mit einer Kantenlänge von je 1,2 m in elf verschiedenen Ausführungen – vom Aluminium-Sandwichpaneel bis zur Verglasung mit integrierten Solarzellen. Die Module sind den unterschiedlichen Anforderungen im Inneren angepasst. Sie filtern Licht, absorbieren oder transformieren es in Energie und regulieren Luft- und Wärmehaushalt nach Bedarf. Zudem stellt die Hülle ein Experimentierfeld für technologische Neuerungen dar, das in näherer Zukunft mit Photosynthese-Modulen bestückt sein wird. Das Konzept der Architekten sieht vor, dass die Fassaden- und Dachverkleidung jederzeit ausgetauscht werden kann, wenn sich die Nutzung der Innenräume ändert oder innovative Technologien verfügbar sind. Zwei Jahre lang überwachen die Agentur für Umwelt- und Energiemanagment sowie der französische Energieversorger EDF und das wissenschaftliche Zentrum für Gebäudetechnik das klimatische Experiment mittels Sensoren. • Stahltragwerk • adaptive Hülle aus Modulen mit unterschiedlichen Funktionen

169

Beispiel 08

aa

bb

Schnitte Maßstab 1:500 Schnitt • Grundriss Maßstab 1:1000

1 2 3 4 5 6 7

Seminarraum Auditorium Ausstellung Showroom, Cafeteria Restaurant Gewächshaus Mediathek

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Cité du Design

Vertikalschnitt Maßstab 1:20 8

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Modul opak: Aluminiumblech eloxiert 6 mm Mineralwolle 50 mm Stahlblech verzinkt 0,75 mm Mineralwolle 50 mm Filz weiß Aluminiumblech perforiert 1,5 mm Modul Öffnungsflügel: Aluminiumblech eloxiert 2≈ 2 mm dazwischen Mineralwolle 100 mm Modul transparent: Isolierverglasung: Float 6 mm + SZR 16 mm + VSG 2≈ 5 mm Rahmen Dach, gleichseitiges Dreieck 120 mm aus Stahlrohr ¡ 80/50 mm Stahlrohr ¡ 180/60 mm Rauchschürze Einfachverglasung Float 6 mm auf Aluminiumwinkel Modul transparent: Float beschichtet 6 mm + SZR 16 mm + Float klar 6 mm Rahmen Fassade: gleichseitiges Dreieck 1200 mm aus Stahlrohr ¡ 80/40 mm Vorhang Glasfasertextil

Detailschnitte Module Maßstab 1:5 A

B

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F

Paneel opak: Aluminiumblech eloxiert 2 mm, Mineralwolle 50 mm, Stahlblech verzinkt 0,75 mm Mineralwolle 50 mm Filz weiß, Aluminiumblech eloxiert + perforiert 1,5 mm Isolierverglasung farbig: Float 6 mm + SZR Argon 16 mm + VSG 2≈ 6,4 mm mit farbiger Folie Experimentierfeld: VSG 2≈ 5,5 mm, Rahmen aus Aluminiumprofilen, Module austauschbar (z. B. Photosynthesemodul) Paneel Photovoltaik: Float 6 mm, Harzschicht 2 mm mit monokristalinen 8 Zellen 12,5 ≈ 12,5 mm + Float 4 mm + SZR Argon 16 mm + VSG 2≈ 5,5 mm Isolierverglasung mit Lamellen: Float 6 mm + SZR 24 mm, Aluminiumlamellen VSG 2≈ 6,4 mm Isolierverglasung Lichteinstrahlung dosierbar: 14 Float 8 mm, Siebdruckstreifen raumseitig + Float 6 mm, Siebdruckstreifen oben, Innenscheibe verschieblich mittels Motorantrieb SZR 16 mm + VSG 2≈ 6,4 mm

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Beispiel 09

Mehrfamilienhaus Jona-Kempraten, CH 2004 Architekten: roos architekten, Rapperswil Bernhard Roos Tragwerksplanung: Horst Schuhmacher, Uetliburg (Massivbau) Renggli AG, Schötz (Holzbau)

Die kleine Wohnanlage am Fuß eines Weinbergs besteht aus zwei identischen Kuben mit je drei Attika-Maisonette- und zwei Gartenwohnungen. Alle Wohnungen haben eine Wohnfläche von 180 m2 mit flexibler Struktur, die von den Bewohnern selbst bestimmt werden kann. Die Attika-Wohnungen verfügen über große Dachterrassen nach Norden und Süden bzw. Westen und Osten; zu den Erdgeschosswohnungen gehört ein Garten mit Pergola und gedecktem Sitzplatz. Stellplätze und Abstellräume befinden sich im Untergeschoss. Die zweispännige Anlage im Erdgeschoss wird in der Ebene der Maisonettewohnungen dreispännig. Die unterschiedlichen Strukturen im Inneren bleiben hinter einer schlichten Fassade verborgen. Lamellen aus Rotzeder laufen horizontal um die Baukörper und bilden auch die Geländer der Dachterrassen, die dadurch nahtlos in die Fassadenbekleidung integriert sind. Allein die großen, präzise ausgeschnittenen Fenster, die je nach Wohnungsgrundriss in einem festen Raster frei angeordnet sind, durchbrechen die Gleichmäßigkeit der Fassade. Ein Teil des Erdreichs, das beim Bau ausgehoben wurde, dient als Substratschicht der begrünten Dächer, die als belüftete Konstruktion ausgeführt sind. Wärmegedämmte Holzelemente bilden eine kompakte Gebäudehülle, die das Dach und die Außenwände umschließt. Um den Energieverbrauch zu senken, sind diese mit Dämmstärken von bis zu 40 cm ausgeführt. Das Untergeschoss, die Decken und Zwischenwände dagegen sind aus statischen bzw. schalltechnischen Gründen massiv. »Kalte« Gebäudeteile (Treppenhäuser, Lift, Parkgaragen) sind konsequent von den »warmen« (Wohnräume) getrennt, um Wärmebrücken zu vermeiden. Die Siedlung entspricht dem Schweizer Minergie-P-Standard, der vergleichbar ist mit dem deutschen PassivhausStandard. • belüftetes Gründach • Dachterrassen • Passivhaus

Schnitt Maßstab 1:250 Grundrisse Maßstab 1:400 1 2 3 4 5 6 7 8 9

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Abstellraum Dachterrasse Küche Essen Wohnen Zimmer Energiezentrale Bad Außentreppe zu Maisonettewohnungen

Mehrfamilienhaus

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13 14 15 Vertikalschnitt Maßstab 1:20 10

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extensive Begrünung, Substratschicht 80 mm Schutzschicht Abdichtung zweilagig Dachelement 2400/6200 mm: Holzhartfaserplatte 15 mm Hinterlüftung 100 mm Holzhartfaserplatte 15 mm Holzprofil 100/400 mm dazwischen Wärmedämmung 400 mm Holzhartfaserplatte 15 mm Dampfsperre Lattung 25/50 mm Gipskartonplatten 2≈ 12,5 mm Glattstrich 5 mm Dachaufbau: Lärchenrost 80/20 mm Stahlprofil 60 mm auf EPDM-Platte Gummischrotmatte Abdichtung Folie Wärmedämmung PUR 2≈ 150 mm alukaschiert, Dampfsperre Stahlbeton 300/250 mm im Gefälle Innenputz 15 mm Faserzementplatte 25 mm Lattung 25 mm, Vlies schwarz, wasserdicht, diffusionsoffen Wandelement: Holzhartfaserplatte 15 mm Holzprofil 100/380 mm dazwischen Dämmung Mineralwolle 380 mm OSB-Platte 15 mm, Dampfbremse Gipskartonplatte 12,5 mm Glattstrich 5 mm Wärmeschutzverglasung: UV = 0,85 W/m2K, g = 0,58 Lamellen kanadische Rotzeder 30/40 mm, Lattung 60 mm

173

Beispiel 10

Galerie La Pizarrera, E 2009 Architekt: Elisa Valero Ramos, Granada Mitarbeiter: Leonardo Tapiz, Juan Fernández, Jesús Martínez Haustechnik: Luis Ollero

Wie landschaftsarchitektonische Objekte muten die glänzenden, geometrisch in der Rasenfläche platzierten Glasplatten an. Schwer vorstellbar, dass sich darunter eine private Galerie mit bedeutenden Werken der spanischen Kunstszene versteckt. Nur 10 km von der königlichen Schlossanlage El Escorial entfernt liegt das Anwesen des Kunstsammlers Plácido Arango mit den beiden Wohngebäuden, die er nun um Ausstellungsflächen für seine umfangreiche Sammlung erweitert hat. Um den unter Naturschutz stehenden Eichenbestand des Gartens zu erhalten, legten die Architekten die neuen Räume gänzlich unter die Erde und schufen so gleichzeitig eine Verbindung zwischen den beiden Wohnhäusern. Die freie Grundrissform des Ausstellungsbereichs resultiert aus der Lage einiger schützenswerter Bäume, deren Wurzelwerk nicht beschädigt werden durfte. Die größte Herausforderung des Projekts stellte die Versorgung der Ausstellung mit natürlichem Licht dar. Nun sorgen 45 nahezu horizontal verlegte Oberlichtfelder mit je ca. 60 ≈ 140 cm für eine gleichmäßige Belichtung der Werke. Die Aussparungen im Flachdach sind hierfür mit einem stählernen Rahmen ummantelt, auf dessen oberem Abschluss die VSG-Verglasung mittels Winkeln flächenbündig mit der als Dachbegrünung fungierenden Rasenfläche angebracht ist. Zum Schutz vor direkter Sonneneinstrahlung kann im Sommer ein System aus Aluminiumlamellen temporär in die Deckenöffnungen eingefügt werden.

Schnitt • Grundrisse Maßstab 1:500 1 2 3

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Wohnraum Büro Garten

Ausstellung Vorraum Küche Haustechnik Lager Lastenaufzug

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• Dachbegrünung • Oberlichter flächenbündig mit Rasen

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Galerie

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Detailschnitt Ausstellungsraum Maßstab 1:10 10

Begrünung/Rasen: Vegetationsschicht Erde-Sand-Gemisch 180 mm Filtergewebe Polyester Kiesschicht fein ca. 20 mm Kunststoffabdichtung Polyester Estrich im Gefälle 10 – 30 mm Stahlbetondecke 250 mm

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Wärmedämmung XPS, dazwischen Aluminiumprofil 35 mm Gipskarton 2≈ 12,5 mm Dichtung Neoprenprofil Isolierverglasung: VSG 2≈ 8 mm + SZR 20 mm + VSG 2≈ 8 mm mit Sonnenschutzbeschichtung Auflager Stahlprofil ∑ 50/50 mm Rahmen aus Stahlplatte 480/8 mm

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Gipskarton 2≈ 12,5 mm Wärmedämmung XPS, dazwischen Aluminiumprofil 35 mm Halogenlampe schwenkbar, Verkleidung Aluminiumblech Gipskarton 2≈ 12,5 mm Installationsschacht Ständerwerk Aluminiumprofil fi 80 mm Stahlbeton 200 mm Dränschicht: PP-Vlies auf PE-Noppenbahn 12 mm

18

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175

Beispiel 11

Wohnhügel Kopenhagen, DK 2008 Architekten: BIG – Bjarke Ingels Group, Kopenhagen Mitarbeiter: Jakob Lange, Hendrik Poulsen Tragwerksplaner: Moe & Brødsgaard, Kopenhagen

• Dachterrassen • begrünte Brüstungen

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Zwischen dem Zentrum von Kopenhagen und dem Flughafen entsteht seit 1992 der neue Stadtteil restad City, der in naher Zukunft das Zentrum der Region resund werden soll. Die Metroverbindung mit fahrerlosen Zügen ist bereits seit 2002 in Betrieb. Der Wohnhügel »VM Bjerget«, als dritter Bauabschnitt nördlich des »V«- und des »M«-Hauses erbaut, ist eine unkonventionelle Mischung aus einem Park- und einem Terrassenhaus. Der Bauherr forderte ein Parkhaus auf zwei Dritteln und Wohnbebauung auf einem Drittel der Grundstücksfläche. Statt die Gebäude nebeneinander zu setzen, verschmolzen die Architekten beide Funktionen miteinander. Das Parkhaus mit 480 Stellplätzen füllt die Grundfläche des Grundstücks vollständig aus und dient als Basis für die darüberliegenden 80 Wohnungen. Die Grenze zwischen privatem und öffentlichem Raum schiebt sich weit in den »Berg« – selbst in den oberen Etagen ist Parken vor der Haustür möglich. Die Wohnungen erscheinen als eine lichtdurchflutete, je nach Jahreszeit begrünte Dachlandschaft, die sich großzügig über zehn Stockwerke nach Süden abtreppt und Blickbezüge auf die Umgebung und das benachbarte Tårnby zulässt. Jeder Wohnung ist eine Dachterrasse mit einem Ipe-Holzbelag und Kunstrasen vorgelagert. Versprünge der Gebäudekanten und tiefe Brüstungen wahren die Privatsphäre der Bewohner. Unter der Holzbeplankung der Brüstungen sind Pflanztröge installiert, aus denen Efeu, Clematis und Geißblatt wachsen. Die Bewässerung erfolgt durch ein zentrales Leitungssystem. Im Kontrast zu den Wohnfassaden aus Holz sind die Parkebenen außen mit Aluminium verkleidet, das nach einem gerasterten Bild des Mount-Everest-Massivs perforiert ist.

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Wohnhügel

Lageplan Maßstab 1:8000 Grundriss • Schnitt Maßstab 1:750 1 2 3 4 5 6 7 8 9

VM Bjerget M-Haus V-Haus Metrolinie Parkhaus Rampe Schrägaufzug Wohnung Terrasse

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Beispiel 11

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Wohnhügel

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Vertikalschnitt Maßstab 1:20 1 2 3 4 5

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Holzschalung Ipe 145/22 mm Stahlrohr verzinkt ¡ 50/30/2 mm Stahlrohr verzinkt ¡ 50/30/4 mm Regenrinne verzinkt Kunstrasen Ausgleichsschicht Brechsand 100 mm Filtervlies auf Dränelement Polystyrol extrudiert 100 mm Bitumenabdichtung zweilagig Schaumglas im Gefälle 60 –100 mm Bitumenanstrich Stahlbeton 220 mm, Unterseite gestrichen Wandaufbau: Holzschalung IPE 145/22 mm Feuerschutzplatte 10 mm Dämmung 200 mm Stahlbeton 200 mm gestrichen Bodenaufbau: Holzbelag Ipe nicht behandelt 22 mm Lattung 25/120 mm auf Konterlattung Abdichtung feuerfest Polystyrol extrudiert 100 mm Bitumenabdichtung zweilagig Schaumglas im Gefälle 60 –100 mm Stahlbeton 220 mm Stahlrohr verzinkt ¡ 30/50/4 mm alle 900 mm Aluminiumverkleidung 4 mm Pflanztrog Kunststoff Stahlrohr verzinkt ¡ 50/50/4 mm

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179

Beispiel 12

Produktions- und Bürogebäude Baar, CH 2002 Architekten: Barkow Leibinger Architekten, Berlin Frank Barkow, Regine Leibinger Mitarbeiter: Michael Eidenbenz, Karsten Ruf, Mari Fujita, Alexandra Ultsch, Maik Westhaus Tragwerksplanung: Scepan, Baar Bauphysik: Martinelli + Menti AG, Meggen

Auf dem Grundstück am Rand des Gewerbegebiets von Baar in der Nähe des Zuger Sees wurde bereits 1963 eine Fabrik für blechverarbeitende Werkzeugmaschinen errichtet. Diese ist nun um ein Produktions- und Verwaltungsgebäude erweitert worden, das L-förmig an den Altbau anschließt. Das kontrastreiche Schwarz und Weiß der neuen Fassaden lehnt sich in seinem Erscheinungsbild an die umliegenden Fachwerkhäuser des Schweizer Orts an. Durch ihre geschossweise verschobene horizontale Faltung löst sich die Fassade aus der Ebene und nimmt so Bezug auf die sie umgebende hügelige Landschaft. Der kleinere Bürotrakt schiebt sich teleskopartig in die große Halle und diese wiederum in den angrenzenden Hang. An der Schnittstelle der beiden Gebäude befindet sich der Haupteingang. Eine Galerie im Obergeschoss verbindet die zwei Bauteile auch innenräumlich miteinander. Hier befinden sich Besprechungsräume, von denen sich den Kunden ein Blick in die Maschinenhalle bietet. Zudem ist der Zugang auf das Dach des Bürotrakts möglich, das von den Mitarbeitern als Terrasse genutzt werden kann. Sowohl der Verwaltungstrakt als auch die Produktionshalle verfügen über ein extensiv begrüntes Dach. Die Dachränder mit den Verkleidungen aus schwarz eloxiertem Aluminiumblech bestehen aus einer hinterlüfteten Konstruktion. In der Ansicht erscheinen sie trotz der Dämmschichtdicken relativ niedrig, was der um 1 m von der Außenkante zurückversetzte Randaufbau bewirkt. Der Einsatz von verschiedenen Metallen sowohl als Verkleidung bei Fassade und Dach als auch im Innenausbau spiegelt die Firmenidentität wider.

