Technische Regeln Weiterer Einsatz Sicherung des Dachaufbaus gegen Abheben durch Windlasten

Windlasten

Abdichtungen und die dazugehörigen Schichten sind gegen Abheben durch Windlasten zu sichern. Die Festlegung der Windlasten erfolgt nach DIN EN 1991-1-4:2010-12 und DIN EN 1991-1-4/NA:2010-12 (Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen – Windlasten und national festgelegte Parameter).

Die Größe der Windbelastung für Abdichtungen ist abhängig von

  • der Lage des Gebäudes
  • der Gebäudehöhe
  • der Gebäudeart
  • der Dachform
  • der Dachneigung
  • den Dachbereichen
  • der Unterlage.

Die auf die Außenfläche eines Bauwerkes einwirkende Windkraft berechnet sich wie folgt:

Wd,e = 1,5 · cpe · q (ze)

Dabei bedeuten:

1,5 = Sicherheitsbeiwert γQ bei einer veränderlichen Last nach DIN 1055-100:2001-03

cpe = der aerodynamische Beiwert für den Außendruck für Flachdächer

q = vereinfachte Geschwindigkeitsdrücke nach Tabelle 32 (siehe unten)

ze = Bezugshöhe

Deutschland ist in vier Windzonen eingeteilt (siehe Abbildung 57). Aus den Windzonen ergibt sich der Geschwindigkeitsdruck q.

Bei nicht schwingungsanfälligen Gebäuden ohne Innendruck darf der Geschwindigkeitsstaudruck vereinfachend nach Tabelle 32 (siehe unten) ermittelt werden.

Tabelle 32: Vereinfachter Geschwindigkeitsdruck für Bauwerke bis 25 m Höhe Auszug aus DIN EN 1991-1-4/NA Tabelle NA.B.3
Abbildung 57: Windzonenkarte für das Gebiet der Bundesrepublik Deutschland (DIN EN 1991-14-4/NA Bild NA.A.1)

Für die Küstenregionen, in küstennahen Gebieten in einem Streifen entlang der Küste mit 5 km Breite landeinwärts sowie die Ost- und Nordseeinseln gelten höhere Geschwindigkeitsdrücke.

Als nicht schwingungsanfällig gelten in der Regel Wohn-, Büro- und Industriegebäude mit einer Höhe bis zu 25 m und ihnen in Form oder Konstruktion ähnliche Gebäude.

Flachdächer werden in vier Bereiche eingeteilt:

  • F: Ecke
  • G: Außenrand
  • H: Innenrand
  • I: Innenbereich

Als Flachdächer gelten Dächer mit einer Neigung ≤ 5° (≤ 8,7 %).

Einteilung der Dachflächen bei Flachdächern (DIN EN 1991-1-4 Bild 7.6)
Abbildung 58: Einteilung der Dachflächen bei Flachdächern (DIN EN 1991-1-4 Bild 7.6)

Die Aufteilung erfolgt nach folgendem Muster. Dabei wird jede vom Wind angeströmte Seite jeweils separat betrachtet.

Die Außendruckbeiwerte für Flachdächer können ebenfalls vereinfachend nach Tabelle 33 ermittelt werden.

Tabelle 33: Empfohlene Werte für Außendruckbeiwerte für Flachdächer, Auszug aus DIN EN 1991-1-4 Tabelle 7.2, korrigiert nach DIN EN 1991-1-4/NA NCI zu 7.2.3

Abgerundete und abgeschrägte Traufbereiche wirken lastmindernd und können nach DIN EN 1991-1-4 abweichend berechnet werden.

Bei Gebäuden über 25 m Höhe, bei Gebäuden in Hanglage, bei Gebäuden mit Innendruck sowie bei frei stehenden Dächern gelten abweichende Regelungen.

Innendruck ist bei Gebäuden mit nicht unterteiltem Grundriss, wie z. B. Hallen, mit einem Öffnungsanteil der Außenwände über 1 % nachzuweisen.

Lagersicherung

Die Lagesicherung von Flachdächern erfolgt durch

  • Verklebung
  • mechanische Befestigung
  • Auflast.

Die Art der Lagesicherung muss geeignet sein, die auf sie einwirkenden Windlasten aufzunehmen und ihnen entgegenzuwirken. Sie muss in Art und Umfang ausreichend bemessen sein. Die für die Lagesicherung der Abdichtung erforderlichen Maßnahmen sind bei der Planung festzulegen.

Während der Bauphase darf der Geschwindigkeitsdruck nach Tabelle 34 vorübergehend abgemindert werden.

Erfolgt die Sicherung der Abdichtung gegen Abheben durch Windkräfte allein oder zusätzlich zur Verklebung durch

  • Befestigung mit Nägeln
  • Befestigung mit Befestigungselementen

müssen die Abdichtungsbahnen, die mechanisch befestigt werden, Trägereinlagen aus Glasgewebe, Polyestervlies oder Kombinationsträger mit gleichwertigen Eigenschaften haben.

