Flachdach Atlas by DETAIL

Flachdach Atlas Edition ∂

WERKSTOFFE KONSTRUKTIONEN NUTZUNGEN

SEDLBAUER SCHUNCK BARTHEL KÜNZEL

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

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 <http://dnb.d-nb.de> 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

4 6

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

8 10

Teil E Teil B

Tragkonstruktionen

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

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

Konstruktionen im Detail

86 98

118

Eberhard Schunck

Teil F

Gebaute Beispiele im Detail

Projektbeispiele 1 bis 18

148 150

34 Teil G

Anhang

Verordnungen, Normen, Richtlinien Literatur Abbildungsnachweis Autoren Sachregister Personenregister

200 202 204 205 206 207

62 74 78

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-

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.

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

10 10 12 12 14 14 16 16 18 19 20

Dachrand an einem Tempel in Lhasa, Tibet (CN)

Das flache Dach – eine Entwicklungsgeschichte Christian Schittich

A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7

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-

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]

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).

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

Teil B

Abb. B

Tragkonstruktionen

1 Tragwerk Normen Charakteristische Werte Eigenlasten Nutzlasten Schneelasten Windlasten PrimĂ¤rtragsysteme 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

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.

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.

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-

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

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

1 2

3 c

1 2 3 d

1 2 3 4 e

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

≤ 50

2,5

oder 20

> 50

20 B 1.6

zulässiges Abfluggewicht [t]

Regellast Hubschrauber Qk [kN]

120 B 1.7

Art des Schnees

Raumgewicht [kN/m3]

Neuschnee

abgelagerter Schnee (liegt mehrere Stunden oder Tage)

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

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.

Dachschalung aus Holzwerkstoffplatten

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«.

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

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

WLS 040

WLS 032

WLS 024

2,0

1,6

1,2

0,8

0,4

0,0

0 0

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

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

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 θi - θe

horizontal

abwärts

0,00

0,11

0,13

0,15

0,16

0,17

0,16

0,18

0,19

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

C 1.26

C 1.27

Wärmeschutz

Anteil des Wärmedurchlasswiderstands raumseitig der Abdichtung am Gesamtwärmedurchlasswiderstand [%]

Zuschlagswert ΔU

[W/m K]

< 10

0,05

10 – 50

0,03

> 50

»erwärmter« Abfluss

ΔU = 0,05 W/m2K

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.

ΔUWB =

Kies- und Laubfang Kies Rieselschutzschicht

∑(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 C 1.29

[W/m2K]

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

ΔUWB =

λf · Af · nf R1 · RT,h do

( )

[W/m2K]

ΔUf Zuschlag auf Wärmedurchlasswiderstand [W/m2K] λf Wärmeleitfähigkeit des Befestigungselements [W/mK] Querschnittsfläche eines BefestigungsAf elements [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

( )

[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]

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

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%

80%

Wassergehalt [vol.-%]

Wassergehalt [g/m³]

Sättigungsdampfdruck [hPa]

Feuchteschutz

Beton

Holz

Ziegel

60%

1200 15

1013 hPa 800

40%

Taupunkt der Luft

Abkühlung 400

20%

5 6,11 hPa

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-

20 25 30 Temperatur [°C] C 2.3

dampfsättigungsdrucks von der Temperatur (Abb. C 2.3).

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

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

langwellige Abstrahlung

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

Konvektion

ϕ = pD / pS

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

Sonneneinstrahlung

langwellige Abstrahlung

Konvektion

Verdunstungsenthalpie

-20

Wärmefluss

C 2.6

Teil D

Abb. D

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

Opernhaus, Oslo (N) 2008, Snøhetta

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

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

Konstruktionen

Wasserundurchlässige Betonplatte als Dichtung 1 2 3 4 5 6 7

1 2 3 4 5 6 7

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

1 2 3 4

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

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 < 2 % ist für die Entwässerung eine spezielle Dränageschicht erforderlich. Begrünte Dächer sollten daher ein Gefälle von mindestens 2 % aufweisen. In der Praxis werden jedoch Unterkonstruktionen für Dachgärten und begrünte Tiefgaragen oft auch ohne Gefälle ausgeführt. Bei zunehmendem 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

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

4 Gründach 3

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

5 1

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

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

9 10 11

Schutzlage Bitumenabdichtung, zweilagig Kunststoff-Hartschaumplatte Dampfsperre Trennlage Brettstapeldecke Abdeckblech Haftblech Bitumenabdichtung, zweilagig Kunststoff-Hartschaumplatte Attika Brettschichtholz Abdeckblech Schutzlage Holzleiste Brettstapeldecke Überbrückungsblech

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

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

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.