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• Dachbegrünung • niedriger Dachrand mit Überstand

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Produktions- und Bürogebäude

Grundrisse • Schnitte Maßstab 1:1000 Lageplan Maßstab 1:4000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Technik Verbindung Altbau Produktionshalle Lastenaufzug Empfang Verwaltung Betriebsbüro Lobby Galerie Luftraum Terrasse Besprechungsraum Produktion Bestand Produktion Neubau

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Beispiel 12

Detailschnitte Verwaltungstrakt • Produktionshalle Maßstab 1:10 1

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Aluminiumblech gekantet, schwarz eloxiert 3 mm Hinterlüftung 25 mm, Abdichtung Gefälledämmung PU 65 – 90 mm, Abdichtung Stahlbeton 180 mm, Wärmedämmung 120 mm Aluminiumblech gekantet, schwarz eloxiert 3 mm Aluminiumblech gekantet, schwarz eloxiert 3 mm Abdichtung, Brettschichtholz 32 mm Wärmedämmung 60 mm Pfosten-Riegel-Konstruktion Aluminiumprofil extrudiert, schwarz eloxiert 155/60 mm Aluminium schwarz eloxiert ∑ 190/60 mm Wärmeschutzverglasung: ESG 8 mm + SZR mit Wabenpaneel Aluminium 22 mm + ESG mit Low-E-Beschichtung 8 mm + SZR mit Kryptonfüllung 10 mm + VSG 8 mm Extensivbegrünung, Substrat 120 mm Abdichtung EPDM dreilagig, wurzelfest Trennlage Glasvlies Wärmedämmung druckfest 120 mm Trennlage Glasvlies, Dampfsperre Trapezblech perforiert 105 mm Stahlprofil fi 300 mm Aluminiumblech gekantet, schwarz eloxiert 3 mm Hinterlüftung 25 mm, Abdichtung Gefälledämmung PU 65 – 90 mm, Abdichtung Trapezblech perforiert 105 mm Aluminiumblech gekantet, schwarz eloxiert 3 mm Luftraum 155 mm, Wärmedämmung 140 mm Pfosten-Riegel-Konstruktion Stahlrohr, schwarz einbrennlackiert ¡ 180/80/7 mm Aluminium schwarz eloxiert ∑ 230/80 mm Wärmeschutzverglasung: ESG mit Low-E-Beschichtung 12 mm + SZR 16 mm + Float 10 mm Stahlprofil Å 600 mm

Forschungs- und Entwicklungszentrum

Forschungs- und Entwicklungszentrum Maranello, I 2004 Architekt: Massimiliano Fuksas, Rom Innenarchitektin: Doriana O. Mandrelli Mitarbeiter: Giorgio Martocchia, Defne Dilber Stolfi, Adele Savino, Fabio Cibinel, Dario Binarelli, Gianluca Brancaleone, Nicola Cabiati, Andrea Marazzi Tragwerksplanung: Gilberto Sarti, Rimini

Das neue Forschungszentrum liegt inmitten des Firmengeländes der italienischen Sportwagenschmiede Ferrari. Grundgedanke des Entwurfs war es, die Natur in das der Hochtechnologie gewidmete Gebäude einzubeziehen und so eine angenehme Arbeitsatmosphäre zu schaffen. Alle Büroflächen sind als offene, flexible Großräume organisiert, der Sichtkontakt zwischen den Teams ist erwünscht. Im Zusammenspiel mit Licht, Wasser und Bepflanzung entstand ein Gebäude mit landschaftlichen Qualitäten, dessen präzise geschnittene Volumen erstaunlich leicht wirken. Die beiden unteren Geschosse sind um einen mit Bambus bepflanzten, zentralen Hof angeordnet. Lichtgräben belichten das Untergeschoss, wo sich in mehreren Hallen die Entwicklung neuer Fahrzeugmodelle befindet. Das oberste Geschoss ist vom restlichen Volumen abgelöst und kragt über der Eingangsfront 7 m aus, aufgeständert auf einige wenige Stützen und die Treppenkerne. Darunter liegt auf dem Dach des Erdgeschosses eine frei zugängliche Erholungszone, in die lediglich die gläsernen Boxen zweier Besprechungsräume eingestellt sind. Diese Dachfläche ist als Wasserbecken ausgebildet, das im Sommer durch Verdunstung für Kühlung in den unteren Ebenen sorgt. Ein System von Stegen führt über die Wasserfläche und verbindet die Besprechungsräume, die in den Ferrari-Farben Rot und Gelb schimmern. Das vom Wasser reflektierte Licht spiegelt sich in den aluminiumverkleideten Unterseiten des Obergeschosses wider, aus dem drei, zum unteren Hof versetzte Höfe ausgeschnitten sind. Das Stahltragwerk ist hierfür in brückenartige, begehbare Vierendeelträger aufgelöst. Zwei diagonal in die Höfe eingestellte Stahltreppen verbinden die verschiedenen Ebenen.

1

2

Lageplan Maßstab 1:5000 Schnitte Maßstab 1:750

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Lackiererei Motorenhalle Windkanal

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• begrüntes Dach • Wasserfläche auf dem Dach

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Beispiel 13

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b Erdgeschoss

2. Obergeschoss

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Untergeschoss

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1. Obergeschoss

Forschungs- und Entwicklungszentrum

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A Grundrisse Maßstab 1:1000 1 2 3 4

Großraumbüro Fahrzeughalle Konferenzraum Wasserfläche Dachgarten

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6

Detailschnitte Maßstab 1:10 5

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Extensivbegrünung, Substrat Dichtungsbahn PVC Trennlage Glaswolleplatte bitumenkaschiert 2≈ 40 mm Dampfsperre Gefälleestrich 0,5 % Decke Trapezblech mit Aufbeton 70 mm Hauptträger HEB 300 Kühldecke abgehängt 400 mm Aluminiumblech 2 mm

7 8 9 10 11

Blech verzinkt Mineralwolle Isolierverglasung in Aluminiumprofilen VSG 10 + 16 + 12 mm Blendschutzrollo Wasserschicht 100 mm Kiesschicht Dichtungsbahn PVC Glaswolleplatte 2≈ 40 mm Dampfsperre Stahlbetondecke 400 mm Kühldecke abgehängt 400 mm

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B

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Beispiel 14

Wohnkomplex Peking, CN 2008 Architekten: Steven Holl, Architects, New York Mitarbeiter: Li Hu, Hideki Hirahara, Yenling Chen Chris McVoy, Tim Bade Tragwerksplanung: Guy Nordenson and Associates, New York China Academy of Building Research, Peking

aa

In unmittelbarer Nähe der alten Stadtmauer von Peking fügt sich der gigantische Gebäudekomplex »Linked Hybrid» in seine Umgebung. Das 220 000 m2 umfassende Projekt zielt auf einen modernen Ausdruck des Stadtlebens im 21. Jahrhundert. In einer Stadt wie Peking, die von standardisierten, sich wiederholenden Massenbehausungen geprägt ist, soll er zur Individualisierung beitragen. Über 2500 Menschen werden künftig in den insgesamt 728 Wohnungen leben, die alle nach dem Feng-Shui-Prinzipien konzipiert sind. Dabei sorgen vielfältige Wohnungszuschnitte für individuelle Gestaltungsfreiheit. Als Stadt in der Stadt konzipiert, verfügt der Gebäudekomplex über zahlreiche öffentliche und kommerzielle Einrichtungen, die den Bewohnern das tägliche Leben angenehm machen. In seiner Mitte breitet sich ein weitläufiger Grünraum mit großangelegten Teichen, Brücken und Inseln aus. Einladend öffnet sich die Anlage auch nach außen für Besucher und soll als öffentlicher Raum aktiviert werden. Alle acht Gebäudetürme sind zwischen dem 12. und 18. Geschoss über einen Ring aus Brücken miteinander verbunden, die dem Nutzer vielfältige Sichtbeziehungen erlauben. Die Dächer der Brücken bestehen aus Stahlprofilen, als tragende Schicht dient ein Stahl-Beton-Verbundsystem. Über Aufzüge gelangt man in ein FitnessCenter, ein Schwimmbad, Cafés und Galerien. Die Integration nachhaltiger Elemente ist ein wichtiger Teil des Planungskonzepts. 660 geothermische Pumpen mit bis zu 100 m tiefen Bohrungen sollen im Komplex die Temperaturen weitgehend energieneutral regeln. Alle Dächer sind als Grünflächen gestaltet. Auf den niedrigeren Gebäuden, die Geschäfte, ein Hotel, eine Schule und ein Multiplex-Kino beherbergen, sind begehbare Dachgärten angelegt. Den Penthousewohnungen auf den Türmen sind weitläufige private Gärten zugeordnet. • Dachgärten • begrünte Dächer

186

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4 4 a

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1

Wohnkomplex

Schnitt Maßstab 1:1250 Lageplan Maßstab 1:2500 1 2 3 4

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Wohntürme Hotel Kino Freizeitanlagen

Vertikalschnitt Dachgarten Maßstab 1:20

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5 Begrünung Substratschicht 150 mm Filtervlies Dränageschicht 55 mm Estrich 40 mm Dichtungsbahn Ausgleichsschicht Estrich 20 mm Wärmedämmung 120 mm Stahlbetondecke 300 mm 6 Geländerpfosten Stahlprofil } 50/60 mm 7 Brüstung Sicherheitsglas 8 mm 8 Kiesschicht 9 Abdeckblech Stahl Haftblech Aluminium Dichtungsbahn Wärmedämmung 55 mm Dichtungsbahn 10 Aluminiumpaneel 3 mm Stahlprofil ∑ 100/165 mm Dichtungsbahn Wärmedämmung 100 mm Dichtungsbahn 11 Stahlprofil Å 350/350 mm 12 Dämmpaneel feuerhemmend 25 mm 13 Stahlprofil ∑ 100/100 mm 14 Gipskartonplatte 2≈ 12,5 mm Rahmen Stahlprofil fi 50/50 mm Wärmedämmung 50 mm

187

Beispiel 14

2 1 3

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Querschnitt Brücke Maßstab 1:20 1

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Dichtungsbahn zweilagig Wärmedämmung 80 mm Gefälleestrich max. 50 mm Trapezblech mit Aufbeton 70 mm Aluminiumblech lackiert 3 mm Stahlprofil fi 60/250 mm Stahlprofil Å Stahlprofil | 200/300 mm Isolierverglasung: ESG 6 mm + SZR 12 mm + VSG 2≈ 6,5 mm

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9 10

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abgehängte Decke Schalldämmpaneel 20 mm Bodenbelag Gummi Estrich 20 mm Trapezblech mit Aufbeton 70 mm Stahlprofil | 150/500 mm Paneel: 2≈ Aluminiumblech dazwischen Wärmedämmung Hartschaum 100 mm Abdeckplatte Stahl 15/900 mm Stahlprofil ∑ 50/50 mm Deckenpaneel Aluminiumblech

Gymnasium

Gymnasium Dallgow-Döberitz, D 2005 Architekten: Grüntuch Ernst Architekten, Berlin Armand Grüntuch, Almut Ernst Mitarbeiter: Florian Fels, Erik Behrends, Olaf Menk, Jacob van Ommen, Volker Raatz Tragwerksplanung: GTB Berlin Dachabdichtung und -begrünung: Sachverständigenbüro Drefahl, Berlin

An der Schnittstelle zwischen freier Landschaft und dem zersiedelten Stadtrand von Berlin fungiert das farbenfrohe neue Gymnasium als Verbindung und Kontrast zur kleinteiligen ländlichen Struktur. Der klare Baukörper ist auch im Inneren schlicht und funktionell gehalten und, wo immer möglich, bleibt der Sichtbeton der Schottenkonstruktion unverkleidet. Die grüngelbe Fassade erzeugt außen wie innen eine freundliche Atmosphäre. Das farbige Patchwork entsteht durch den Wechsel von perforierten Blechen, Klarglasfeldern, bedrucktem Glas und glasverkleideten Metallpaneelen. Manche Felder filtern den Blick, andere sind transparent, wieder andere transluzent. Das Kernstück der zweigeschossigen Anlage bilden der ebenerdige Pausenhof und die Dachterrasse. Beide werden jeweils von L-förmigen Klassentrakten gefasst. Eine große Freitreppe mit Sitzstufen führt vom Pausenhof zu der holzbeplankten Terrasse, die den Schülern als Pausendeck dient. Darunter befinden sich abgesenkt die Sporthalle und die Aula, deren Kubus das Deck durchdringt und die über ein Fensterband belichtet wird. Als begehbare Dachlandschaft verknüpft die Dachterrasse alle Baukörper miteinander und schafft vielfältige Außenraumbezüge und visuelle Verbindungen. Den Schülern bietet der Bereich hohe Aufenthaltsqualitäten. Sie können ihn als Sonnendeck, kommunikatives Zentrum oder Aussichtsplattform auf die umgebende Landschaft, den unteren Pausenhof und den überdachten Haupteingang nutzen. Die Dachaufbauten beleben die Fläche und haben zudem konkrete Funktionen: Unter den drei großzügigen hölzernen Sitzstufen verbergen sich die Oberlichtbänder der Sporthalle; zwei Periskope bringen mit ihrem Spiegelsystem nicht nur Licht in den darunterliegenden Flur, sondern ermöglichen auch den Sichtbezug zwischen oben und unten.

aa

bb

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Schnitte • Grundrisse Maßstab 1:1000 1 2 3 4 5 6

Fachraum Umkleide Sporthalle Aula Küche Cafeteria

7 8 9 10 11 12 13 14

Bibliothek /Mediathek Pausenhof Verwaltung Lehrerzimmer Klassenzimmer Sitzstufen Dachterrasse Oberlicht Aula Oberlicht / Periskop

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• begehbares Dach als Pausenhof • Belichtung über Dachaufbauten 1

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Beispiel 15

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Gymnasium

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Vertikalschnitte Pergola • Dachterrasse • Periskop Maßstab 1:20 1 2 3

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7

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11

Lamelle Aluminium 400/60 mm Träger Stahlrohr ¡ 500/100 mm Betonfertigteil 100 mm Pflanzsubstrat Wurzelschutzmatte Splittbett Revisionsschacht/Bewässerung Bohlen Lärche 35/120 mm, Lattung 30/60 mm Betonwerkstein 70 mm Splitt 50 mm, Körnung Ø 3/5 mm Dränschutzmatte mit Vlies, druckbelastbar, rückstaufreie Sickerwasserableitung Kunststoffabdichtung ECB 2 mm Bitumen-Unterlagsbahn Dämmung Polystyrol-Hartschaum im Gefälle 2 % 80 –280 mm Dampfsperre Bitumen auf Voranstrich Stahlbeton 280 mm Bohlen Lärche 35/120 mm, Lattung 50/50 mm Kunststoffabdichtung Dämmung kaschiert 80 mm Dampfsperre Bitumen auf Voranstrich Stahlbeton 175 mm Isolierverglasung: VSG 8 mm + SZR 16 mm + VSG 8 mm Spiegel VSG 8 mm Spiegel Wabenaluminium 15 mm Edelstahlblech 3 mm