Tabelle 34: Abgeminderter Geschwindigkeitsdruck zur Untersuchung vorübergehender Zustände Auszug aus DIN EN 1991-1-4/NA Tabelle NA.B.5

Arten der Lagersicherung

Lagersicherung durch Verkleben

Tabelle 35: Lagesicherung durch Verklebung

Für verklebte Dachaufbauten muss der Untergrund ausreichend fest und tragfähig sein. Er muss für eine gute Klebehaftung geeignet sein. Gegebenenfalls ist ein Haftgrund aufzutragen.

Bei der Kaltverklebung sind die Herstellerangaben zu beachten.

Die Abreißfestigkeit jeder einzelnen Lage oder Schicht und die Eigenfestigkeit der Klebstoffverbindung müssen so groß sein, dass die angesetzten Windlasten lagesicher abgeleitet werden können.

Wenn eine der zu klebenden Lagen oder Schichten keine ausreichende Abreißfestigkeit aufweist, sind geeignete Maßnahmen, z. B. mechanische Befestigung, anzuwenden.

Die Verklebung erfolgt nach handwerklichen Regeln. Eine Verklebung nach Tabelle 35 gilt erfahrungsgemäß als ausreichend sicher gegen Abheben durch Windkräfte.

Lagesicherung durch mechanische Befestigung

Lineare Befestigung mit Elementen
Abbildung 59: Lineare Befestigung mit Elementen

Die mechanische Befestigung von Abdichtungen findet vorzugsweise bei Stahltrapezprofilen oder bei nagelbaren Unterkonstruktionen Anwendung. Die Befestigung kann als lineare Befestigung (punktweise mit Einzelbefestigungen) erfolgen.

Mechanische Befestigungselemente müssen im jeweiligen Bereich gleichmäßig verteilt und angeordnet werden.

Die Anzahl der zu verwendenden Befestigungselemente ergibt sich aus den anzusetzenden Windlasten, der Ausführungsart und der Bemessungslast des Befestigungselements. Es sollen mindestens zwei Befestigungselemente pro m2 verwendet werden.

Erfolgt die mechanische Befestigung von Polymerbitumen- und Bitumenbahnen durch Nagelung, haben sich folgende Nagelreihenabstände bewährt:

siehe Abbildung 59: Lineare Befestigung mit Elementen 

Tabelle 36: Lagesicherung durch mechanische Befestigung

Lagersicherung durch Auflast

Tabelle 37: Lagersicherung durch Auflast

Auf Unterkonstruktionen, auf denen eine Verklebung oder eine zusätzliche Befestigung der Abdichtung nicht möglich ist, sind Auflasten erforderlich. Sie müssen den Windsoglasten nach DIN EN 1991-1-4 und DIN EN 1991-1-4 NA entsprechen und verwehsicher sein.

Auflasten können wie folgt hergestellt werden:

  • Gesteinsschüttung aus Kies der Körnung 16/32 mm, Mindestdicke im Einbauzustand 50 mm
  • Dachbegrünungen mit ausreichendem Flächengewicht im trockenen Zustand
  • Plattenbeläge aus Betongehwegplatten oder gleichwertige Platten, mind. 0,40 m x 0,40 m x 0,04 m, zur Abdeckung von Kies oder direkt auf einer Schutz- oder Trennlage verlegt
  • Rasengittersteine auf Schutzlage verlegt und mit Kies verfüllt
  • Betonplatten aus Ortbeton oder vorgefertigt, Ausführung nach statischen Erfordernissen bis max. 2,50 m x 2,50 m, ca. 100 mm dick, auf Schutz- oder auf zweilagiger Trennschicht (Gleitlage) verlegt.

In Eck- und Außenrandbereichen können bei Schüttgütern Verwehungen auftreten. Dort empfiehlt sich die Verlegung von Platten, Pflastersteinen oder eine Kombination aus Kiesschüttung und Platten bzw. Rasengittersteinen.

Übersicht: Kleben, Mechanisch befestigen, Auflast

Tabelle 38: Ausführungsbeispiele für Gebäude bis 25 m Höhe, Windzone 2 (Binnenland) 1)

Befestigung von Randhölzern

Tabelle 39: Abstand der Befestigungselemente von Randbohlen für Gebäude in Windzone 2 (Binnenland) mit scharfkantigem Rand

Für die Befestigung von Hölzern, Bohlen und Holzwerkstoffen an Dachrändern und Deckenöffnungen gelten die in den nachfolgenden Tabellen genannten Abstände von Befestigungselementen/Schrauben1. Für die Tabellen wurden die am häufigsten am Dach verwendeten Baustoffe und Untergründe2 zusammengestellt. Dabei wurde jeweils die mindestens aufzunehmende Zugkraft eines Befestigungselementes Fz zugrundegelegt.

Siehe Tabelle 39 und 40.

