Neubau und Instandsetzung von Flachdächern
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Vorwort
Das vorliegende Handbuch für den Neubau und die Instandsetzung von Flachdächern bietet in Kapitel 1 einen Überblick über die verschiedenen Flachdachkonstruktionen, die wichtigsten Anforderungen und Vorgaben gemäß aktueller DIN-Normen und Richtlinien sowie Tabellen und Schemazeichnungen zur Konstruktion von Flachdächern.
Kapitel 2 widmet sich der Vielzahl an Anforderungen, welche Flachdächer erfüllen müssen. Hierzu gehören neben den üblichen Anforderungen an Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit auch weitere Forderungen, die insbesondere den einzelnen Teilgebieten der Bauphysik (Wärmeschutz, Feuchteschutz, Schallschutz) zuzuordnen sind. Ebenso berücksichtigt werden die Anforderungen an den Brandschutz sowie an die Entwässerung der Dachoberfläche.
Ein besonderes Augenmerk wird auf die Abdichtung von Flachdächern gelegt. Kapitel 3 klärt dazu umfassend über die Planung und Ausführung der Abdichtung von nicht genutzten und genutzten Flachdächern nach aktuellen DIN-Normen und Richtlinien auf. Zahlreiche Tabellen und Schemazeichnungen geben unter anderem einen Überblick über die verfügbaren Abdichtungsstoffe sowie die Planung und Ausführung der einzelnen Funktionsschichten.
Kapitel 4 befasst sich mit Detaillösungen zu verschiedenen An- und Abschlusspunkten von Flachdächern sowie der Lagesicherung des Dachaufbaus. Es gibt unter anderem Hinweise für eine fachgerechte Planung und Ausführung der Dachentwässerung sowie zur Integration von Solar- oder Blitzschutzanlagen. Ein weiterer Abschnitt widmet sich der Wartung und Inspektion.
In Kapitel 5 wird der Fokus auf die Begrünung von Flachdächern gelegt. Es werden verschiedene Begrünungsarten sowie der fachgerechte Aufbau einer Dachbegrünung vorgestellt und mit Hinweisen zu geeigneten Substraten und Pflanzen ergänzt. Das letzte Kapitel des Buches zeigt typische Schadensfälle an Flachdachkonstruktionen auf und gibt Hinweise zu deren Instandsetzung und zukünftigen Schadensvermeidung.
Anregungen zur Ergänzung des Inhalts oder zu weiteren Erläuterungen werden von den Autoren und dem Verlag gerne angenommen.
Merching, im Mai 2017
Autoren
SV Baumeister-Ing. Dipl.-Ing. (FH) Christoph Eder
Christoph Eder ist seit 2009 allgemein beeideter und gerichtlich zertifizierter Sachverständiger für WDVS und Putzarbeiten. Darüber hinaus ist er als Referent und Trainer (z. B. für den zertifizierten WDVS-Fachverarbeiter sowie Bauleiter) tätig. Zudem plant und begleitet er zahlreiche Projekte im Bereich Revitalisierung, Nachhaltigkeit und energetische Optimierung.
Autor des Kapitels 6.2
Jürgen Lech
Jürgen Lech ist als staatlich geprüfter Techniker/Hochbau sowie Personenzertifizierter Sachverständiger für Bau- und Versicherungsschäden tätig. Er ist Inhaber des Büros für DachTechnik in Essen, Idstein (Taunus) und Coswig (Dresden). Er ist Herausgeber und Autor zahlreicher Publikationen zum Thema Dachtechnik.
Autor des Kapitels 6.3
Dr. Gunter Mann
Gunter Mann ist Präsident der Fachvereinigung Bauwerksbegrünung e. V. (FBB) sowie Prokurist und Marketingleiter der Optigrün international AG. Zudem ist er zuständig für die Öffentlichkeits- und Lobbyarbeit für die Gebäudebegrünung. Er ist Mitglied in den Regelwerksausschüssen zu den Dach- und Fassadenbegrünungsrichtlinien.
Autor der Kapitel 6.1 und 6.4
Prof. Dr.-Ing. Peter Schmidt
1998 erhielt Peter Schmidt den Ruf auf die Professur für Baukonstruktion, Ingenieurholzbau und Bauphysik im Department Bauingenieurwesen der Universität Siegen. Er ist Herausgeber und Autor zahlreicher Veröffentlichungen auf den Gebieten der Bauphysik sowie des konstruktiven Ingenieurbaus. Weiterhin hält er Vorträge zu verschiedenen aktuellen Themen des Bauwesens.
Autor der Kapitel 1, 2, 3, 4 und 5
1 Flachdachkonstruktionen
1.1 Überblick
Eine Einteilung von Dächern in Bezug auf ihre grundsätzliche Konstruktionsart wird üblicherweise aufgrund der Dachneigung {Dachneigung} α vorgenommen. Dächer mit einer Dachneigung bis 5° (α ≤ 5°) werden als Flachdächer bezeichnet. Bei Dächern mit einer Dachneigung über 5° handelt es sich entweder um flach geneigte Dächer (für 5° < α ≤ 20°) oder Steildächer (α > 20°).