191

Beispiel 15

Vertikalschnitt Sitzstufen Dachterrasse • Dach Sporthalle Maßstab 1:20

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3 2 3 4 5 6 4

192

Bohlen Lärche 35/120 mm Kantholz 40/80 –100/80 mm Splitt 60 mm, Körnung Ø 5/8 mm Gummischrotmatte 6 mm Faservlies ≥ 300 g/m2 Kunststoffabdichtung ECB 2 mm Bitumen-Unterlagsbahn Dämmung Polystyrol-Hartschaum im Gefälle 2 % 80 –280 mm Dampfsperre Bitumen auf Voranstrich Stahlbeton 250 mm Stahlverbundträger 1170/600 mm Gipskarton F 90 25 mm Schwingungsdämpfer Stahl 30/700 mm Bohlen Lärche 35/120 mm Kantholz 80/80 mm Isolierverglasung: ESG 4 mm + SZR 16 mm + ESG 4 mm in Aluminiumrahmen

7 8

9 10 11 12

Gitterrost 30/30 mm Betonwerkstein 70 mm Splitt 50 mm, Körnung Ø 3/5 mm Dränschutzmatte mit Vlies, druckbelastbar, rückstaufreie Sickerwasserableitung Kunststoffabdichtung ECB 2 mm Bitumen-Unterlagsbahn Dämmung Polystyrol-Hartschaum im Gefälle 2 % 80 –280 mm Dampfsperre Bitumen auf Voranstrich Stahlbeton 280 mm Sockelblende Aluminiumblech gekantet 3 mm Edelstahlprofil ∑ 120/120 mm gelocht Blende Aluminiumblech 3 mm Fassadenpaneel: VSG 10 mm (Siebdruck/Emaillierung) +

Gymnasium

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Dämmung 170 mm + Aluminiumblech 2 mm Aluminiumfassade ¡ 150/50 mm Klemmleiste horizontal Fassadenpaneel: VSG 10 mm + Dämmung 50 mm + Aluminiumblech 2 mm Paneel Aluminiumlochblech Aluminiumblech gekantet 3 mm Dämmung 40 mm Kies 60 mm, Körnung Ø 16/32 Schutz- und Trennlage Faservlies ≥ 250 g/m2 Kunststoffabdichtung ECB 2 mm Bitumen-Unterlagsbahn Dämmung Polystyrol-Hartschaum im Gefälle 2 %, 80 –280 mm Dampfsperre Bitumen auf Voranstrich Stahlbetondecke 250 mm

193

Beispiel 16

Kindergarten Tokio, J 2007 Architekten: Tezuka Architects, Tokio Takaharu Tezuka, Yui Tezuka Masahiro Ikeda Co. Ldt., Tokio Mitarbeiter: Chie Nabeshima, Asako Komparu, Kousuk Suzuki, Naoto Murakaji, Shigefumi Araki, Shuichi Sakuma, Ryuya Maoi Tragwerksplanung: Masahiro Ikeda Co. Ldt., Tokio

Dachtragwerk Grundriss Maßstab 1:800

Der Kindergarten in Tachikawa, einem Vorort von Tokio, besteht eigentlich nur aus einem Dach. In der Aufsicht ähnelt er einer Arena oder einem Pacours für Go-Kart-Rennen. Die ovale Form mit Innenhof entstand aus der Idee der Architekten, ein Gebäude ohne tote Ecken, ein Haus, das das Gemeinschaftsgefühl stärkt, mit großzügigen, aber übersichtlichen Freiflächen zu schaffen. Trotz seiner Form ist der Kindergarten jedoch alles andere als introvertiert. In den offenen Spielzonen unter dem Flachdach sind nicht nur die Übergänge von Gruppenraum zu Gruppenraum fließend. Sämtliche Fassadenelemente sind vollflächig verglast und können beiseitegeschoben werden, sodass die Kinder auch im Gebäude im Schatten der Bäume spielen können, als wären sie im Freien. Das Gebäudeoval ist mal mehr, mal weniger breit. Da die Dachränder innen und außen unterschiedlich hoch sind, bildet das Dach eine fast gleichmäßig geneigte Plattform. Diese entspricht einer dreidimensionalen, sanft gewellten hyperbolischen Fläche. Ein filigranes Geländer aus vertikalen Stäben erlaubt den 500 Kindern, sich an den Rand des Dachs zu setzen. Die Dachrinne an der Traufe ist sehr breit ausgebildet, damit sie auch bei einer großen Menge herabfallenden Laubs nicht verstopft. Das gesammelte Regenwasser fließt an vier Stellen aus Wasserspeiern in große Auffangbehälter im Hof. Im Dach wurden Öffnungen belassen, durch die die Bäume wachsen könnnen. Vom Boden aus ist es für ein Kind schwierig, einen Baum zu erklettern, vom Dach aus ist das jedoch kein Problem, sodass die speziell angefertigten Netze rund um die Bäume von den Kindern regelrecht belagert werden.

1 2 3 4

4

3 1

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3

• begehbares Dach als Spielwiese • Dachüberstand mit integrierter Dachrinne

3

3

4 4

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Eingangstor Betreuerzimmer Gruppenraum Schulgebäude (Bestand)

Kindergarten

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Vertikalschnitte Maßstab 1:20

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Beplankung Kirschholz 20 mm Lattung 60/45 mm, Abstand 450 mm Abstandshalter Stahllaschen auf Stahlkonstruktion geschweißt Abdichtung EPDM Aufbeton 50 mm nicht tragend Trapezblech Wärmedämmung 50 mm Installationsraum 200 mm Wärmedämmung 50 mm Gipskarton 15 mm Akustikdecke Gipskarton perforiert 9 mm Handlauf: Stahlstab Ø 16 mm Brüstung: Stahlstab Ø 13 mm Abstand 123 mm

9

10 11 12 13 14 15

Verbindungsrohr: Stahlrohr Ø 42 mm Anker Stahlrohr | 90/90 mm Abstand 900 mm feuerverzinkt Abdichtung EPDM Stahlblech gebogen Stahlprofil | 40 mm Zementfaserplatte 2≈ 6 mm Gipskarton 15 mm Aluminiumwinkel Trägerrost: Nebenträger Stahlprofil IPE 260 Hauptträger Stahlprofil HEA 300 Nebenträger Stahlprofil IPE 140 Stahlrohr Ø 19 mm, Seil Absturzsicherung um Baumstamm: Fangnetz Vinyl 6 mm, Maschenweite 60 mm

6

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7 5 15 8

195

Beispiel 17

Dominikuszentrum München, D 2008 Architekten: meck architekten, München Andreas Meck Mitarbeiter: Wolfgang Amann, Peter Fretschner (Projektleitung), Susanne Frank, Johannes Dörle, Alexander Sälzle, Werner Schad (Ausschreibung), Wolfgang Kusterer (Bauleitung) Tragwerksplanung: Statoplan, München Bauphysik: Müller BBM, Planegg Die Nordheide ist ein neuer Stadtteil für 5000 Bewohner in München. Seine geistige Mitte bildet das Dominikuszentrum mit Andachtsraum, Pfarrheim, Kindergarten und CaritasZentrum. Der schon von Weitem sichtbare Bau fällt sofort durch das Material Ziegel auf, das in starkem Kontrast zu den benachbarten Wohngebäuden steht. Schon konzeptionell ist das Zentrum, in dessen Mitte ein großer Innenhof liegt, ein Ort der Ruhe. Gelungen ist die Umsetzung dieser kontemplativen Architektur durch die Verwendung eines hochwertigen Torfbrandziegels an Decken, Böden und Wänden. Das Material strahlt Erdverbundenheit und Sinnlichkeit aus. Mit Bedacht wurden besonders unregelmäßige Steine ausgesucht, die den Flächen Lebendigkeit und Plastizität verleihen. Dabei ist der Ziegel so eingesetzt, dass er die Idee eines aus einem Volumen geschnittenen Körpers unterstreicht. Entsprechend spielt auch die Aufsicht des Gebäudes eine wichtige Rolle. Liegend verlegt dient der Klinker als Bodenbelag für den Hauptzugang und den Innenhof, ebenso als Deckschicht auf den nicht begehbaren Teile des Dachs und Plattenbelag für die drei eingeschnittenen Dachterrassen, die der Hausmeisterwohnung, der Jugendstelle und dem Caritaszentrum zugeordnet sind. Die mit hohen Wänden ummauerten Terrassen bieten geschützte Freibereiche, verwehren aber Ausblicke in die Umgebung. Die Ausbildung der Attika als Fertigteil mit eingelegten Riemchen unterstützt das einheitliche Erscheinungsbild und die klaren geometrischen Formen. • Dachterrassen • Fassadenmaterial Klinker als Deckschicht • Umkehrdach

Ansicht West Grundrisse • Schnitte Maßstab 1:1000

3

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Andachtsraum Pfarrheim Caritaszentrum Kindergarten Hausmeisterwohnung Dachhof Hausmeister Jugendstelle Dachhof Jugendstelle Gruppenraum Jugendstelle

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A 8 aa

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Dominikuszentrum

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10 Vertikalschnitte Maßstab 1:20

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Fertigteil Betonkern mit Riemchen 24/61,5/200 bzw. 17,5/61,5/200 mm auf Mörtelbett, kraftschlüssig mit Gewindestange vergossen Kupferblech 1 mm Wärmedämmung EPS 80 mm Dachaufbau: Wittmunder Torfbrandklinker liegend verlegt, mit Sand verfugt Dränageschicht Rollkies Ø 8/16 gewaschen 80 mm Trennlage diffusionsoffen Wärmedämmung EPS druckfest, mit Untergrund verklebt 180 mm Elastomerbitumendichtung, eingegossen in Kautschukbitumen Elastomerbitumenschweißbahn Decke Stahlbeton 160 bzw. 200 mm Verglasung: VSG 16 mm mit grauem Raster im Siebdruck- und Einbrennverfahren + SZR 16 mm + ESG 8 mm tiefengraviert, teils Farbe in Gravur eingebrannt Innenscheibe mit Platinverspiegelung gerastert Wandaufbau: Vormauerung Wittmunder Torfbrandklinker 115/61,5/200 mm, Arbeitsfuge 10 mm Folie diffusionsoffen Mineralfaser 120 mm Wand Stahlbeton 300 mm Mineralfaser 50 mm Dampfsperre Luftraum 30 mm Klinker im Zierverband 115/61,5/200 mm Sturz Stahlbeton-Fertigteil mit einseitig aufgebrachten Ziegelriemchen 115/240 mm Pfosten-Riegel-Fassade Aluminiumblech beschichtet Wärmedämmung 80 mm Fassadenrinne Notüberlauf: Rohr Kupferblech geschweißt ¡ 55/240/1,5 mm Flanschplatte 300/500 mm, an Abdichtung angeschlossen

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Beispiel 18

Krankenhausanbau München, D 1994 Architekten: Schunck Ulrich Krausen, München Mitarbeiter: Nobert Krausen, Stephan Will, Robert Kellner, Iris Heckl, Heinz Grünberger Tragwerksplanung: Höllerer, Schäfer und Partner, München

Das Städtische Krankenhaus, erbaut um 1910, repräsentiert den Ende des 18. Jahrhunderts entwickelten Typus des Pavillon-Krankenhauses. Dieser zeichnet sich neben seiner Einbettung in eine parkartige Landschaft durch klare Strukturen und ein überschaubares Wegenetz aus. Der Anbau ordnet sich dem ursprünglichen Entwurf unter – nicht durch Nachahmung, sondern durch die zeitgemäße Adaption des auch heute noch tragfähigen städtebaulichen und architektonischen Konzepts. So stellt sich der Neubau bewusst nicht wie der Bestand als bodenverbundenes steinernes Haus dar, sondern als hinzugefügtes, leichtes Gebilde. Die Fassade der modernen Skelettkonstruktion lehnt sich an die Architektur des Bestands an, indem sie deren Zweischichtigkeit und feine Gliederung aufnimmt. Den oberen Abschluss der vorgelagerten Fassadenebene bildet ein Fangnetz, das als Absturzsicherung für den Hubschrauberlandeplatz auf dem Gebäudedach nötig ist und das gleichzeitig als durchsichtiges Vordach den Baukörper nach oben begrenzt. Die Höhe des Dachs sollte, mit Rücksicht auf den Bestand, möglichst niedrig ausfallen. Die Konstruktion des Landeplatzes trägt dazu durch eine minimierte Aufbaustärke bei. Sie besteht aus Stahlbeton-Deckplatten von ca. 5 Meter Kantenlänge, die zur Übertragung der Schubkräfte miteinander verdübelt sind und direkt auf die Dichtungsschicht betoniert wurden. Zur Mitte hin nimmt ihre Stärke ab, sodass sich ein Gefälle von ungefähr 1 % ergibt. In die Platten sind u. a. Warmwasserheizschleifen und Kabeltrassen für Beleuchtung integriert. Die extensiv begrünten Dachflächen vor dem zweiten Obergeschoss dienen der örtlichen Klimaverbesserung. Sie wurden als gefälleloses Umkehrdach ausgeführt, dessen Dichtungslagen direkt auf die Rohdecke geklebt sind. • Hubschrauberlandeplatz • begrüntes Dach

198

Krankenhausanbau

3 1

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7 8 Vertikalschnitt Dachrand Hubschrauberlandeplatz • Dachterrasse Maßstab 1:20

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Bodeneinbauleuchte, Fuge wasserdicht vergossen Aufbau Hubschrauberlandeplatz: Stahlbeton-Fahrbahnplatten B 25, 280 –180 mm, Gefälle 1 % auf Gummischrotmatten und Trennlagen Deckabstrich Polymerbitumenabdichtung dreilagig Wärmedämmung Schaumglas 120 mm Stahlbeton 350 mm mit Heißbitumen-Voranstrich Aluminiumblech antidröhnbeschichtet 2,5 mm Fassadenpaneel, Glasfront rückseitig verspiegelt Absturzsicherung, Edelstahl-Drahtgewebe 25/25/2,5 mm in Winkelrahmen ∑ 20/40/3 mm

9 10 11 12

13 14

Stahlprofil fi 80 mm Sonnenschutzgitter aus Aluminiumflachprofilen eloxiert 50/3 mm Lisene, zwei Flachstähle 60/10 mm Konsole, Stahlschwert d = 10 mm textile Sonnenschutzmarkise mit Seilführung Gitterrost Aluminium eloxiert 30/30/30 mm Aufbau Dachterrasse: Vegetationsmatte 20 mm Substrat 100 mm Filtervlies Blähton 60 mm, Trennvlies Hartschaumdämmung 80 mm Deckabstrich Polymerbitumenabdichtung zweilagig in KautschukBitumenbett Stahlbeton 200 mm mit Heißbitumen-Voranstrich Kantstein Betonfertigteil 150/100 mm Gehwegplatten, Beton 300/300/50 mm

11

13 14

199

Verordnungen, Richtlinien, Normen

Verordnungen, Richtlinien Normen Die EU hat für eine Anzahl von Produkten Richtlinien erlassen, um insbesondere Sicherheit und Gesundheit der Anwender zu gewährleisten. Diese Richtlinien müssen in den Mitgliedsstaaten in verbindliche Gesetze und Verordnungen umgesetzt werden. Die Richtlinien selbst enthalten keine technischen Details, sondern nur verbindliche grundlegende Anforderungen. Die technischen Werte dafür sind in zugeordneten technischen Regeln und in Form von europaweit harmonisierten Normen (EN-Normen) festgelegt. Allgemein stellen technische Regeln Arbeitshinweise und Hilfsmittel für den Arbeitsalltag dar. Sie sind keine Rechtsvorschriften, sondern geben Entscheidungshilfen, bilden eine Richtschnur für einwandfreies technisches Vorgehen und /oder konkretisieren Inhalte von Verordnungen. Grundsätzlich steht die Anwendung der technischen Regeln jedermann frei. Erst wenn diese in Gesetzen, Verordnungen oder Vorschriften vorgesehen sind, werden sie rechtsverbindlich (z. B. im Baurecht) – oder wenn vertraglich die Verbindlichkeit einzelner Normen zwischen den Vertragspartnern festgelegt wird. Zu den technischen Regeln gehören u. a. DIN-Normen, VDIRichtlinien und die als Regeln der Technik bezeichneten Werke (z. B. Technische Regeln für Gefahrstoffe TRGS). Die Normen unterscheiden sich in Produkt-, Anwendungs- und Prüfnormen. Oftmals beziehen sie sich nur auf eine spezifische Material- oder Produktgruppe. Diesen Normen liegen entsprechende Prüf- und Rechenmethoden für die jeweiligen Materialien zugrunde. Grundsätzlich gilt immer die neueste Version einer Norm, die dem Stand der Technik entsprechen soll. Eine neue oder überarbeitete Norm wird in Form eines Normentwurfs öffentlich zur Diskussion gestellt, um später als Norm verabschiedet zu werden. Welchen Ursprung und Einflussbereich eine Norm hat, lässt sich aus ihrer Bezeichnung ersehen: DIN plus Zählnummer (z. B. DIN 4108) besitzt überwiegend nationale Bedeutung (Entwürfe werden mit »E« und Vornormen mit »V« gekennzeichnet). Bei DIN EN plus Zählnummer (z. B. DIN EN 335) handelt es sich um die deutsche Ausgabe einer europäischen Norm, die unverändert von der europäischen Normungsorganisation CEN übernommen wurde. Bei DIN EN ISO (z. B. DIN EN ISO 13 786) spiegelt sich der nationale, europäische und weltweite Einflussbereich wider. Auf Grundlage einer Norm der internationalen Normungsorganisation ISO wurde eine europäische Norm erarbeitet, die als DIN-Norm übernommen wurde. Bei DIN ISO (z. B. DIN ISO 2424) handelt es sich um eine unveränderte Übernahme einer Norm der ISO als nationale Norm. Die nachfolgende Zusammenstellung ist eine Auswahl von Verordnungen, Richtlinien und Normen, die den Stand der Technik wiedergibt (Juni 2010).