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

4.4

23 24

4.5

20 2

133

Konstruktionen im Detail

5 Hochbeanspruchtes Dach (begehbar) 5.1 Dachrand ohne Überstand • Dichtung über Dämmung • Bitumenabdichtung

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.

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

10 9 13

4 7

11 1

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

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

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.

5.3

23 21

15 16 17 18 19 20

Betonsteinplatte Splittbettung Schutzlage Flüssigabdichtung Bitumenkaschierung Kunststoff-Hartschaumplatte Dampfsperre Voranstrich Stahlbeton Kiesfang Entwässerungsrinne Schutzblech Halteprofil Akustikplatte Zarge mit Schaum-

22 23 24 25 26

glas Betonsteinplatte Splittbettung Schutzlage Bitumenabdichtung, zweilagig Kunststoff-Hartschaumplatte Dampfsperre Voranstrich Stahlbeton Pfosten Schraube Rohrhülse Pfostenfuß Stahl Elastomerbitumen

25 5.4

135

Teil F

Abb. F

Gebaute Beispiele im Detail

Schneider + Schumacher, Hochregallager in Lüdenscheid (D)

150

Atelier Kempe Thill, Konzertsaal in Raiding (A)

152

David Chipperfield, America’s Cup Building in Valencia (E)

154

Zaha Hadid Architects, MAXXI Museum in Rom (I)

157

Adjaye Associates, Wohnhaus in London (GB)

162

Homeier + Richter, Werkhalle und Verkaufsgebäude in Eitensheim (D)

164

Auer + Weber + Architekten, Sporthalle in Bietigheim-Bissingen (D)

166

LIN Finn Geipel und Giulia Andi, Cité du Design in Saint-Étienne (F)

169

roos Architekten, Mehrfamilienhaus in Jona-Kempraten (CH)

172

Elisa Valero Ramos, Galerie in La Pizarrera (E)

174

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

176

Barkow Leibinger Architekten, Produktions- und Bürogebäude in Baar (CH)

180

Massimiliano Fuksas, Forschungs- und Entwicklungszentrum in Maranello (I)

183

Steven Holl Architects, Wohnkomplex in Peking (CN)

186

Grüntuch Ernst Architekten, Gymnasium in Dallgow-Döberitz (D)

189

Tezuka Architects, Kindergarten in Tokio (J)

194

meck Architekten, Dominikuszentrum in München (D)

196

Schunck Ulrich Krausen, Krankenhausanbau in München (D)

198

MAXXI Museum, Rom (I) 2009, Zaha Hadid Architects

149

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

4 5 6 7 8 9

Wohnraum Büro Garten

Ausstellung Vorraum Küche Haustechnik Lager Lastenaufzug

5 4

4 4

3 6

2 2

• Dachbegrünung • Oberlichter flächenbündig mit Rasen

4 8

8 7 9

174

Galerie

10 11

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

11 12

13 14

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

16 17

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

175

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

3 1

• begehbares Dach als Spielwiese • Dachüberstand mit integrierter Dachrinne

4 4

194

Eingangstor Betreuerzimmer Gruppenraum Schulgebäude (Bestand)

Kindergarten

7 5

8 10 9

Vertikalschnitte Maßstab 1:20

6 7

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

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

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

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Andachtsraum Pfarrheim Caritaszentrum Kindergarten Hausmeisterwohnung Dachhof Hausmeister Jugendstelle Dachhof Jugendstelle Gruppenraum Jugendstelle

5 3 6

A 8 aa

b 3

a bb 2

4 C c

196

Dominikuszentrum

17 18

10 Vertikalschnitte Maßstab 1:20

11 11 12

13 C

15 16 17 18 19 20

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

197