Charakteristisches Merkmal von Flachdächern ist ihre wasserdicht ausgeführte Dachabdichtung, die ein Eindringen von Wasser in die Baukonstruktion – selbst bei zeitweise hydrostatischem Druck {Druck, hydrostatisch} – verhindert. Als Abdichtung werden bahnenförmige Stoffe {Stoffe bahnenförmig} (z. B. Bitumenbahnen, Kunststoff-/Elastomerbahnen) oder flüssig zu verarbeitende Stoffe (z. B. Flüssigkunststoffe) verwendet, die eine wasserdichte Schicht bilden. Damit ein Eindringen von Wasser in die Baukonstruktion durch Hinterlaufen {Hinterlaufen} der Abdichtung verhindert wird, wie es z. B. bei zeitweisem Aufstau infolge von Starkregenereignissen vorkommen könnte, ist die Abdichtung an allen aufgehenden Bauteilen und Durchdringungen sowie an den Dachrändern anzuschließen und um ein bestimmtes Maß (Anschlusshöhe {Anschlusshöhe}) über die Abdichtungsebene hochzuführen. Die Abdichtung bildet somit quasi eine Art Wanne, in der das Wasser zunächst gesammelt und dann über die Abläufe vom Dach abgeleitet wird. Eine funktionsfähige Entwässerung des Flachdaches durch Gefällegebung der Dachflächen und Anordnung ausreichend dimensionierter Dachabläufe ist Voraussetzung hierfür.
Bei flach geneigten Dächern sowie bei Steildächern wird dagegen lediglich eine Dachdeckung {Dachdeckung} angeordnet. Dachdeckungen bilden im Gegensatz zu Dachabdichtungen keine wasserdichte Schicht, sondern müssen lediglich regensicher sein. Kennzeichnend für Dachdeckungen sind die sich überlappenden Deckungsmaterialien, wie z. B. Dachziegel, Dachsteine, Schiefer, Bitumenschindeln und andere Stoffe, die das Niederschlagswasser von der Dachfläche zu den Dachrändern (Traufe) ableiten.
Die grundlegenden Merkmale von Flachdächern und geneigten Dächern und ihre Unterschiede sind in Bild 1 dargestellt.
Flachdächer lassen sich aufgrund ihrer Nutzung sowie aufgrund ihrer Konstruktion unterscheiden.
1.2 Nicht genutzte und genutzte Flachdächer
Hinsichtlich der Nutzung werden nicht genutzte und genutzte Flachdächer unterschieden.
Zu den nicht genutzten Dächern {Flachdach, nicht genutzt} zählen alle Dachflächen, die nicht planmäßig dem Aufenthalt von Personen dienen und nicht begehbar sind, nicht von Fahrzeugen befahren werden sowie nicht begrünt sind. Hierbei ist zu beachten, dass Dachflächen, die nur zum Zwecke der Reinigung, Wartung oder Inspektion zeitweise begangen werden, ebenfalls zu den nicht genutzten Dächern zählen.
Genutzte Flachdächer {Flachdach, genutzt} werden dagegen planmäßig von Personen begangen (z. B. als Dachterrassen), von Fahrzeugen befahren (z. B. als Parkdeck) oder sind mit einer Vegetationsschicht (Begrünung) versehen.
Hier ergibt sich auch ein weiterer wesentlicher Unterschied der Flachdächer zu den Steildächern, die die vielfältigen Möglichkeiten der Nutzung nicht bieten.
Die Art der Nutzung bestimmt die Planung und Ausführung der Abdichtung. Teilweise sind auch unterschiedliche Regelwerke in Abhängigkeit von der Nutzung des Daches zu beachten. Aus diesem Grund ist die Festlegung der Nutzung von besonderer Bedeutung für den Entwurf und die Planung der Dachabdichtung.
1.3 Regelwerke
Für die Planung und Ausführung von Flachdächern sind verschiedene Regelwerke zu beachten. Diese lassen sich grob in folgende Anwendungsbereiche gliedern:
• |
Planung und Ausführung der Abdichtung (DIN 18531 {DIN 18531}, DIN 18195 {DIN 18195}, Flachdachrichtlinie {Flachdachrichtlinie}) |
• |
Bauphysikalische Nachweise (Wärmeschutz – DIN 4108-2, EnEV, |
• |
Planung und Nachweis des Brandschutzes (Landesbauordnungen, Industriebaurichtlinie, DIN 4102, DIN 18234) |
• |
Bemessung und Konstruktion der tragenden Bauteile (Lastannahmen – DIN EN 1991, Bemessungsnormen – „Eurocodes“) |
• |
Sonstige Normen und Vorschriften (z. B. Produktnormen für die Stoffe des Dachaufbaus, Blitzschutzanlagen, Solaranlagenetc..) |
1.3.1 Regelwerke für die Planung und Ausführung der Abdichtung
Für die Planung und Ausführung der Abdichtung kann nur die Flachdachrichtlinie (2016) [3] universell eingesetzt werden, denn sie gilt sowohl für nicht genutzte als auch für genutzte Flachdächer. Die DIN 18531 (2010) [1] ist nur für nicht genutzte Dachflächen und Dächer mit extensiver Begrünung anzuwenden, während die DIN 18195 (2011) [2] für genutzte Dachflächen einschließlich intensiv begrünter Flächen sowie für Balkone und Dachterrassen gilt.