Teil B Tragkonstruktionen Tragwerk DIN 1045-1 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton. Teil 1: Bemessung und Konstruktion. 2008-08 DIN 1045-2 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton. Teil 2: Beton. 2008-08 DIN 1045-3 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton. Teil 3: Bauausführung. 2008-08 DIN 1045-4 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton. Teil 4: Ergänzende Regeln für die Herstellung und die Konformität von Fertigteilen. 2001-07 DIN 1055-1 Einwirkungen auf Tragwerke. Teil 1: Wichten und Flächenlasten von Baustoffen, Bauteilen und Lagerstoffen. 2002-06 DIN1055-3 Einwirkungen auf Tragwerke. Teil 3: Eigenund Nutzlasten für Hochbauten. 2006-03 DIN 1055-4 Einwirkungen auf Tragwerke. Teil 4: Windlasten. 2006-03 DIN 1055-5 Einwirkungen auf Tragwerke. Teil 5: Schneeund Eislasten. 2005-07 DIN 4223 Vorgefertigte bewehrte Bauteile aus dampfgehärtetem Porenbeton. 2003-12

200

DIN 18 190-4 Dichtungsbahnen für Bauwerksabdichtungen. Dichtungsbahnen mit Metallbandeinlage. 1992-10 DIN 52 129 Nackte Bitumenbahnen. 1993-11 DIN 52 131 Bitumen-Schweißbahnen. 1995-11 DIN 52 133 Polymerbitumen-Schweißbahnen. 1995-11 DIN 52 143 Glasvlies-Bitumendachbahnen. 1985-08 DIN 59 231 Wellbleche und Pfannenbleche, oberflächenveredelt. 2003-11 DIN EN 494 Faserzement-Wellplatten und dazugehörige Formteile. 2007-06 DIN EN 1991-1-1 Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke. Teil 1-1: Allgemeine Einwirkungen auf Tragwerke; Wichten, Eigengewicht und Nutzlasten im Hochbau. 2002-10 DIN EN 1991-1-3 Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke. Teil 1-3: Allgemeine Einwirkungen, Schneelasten. 2004-09 Tragschichten DIN 1045-1 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton. Teil 1: Bemessung und Konstruktion. 2008-08 DIN 1052 Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken. 2008-12 DIN 4074 Sortierung von Holz nach der Tragfähigkeit. 2008-12 DIN 4102-4/A1 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen. Teil 4: Zusammenstellung und Anwendung klassifizierter Baustoffe, Bauteile und Sonderbauteile. 2004-11 DIN 4223-2 Vorgefertigte bewehrte Bauteile aus dampfgehärtetem Porenbeton. Teil 2: Bauteile mit statisch anrechenbarer Bewehrung. 2003-12 DIN 4223-4 Vorgefertigte bewehrte Bauteile aus dampfgehärtetem Porenbeton. Teil 4: Bauteile mit statisch anrechenbarer Bewehrung. 2003-12 DIN 18 334 VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen. Teil C: Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) – Zimmer- und Holzbauarbeiten. 2010-04 DIN 18 800-5 Stahlbauten. Teil 5: Verbundtragwerke aus Stahl und Beton. 2007-03 DIN 18 807-1/A1 Trapezprofile im Hochbau. Teil 1: Trapezprofile im Hochbau. Stahltrapezprofile – Allgemeine Anforderungen. 2001-05 DIN 18 807-3 Trapezprofile im Hochbau. Teil 3: Stahltrapezprofile – Festigkeitsnachweis und konstruktive Ausbildung. 1987-06 DIN EN 300 Platten aus langen, flachen, ausgerichteten Spänen (OSB). 2006-09 DIN EN 312 Spanplatten – Anforderungen. 2009-06 DIN EN 636 Sperrholz – Anforderungen. 2003-11 DIN EN 1992-1-1 Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken. Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. 2010-01 DIN EN 1994-1-1 Bemessung und Konstruktion von Verbundtragwerken aus Stahl und Beton. Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Anwendungsregeln für den Hochbau. 2006-07 DIN EN 1995 Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten. 2010-04 DIN EN 12 602 Vorgefertigte bewehrte Bauteile aus dampfgehärtetem Porenbeton. 2008-08 DIN EN 13 986 Holzwerkstoffe zur Verwendung im Bauwesen. 2005-03 DIN EN 14 782 Selbsttragende Dachdeckungs- und Wandbekleidungselemente für die Innen- und Außenanwendung aus Metallblech. 2006-03 DIN EN 14 509 Selbsttragende Sandwich-Elemente mit beidseitigen Metalldeckschichten. 2007-02 Technische Regeln für die Verwendung von linienförmig gelagerten Verglasungen (TRLV). 2006-08 Technische Regeln für die Bemessung und die Ausführung punktförmig gelagerter Verglasungen (TRPV). 2006-08

Teil C Bauphysik Wärmeschutz DIN 4108-1 Wärmeschutz im Hochbau. 1981-08 DIN 4108-2 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in

Gebäuden. Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz. 2003-07 DIN 4108-3 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden. Teil 3: Klimabedingter Feuchteschutz. 2001-07 DIN V 4108-4 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden. Teil 4: Wärme- und feuchteschutztechnische Bemessungswerte. 2007-06 DIN V 4108-6 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden. Teil 6: Berechnung des Jahresheizwärmeund des Jahresheizenergiebedarfs. 2004-03 DIN E EN 410 Glas im Bauwesen. 2010-07 DIN EN ISO 6946 Bauteile. Wärmedurchlasswiderstand und Wärmedurchgangskoeffizient. 2008-04 DIN EN ISO 7345 Wärmeschutz. 1996-01 DIN EN ISO 10 211 Wärmebrücken im Hochbau. 2008-04 DIN EN ISO 13 788 Wärme- und feuchtetechnisches Verhalten von Bauteilen und Bauelementen – Raumseitige Oberflächentemperatur zur Vermeidung kritischer Oberflächenfeuchte und Tauwasserbildung im Bauteilinneren. 2001-11 DIN E EN 13 164 Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus extrudiertem Polystyrolschaum (XPS). 2010-05 DIN EN 13 363 Sonnenschutzeinrichtungen in Kombination mit Verglasungen. Berechnung der Solarstrahlung und des Lichttransmissionsgrades. 2009-09 Energieeinsparverordnung (EnEV) Verordnung über energieeinsparenden Wärmeschutz und energieeinsparende Anlagentechnik bei Gebäuden. 2009-03 Feuchteschutz DIN 4108-1 Wärmeschutz im Hochbau. 1981-08 DIN 4108-2 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden. Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz. 2003-07 DIN 4108-3 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden. Teil 3: Klimabedingter Feuchteschutz. 2001-07 DIN V 4108-4 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden. Teil 4: Wärme- und feuchteschutztechnische Bemessungswerte. 2007-06 DIN V 4108-6 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden. Teil 6: Berechnung des Jahresheizwärmeund des Jahresheizenergiebedarfs. 2004-03 DIN E 4108-7 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden. Teil 7: Luftdichtheit von Gebäuden. 2009-01 DIN 18 531-1 Dachabdichtungen – Abdichtungen für nicht genutzte Dächer. Teil 1: Begriffe, Anforderungen, Planungsgrundsätze. 2010-05 DIN 18 531-2 Dachabdichtungen – Abdichtungen für nicht genutzte Dächer. Teil 2: Stoffe. 2010-05 DIN 18 531-3 Dachabdichtungen – Abdichtungen für nicht genutzte Dächer. Teil 3: Bemessung, Verarbeitung der Stoffe, Ausführung der Dachabdichtungen. 2010-05 DIN 18 531-4 Dachabdichtungen – Abdichtungen für nicht genutzte Dächer. Teil 4: Instandhaltung. 2010-05 DIN E 68 800-2 Holzschutz. Teil 2: Vorbeugende bauliche Maßnahmen im Hochbau. 2009-11 DIN EN ISO 13 788 Wärme- und feuchtetechnisches Verhalten von Bauteilen und Bauelementen – Raumseitige Oberflächentemperatur zur Vermeidung kritischer Oberflächenfeuchte und Tauwasserbildung im Bauteilinneren. 2001-11 DIN EN 15 026 Wärme- und feuchtetechnisches Verhalten von Bauteilen und Bauelementen. Bewertung der Feuchteübertragung durch numerische Simulation. 2007-07 Brandschutz DIN 4102-1 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen. Teil 1: Baustoffe. 1998-08 DIN 4102-2 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen. Teil 2: Bauteile. 1977-09 DIN 4102-4/A1 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen. Teil 4: Zusammenstellung und Anwendung klassifizierter Baustoffe, Bauteile und Sonderbauteile. 2004-11 DIN 4102-7 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen. Teil 7: Bedachungen. 1998-07 DIN 18 230 Baulicher Brandschutz im Industriebau. 2008-06

Verordnungen, Richtlinien, Normen

DIN 18 234 Baulicher Brandschutz großflächiger Dächer – Brandbeanspruchung von unten. 2003-09 DIN EN 1363 Feuerwiderstandsprüfungen. 1999-10 DIN EN 1366 Feuerwiderstandsprüfungen für Installationen. 2010-03 DIN EN 13 501-1 Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Brandverhalten. Teil 1: Klassifizierung mit den Ergebnissen aus den Prüfungen zum Brandverhalten von Bauprodukten. 2010-01 DIN EN 13 501-2 Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Brandverhalten. Teil 2: Klassifizierung mit den Ergebnissen aus den Feuerwiderstandsprüfungen, mit Ausnahme von Lüftungsanlagen. 2010-02 DIN EN 13 501-5 Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Brandverhalten. Teil 5: Klassifizierung mit den Ergebnissen aus Prüfungen von Bedachungen bei Beanspruchung durch Feuer von außen. 2010-02 DIN V ENV 1187 Prüfverfahren zur Beanspruchung von Bedachungen durch Feuer von außen. 2006-10 Fachkommission Bauaufsicht der ARGEBAU (Hrsg.): Muster-Richtlinie über den baulichen Brandschutz im Industriebau. 2000-03 Schallschutz DIN 4109 Schallschutz im Hochbau. 2010-05 DIN 18 005 Schallschutz im Städtebau. 2002-07 DIN 18 041 Hörsamkeit in kleinen bis mittelgroßen Räumen. 2004-05 DIN EN 12 354-1 Bauakustik – Berechnung der akustischen Eigenschaften von Gebäuden aus den Bauteileigenschaften. Teil 1: Luftschalldämmung zwischen Räumen. 2000-12 DIN EN 12 354-2 Bauakustik – Berechnung der akustischen Eigenschaften von Gebäuden aus den Bauteileigenschaften. Teil 2: Trittschalldämmung zwischen Räumen. 2000-09 DIN EN 12 354-3 Bauakustik – Berechnung der akustischen Eigenschaften von Gebäuden aus den Bauteileigenschaften. Teil 3: Luftschalldämmung gegen Außenlärm. 2000-09 DIN EN 12 354-4 Bauakustik – Berechnung der akustischen Eigenschaften von Gebäuden aus den Bauteileigenschaften. Teil 4: Schallübertragung von Räumen ins Freie. 2001-04 DIN EN ISO 140-3 Akustik – Messung der Schalldämmung in Gebäuden und von Bauteilen. Teil 3: Messung der Luftschalldämmung von Bauteilen in Prüfständen. 2005-03 DIN EN ISO 140-5 Akustik – Messung der Schalldämmung in Gebäuden und von Bauteilen. Teil 5: Messung der Luftschalldämmung von Fassadenelementen und Fassaden an Gebäuden. 2008-10 DIN EN ISO 140-7 Akustik – Messung der Schalldämmung in Gebäuden und von Bauteilen. Teil 7: Messung der Trittschalldämmung von Decken in Gebäuden. 1998-12 DIN EN ISO 140-18 Akustik – Messung der Schalldämmung in Gebäuden und von Bauteilen. Teil 18: Messung des durch Regenfall auf Bauteile verursachten Schalls im Prüfstand. 2007-02 DIN EN ISO 717-1 Akustik – Bewertung der Schalldämmung in Gebäuden und von Bauteilen. Teil 1: Luftschalldämmung. 2006-11 DIN ISO 9613-2 Akustik – Dämpfung des Schalls bei der Ausbreitung im Freien. Teil 2: Allgemeines Berechnungsverfahren. 1999-10 Richtlinien für den Verkehrslärmschutz an Bundesfernstraßen. 1997-05 VDI 2062 Blatt 1 Schwingungsisolierung – Begriffe und Methoden. 2009-10 VDI 2062 Blatt 2 Schwingungsisolierung – Schwingungsisolierelemente. 2007-11 VDI 2720 Schallschutz durch Abschirmung im Freien. 1997-03 VDI 3727 Blatt 1 Schallschutz durch Körperschalldämpfung – Physikalische Grundlagen und Abschätzungsverfahren. 1984-02 VDI 3727 Blatt 2 Schallschutz durch Körperschalldämpfung – Anwendungshinweise. 1984-11 VDI 3833 Blatt 1 Schwingungsdämpfer und Schwingungstilger – Schwingungsdämpfer. 2009-05

VDI 3833 Blatt 2 Schwingungsdämpfer und Schwingungstilger – Schwingungstilger und Schwingungstilgung. 2006-12 Bundesministerium der Justiz (Hrsg.): Vorläufige Berechnungsmethode für den Umgebungslärm an Schienenwegen. 2006-05