1 Die Tabellen wurden für die Windkräfte der Windzonen 2, 3 und 4 nach DIN EN 1991-1-4:2010-12, für den Eckbereich und für geschlossene Unterkonstruktionen zusammengestellt. Die Gebäudehöhe wurde von 10 m bis 40 m gestaffelt. Die Bohlen bzw. Holzwerkstoffplatten werden über mehrere Auflagerpunkte z. B. Knaggen befestigt, so dass statisch gesehen Mehrfeldträger vorliegen. Es wurde die jeweils größte Auflagerkraft Q = 1,25 · q · I für Zweifeldträger angenommen. Bei den Berechnungen wurde ein zusätzlicher Sicherheitsfaktor von 1,5 nach DIN 1055-100 Tabelle A.3 angesetzt, um Ungenauigkeiten bei der Verarbeitung zu berücksichtigen. In den Beispielberechnungen werden Kronenbreiten von 20 cm und 45 cm betrachtet. Bei schmaleren Kronenbreiten erhöht sich die Sicherheit in Bezug auf den Befestigungsabstand, dadurch können die Abstände der Befestigungspunkte erhöht werden. Bei größeren Kronenbreiten müssen die wirksamen Kräfte und damit auch die Abstände der Befestigungsmittel objektbezogen ermittelt werden.

2 Für die in den Tabellen aufgeführten Baustoffe und Untergründe gelten nachfolgende Qualitäten:


Tabelle 40: Abstand der Befestigungselemente von Randbohlen für Gebäude in Windzone 3 (Binnenland) mit scharfkantigem Rand

Befestigung von Randhölzern (Teil 2)

Tabelle 41: Abstand der Befestigungselemente von Randbohlen für Gebäude in Windzone 4 mit scharfkantigem Rand

Der Rand- und Achsabstand sowie die Mindestbauteildicken h müssen eingehalten werden. In der Regel ist ein Randabstand 2 x hv (hv = Verankerungstiefe) und ein Achsabstand 4 x hv erforderlich. Genaue Angaben sind den Zulassungen der Befestigungselemente zu entnehmen.


Holz/Holzwerkstoffe

  • Holzbohlen nach DIN 4074 Güteklasse S 10 TS
  • Konstruktionsvollhölzer KVH
  • Holzwerkstoff OSB/3 und OSB/4 nach DIN EN 300 mit einer Mindestdicke > 22 mm

Beton/Porenbeton/Bimsbeton

  • Beton der Güte C 16/20 oder höher
  • Porenbeton der Güteklasse P3,3 und P4,4
  • Bimsleichtbeton nach EN 1520 LAC 6, D 1,0

Blech

  • Stahltrapezprofil nach DIN EN 1090-4 mit mind. 0,75 mm Dicke
  • Verzinkte Stahlbleche mit mindestens 1,0 mm Dicke

Hinweise zur Auswahl der Befestigungsemelente:

  • Die Eignung der Schrauben/Befestigungsmittel für den Verankerungsuntergrund ist zu prüfen.
  • Die Mindesteindringtiefe der Schrauben/Befestigungsmittel in den Befestigungsuntergrund ist einzuhalten.
  • Die Zugtragfähigkeit Fz der Schrauben/Befestigungsmittel bezogen auf den Untergrund darf nicht überschritten werden.
  • Die Rand- und Achsabstände der Schrauben/Befestigungsmittel untereinander sind in Bezug auf den Befestigungsuntergrund einzuhalten.
  • Die gewählten Schrauben/Befestigungsmittel müssen bauaufsichtlich zugelassen sein.
  • Die Mindesteinschraubtiefe ist in Abhängigkeit der Schraubendurchmesser zu bemessen.
  • Das Bohrloch ist entsprechend den Zulassungen tiefer als die erforderliche Einschraubtiefe auszuführen. Die Angaben dazu sind den Zulassungen zu entnehmen.
  • Die Bohrlöcher sind nach dem Bohren, z. B. durch Ausblasen, zu reinigen. Ansonsten können die in den Zulassungen angegebenen Kräfte nicht aufgenommen werden.
Tabelle 42: Beispielhafte Rand- und Achsabstände für verschiedene Untergründe

Wichtige Hinweise zur Anwendung der Tabellen

Nicht bekannte Untergründe sind durch Fachplaner zu prüfen und zu beurteilen.

Es sind in diesen Fällen objektbezogene Auszugswerte für den Untergrund zu ermitteln.An allen Dachrändern ist mit geeigneten Dichtstreifen Winddichtheit herzustellen.

Die Verwendung von Edelstahlschraubelementen wird empfohlen, wenn Beschädigungen der Korrosionsschicht an den eingesetzten Schrauben möglich sind.

Die Holzfeuchte von Bauholz NH S10 soll im eingebauten Zustand nicht über 20 M-% liegen.

Es sind Maßnahmen gegen Verwinden von Hölzern vorzusehen.

Die Befestigung von Abdeckblechen und Randprofilen ist nach Angabe und ggf. Typenstatik der Hersteller und Lieferanten zu planen und auszuführen.

Bei der Planung und Ausführung von Brandwandabdeckungen dürfen keine brennbaren Baustoffe über die Brandwand geführt werden.

Beim Einsatz zementgebundener Faserplatten (A1-Baustoff) ist die Eignung und Verwendbarkeit durch geeignete Belege vom Hersteller zu bestätigen.