Die beiden Normen DIN 18531 (2011) [1] und DIN 18195 (2010) [2] werden durch eine neue Normenreihe ersetzt, in der die Planung und Ausführung der Abdichtung von Bauwerken und Dächern neu strukturiert und umfassend geregelt wird. Die Abdichtung von nicht genutzten und genutzten Dächern wird in dieser Normenreihe zusammenfassend in einer Norm – der DIN 18531 (neu) [4] – geregelt. Für befahrbare Flächen – d. h. für Parkdächer – gilt dann die DIN 18532 [5]. Die DIN 18195 [6] fungiert demnach nur noch als Rahmendokument und enthält keine abdichtungsspezifischen Regeln mehr. Das bedeutet, dass die bisher gehandhabte Trennung der Regeln für die Abdichtung von Dächern – nicht genutzte Dächer nach DIN 18531, genutzte Dächer nach DIN 18195 – nach Erscheinen der Weißdrucke der neuen Normenreihe nicht mehr praktiziert wird.
Nutzung des Flachdaches |
DIN 18531 (2010) |
DIN 18195 (2011) |
Flachdachrichtlinie (2016) |
Normentwurf DIN 18531 (2016) |
Normentwurf DIN 18532 (2016) |
|
nicht genutzt |
x |
- |
x |
x |
- |
|
genutzt |
begehbar |
- |
x |
x |
x |
- |
befahrbar |
- |
x |
x |
- |
x |
|
begrünt (extensiv) |
x |
- |
x |
x |
- |
|
begrünt (intensiv) |
- |
x |
x |
x |
- |
Grundlage für die nachfolgenden Beiträge sind die Flachdachrichtlinie (2016) sowie die neuen Normen DIN 18531 (neu), DIN 18532 (neu) und DIN 18195 (neu), wobei hier die Normentwürfe herangezogen werden. Auf die DIN 18531 (2011) und DIN 18195 (2010) wird punktuell eingegangen, dies wird entsprechend gekennzeichnet.
1.3.2 Übersicht über wichtige Regelwerke
Regelwerk |
Titel |
Anwendung |
Ausgabe |
|
Abdichtung |
DIN 18531 [1] |
Abdichtungen für nicht |
Planung und Ausführung der • nicht genutzten Dächern und • extensiv begrünten Dachflächen |
2010-05 |
DIN 18531 (neu) [4] |
Abdichtung von Dächern sowie von Balkonen, Loggien und Laubengängen |
Planung und Ausführung der |
2016-05 (Normentwurf) |
|
DIN 18532 (neu) [5] |
Abdichtung von befahrbaren Verkehrsflächen aus Beton |
Planung und Ausführung der |
2016-05 (Normentwurf) |
|
DIN 18195-5 [2] |
Bauwerksabdichtungen Teil 5: Abdichtungen gegen nichtdrückendes Wasser auf Deckenflächen und in Nassräumen, Bemessung und Ausführung |
Planung und Ausführung der |
2011-12 |
|
Flachdachrichtlinie [3] |
Fachregel für Abdichtungen – Flachdachrichtlinie |
Planung und Ausführung der • nicht genutzter Dachflächen (einschließlich extensiver Begrünung) • genutzter Dach- und Deckenflächen (z. B. intensiv begrünte Flächen, Terrassen, Balkone, Loggien, Laubengänge, Dächer mit Solaranlagen) • erdüberschütteter Deckenflächen • befahrener Dach- und Deckenflächen aus Stahlbeton |
2016-12 |
|
Wärmeschutz und Feuchteschutz |
DIN 4108-2 [7] |
Wärmeschutz und Energieeinsparung bei Gebäuden – Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz |
Nachweis des • Mindestwärmeschutzes • sommerlichen Wärmeschutzes |
2013-02 |
DIN 4108-3 [9] |
Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 3: Klimabedingter Feuchteschutz – Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise für Planung und Ausführung |
Überprüfung und Nachweis der Tauwasserbildung auf Bauteiloberflächen sowie im Bauteilinnern |
2014-11 |
|
DIN 4108-7 [15] |
Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 7: Luftdichtheit von |
Nachweis der Luftdichtheit, insbesondere im Bereich von Anschlüssen und Details |
2011-01 |
|
DIN 4108-10 [16] |
Wärmeschutz und Energie-Einsparung von Gebäuden – Teil 10: Anwendungsbezogene Anforderungen an Wärmedämmstoffe – Werkmäßig hergestellte Wärmedämmstoffe |