Teil D

Konstruktive Grundlagen

Werkstoffe DIN 4102-1 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen. Teil 1: Baustoffe. 1998-08 DIN 4102-4/A1 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen. Teil 4: Zusammenstellung und Anwendung klassifizierter Baustoffe, Bauteile und Sonderbauteile. 2004-11 DIN 4108-10 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden. Teil 10: Anwendungsbezogene Anforderungen an Wärmedämmstoffe – Werkmäßig hergestellte Wärmedämmstoffe. 2008-06 DIN 7864-1 Elastomer-Bahnen für Abdichtungen. 1984-04 DIN 18 531-1 Dachabdichtungen – Abdichtungen für nicht genutzte Dächer. Teil 1: Begriffe, Anforderungen, Planungsgrundsätze. 2010-05 DIN 18 531-2 Dachabdichtungen – Abdichtungen für nicht genutzte Dächer. Teil 2: Stoffe. 2010-05 DIN EN ISO 10 456 Baustoffe und Bauprodukte. Wärmeund feuchtetechnische Eigenschaften. 2010-05 DIN EN 12 390-8 Prüfung von Festbeton. Teil 8: Wassereindringtiefe unter Druck. 2009-07 DIN EN 13 162 Wärmedämmstoffe für Gebäude. Werkmäßig hergestellte Produkte aus Mineralwolle (MW). 2009-02 DIN E EN 13 163 Wärmedämmstoffe für Gebäude. Werkmäßig hergestellte Produkte aus expandiertem Polystyrol (EPS). 2010-05 DIN E EN 13 164 Wärmedämmstoffe für Gebäude. Werkmäßig hergestellte Produkte aus extrudiertem Polystyrolschaum (XPS). 2010-05 DIN E EN 13 165 Wärmedämmstoffe für Gebäude. Werkmäßig hergestellte Produkte aus PolyurethanHartschaum (PU). 2010-05 DIN E EN 13 167 Wärmedämmstoffe für Gebäude. Werkmäßig hergestellte Produkte aus Schaumglas (CG). 2009-02 DIN E EN 13 171 Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus Holzfasern (WF). 2010-05 DIN EN 13 707 Abdichtungsbahnen. Bitumenbahnen mit Trägereinlage für Dachabdichtungen. 2009-10 DIN EN 13 948 Abdichtungsbahnen. Bitumen-, Kunststoff- und Elastomerbahnen für Dachabdichtungen. 2008-01 DIN EN 13 956 Abdichtungsbahnen. Kunststoff- und Elastomerbahnen für Dachabdichtungen. 2007-04 DIN V 20 000-201. Anwendung von Bauprodukten in Bauwerken. Teil 201: Anwendungsnorm für Abdichtungsbahnen nach Europäischen Produktnormen zur Verwendung in Dachabdichtungen. 2009-01 Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerks e. V. (Hrsg.): Regeln für Abdichtungen – mit Flachdachrichtlinie. Köln 2008 Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerks e. V. (Hrsg.): Fachregeln für Metallabdeckungen im Dachdeckerhandwerk. Köln 2006 Konstruktionen Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft (Hrsg.): Unfallverhütungsvorschrift BGV C22 (bisherige VBG 37): Bauarbeiten (Prävention Hochbau). Berlin 1997 Bundesinnungsverband des Glaserhandwerks (Hrsg.): Technische Richtlinie des Glaserhandwerks. Nr. 1: Dichtstoffe für Verglasungen und Anschlussfugen. Düsseldorf 2009 DIN 1045-2 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton. Teil 2: Beton. 2008-08 DIN 1055-3 Einwirkungen auf Tragwerke. Teil 3: Eigenund Nutzlasten für Hochbauten. 2006-03

DIN 1055-4 Einwirkungen auf Tragwerke. Teil 4: Windlasten. 2006-03 DIN 1072 Straßen- und Wegbrücken; Lastannahmen. 1985-12 DIN 1986-100 Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke. Teil 100: Bestimmungen in Verbindung mit DIN EN 752 und DIN EN 12056. 2008-05 DIN 4108-2 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden. Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz. 2003-07 DIN 4108-3 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden. Teil 3: Klimabedingter Feuchteschutz. 2001-07 DIN 4108-10 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden. Teil 10: Anwendungsbezogene Anforderungen an Wärmedämmstoffe – Werkmäßig hergestellte Wärmedämmstoffe. 2008-06 DIN 4426 Einrichtungen zur Instandhaltung baulicher Anlagen. Sicherheitstechnische Anforderungen an Arbeitsplätze und Verkehrswege. 2001-09 DIN 18 195-1 Bauwerksabdichtungen. Teil 1: Grundsätze, Definitionen, Zuordnung der Abdichtungsarten. 2000-08 DIN 18 531-1 Dachabdichtungen – Abdichtungen für nicht genutzte Dächer. Teil 1: Begriffe, Anforderungen, Planungsgrundsätze. 2010-05 DIN 18 531-2 Dachabdichtungen – Abdichtungen für nicht genutzte Dächer. Teil 2: Stoffe. 2010-05 DIN 18 545-1 Abdichten von Verglasungen mit Dichtstoffen. Teil 1: Anforderungen an Glasfalze. 1992-02 DIN 18 545-2 Abdichten von Verglasungen mit Dichtstoffen. Teil 2: Dichtstoffe, Bezeichnung, Anforderungen, Prüfung. 2008-12 DIN 18 545-3 Abdichten von Verglasungen mit Dichtstoffen. Teil 3: Verglasungssysteme. 1992-02 DIN 18 915 Vegetationstechnik im Landschaftsbau. Bodenarbeiten. 2002-08 DIN 18 917 Vegetationstechnik im Landschaftsbau. Rasen und Saatarbeiten. 2002-08 DIN 18 919 Vegetationstechnik im Landschaftsbau. Entwicklungs- und Unterhaltungspflege von Grünflächen. 2002-08 DIN E 18 035-4 Sportplätze. Teil 4: Rasenflächen. 2007-05 DIN EN 752 Entwässerungssysteme außerhalb von Gebäuden. 2008-04 DIN EN 1253-1 Abläufe für Gebäude. Teil 1: Anforderungen. 2003-09 DIN EN 12 056-1 Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden. Teil 1: Allgemeine und Ausführungsanforderungen. 2001-01 DIN EN 12 056-2 Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden. Teil 2: Schmutzwasseranlagen, Planung und Berechnung. 2001-01 DIN EN 12 056-3 Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden. Teil 3: Dachentwässerung, Planung und Bemessung. 2001-01 Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau e. V. (FLL) (Hrsg.): Empfehlungen zu Planung und Bau von Verkehrsflächen auf Bauwerken. Bonn 2005 Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau e. V. (FLL) (Hrsg.): Richtlinien für die Planung, Ausführung und Pflege von Dachbegrünungen – Dachbegrünungsrichtlinie. Bonn 2008 Technische Regeln für die Verwendung von linienförmig gelagerten Verglasungen (TRLV). 2006-08 Technische Regeln für die Bemessung und die Ausführung punktförmig gelagerter Verglasungen (TRPV). 2006-08 Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerks e. V. (Hrsg.): Grundregel für Dachdeckungen, Abdichtungen und Außenwandbekleidungen. Köln 2008 Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerk e. V. (Hrsg.): Regeln für Abdichtungen – mit Flachdachrichtlinie. Köln 2008 Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerks e. V. (Hrsg.): Regeln für Dachdeckungen. Köln 2009 Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerks e. V. (Hrsg.): Fachregeln für Metallabdeckungen im Dachdeckerhandwerk. Köln 2006 Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerks e. V. (Hrsg.): Regeln für Metallarbeiten. Köln 2006

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Literatur

Literatur Teil A

Einführung

Alberti, Leon Battista: Zehn Bücher über die Baukunst. Florenz 1485; übersetzt vom M. Theuer, Darmstadt 1975 Bock, Ralf: Adolf Loos. Works and Projects. Mailand 2007 Bösinger, Willy; Girsberger, Hans: Le Corbusier – Œuvre complète. Basel 1999 Bosmann, Jos (Hrsg.): Le Corbusier und die Schweiz. Zürich 1987 Curtis, William J. R.: Architektur im 20. Jahrhundert. Stuttgart 1989 Döcker, Richard: Terrassentyp. Stuttgart 1929 Gollwitzer, G.; Wirsing, W.: Dachgärten + Dachterrassen. München 1962 Hoffmann, Ot: Handbuch für begrünte und genutzte Dächer. Leinfelden-Echterdingen 1987 Lustenberger, Kurt: Adolf Loos. Zürich 1994 Piper, Jan: Die Naturder hängenden Gärten, in: Daidalos Nr. 23, 1987 Marperger, Paul Jacob: Altanen. Eine Werbeschrift für das flache Dach. Hrsg. von Friedrich Bock und Georg Gustav Wieszner, Nürnberg 1930 Van Doesburg, Theo: Über Europäische Architektur. Basel 1990 Zimmermann, Claire: Mies van der Rohe. Köln 2006

Teil B Tragkonstruktionen Tragwerk Herzog, Thomas u. a.: Holzbau Atlas. München/Basel 2003 Schneider, Klaus-Jürgen (Hrsg.): Bautabellen für Ingenieure. Neuwied 2004 Schneider, Klaus-Jürgen; Volz, Helmut; Widjaja, Eddy: Entwurfshilfen für Architekten und Bauingenieure: Vorbemessung, Faustformeln, Tragfähigkeitstafeln, Beispiele. Berlin 2010 Tragschichten Arbeitsgemeinschaft Holz e. V. in Zusammenarbeit mit dem Holzabsatzfonds, Absatzförderungsfonds der deutschen Forst- und Holzwirtschaft: Konstruktive Holzwerkstoffe. Düsseldorf 2001 Arbeitsgemeinschaft Holz e. V. in Zusammenarbeit mit dem Holzabsatzfonds, Absatzförderungsfonds der deutschen Forst- und Holzwirtschaft: Konstruktive Vollholzprodukte. München 2000 Bathon, Leander; Bletz, Oliver: Flachdächer in HolzBeton-Verbundbauweise. In: Holzbau – die Neue Quadriga, 03/2007, S. 25ff. Bauen mit Stahl (Hrsg.): Stahlbau Arbeitshilfe 46. Sandwichelemente. Düsseldorf 2000 Berner, Klaus: Selbsttragende und aussteifende Sandwichbauteile. Möglichkeiten für kleinere und mittlere Gebäude. In: Stahlbau 05/2009, S. 298ff. Berner, Klaus; Raabe, Oliver: Bemessung von Sandwichbauteilen. Hrsg. vom Industrieverband für Bausysteme im Metallleichtbau e. V. (IFBS), Düsseldorf 2006 Bindseil, Peter: Stahlbetonfertigteile. Konstruktion – Berechnung – Ausführung. Köln 2007 Böttcher, Marc: Dach- und Fassadenelemente aus Stahl. Erfolgreich Planen und Konstruieren. Hrsg. vom StahlInformations-Zentrum. Düsseldorf 2007 Deutscher Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb) (Hrsg.): Erläuterungen zur DAfStb-Richtlinie »Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton«. Berlin 2006 Dürr, Markus; Kathage, Karsten; Saal, Helmut: Schubsteifigkeit zweiseitig gelagerter Stahltrapezbleche. In: Stahlbau 04/2006, S. 280ff. European Convention for Constructional Steelwork (ECCS): European Recommendations for Sandwich Panels 2000. CIB Publication 257. Brüssel 2001 Haldimann, Matthias: Structural Use of Glass. IABSE Structural Engineering Documents 10. Zürich 2008

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Herzog, Thomas u. a.: Holzbau Atlas. München/ Basel 2003 Hierlein, Elisabeth: Betonfertigteile im Geschoss- und Hallenbau. Grundlagen für die Planung. Hrsg. von Fachvereinigung deutscher Betonfertigteilbau e. V. (FDB). Düsseldorf 2009 Kech, Johann; Schwarze, Knut: Bemessung von Stahltrapezprofilen für Biegung und Normalkraft. Hrsg. vom Industrieverband für Bausysteme im Metallleichtbau e. V. (IFBS), Düsseldorf 2009 Kech, Johann; Schwarze, Knut: Bemessung von Stahltrapezprofilen nach DIN 18807 – Schubfeldbeanspruchung – Konstruktion für einschalige Flachdächer. Hrsg. vom Industrieverband für Bausysteme im Metallleichtbau e. V. (IFBS), Düsseldorf 2007 Kolb, Josef: Holzbau mit System. Tragkonstruktion und Schichtaufbau der Bauteile. Basel 2007 Lohmeyer, Gottfried: Schäden an Flachdächern und Wannen aus wasserundurchlässigem Beton. Schadenfreies Bauen, Band 2. Stuttgart 1996 Lohmeyer, Gottfried; Ebeling, Karsten: Schäden an wasserundurchlässigen Wannen und Flachdächern aus Beton. Schadenfreies Bauen, Band 2. Stuttgart 2007 Lohmeyer, Gottfried; Ebeling, Karsten: Weiße Wannen einfach und sicher. Konstruktion und Ausführung wasserundurchlässiger Bauwerke aus Beton. Düsseldorf 2009 Mönck, Willi; Rug, Wolfgang: Holzbau – Bemessung und Konstruktion. Berlin 2008 Pöter, Hans: Metallleichtbaukonstruktionen: Früher und heute. In: Stahlbau 05/2009, S. 288ff. Pöter, Hans: Bausysteme aus Stahl für Dach und Fassade. Hrsg. vom Stahl-Informations-Zentrum, Düsseldorf 2010 Schulitz, Helmut C. u. a.: Stahlbau Atlas. München /Basel 1999 Stahl-Informations-Zentrum: Bausysteme aus Stahl für Dach und Fassade. Dokumentation 558. Düsseldorf 2010 Weller, Bernhard u. a.: Konstruktiver Glasbau. München 2008 Werner, Hartmut: Brettstapelbauweise. In: Informationsdienst Holz: Holzbau Handbuch Reihe 1, Teil 17, Folge 1. Düsseldorf 1997 Winter, Stefan; Schopbach, Holger: Hoch gestapelt – Brettstapeldecken in der Quasi-Balloon-Bauweise. In: Holzbau – die neue quadriga, 01/2004

Teil C

Bauphysik

Wärmeschutz Dederich, Ludger: Flachdächer in Holzbauweise. Hrsg. vom Holzabsatzfonds. Bonn 2008 Gösele, Karl; Schüle, Walter: Schall – Wärme – Feuchte. Grundlagen, neue Erkenntnisse und Ausführungshinweise für den Hochbau. Wiesbaden 1997 Hauser, Gerd; Stiegel, Horst: Wärmebrücken-Atlas für den Mauerwerksbau. Wiesbaden 2001 Hauser, Gerd; Stiegel, Horst: Pauschalierte Erfassung der Wirkung von Wärmebrücken. In: Bauphysik 17/1995, S. 65ff. Künzel, Hartwig M.; Sedlbauer, Klaus: Reflektierende Flachdächer – Sommerlicher Wärmeschutz kontra Feuchteschutz. In: IBP-Mitteilung 482. Stuttgart 2007 Künzel, Hartwig M.: Bieten begrünte Umkehrdächer einen dauerhaften Wärmeschutz? In: IBP-Mitteilung 271. Stuttgart 1995 Künzel, Helmut: Wie ist der Feuchteeinfluss auf die Wärmeleitfähigkeit von Baustoffen unter heutigen Bedingungen zu bewerten? In: Bauphysik 11/1989, S. 185ff. Maßong, Friedhelm: EnEV 2009 kompakt. Über 100 Antworten auf die wichtigsten Fragen zum Energieausweis. Köln 2009 Maßong, Friedhelm: Wärmeschutz nach EnEV 2009 im Dach- und Holzbau. Sichere Konstruktionen, Projekte, Energieausweise. Köln 2010

Richter, Ekkehard; Fischer, Heinz M.: Lehrbuch der Bauphysik. Schall – Wärme – Feuchte – Licht – Brand – Klima. Wiesbaden 2008 Sedlbauer, K., Gottschling, H.: Sommerliche Temperaturbeanspruchung der Dachhaut bei belüfteten und nicht belüfteten Flachdächern. In: IBP-Mitteilung 357. Stuttgart 1999 Feuchteschutz Finch, G.; Hubbs, B.; Bombino, R.: Osmosis and the Blistering of Polyurethane Waterproofing Membranes. 12th Canadian Conference on Building Science and Technology, Montreal 2009 Geißler, Achim; Hauser, Gerd: Abschätzung des Risikopotentials infolge konvektiven Feuchtetransports. Abschlussbericht AIF-Forschungsvorhaben Nr. 12764. Kassel 2002 Geshwiler, M.: Air Pressures in Wood Frame Walls. Thermal Performance of the Exterior Envelopes of Buildings. 7th Conference Clearwater Beach. Florida 1998 Gösele, Karl; Schüle, Walter: Schall – Wärme – Feuchte. Grundlagen, neue Erkenntnisse und Ausführungshinweise für den Hochbau. Wiesbaden 1997 Künzel Hartwig. M.: Verfahren zur ein- und zweidimensionalen Berechnung des gekoppelten Wärme- und Feuchtetransports in Bauteilen mit einfachen Kennwerten. Dissertation. Stuttgart 1994 Künzel, Hartwig. M.: Dampfdiffusionsberechnung nach Glaser – quo vadis? In: IBP-Mitteilung 355. Stuttgart 1999 Künzel, Hartwig M.; Sedlbauer, Klaus: Reflektierende Flachdächer – sommerlicher Wärmeschutz kontra Feuchteschutz. In: IBP-Mitteilung 482. Stuttgart 2007 Künzel, Hartwig M.; Zirkelbach, Daniel: Trocknungsreserven schaffen – Einfluss des Feuchteeintrags aus Dampfkonvektion. In: Holzbau – die neue quadriga 01/2010, S. 28ff. Mohrmann, Martin: Feuchteschäden beim Flachdach. In: Holzbau – die neue quadriga, 03/2007, S. 13ff. Oswald, Rainer: Fehlgeleitet. Unbelüftete Holzdächer mit Dachabdichtungen. In: deutsche bauzeitung 07/2009, S. 74ff. Schmidt, Daniel; Winter, Stefan: Flachdächer in Holzbauweise. Hrsg. vom Informationsdienst Holz. Bonn 2008 Sedlbauer, Klaus: Vorhersage von Schimmelpilzbildung auf und in Bauteilen. Dissertation. Stuttgart 2001 Brandschutz Berghofer, Ernest; Hausladen, Gerhard; Giertlova, Zuzanna; Sonntag, Rainer: Konzeptioneller Brandschutz. Strategien für ganzheitliche Gebäudeplanung. München 2004 Institut für Schadenverhütung und Schadenforschung der öffentlichen Versicherer e.V. (IFS) (Hrsg.): IFS Report 09/2006. Kiel 2006 Mayr, Josef; Battran, Lutz: Handbuch Brandschutzatlas. Köln 2009 Schneider, Ulrich; Fransen, Jean Marc; Lebeda, Christian: Baulicher Brandschutz. Nationale und europäische Normung, Bauordnungsrecht, Praxisbeispiele. Berlin 2008 Schallschutz Gösele, Karl; Schüle, Walter: Schall – Wärme – Feuchte. Grundlagen, neue Erkenntnisse und Ausführungshinweise für den Hochbau. Wiesbaden 1997 Scholl, Werner; Bietz, Heinrich: Integration des Holz- und Skelettbaus in die neue DIN 4109. Abschlussbericht. Stuttgart 2005 Umweltministerium Baden-Württemberg (Hrsg.): Lärmschutz für kleine Ohren. Leitfaden zur akustischen Gestaltung von Kindertagesstätten. Stuttgart 2009 Weber, L.; Koch, S.: Anwendung von SpektrumAnpassungswerten. Teil 1: Luftschalldämmung. In: Bauphysik 21/1999, S. 167ff. Weber, L.; Schreier, H.; Brandstetter, K.-D.: Measurement of Sound Insulation in Laboratory – Comparison of Different Methods. In: Proceedings – International Conference on Acoustics. Rotterdam 2009, S. 701ff. Weber, L.; Seidel, J.; Rotaru, D.; Zhou, X.: Messung von Regengeräuschen nach DIN EN ISO 140-18. In: Fortschritte der Akustik. Band 2. Berlin 2006, S. 465ff.

Literatur/Adressen

Teil D

Konstruktive Grundlagen

Werkstoffe Bobran, Hans W., Bobran-Wittfoht, Ingrid, Schlauch, Dirk: Flachdachaufbauten mit Dichtungsbahnen – Die Suche nach dem sicheren Dach. In: Detail 07–08/2002, S. 954ff. Bobran-Wittfoht, Ingrid; Schlauch, Dirk: Abdichtungsbahnen für das Flachdach – Die Qual der Wahl. In: Detail 05/2001, S. 912ff. Eiserloh, Hans Peter: Handbuch Dachabdichtung. Aufbau – Werkstoffe – Verarbeitung – Details. Köln 2009 Ernst, Wolfgang: Flüssigabdichtungen – eine Alternative nicht nur für komplexe Dachflächen. In: Detail 12/2006, S. 1438ff. Haack, Alfred; Emig, Karl-Friedrich: Abdichtungen im Gründungsbereich und auf genutzten Deckenflächen. Berlin 2002 Hegger, Manfred u. a.: Baustoff Atlas. München 2005 Holzapfel, Walter: Werkstoffkunde für Dach-, Wand- und Abdichtungstechnik. Köln 2003 Kennzeichnungspflicht für Dachsubstrate. In: Dach + Grün 1/2009, S. 6 Köhler, Martin: Geotextilrobustheitsklassen: Eine praxisnahe Beschreibung der Robustheit von Vliesstoffen und Geweben gegenüber Einbaubeanspruchungen. In: tis Tiefbau Ingenieurbau Straßenbau 11/2007, S. 52 Mötzl, Hildegund; Zegler, Thomas: Ökologie der Dämmstoffe. Wien/New York 2000 Oswald; R., Spilker, R.; Liebert, G.; Sous, S.; Zöller, M.: Zuverlässigkeit von Flachdachabdichtungen aus Kunststoff- und Elastomerbahnen. Stuttgart 2008 Riegler, Rosina: Fachgerechte Ausführung und Sanierung von Flachdächern und Gründächern. Merching 2009 Schittich, Christian u. a.: Glasbau Atlas. München/Basel 2006 Schunck, Eberhard u. a.: Dach Atlas. München/Basel 2002 Konstruktionen Bobran, Hans W., Bobran-Wittfoht, Ingrid, Schlauch, Dirk: Flachdachaufbauten mit Dichtungsbahnen – Die Suche nach dem sicheren Dach. In: Detail 7–8/2002, S. 954ff. Bobran-Wittfoht, Ingrid; Schlauch, Dirk: Abdichtungsbahnen für das Flachdach – Die Qual der Wahl. In: Detail 05/2001, S. 912ff. Bundesverband der deutschen Zementindustrie e.V. (Hrsg.): Flachdächer aus Zement. Zement-Merkblatt Hochbau. Hannover 1999 Buttschardt, Tillmann: Extensive Dachbegrünungen und Naturschutz. Karlsruhe 2001 Euro Inox (Hrsg.): Dächer aus Edelstahl Rostfrei. Reihe Bauwesen, Band 4. Luxemburg 2004 Haack, Alfred; Emig, Karl-Friedrich: Abdichtungen im Gründungsbereich und auf genutzten Deckenflächen. Berlin 2002 Holzapfel, Walter: Dächer. Erweitertes Fachwissen für Sachverständige und Baufachleute. Stuttgart 2009 Lech, Jürgen: Dach- und Bauwerksabdichtung in der Praxis. Schadensbilder, Sanierungsmöglichkeiten, Detaillösungen. Renningen 2008 Liesecke, H. J.: Begrünung von Well- und Trapezprofilen mit einem Verbundschaumstoff. In: Dach + Grün, 01/2003 Lohmeyer, Gottfried: Flachdächer – einfach und sicher. Konstruktion und Ausführung von Flachdächern aus Beton ohne besondere Dichtungsschicht. Düsseldorf 1993 Molitor, Patrick: Der Photovoltaik-Anlagen Projektleitfaden. Solaranlagen Grundwissen von A–Z. Hamburg 2009 Riegler, Rosina: Fachgerechte Ausführung und Sanierung von Flachdächern und Gründächern. Merching 2009 Schittich, Christian u. a.: Glasbau Atlas. München/Basel 1998 Schubert, Reinhard: Dächer mit Dachabdichtungen. Bochum 2002 Schunck, Eberhard u. a.: Dach Atlas. München/Basel 2002 Spilker, Ralf; Oswald, Rainer: Flachdachsanierung über durchfeuchteter Dämmschicht. Aachen 2003

Adressen Bundesverband Glasindustrie e. V. Am Bonneshof 5 D-40474 Düsseldorf www.bvglas.de Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e. V. Budapester Straße 31 D-10787 Berlin www.dafstb.de Deutscher Dachgärtner Verband e. V. (DDV) Postfach 20 25 D-72610 Nürtingen www.dachgaertnerverband.de www.gruendaecher.de Europäische Vereinigung dauerhaft dichtes Dach e. V. (ddD) Wolfratshauser Strasse 45 b D-82049 Pullach Fachverband Tageslicht und Rauchschutz e. V. Ernst-Hilker-Straße 2 D-32758 Detmold www.fvlr.info Fachvereinigung Deutscher Betonfertigteilbau e. V. (FDB) Schloßallee 10 D-53179 Bonn www.fdb-wissensdatenbank.de Fachvereinigung Bauwerksbegrünung e. V. (FBB) Kanalstraße 2 D-66130 Saarbrücken www.fbb.de Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau e. V. (FLL) Colmantstr. 32 D-53115 Bonn www.fll.de Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) Nobelstraße 12 D-70569 Stuttgart www.ibp.fraunhofer.de

Industrieverband Hartschaum e. V. (IVH) Kurpfalzring 100a D-69020 Heidelberg www.IVH.de Industrieverband Kunststoff-Dach und Dichtungsbahnen e. V. (DUD) Ahastraße 7 D-64285 Darmstadt www.dud-ev.de Industrieverband Polyurethan-Hartschaum e. V. (IVPU) Kriegerstr. 17 D-70191 Stuttgart www.ivpu.de Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein (sia) Selnaustrasse 16 Postfach CH-8039 Zürich www.sia.ch Stahl-Informations-Zentrum Postfach 10 48 42 D-40039 Düsseldorf www.stahl-info.de Verein Deutscher Ingenieure e. V. (VDI) Graf-Recke-Str. 84 D-40239 Düsseldorf www.vdi.de Verband für Bauwerksbegrünung Wiedner Hauptstraße 63 A-1045 Wien www.gruendach.at Verband Österreichischer Ingenieure (VÖI) Eschenbachgasse 9 A-1010 Wien www.voi.at Zentralverband des deutschen Dachdeckerhandwerks e. V. (ZVDH) Fachverband Dach-, Wand- und Abdichtungstechnik Fritz-Reuter-Str. 1 D-50968 Köln www.dachdecker.de

Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) Institutsteil Holzkirchen Fraunhoferstraße 10 D-83626 Valley/Oberlaindern www.ibp.fraunhofer.de Gütegemeinschaft Kunststoff Dach- und Dichtungsbahnen-Verleger e. V. (KDV) Über dem Neckar 5 D-74394 Hessigheim www.guetegemeinschaft-kdv.de Gütegemeinschaft Substrate für Pflanzen e.V. Heisterbergallee 12 D-30453 Hannover www.substrate-ev.org Industrieverband Bitumen-Dach- und Dichtungsbahnen e. V. (vdd) Mainzer Landstr. 55 D-60329 Frankfurt am Main www.derdichtebau.de Industrieverband für Bausysteme im Metallleichtbau (IFBS) Max-Planck-Straße 4 D-40237 Düsseldorf www.ifbs.de

203

Abbildungsnachweis

Abbildungsnachweis

B 1.23 B 1.24 B 1.25

Allen, die durch Überlassung ihrer Bildvorlagen, durch Erteilung von Reproduktionserlaubnis und durch Auskünfte am Zustandekommen des Buches mitgewirkt haben, sagen die Autoren und der Verlag aufrichtigen Dank. Fotos, zu denen kein Fotograf genannt ist, sind Autorenbzw. Architektenaufnahmen, Werkfotos oder stammen aus dem Archiv der Zeitschrift DETAIL. Trotz intensiven Bemühens konnten wir einige Urheber der Abbildungen nicht ermitteln, die Urheberrechte sind jedoch gewahrt. Wir bitten in diesen Fällen um entsprechende Nachricht. Die Zahlen beziehen sich auf die Abbildungsnummern.

B 1.26 B 1.27 B 1.28

Teil A A

Einführung Christian Schittich, München

A 1–2 A 3–5 A6 A7 A 8 –10

Jan Martin Klessing, Karlsruhe Christian Schittich, München Ruth Schittich, München Burkhard Franke, München Piper, J.: Die Natur der hängenden Gärten. In: Daidalos Nr. 23, 1987 A 11 Gollwitzer, Gerda; Wirsing, Werner: Dachgärten + Dachterrassen. München 1962 A 12 Döcker, R.: Terrassentyp. Stuttgart 1929 A 13 Opderbecke, A.: Der Dachdecker und Bauklempner. Leipzig 1901, Nachdruck A 14 Deutsche Bauzeitung (Hrsg.): Baukunde des Architekten. Berlin 1893 A 15 Garnier, T.: Die ideale Industriestadt. Tübingen 1989 A 16 Frank Lloyd Wright in his Renderings 1887–1959. A. D. A. Edita, Tokio 1984 A 17 Weintraub, Alan; Hess, Alan: Frank Lloyd Wright – Moderne Häuser. München 2009 A 18 Ausgeführte Bauten und Entwürfe von Frank Lloyd Wright. Tübingen 1986 A 19 Adolf Loos, Graphische Sammlung Albertina. Wien 1989 A 20 –21 Christian Schittich, München A 22 Warncke, C.-P.: De Stijl 1917–1931. Köln 1990 A 23 Cornelia Hellstern, München A 24 Le Corbusier, Feststellungen zu Architektur und Städtebau. Frankfurt / Berlin 1964 A 25 Christian Schittich, München A 26 Döcker, R.: Terrassentyp. Stuttgart 1929 A 27 Stadt und Siedlung, Monatsheft zur Deutschen Bauzeitung, 1928 A 28 Bauwelt 1926 A 31 Nerdinger, Winfried: Konstruktion und Raum in der Architektur des 20. Jahrhunderts. München 2002 A 32 Christian Schittich, München A 33 Eberhard Schunck, München A 34 Nate Umstead, Grand Rapids, Michigan A 35 Werner Huthmacher, Berlin A 36 Shinkenchiku-sha, Tokio A 37 Georges Fessy, Paris A 38 Shinkenchiku-sha, Tokio

Teil B Tragkonstruktionen B

David Franck, Ostfildern

Tragwerk B 1.1 Jan-Oliver Kunze, Berlin B 1.6 nach DIN 1055-3 B 1.7 siehe B 1.6 B 1.8 nach DIN EN 1991-1-3 B 1.9 –10 nach DIN 1055-5 B 1.12 nach DIN 1055-4 B 1.13 siehe B 1.12 B 1.14 siehe B 1.12 B 1.15 siehe B 1.12 B 1.16 siehe B 1.12 B 1.17 siehe B 1.12

204

Andreas Keller, Altdorf Tim Bergmann und Roman Schmidt, München WING, Hong Kong http://commons.wikimedia.org Dietmar Strauß, Besigheim Serge Kreis/Carmenzind Gräfensteiner, Zürich Hiroyuki Hirai, Tokio

Tragschichten B 2.11 Fischer Profil GmbH, Netphen-Deuz B 2.14 a Mevaco GmbH, Schlierbach B 2.14 b–c Stahl-Informations-Zentrum, Düsseldorf B 2.19 a – c Hans-Joachim Heyer, Werkstatt für Fotografie, Universität Stuttgart B 2.19 d Holzabsatzfonds, Bonn B 2.20 a – d siehe B 2.19 d B 2.35 Werner Huthmacher/arturimages B 2.37 nach Technische Regeln für die Verwendung von linienförmig gelagerten Verglasungen (TRLV). 2006-08 B 2.39 nach Haldimann, Matthias: Structural Use of Glass. IABSE Structural Engineering Documents 10. Zürich 2008

Teil C C

Bauphysik Werner Huthmacher/arturimages

Wärmeschutz C 1.1 Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Holzkirchen C 1.3 nach Karl Gertis, Stuttgart C 1.4 siehe C 1.3 C 1.6 nach Künzel, Helmut: Was ist der Feuchteeinfluss auf die Wärmeleitfähigkeit von Baustoffen unter heutigen Bedingungen zu bewerten? In: Bauphysik 11/1998 C 1.7 Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Holzkirchen C 1.8 siehe C 1.7 C 1.9 siehe C 1.3 C 1.11 siehe C 1.3 C 1.14 nach Gertis, Karl; Hauser, Gerd: Temperaturbeanspruchung von Stahlbetondächern. In: IBPMitteilung 10. Stuttgart 1975 C 1.15 siehe C 1.7 C 1.16 siehe C 1.7 C 1.17 siehe C 1.7 C 1.18 nach Dederich, Ludger: Flachdächer in Holzbauweise. Hrsg. vom Holzabsatzfonds. Bonn 2008 C 1.21 Alwitra GmbH & Co., Trier C 1.22 siehe C 1.7 C 1.23 siehe C 1.7 C 1.24 nach DIN EN ISO 6964 C 1.27 nach DIN 4108-2 C 1.28 siehe C 1.24 C 1.29 siehe C 1.7 C 1.30 siehe C 1.7 C 1.31 nach DIN EN ISO 6946 C 1.32 siehe C 1.7 C 1.34 nach Energieeinsparverordnung (EnEV) – Verordnung über energieeinsparenden Wärmeschutz und energieeinsparende Anlagentechnik bei Gebäuden. 2009-03 C 1.35 Klaus Leidorf, Buch am Erlbach Feuchteschutz C 2.1 WOLFIN Bautechnik, Wächtersbach C 2.2 Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Holzkirchen C 2.3 siehe C 2.2 C 2.4 siehe C 2.2 C 2.5 siehe C 2.2 C 2.6 a – b siehe C 2.2 C 2.7 siehe C 2.2 C 2.8 a – b siehe C 2.2 C 2.9 a – b siehe C 2.2 C 2.10 nach DIN 4108-3 C 2.11 a – e siehe C 2.2 C 2.12 siehe C 2.2 C 2.13 siehe C 2.2 C 2.14 a – b nach DIN 4108-7 C 2.15 a – b siehe C 2.14 C 2.16 a – b siehe C 2.14