Festlegung der Anforderungen an Wärmedämmstoffe; |
2015-12 |
|
DIN EN ISO 6946 [17] |
Bauteile – Wärmedurchlasswiderstand und Wärmedurchgangskoeffizient – |
Berechnung wärmetechnischer Kenngrößen |
2008-04 (Normentwurf 2015-06) |
|
EnEV [18] |
Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden (Energieeinsparverordnung – EnEV) |
Energiesparender Wärmeschutz |
2014 (Verschärfung der Anforderungen 2016) |
|
Schallschutz |
DIN 4109 [19] |
Schallschutz im Hochbau |
Nachweis des Schallschutzes von Außenbauteilen (hier: Flachdächer) gegen Außenlärm |
2016-07 |
Brandschutz |
DIN 4102 [20] |
Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; insbesondere Teil 4: Zusammenstellung und Anwendung klassifizierter Baustoffe, Bauteile und Sonderbauteile |
Nachweis des Brandschutzes |
2016-05 |
DIN 18234 [21] |
Baulicher Brandschutz großflächiger Dächer – Brandbeanspruchung von unten |
Planung und Ausführung von großflächigen Dächern (≥ 2.500 m2) |
2003-09 |
|
LBO |
Landesbauordnungen |
Anforderungen an den Brandschutz von Dächern |
aktuelle |
|
Bemessung und Konstruktion |
DIN EN 1991 [22] |
Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke |
Bestimmung der Lastannahmen und Ermittlung der Einwirkungen (für Flachdächer sind insbesondere interessant: Eigenlasten, Nutzlasten, Schneelasten, Windlasten, Temperatureinwirkungen) |
2010-12 sowie weitere Ausgabedaten |
Bemessung und Konstruktion |
DIN EN 1992 bis DIN EN 1998 |
Für Tragkonstruktionen von Flachdächern sind insbesondere von Bedeutung: • Eurocode 2 (Tragwerke aus Stahlbeton) • Eurocode 3 (Tragwerke aus Stahl) • Eurocode 4 (Tragwerke in Stahlverbundbauweise) • Eurocode 5 (Tragwerke in Holzbauweise) • Eurocode 9 (Aluminiumtragwerke) |
Bemessung und Konstruktion der Bauteile der Tragkonstruktion |
verschiedene Ausgabedaten |
Sonstige |
DIN SPEC 20000-201 [23] |
Anwendung von Bauprodukten in Bauwerken – Teil 201: Anwendungsnorm für Abdichtungsbahnen nach Europäischen Produktnormen zur Verwendung in Dachabdichtungen |
Festlegungen für die Anwendung von Abdichtungsbahnen für Dachabdichtungen |
2015-08 |
Produkt-normen |
Anwendung und Eigenschaften der Bauprodukte (z. B. Abdichtungsbahnen, Wärmedämmstoffe usw.) |
1.4 Nicht belüftete und belüftete Dächer
Flachdächer lassen sich – neben der grundsätzlichen Einteilung aufgrund ihrer Nutzung in nicht genutzte und genutzte Dächer – auch hinsichtlich ihrer Konstruktionsart differenzieren. Dabei wird eine Einteilung in nicht belüftete und belüftete Flachdachkonstruktionen {Flachdach, nicht belüftet} {Flachdach, belüftet} vorgenommen.
1.4.1 Nicht belüftete Dächer
Bei nicht belüfteten Dächern befindet sich direkt über der Wärmedämmschicht keine Luftschicht {Luftschicht} (siehe Definition in DIN 4108-3).
Nach DIN 4108-3 gehören zu den nicht belüfteten Dächern allerdings auch solche Konstruktionen, die auf der Außenseite im weiteren Dachaufbau zusätzlich belüftete Luftschichten aufweisen können. Für die Feststellung, ob ein nicht belüftetes Dach vorliegt, ist daher nicht entscheidend, ob im Dachaufbau grundsätzlich keine Luftschichten vorhanden sind, sondern nur, dass sich direkt über der Wärmedämmung keine belüftete Luftschicht befindet.
Nicht belüftete Dächer werden in der Literatur auch als Warmdächer bezeichnet, wobei dieser Begriff heute nicht mehr verwendet wird und veraltet ist. Mit dem Begriff „Warmdach {Warmdach}“ sollte deutlich gemacht werden, dass die durch die Wärmedämmung geschützten Bauteilschichten bei niedrigen Außentemperaturen „warm“ bleiben und nicht stark abkühlen.