C 2.17

C 2.18 a – c C 2.19 C 2.20 C 2.21 C 2.22 C 2.23 a – b C 2.24 C 2.25 a – b C 2.26 C 2.27 C 2.28 a – b

Finch, G.; Hubbs, B.; Bombino, R.: Osmosis and the Blistering of Polyurethane Waterproofing Membranes. 12th Canadian Conference on Building Science and Technology, Montreal 2009 siehe C 2.17 siehe C 2.2 siehe C 2.2 siehe C 2.2 siehe C 2.2 nach DIN EN 15 026 siehe C 2.2 siehe C 2.2 siehe C 2.2 siehe C 2.2 siehe C 2.2

Brandschutz C 3.1 WOLFIN Bautechnik, Wächtersbach C 3.2 nach Institut für Schadenverhütung und Schadenforschung der öffentlichen Versicherer e. V. (IFS) (Hrsg.): IFS Report 09/2006. Kiel 2006 C 3.3 nach Schneider, Ulrich; Fransen, Jean Marc; Lebeda, Christian: Baulicher Brandschutz. Nationale und europäische Normung, Bauordnungsrecht, Praxisbeispiele. Berlin 2008 C 3.5 nach DIN EN 13 501 und DIN 4102 C 3.6 nach Musterbauordnung, November 2002 C 3.7 siehe C 3.3 C 3.8 nach Fachkommission Bauaufsicht der ARGEBAU (Hrsg.): Muster-Richtlinie über den baulichen Brandschutz im Industriebau. 2000 –2003 Schallschutz C 4.1 Roland Zihlmann/Fotolia C 4.2 Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Stuttgart C 4.3 siehe C 4.2 C 4.4 siehe C 4.2 C 4.5 siehe C 4.2 C 4.6 Müller-BBM, Planegg C 4.7 siehe C 4.2 C 4.8 siehe C 4.2 C 4.9 siehe C 4.2 C 4.10 siehe C 4.2 C 4.11 Roland Halbe, Stuttgart C 4.12 siehe C 4.2 C 4.13 siehe C 4.2 C 4.14 siehe C 4.2

Teil D D

Konstruktive Grundlagen Ivan Brodey, Oslo

Werkstoffe D 1.1 Optigrün international, KrauchenwiesGöggingen D 1.2 nach DIN 18 531 D 1.3 nach DIN EN ISO 10 456 D 1.6 –7 Industrieverband Bitumen-Dach- und Dichtungsbahnen (vdd ), Frankfurt/Main D 1.8 –10 nach Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerks e. V.; Hauptverband der Deutschen Bauindustrie e. V. (Hrsg.): Fachregel für Abdichtungen – Flachdachrichtlinie. Köln 2008 D 1.11–12 WOLFIN Bautechnik, Wächtersbach D 1.17 nach Fachvereinigung Bauwerksbegrünung e.V. (FBB); www.fbb.de/dachbegruenung/ planungshinweise/pflanzenlisten/ D 1.18 Paul Bauder GmbH & Co. KG, Stuttgart D 1.19 ZinCo GmbH, Unterensingen D 1.22 a – f Frank Kaltenbach, München D 1.25 Saint-Gobain Isover G+H AG, Ludwigshafen am Rhein Konstruktionen D 2.1 Knauf Insulation GmbH, Simbach am Inn D 2.3 IB Bludau, München D 2.7 nach Sika Deutschland GmbH D 2.8 nach Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerks e. V.; Hauptverband der Deutschen Bauindustrie e. V. (Hrsg.): Fachregel für

Abbildungsnachweis/Autoren

Abdichtungen – Flachdachrichtlinie. Köln 2008 D 2.9 siehe D 2.7 D 2.10 nach Heidrun Wichmann CAD-point, Oranienburg D 2.11 siehe D 2.10 D 2.12 Sika Deutschland GmbH D 2.13 Saint-Gobain Isover G+H AG, Ladenburg D 2.14 nach Recticel Dämmsysteme, Wiesbaden D 2.17 Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Holzkirchen D 2.24 nach ZinCo GmbH, Unterensingen D 2.25 ZinCo GmbH, Unterensingen D 2.26 siehe D 2.25 D 2.28 siehe D 2.25 D 2.30 siehe D 2.25 D 2.32–33 nach ZinCo GmbH, Unterensingen D 2.36 nach Euro Inox, Luxemburg D 2.42 siehe D 2.8 D 2.43 siehe D 2.32 D 2.44 nach Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerks e. V. (Hrsg.): Fachregeln für Metallabdeckungen im Dachdeckerhandwerk. Köln 2006 D 2.45 siehe D 2.44 D 2.46 DWS Pohl GmbH, Düren D 2.47 siehe D 2.44 D 2.49 Britta Frenz, Düsseldorf D 2.50 nach DIN V 18 599-4 D 2.52 nach Fachverband Lichtkuppeln, Lichtband und RWA e.V., Mühlheim an der Ruhr D 2.53 nach ABS Absturzsicherung mit System, Kevelaer D 2.54 siehe D 2.3 D 2.55 siehe D 2.25 D 2.56 siehe D 2.32 D 2.57 siehe D 2.25 D 2.58 nach DIN 1986-100 D 2.60 siehe D 2.3 D 2.61 siehe D 2.3 D 2.62 siehe D 2.58 D 2.64 siehe D 2.58 D 2.65 a – b nach Geberit Vertriebs GmbH, Pfullendorf

Autoren

Teil E

Konstruktionen im Detail

E

Jens Markus Lindhe, Kopenhagen

Teil F

Gebaute Beispiele im Detail

F

Roland Halbe/arturimages

Rainer Barthel Jahrgang 1955 Studium Bauingenieurwesen an der Universität Stuttgart 1980 –1982 Mitarbeiter bei Frei Otto am Institut für leichte Flächentragwerke, Universität Stuttgart, und im Atelier Warmbronn 1983 –1990 Assistent bei Prof. Fritz Wenzel am Institut für Tragkonstruktionen, Universität Karlsruhe 1991 Promotion am Institut für Tragkonstruktionen, Universität Karlsruhe 1990 –1991 Mitarbeiter bei Ove Arup & Partner, London 1991 –1993 Mitarbeiter bei Wenzel Frese Pörtner Haller, Karlsruhe seit 1993 Professor für Tragwerksplanung an der Technischen Universität München 1996 Gründung des Ingenieurbüros Barthel & Maus, Beratende Ingenieure, München seit 2009 Lehrbeauftragter der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH)

S. 150 –151 S. 152 –153 S. 154 S. 155 links S. 155 rechts S. 156 oben S. 156 unten S. 157 S. 158 S. 159 S. 160 –161 S. 162 –163 S. 164 –165 S. 166 –167 S. 168 S. 169 S. 170 links S. 170 rechts S. 171 S. 174 –175 S. 176 S. 180 –182 S. 183 S. 184 S. 185 S. 186 –188 S. 189 S. 190 S. 191 S. 192 –193 S. 195 S. 196 –197 S. 199

Jörg Hempel, Aachen Ulrich Schwarz, Berlin Duccio Malagamba, Barcelona Christian Schittich, München Duccio Malagamba, Barcelona Duccio Malagamba, Barcelona Christian Schittich, München Iwan Baan, Amsterdam Roland Halbe, Stuttgart Thomas Madlener, München Richard Bryant/arcaid/archenova Ed Reeve, London Roland Halbe/arturimages Roland Halbe/arturimages Thomas Madlener, München Jan-Oliver Kunze, Berlin Jan-Oliver Kunze, Berlin Christian Richters, Münster Sabine Drey, München Fernando Alda, Sevilla Jens Lindhe, Kopenhagen Margherita Spiluttini, Wien Philippe Ruault, Nantes Ramon Prat, Barcelona Maurizio Marcato, Verona Iwan Baan, Amsterdam Hanns Joosten, Berlin Werner Huthmacher, Berlin Hanns Joosten, Berlin Werner Huthmacher, Berlin Katsuhisa Kida, Tokio Michael Heinrich, München Johanna Reichel-Vossen, Kassel

Klaus Sedlbauer Jahrgang 1965 Physikstudium an der Ludwig-Maximilians-Universität München ab 1992 wissenschaftlicher Mitarbeiter am FraunhoferInstitut für Bauphysik (IBP) in Stuttgart und Holzkirchen 2001 Promotion an der Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen der Universität Stuttgart 2003 Professor für Konstruktive Bauphysik und Gebäudetechnik an der Fachhochschule Rosenheim seit 2003 Institutsleiter des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik und Ordinarius für Bauphysik der Universität Stuttgart Mitglied in nationalen und internationalen Beiräten und Fachgremien (z. B. CIB, UBA-Innenraumhygienekommission, BMVBS, DGNB). Zahlreiche Veröffentlichungen und Auszeichnungen im In- und Ausland.

Eberhard Schunck Jahrgang 1937 Architekturstudium an der Technischen Hochschule München 1961–1967 Mitarbeiter bei Prof. Gerhard Weber an der Technischen Hochschule München ab 1967 selbstständige Tätigkeit in München 1981–1984 Professor für Gebäudelehre und Entwerfen an der Fachhochschule Augsburg 1984 –1992 Professor für Planung und Konstruktion im Hochbau an der Universität Stuttgart 1992 – 2002 Ordinarius für Baukonstruktion an der Technischen Universität München zahlreiche Veröffentlichungen u. a. »Dachatlas«, München/Basel 2002

Hartwig M. Künzel Jahrgang 1959 Studium Chemieingenieurwesen an der Universität Erlangen /Nürnberg seit 1987 wissenschaftlicher Mitarbeiter am FraunhoferInstitut für Bauphysik (IBP) Holzkirchen seit 1994 Leiter der Abteilung Hygrothermik am IBP Holzkirchen 1994 Promotion an der Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen der Universität Stuttgart Mitglied bzw. Obmann in internationalen Normungsausschüssen und Fachgremien (z. B. WTA, CEN, ASHRAE). Autor von mehr als 250 Veröffentlichungen in nationalen und internationalen Fachzeitschriften und Kongressbänden.

205

Sachregister

Sachregister A Abdichtung ∫ 86ff., 99 Bitumen- ∫ 87f. Elastomer- ∫ 88f. Flüssig- ∫ 86, 90f. Kunststoff- ∫ 89f. Membran- ∫ 69 mit Photovoltaikelementen ∫ 91 Verlegung ∫ 88f. Abläufe ∫ 114f., 121ff. Abschlüsse ∫ 110f. Absturzsicherung ∫ 113 Achslast ∫ 27 Akustik Außenlärmpegel ∫ 79 Luftschalldämmung ∫ 78 Nachhallzeit ∫ 79f., 83 Raumakustik ∫ 82f. Schalldämmmaß ∫ 78 Schallübertragung ∫ 78ff. Trittschalldämmung ∫ 80f. Anschlüsse ∫ 110f., 121ff. Anwendungskategorien ∫ 86, 110 Asphalt ∫ 87 Attika ∫ 122ff. Auflast ∫ 103 Aussteifung ∫ 34, 36, 39ff. Außenlärmpegel ∫ 79 Ausführung, luftdicht ∫ 67f. Austrocknung ∫ 117 B Bahnen ∫ 86ff. Basisgeschwindigkeitsdruck ∫ 28 Baustoffklassen ∫ 76 Beanspruchungsklassen ∫ 86 Bedachung ∫ 76 befahrbares Dach ∫ 106f., 121ff. begehbares Dach ∫ 106f., 121ff. Begrünung ∫ 92, 104f., 121ff. einfach intensiv ∫ 93, 106 extensiv ∫ 92, 106 intensiv ∫ 93, 106 belüftetes Dach ∫ 101ff. Bepflanzung ∫ 92 Besplittung ∫ 92 Betone mit hohem Wassereindringwiderstand ∫ 35f., 96f., 104 Betonplatte ∫ 35, 104, 121ff. Bitumenbdichtung ∫ 86f., Bitumenbahnen ∫ 86ff. kaltselbstklebend ∫ 88 Verlegung ∫ 88 Bitumenpappe ∫ 14, 17 Blechdeckung ∫ 91 Böengeschwindigkeitsdruck ∫ 28 Brandphasen ∫ 74f. Brandschutz ∫ 74ff. Brandschutzkonzepte ∫ 75 Brandschutznachweis ∫ 75 Bremsschichten ∫ 96 Brettsperrholzdach ∫ 44 Brettstapeldach ∫ 44 Bürstenstreichverfahren ∫ 88 D Dach befahrbar ∫ 106f., 121ff. begehbar ∫ 106f., 121ff. begrünt ∫ 92, 104f., 121ff. belüftet ∫ 98,102 hochbeansprucht ∫ 121ff. nicht belüftet ∫ 98, 102 Dachabdichtung ∫ 86ff., 99, 121ff. Dachanschluss ∫ 121ff. Dachaufbau ∫ 98ff. Dachbahnen ∫ 86ff. Dachentwässerung ∫ 113ff., 121ff.

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Dachgarten ∫ 12, 17 Dachgully ∫ 104 Dachrand ∫ 104, 111 Dachschichten ∫ 86ff. Dachterrasse ∫ 14, 106 Dachüberstand ∫ 121ff. Dämmschicht ∫ 60, 98, 101 Dämmung ∫ 93ff. Gefälle- ∫ 101 Holzfaser ∫ 95 Mineralwolle ∫ 94 Schaumglas ∫ 94f. Schaumkunststoffe ∫ 94 Verlegung ∫ 93 Wärme- ∫ 60, 101 Dämmschichtdicken ∫ 60ff. Dampfbremse ∫ 73, 96, 101f. Dampfdiffusionsstrom ∫ 65 Dampfdiffusionswiderstand ∫ 66, 69 Dampfdruck ∫ 62 Dampfsperre ∫ 65, 101f. Deckschichten ∫ 98f., 107 Dichtung über Dämmung ∫ 102, 121ff. Dichtung unter Dämmung ∫ 102f., 121ff. Dichtung zwischen Dämmung ∫ 103f. Doppelstegplatten ∫ 37 Drahtglas ∫ 109 Dränage ∫ 93, 106 Druckbelastungsklassen ∫ 93 Druckentwässerung ∫ 116, 124 Durchdringungen ∫ 111, 113, 121ff. Durchlaufträger ∫ 30 E Edelstahlbänder ∫ 108 effektive Stützweite ∫ 35 Eigenlasten ∫ 26 Eigenschaftsklassen ∫ 86 einfache intensive Begrünung ∫ 93, 106 Einfeldträger ∫ 30ff. eingespannter Träger ∫ 32 Einscheibensicherheitsglas ∫ 45 Einzelbefestigung ∫ 100 Elastomerdichtungsbahnen ∫ 86, 88f. Elementplatten ∫ 36 Emission ∫ 52f. Emissionsgrad ∫ 53 Energiedurchlass ∫ 112 Energietransmission ∫ 52 Energieverlust ∫ 103 Energieeinsparverordnung ∫ 59, 93 energiesparender Wärmeschutz ∫ 59 Entlüftung ∫ 117 Entstehungsbrand ∫ 74 Entwässerung ∫ 93, 103, 113ff., 121ff. Ersatzstützweite ∫ 35 erzwungene Konvektion ∫ 51 extensive Begrünung ∫ 92, 105f. F Fachwerkrahmen ∫ 31 Fachwerkträgerrost ∫ 31 Fallleitungen ∫ 116 Fertigteilelementplatten ∫ 36 Fertigteilplatten mit Ortbetonergänzung ∫ 36 ohne Ortbetonergänzung ∫ 36 aus Porenbeton ∫ 38 TT-Platten ∫ 37 Trogplatten ∫ 37 Festigkeitswerte ∫ 25 Feuchte ∫ 62ff. feuchteadaptive Dampfbremse ∫ 72f., 96, 104 Feuchtelasten ∫ 64f. Feuchteschäden ∫ 65 Feuchteschutz ∫ 62ff., 69f., 73 Feuchtespeicherung ∫ 63, 71 Feuchtetransport ∫ 63