Bei nicht belüfteten Dächern kann die Lage der Abdichtung im Querschnitt an unterschiedlichen Stellen angeordnet werden. Dabei ergeben sich folgende Bauarten:
• |
konventionelle nicht belüftete Dächer (Abdichtung befindet sich auf der Wärmedämmung) |
• |
Umkehrdächer (Abdichtung befindet sich unter der Wärmedämmung) |
• |
Duodächer (Kombination von konventionellem Dach und Umkehrdach) |
Konventionelle nicht belüftete Dächer {Dächer, konventionelle}
Bei der konventionellen Bauweise eines nicht belüfteten Flachdaches ist die Abdichtung direkt auf der Wärmedämmschicht {Wärmedämmschicht} angeordnet. Die einzelnen Bauteilschichten sind flächig miteinander verbunden und bilden ein mehrschichtiges Verbundbauteil, das als einschalige Konstruktion anzusehen ist.
Charakteristisch für ein nicht belüftetes konventionelles Flachdach ist es, dass eine Dampfsperre {Dampfsperre} eingebaut wird. Diese befindet sich unterhalb der Wärmedämmung, d. h., sie ist auf der „warmen“ Seite des Querschnitts angeordnet und soll den Transport von Wasserdampf in die äußeren Bauteilschichten verhindern. Dadurch wird Tauwasserbildung {Tauwasserbildung} in diesen Schichten zuverlässig vermieden bzw. schädliches Tauwasser begrenzt.
Die typische Reihenfolge der wesentlichen Bauteilschichten einer nicht belüfteten Flachdachkonstruktion in konventioneller Bauweise ergibt sich somit wie folgt (von innen nach außen):
• |
Tragkonstruktion |
• |
Dampfsperre |
• |
Wärmedämmung |
• |
Abdichtung |
Die Wärmedämmung {Wärmedämmung} eines nicht belüfteten Daches in konventioneller Bauweise muss dem Anwendungstyp DAA nach DIN 4108-10 entsprechen. Der Anwendungstyp DAA beschreibt die Außendämmung eines Daches oder einer Decke, die vor Bewitterung geschützt ist, sowie Dämmungen unter Abdichtungen.
Nicht belüftete Flachdächer in konventioneller Bauweise werden üblicherweise bei Neubauten mit Flachdächern, die an beheizte Räume grenzen, ausgeführt. Beispielhaft seien Wohngebäude, Büro- und Verwaltungsbauten, Hallen (Sport- und Versammlungshallen, Hallen für Gewerbe- und Industriebetriebe, Flughafenterminals usw.) und ähnliche Gebäude genannt. Konventionelle nicht belüftete Dächer eignen sich für nicht genutzte sowie für genutzte Flächen, wobei die Wärmedämmung für die jeweilige Nutzung geeignet sein muss (z. B. ausreichende Druckbelastbarkeit).
Umkehrdächer {Umkehrdächer}
Bei einem Umkehrdach ist die Schichtenfolge im Vergleich zum nicht belüfteten konventionell ausgeführtem Flachdach umgekehrt, d. h., die Dachabdichtung befindet sich unter der Wärmedämmung. Der typische Aufbau ergibt sich somit wie folgt (von innen nach außen):
• |
Tragkonstruktion |
• |
Abdichtung |
• |
Wärmedämmung |
Das Umkehrdach wurde ursprünglich in den USA entwickelt, nachdem dort in den 1950er-Jahren vermehrt Schäden an konventionellen einschaligen Flachdächern mit Bitumenabdichtungen auftraten [25]. Als Ursache hierfür wurden Beanspruchungen aufgrund zu hoher Temperatureinwirkungen der Dachabdichtung vermutet, was zur Entwicklung des Umkehrdaches führte.
Die Ausführung als Umkehrdach bietet sich bei der Durchführung von energetischen Sanierungsmaßnahmen an, wenn sich auf dem Flachdach eine noch im Wesentlichen intakte Abdichtung befindet und diese als Altabdichtung belassen werden soll. Nach der Vorbehandlung des Untergrundes und dem Ausbessern von Schadstellen, die gegebenenfalls in der Abdichtung vorhanden sind, kann direkt auf die Altabdichtung die Wärmedämmschicht in der erforderlichen Stärke aufgebracht werden. Der Einbau einer weiteren Abdichtungsschicht ist nicht erforderlich.
Sofern die Abdichtung neu eingebaut wird, eignen sich hierfür zwei Lagen Polymerbitumenbahnen.
Das Besondere an einem Umkehrdach ist, dass auf den Einbau einer zusätzlichen Dampfsperre verzichtet werden kann, weil die Abdichtung diese Funktion übernimmt. Prämisse hierfür ist selbstverständlich, dass die vorhandene Abdichtung eine ausreichende wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke aufweist (sd-Wert). Dies ist durch einen entsprechenden Nachweis nach DIN 4108-3 zu überprüfen.
Eine weitere Besonderheit stellt die Entwässerung des Daches dar. Sie erfolgt sekundär auf der Ebene der Dachoberfläche und primär auf der Abdichtungsebene. Hierzu sind entsprechend konstruierte Abläufe vorzusehen, die in der Lage sind, Niederschlagswasser von beiden Entwässerungsebenen aufzunehmen.
Umkehrdächer erfordern geeignete Dämmstoffe, die eine ausreichende Druckbelastbarkeit aufweisen müssen und gegenüber Witterungseinflüssen beständig sind. Nach DIN 4108-10 müssen Wärmedämmstoffe für Umkehrdächer dem Anwendungstyp DUK entsprechen (DUK: „Außendämmung des Daches, der Bewitterung ausgesetzt (Umkehrdach)“), siehe Tabelle 3. Als Dämmstoff für Umkehrdächer wird vorwiegend extrudiertes Polystyrol (XPS) nach DIN EN 13164 eingesetzt. Für die Anwendung als Dämmstoff für ein Umkehrdach müssen neben den normativen Anforderungen zusätzlich die Anforderungen der Allgemeinen Bauaufsichtlichen Zulassung erfüllt werden. Die Dämmstoffplatten dürfen nur einlagig mit Stufenfalz und mit Fugenversatz verlegt werden. Eine mehrlagige Ausführung mit stumpf gestoßenen Dämmplatten ist nicht zulässig.
Auf der Oberseite der Dämmschicht ist eine Filterschicht {Filterschicht} (Filtermatte, -vlies) einzubauen. Hiermit soll das Eindringen von Schmutzpartikeln aus der Kiesschicht in die Dämmschicht verhindert werden. Weiterhin ist zu beachten, dass Bauteilschichten, die oberhalb der Wärmedämmung angeordnet werden (wie z. B. die zuvor erwähnte Filterschicht), diffusionsoffen sein müssen.
Ein langfristiges Überstauen der Wärmedämmung mit Niederschlagswasser ist auszuschließen. Die Entwässerung muss daher ausreichend dimensioniert werden. Kurzfristiges Überstauen, z. B. bei Starkregenereignissen, ist dagegen zulässig.
Die Wärmedämmung ist durch eine Auflast gegen Abheben (Windsog {Windsog}) zu sichern. Die erforderliche Auflast ist in Abhängigkeit von den zu erwartenden Windlasten zu bemessen. Wesentliche Einflussparameter auf die Größe der Windlasten sind Bauwerksstandort, Gelände, Gebäudehöhe und -geometrie.
Beim Nachweis des Wärmeschutzes ist zu beachten, dass die Dämmwirkung {Dämmwirkung} eines Umkehrdaches gegenüber einem konventionell gedämmten Dach etwas schlechter ist, da sich der Wärmedurchgang aufgrund von vorhandenem Wasser im Dachaufbau erhöht. Der Wärmedurchgangskoeffizient muss daher bei Umkehrdächern mit einem Korrekturwert erhöht werden.
Die Ausführung als Umkehrdach eignet sich vorzugsweise für schwere Tragkonstruktionen (z. B. Stahlbetondecken).
Gegenüber einem konventionellen nicht belüfteten Dach, bei dem die Abdichtung auf der Wärmedämmung angeordnet ist und sich somit auf der Außenseite des Flachdaches befindet, ergeben sich beim Umkehrdach aufgrund der geschützten Lage der Abdichtung, die sich unter der Dämmschicht befindet, einige Vorteile:
• |
geringere Temperaturbeanspruchungen der Abdichtung: Beim Umkehrdach sind deutlich geringere tages- und jahreszeitliche Temperaturbeanspruchungen der Abdichtung zu erwarten. Während bei einem konventionellen nicht belüfteten Flachdach ohne schweren Oberflächenschutz Temperaturunterschiede von 80 K und mehr in der Abdichtungsebene auftreten können (z. B. im Winter -20 °C, im Sommer 60 °C und mehr), sind diese Unterschiede bei einem Umkehrdach deutlich geringer. Dieser Sachverhalt ist anhand qualitativer Temperaturprofile exemplarisch für ein konventionelles nicht belüftetes Flachdach und ein Umkehrdach in Bild 8 schematisch dargestellt. |
• |
Schutz der Abdichtung: Beim Umkehrdach wird die Abdichtung durch die Dämmschicht vor mechanischen und thermischen Einwirkungen sowie vor UV-Strahlung, Hagelschlag, Frost-Tauwechsel-Beanspruchungen geschützt. |
Neben der Anwendung bei Sanierungsmaßnahmen von Bestandsdächern können Umkehrdachkonstruktionen selbstverständlich auch bei Neubauten ausgeführt werden. Umkehrdächer sind für nicht genutzte sowie für genutzte Dachflächen (hier bei entsprechender Druckbelastbarkeit und Eignung der Wärmedämmung) geeignet.