Feuerwiderstandsdauer ∫ 75f. Feuerwiderstandsfähigkeit ∫ 76 Feuerwiderstandsklassen ∫ 76 Flächenlast ∫ 27 Filterschicht ∫ 93 Floatglas ∫ 45 Flüssigabdichtung ∫ 90 Freispiegelentwässerung ∫ 116, 124 freie Konvektion ∫ 51 Fuge ∫ 100, 122ff. Furnierschichtholz 42 Furniersperrholz 42 G Gartenanlage 106 Gefälle ∫ 95, 102f. Gefälledämmung ∫ 101 Gefälleschichten ∫ 95 Gefälleestrich ∫ 95 Gefälleplatten ∫ 95 Gelenkrahmen ∫ 30f. Gelenkträger ∫ 32 Geotextilen ∫ 93 Gießverfahren ∫ 88 Glas ∫ 44ff., 91, 109f. Draht- ∫ 108 Einscheibensicherheits- ∫ 45 Guss- ∫ 45 Isolier- ∫ 47 Lagerung ∫ 47, 110 Neigung ∫ 109 Schaum- ∫ 94 teilvorgespannt ∫ 46 Überkopfverglasung ∫ 47 Verbundsicherheits- ∫ 46 Verlegung ∫ 109 vorgespannt ∫ 45 Wärmeschutz- ∫ 109 Glasdach ∫ 109f., 121ff. Glasfalz ∫ 109 Glasgewebe ∫ 87 Glashalterung ∫ 109 Glasvlies ∫ 87f. Glaser-Verfahren ∫ 69 Glaswolle ∫ 94 Grenzwassergehalt ∫ 72 Gründach ∫ 104f., 121ff. Gussasphalt ∫ 18 Gussglas ∫ 45 H Haftbrücken ∫ 96 hängende Gärten ∫ 12 Heizkeilschweißen ∫ 88 hochbeanspruchtes Dach ∫ 121ff. Hochfrequenzschweißen ∫ 88 Hohlkastenbauweise ∫ 42 Hohlkastenelement ∫ 42f. Holz ∫ 25, 41ff. Holz-Beton-Verbundsystem ∫ 44 Holzfaserdämmplatten ∫ 95 Holzwerkstoffplatte ∫ 42f. Holzzementdach ∫ 12 Hubschrauberlandeplatz ∫ 27, 121ff. hygroskopische Baustoffe ∫ 63 Hygrothermik ∫ 62 hygrothermische Vorgänge ∫ 64 I intensive Begrünung ∫ 93, 105f. Isolierglas ∫ 47, 91, 109 K Kaltdach ∫ 102 kaltselbstklebende Bitumenabdichtung ∫ 88 Kapillarleitung ∫ 63, 71 Kassettenprofile ∫ 41 Kiesdeckung ∫ 99 Kiesschüttung ∫ 92, 99 Knicken ∫ 31

Klassizismus ∫ 14 Kondensation ∫ 62, 64 Konstruktionsschichten ∫ 98ff. Konvektion erzwungene ∫ 51 freie ∫ 51 Luft- ∫ 65, 67 Dampf- ∫ 63, 68 Wasserdampf- ∫ 67 Kork ∫ 18 Korrosion ∫ 91 Körperschall ∫ 81 Körperschallisolation ∫ 81 Kunststoffdichtungsbahn ∫ 86, 88ff. kurzwellige Strahlung ∫ 51ff. L langwellige Strahlung ∫ 51, 53 Lasten Achs- ∫ 27 Eigen- ∫ 26 Feuchte- ∫ 64f. Flächen- ∫ 27 Nutz- ∫ 26 Schnee- ∫ 25, 27 Wind- ∫ 25, 28 Latentwärmeeffekte ∫ 71 Latentwärmetransport ∫ 64 Lichtband ∫ 121ff. Lichtkuppeln ∫ 97, 111, 121ff. Lichttransmission ∫ 52 lineare Befestigung ∫ 111 Linienbefestigung ∫ 100, 111 linienförmige Glaslagerung ∫ 47, 110 luftdichte Ausführung ∫ 67f. Luftfeuchte ∫ 62f. Luftschalldämmung ∫ 78f. Luftschichten ∫ 55, 101 Lüftungsquerschnitt ∫ 101 M Massivholzsysteme ∫ 42f. Massivplatten ∫ 35, 37f. Materialunverträglichkeiten ∫ 97 mechanische Befestigung ∫ 100 Metall ∫ 38ff. Metalldach ∫ 108f., 121ff. Metalleindeckungen ∫ 91 Metallfolien ∫ 87 Mindestwärmeschutz im Winter ∫ 59 Mineralwolledämmstoffe ∫ 95 N Nachhallzeit ∫ 79f., 83 nicht belüftetes Dach ∫ 98 nicht hygroskopische Baustoffe ∫ 63 Niederschlag ∫ 114 Notentwässerung ∫ 114ff. Notüberlauf ∫ 122 Nutzlasten ∫ 26 O Oberflächenschutz ∫ 91 Oberflächentemperatur ∫ 51, 53 Ortbetonplatten ∫ 34f. P Pflege ∫ 116 Photovoltaikelemente ∫ 91 Plastomerbitumen ∫ 87, 92 Plattenbelag ∫ 92, 99 Platten Fertigteil- ∫ 36 Holzwerkstoff- ∫ 42 Ortbeton- ∫ 34f. Porenbeton ∫ 38 Profil- ∫ 108 SpannbetonhohlSperrholz- ∫ 42 Stahlbeton- ∫ 35 Stahl-Beton-Verbund- ∫ 36 Trog- ∫ 37

Sachregister/Personenregister

Profile Kassetten- ∫ 41 Stehfalz- ∫ 41 Metalleindeckung ∫ 91 Profilplatten ∫ 108 Profiltafeln ∫ 39, 41 Polyesterharze ∫ 90 Polyestervlies ∫ 87 Polymerbitumenbahnen ∫ 87 Polystyrol-Hartschaum ∫ 94 Polystyrol expandiert (EPS) ∫ 94 extrudiert (XPS) ∫94 Polyurethan-Hartschaum (PUR) ∫94 Porenbeton ∫ 38, 96 punktförmige Glaslagerung ∫ 47, 110 Q Quellschweißen ∫ 88 R Rahmen ∫ 30 Randabschluss ∫ 104, 110f. Rauchabzug ∫ 112 Raumakustik ∫ 82f. Raumfachwerk ∫ 31 Regengeräusche ∫ 81 Regenschutz ∫ 64, 68f. Regenwasserabfluss ∫ 114 Rieselschutzschicht ∫ 101, 103 Rippenbauweise ∫ 42 Rippenelement ∫ 42f. S Sanierung ∫ 60, 116f., 121ff. Schallabsorbtion ∫ 78, 82f. Schalldämmmaß ∫ 78 Schalldämmung ∫ 78ff. Schallimmissionsschutz ∫ 81f. Schalllängsdämmung ∫ 80 schallabsorbierende Bauteile ∫ 83 Schallschutz ∫ 78ff. Schallübertragung ∫ 78ff. Schalung ∫ 25, 42 Schaumglas ∫ 94f. Schaumkunststoffe ∫ 94 Schaumstoffmatten ∫ 96 Scheibentragwirkung ∫ 40 Scheibenwirkung ∫ 42 Schichten ∫ 98ff. Schimmelpilzbildung ∫ 56, 72 Schneelasten ∫ 25, 27 Schüttung ∫ 93, 95 Schutzlagen ∫ 93, 95f. Schwelbrand ∫ 74 Sicherheitskonzept ∫ 24f., 32, 48 Simulationsverfahren ∫ 70 Solargewinne ∫ 60 solare Einstrahlung ∫ 53, 70 Solarzellen ∫ 91 sommerlicher Wärmeschutz ∫ 53, 60f. Sonneneintragskennwert ∫ 60f. Sonnenschutz ∫ 60f. Sonnenstrahlung ∫ 51f. Sonnenschutz ∫ 60, 109 Spannbetonhohlplatten ∫ 37 Sperrschichten ∫ 96 Stabwerksystem ∫ 31 Stahlkonstruktion ∫ 30 Stahlbleche ∫ 38f. Stahlbeton ∫ 34ff., 96 Stahlbeton-Verbundplatte ∫ 36 Stehfalzprofile ∫ 41 Steifigkeitswerte ∫ 25 Steinwolle ∫ 94 Strahlung ∫ 51ff. kurzwellig ∫ 51f. langwellig ∫ 51, 53 Wärme- ∫ 51 Strahlungsbilanz ∫ 53 Strahlungsabsorptionsgrad ∫ 51 Strahlungsemissionsgrad ∫ 51

Stützweite effektive ∫ 35 Ersatz- ∫ 35 Substratschicht ∫ 92f. T Tauwasserbildung ∫ 66 Tauwasserschutz ∫ 66f. Teilsicherheitsbeiwerte ∫ 25 teilvorgespanntes Glas ∫ 46 Temperaturgefälle ∫ 50f. Temperaturfaktor ∫ 56 Terrassenhäuser ∫ 19 Textilien ∫ 93 thermisch bedingte Längenänderungen ∫ 53 thermische Beanspruchung ∫ 53f., 68, 86f. thermische Sanierung ∫ 116 thermische Trennung ∫ 130, 140 Träger Durchlauf- ∫ 30 Einfeld- ∫ 30ff. eingespannt ∫ 32 unterspannt ∫ 31 Trägerrost ∫ 30 Tragschicht ∫ 34ff., 98, 107 Tragwerk ∫ 24ff. Transmission ∫ 52 Transmissionswärmeströme ∫ 60 Transmissionswärmeverlust ∫ 55, 57 Trapezbleche ∫ 39 Trennlage ∫ 96, 100 Trennschicht ∫ 97 Trittschalldämmung ∫ 80f. Trocknungsreserve ∫ 68 Trogplatte ∫ 37 TT-Platten ∫ 37 U Überkopfverglasung ∫ 47 Überlappung ∫ 88, 99 Umkehrdach ∫ 57f., 102f. Unterkühlung ∫ 54 Unterspülung ∫ 102 UV-Beständigkeit ∫ 88ff. V Verbundsicherheitsglas ∫ 46, 91 Verformung ∫ 24, 39, 45 Verglasung ∫ 46f., 91 Verkehrslärm ∫ 79 Verklebung ∫ 99 Verlegung ∫ 88, 93, 108 Verschattung ∫ 60 Vollbrand ∫ 74 Vollholz ∫ 42 Vollwandträgersystem ∫ 30 vorgespannte Elementplatten ∫ 36 vorgespanntes Glas ∫ 45 W Wandanschluss ∫ 121ff. Warmdach ∫ 98 Wärmebrücken ∫ 56f. Wärmedämmung ∫ 60, 101 Wärmedurchgangskoeffizient ∫ 51, 55, 58 Wärmedurchlasswiderstand ∫ 50f., 58 Wärmekapazität ∫ 51 Wärmekonvektion ∫ 50 Wärmeleitfähigkeit ∫ 50f., 54 Wärmeleitung ∫ 50 Wärmeschutz ∫ 50ff. Wärmeschutzglas ∫ 109 Wärmestrahlung ∫ 51 Wärmestrom ∫ 51, 54 Wärmetransport ∫ 55 Wärmeübergangskoeffizient ∫ 51, 55 Wärmeübertragung ∫ 54ff. Wärmeübertragungswiderstand ∫ 55

Wärmeverluste ∫ 59 Wärmeverlustkoeffizient ∫ 56 Wärmeschutz, energiesparender ∫ 59 Warmgasschweißen ∫ 88 Wartung ∫ 116 Wasserdampfdiffusion ∫ 63, 65, 71 Wasserdampfdiffusionsstrom ∫ 65 Wasserdampfkonvektion ∫ 67 Wasserdampfkonzentration ∫ 63 Wasserdampfpartialdruck ∫ 63 Wasserdampfsättigungsdruck ∫ 63 Wassereindringtiefe ∫ 97 Wassereindringwiderstand ∫ 96f. Wasserstau ∫ 68 wasserundurchlässige Betonplatte ∫ 35f., 104, 121ff. Wellbleche ∫ 39ff. Werkstoffunverträglichkeiten ∫ 97 Winddruck ∫ 28 Windlasten ∫ 25 Windsog ∫ 28, 98 winterlicher Mindestwärmeschutz ∫ 59 Wurzelschutzbahn ∫ 93, 105

Personenregister A Ackermann und Partner ∫ 33 Adjaye, David ∫ 162f. Alberti, Leon Battista ∫ 12 Andi, Giulia ∫ 169ff. Atelier Kempe Thill ∫ 152f. Auer + Weber + Architekten ∫ 166ff. B Ban, Shigeru ∫ 33 Barkow Leibinger Architekten ∫ 180ff. Barkow, Frank ∫ 180ff. Behrens, Peter ∫ 18 Benoy Architects ∫ 33 BIG ∫ 176ff. C Camenzind Gräfensteiner ∫ 33 Chipperfield, David ∫ 154ff. D da Vinci, Leonardo ∫ 12 Dietrich, Richard J. ∫ 19 E Ernst, Almut ∫ 21, 189ff. F Foster, Norman ∫ 19 Fuksas, Massimiliano ∫ 20, 183ff.

I Ibos, Jean-Marc ∫ 20 Isler, Heinz ∫ 19 K Kempe, Andre ∫ 152f. L Le Corbusier ∫ 16f. Leibinger, Regina ∫ 180ff. LIN ∫ 169ff. Loos, Adolf ∫ 14f. Lurcat, André ∫ 16 M Maillart, Robert ∫ 13 Mallet-Stevens, Robert ∫ 16 Marperger, Paul Jacob ∫ 12f. Meck, Andreas ∫ 196f. Mies van der Rohe, Ludwig ∫ 14f., 18f. Mondrian, Piet ∫ 16 Murphy/Jahn Architects ∫ 32 P Perrault, Dominique ∫ 20 Pfleghard, Otto ∫ 13 Poelzig, Hans ∫ 15 R Rabitz, Carl ∫ 12 Rietveld, Gerrit ∫ 16 roos Architekten ∫ 172 S Schneider + Schumacher ∫ 150f. Schunck, Eberhard ∫ 198f. Schuster, Franz ∫ 17 Shigeru Ban Architects ∫ 33 T Taut, Bruno ∫ 18 Taut, Max ∫ 18 Terragni, Giuseppe ∫ 16 Tezuka, Takaharu ∫ 21, 194f. Tezuka, Yui ∫ 21, 194f. Thill, Oliver ∫ 152f. U Ullrich, Dieter ∫ 198 V Valero Ramos, Elisa ∫ 174f. van Doesburg, Theo ∫ 16 van’t Hoff, Robert ∫ 16 Vitart, Myrto ∫ 20 W Wright, Frank Lloyd ∫ 14f., 16 Y Yamamoto, Riken ∫ 21

G Garnier, Tony ∫ 13 Geipel, Finn ∫ 169ff. Gropius, Walter ∫ 14f. Grüntuch, Armand ∫ 21, 189ff. Grüntuch Ernst Architekten ∫ 189ff. H Haack + Höfner Architekten 32 Hadid, Zaha ∫ 20, 157ff. Haefli, Max ∫ 13 Haesler, Otto ∫ 18 Häusler, Samuel ∫ 12 Hennebique, François ∫ 13 Hoffmann, Josef ∫ 16 Holl, Steven ∫ 186ff. Homeier + Richter ∫ 164f. Hopkins, Michael ∫ 19

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Autoren und Verlag danken den folgenden Sponsoren für die Förderung der Publikation:

Adolf Würth GmbH & Co. KG, Künzelsau (D) http://www.wuerth.de

Henkel AG & Co. KGaA WOLFIN Bautechnik, Wächtersbach (D) http://www.wolfin.de

Ertl GmbH, Moers (D)

SAINT-GOBAIN ISOVER G+H AG, Ludwigshafen am Rhein (D)

ZinCo GmbH, Unterensingen (D)

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