Duodächer {Duodächer}
Ein Duodach entsteht, wenn auf den Dachaufbau eines konventionellen nicht belüfteten, aber bereits gedämmten Flachdaches eine weitere Wärmedämmschicht auf der bestehenden Abdichtung angeordnet wird. Als Aufbau ergibt sich folgende Schichtenfolge (von innen nach außen):
• |
Tragkonstruktion |
• |
Dampfsperre (vorhanden) |
• |
Wärmedämmung (vorhanden) |
• |
Abdichtung (vorhanden) |
• |
Wärmedämmung (neu) |
Für die oberseitige Wärmedämmung gelten die gleichen Anforderungen wie bei einem Umkehrdach. Die Dämmstoffe müssen dem Anwendungstyp DUK entsprechen, die Dämmschicht ist gegen Abheben zu sichern. Wie beim Umkehrdach erfolgt auch beim Duodach die Entwässerung auf zwei Ebenen.
Bei Duodächern kann sich der Taupunkt – bedingt durch die beiden im Querschnitt vorhandenen Abdichtungsschichten – so ungünstig verschieben, dass mit Tauwasserbildung zu rechnen ist. Aus diesem Grund ist ein rechnerischer Nachweis nach DIN 4108-3 zu führen.
Duodächer werden meistens im Rahmen energetischer Sanierungsmaßnahmen ausgeführt, wenn der bereits bestehende Dachaufbau noch intakt ist und lediglich eine stärkere Wärmedämmschicht eingebaut werden soll. Für Neubauten ist es dagegen nicht sinnvoll, Flachdächer als Duodachkonstruktion auszuführen.
1.4.2 Belüftete Dächer
Bei belüfteten Dächern befindet sich direkt über der Wärmedämmung eine belüftete Luftschicht, die mit der Außenluft in Verbindung steht. Belüftete Flachdächer, für die früher der Begriff Kaltdächer {Kaltdach} verwendet wurde, stellen demnach zweischalige Konstruktionen dar, im Gegensatz zu nicht belüfteten Dächern, die grundsätzlich einschalig (als mehrschichtiges Verbundbauteil) ausgeführt werden.
Belüftete Flachdachkonstruktionen werden in der Regel für nicht genutzte Dachflächen vorgesehen. Grundsätzlich ist es aber möglich, auch belüftete Flachdächer zu nutzen. Dies kommt in der Praxis allerdings selten vor. Aus diesem Grund soll die Option eines genutzten belüfteten Flachdaches nachfolgend nicht weiterverfolgt werden.
Der grundsätzliche Aufbau eines belüfteten Flachdaches ergibt sich nach folgendem Schema (von innen nach außen):
• |
Innenschale, bestehend aus:
|
||||||
• |
Luftschicht (belüftet) |
||||||
• |
Außenschale, bestehend aus:
|
Die Tragkonstruktion, die Dampfsperre sowie die Wärmedämmung bilden die raumseitige Innenschale. Die Außenschale besteht aus der Dachabdichtung und einer flächigen Unterlage mit zugehöriger Tragkonstruktion, die als Auflage für die Abdichtung dient. Zwischen Innen- und Außenschale befindet sich die Belüftungsebene.
Durch die Belüftungsebene strömt bei entsprechenden Druckverhältnissen (durch Thermik und/oder Winddruck) Außenluft. Diese soll Wasserdampf sowie gegebenenfalls anfallendes Tauwasser und Feuchtigkeit aufnehmen und aus dem Dachquerschnitt abtransportieren. Hierin liegt die ursprüngliche Idee des nicht belüfteten Flachdaches, die vorsieht, schädliche Tauwasserbildung im Bauteil selbst bei einer fehlenden oder unzureichenden Dampfsperre zu verhindern. Voraussetzung hierfür ist die Sicherstellung einer einwandfreien und dauerhaft funktionierenden Belüftung der gesamten Belüftungsebene, die ausreichend dimensionierte Lüftungsöffnungen sowie einen entsprechend ausgelegten Lüftungsquerschnitt erfordert.
In der Praxis ergeben sich jedoch häufig ungünstige Randbedingungen, die in der Folge zu Tauwasser- und Feuchteschäden führen können. Im Einzelnen sind dies:
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verunreinigte oder verstopfte Lüftungsöffnungen, die den erforderlichen Luftaustausch behindern: Abhilfe schafft hier eine regelmäßig durchzuführende Inspektion und Reinigung aller Lüftungsöffnungen. Die Lüftungsöffnungen müssen daher auch zugänglich sein. Mit den Inspektions- und Wartungsarbeiten sind Kosten verbunden, die bei einem nicht belüfteten Flachdach nicht aufzuwenden sind. |
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Einschränkung der Höhe des Lüftungsquerschnitts sowie Hindernisse im Schalenzwischenraum: Punktuelle Hindernisse im Schalenzwischenraum, wie z. B. Unterstützungen der Außenschale oder Durchdringungen (Rohre, Leitungen), führen zu örtlichen Turbulenzen des Luftstroms, die den vorgesehenen Abtransport von Wasserdampf und Feuchtigkeit ungünstig beeinflussen können. An Rohr- und Leitungsdurchführungen ist bei ungünstigen Verhältnissen (z. B. fehlende Dämmung) sogar mit Tauwasserbildung zu rechnen. An linienförmigen Hindernissen (z. B. Pfetten, Balken) wird der Luftstrom stark behindert und kann sogar in Teilbereichen ganz zum Erliegen kommen. Die Gefache sollten daher durch Konterlattung oder ähnliche Maßnahmen miteinander verbunden werden, um den Luftaustausch zu gewährleisten. |
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üngünstige Grundrisse: Grundrissformen, die eine gleichmäßige Belüftung verhindern, sind zu vermeiden. Beispielhaft seien hier Winkelgrundrisse genannt, bei denen die Dachbereiche der sich überlappenden einzelnen Rechtecke nur schlecht belüftet werden. |
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zu große Abstände zwischen den Lüftungsöffnungen: Bei zu großen Abständen zwischen den Lüftungsöffnungen ist eine ausreichende Belüftung nicht mehr gewährleistet. Einzelne in der Dachfläche angeordnete Dachlüfter können nur teilweise Abhilfe schaffen, da ihre Belüftungswirkung nur punktuell wirkt. Belüftete Dächer für Gebäude mit großen Abmessungen (Industriehallen) sind daher schwer zu realisieren. |
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Große Dachaufbauten (wie z. B. Fahrstuhlaufbauten) behindern die Luftströmung stark. |
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ein- oder mehrseitig an aufgehende Gebäude grenzende Dächer: Bei Dächern, die an einer oder mehreren Seiten direkt an ein aufgehendes Gebäude grenzen (z. B. Industriehalle an mehrgeschossiges Bürogebäude), ist eine ordnungsgemäße Belüftung nicht möglich. |
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windgeschützte Lage: Bei windgeschützten Lagen des Bauwerks (z. B. Tallagen in Windzone 1) ist die Windgeschwindigkeit unter Umständen nicht ausreichend, um die geplante Belüftung sicherzustellen. Durch Thermik allein kann der Luftaustausch nicht erzielt werden, da die Neigung von Flachdächern bzw. das Gefälle der Belüftungsebene nicht groß genug ist. |
Aus diesen Gründen wird empfohlen, belüftete Flachdächer nur auszuführen, wenn die genannten Probleme mit Sicherheit ausgeschlossen werden können. In verschiedenen Literaturquellen wird sogar ausdrücklich empfohlen, bei Dachneigungen unter 5° eine nicht belüftete Konstruktion vorzuziehen [24].
Nach DIN 4108-3 darf der rechnerische Tauwassernachweis für belüftete Dächer mit einer Dachneigung < 5° entfallen, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:
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Die unterhalb der Wärmedämmung liegenden Bauteilschichten müssen diffusionshemmend ausgeführt werden mit sd,i ≥ 100 m. |
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Die Länge des Lüftungsquerschnitts (Abstand der Lüftungsöffnungen, z. B. von Traufe zu Traufe) darf nicht größer als 10 m sein. |
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Die Höhe des freien Lüftungsquerschnitts über der Wärmedämmschicht muss mindestens 2 % der zugehörigen geneigten Dachfläche betragen, mindestens jedoch 5 cm. |
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Die Größe der Lüftungsöffnungen muss an mindestens zwei gegenüberliegenden Dachrändern jeweils mindestens 2 % der zugehörigen geneigten Dachfläche betragen, mindestens jedoch 200 cm2/cm. |
Für genaue Angaben zur Bemessung der Lüftungsöffnungen und der Höhe des Lüftungsquerschnitts wird auf die DIN 4108-3 und das „Merkblatt Wärmeschutz bei Dach und Wand“ [26] verwiesen.
1.5 Tragkonstruktion
Eine weitere Möglichkeit der Einteilung von Flachdächern ergibt sich aufgrund der Differenzierung nach der Art der Tragkonstruktion {Tragkonstruktion} sowie der verwendeten Baustoffe und ausgeführten Bauweise. Grundsätzlich werden unterschieden:
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Konstruktionen in Massivbauweise {Massivbauweise} (Stahlbeton als Ortbeton, aus Halbfertig- oder Fertigteilelementen, Porenbeton aus Fertigteilen) |
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Konstruktionen in Stahlbauweise {Stahlbauweise} (z. B. Tragkonstruktion aus Stahltrapezprofilen oder Dachsandwichelementen) |
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Konstruktionen in Holzbauweise {Holzbauweise} (z. B. Holzschalung auf einer Unterkonstruktion aus Pfetten) |