Sicher befestigt oder „vom Winde verweht“
Windsogsicherung auf dem Flachdach

Kaum ein Tag vergeht, an dem nicht über neue Klima­katas­tro­phen, Stürme oder Überschwemmungen berichtet wird. Den Scha­densmeldungen zufolge werden sie immer stärker und häufiger. Ohne Frage machen Stürme auch vor Flach­dächern nicht halt. Deshalb geht man von zunehmenden Belas­tungen für die Flachdachabdichtung und vor allem für das Befestigungssystem aus. Die Lagesicherung von Abdichtungen bzw. des kompletten Dachaufbaus spielt eine wichtige Rolle, wenn es um die Lebensdauer von Flachdachabdichtungen geht.

Um zu verhindern, dass sowohl die Abdichtung als auch das ge­sam­te Flachdach bei solchen Wetterkapriolen Schaden nimmt, muss der gesamte Dachaufbau gegen Windsog gesichert werden. Für eine fachgerechte Windsogsicherung stehen dem Anwender mehrere Systeme zur Auswahl:

– mechanische Befestigungen
– Auflasten, in Form von Bekiesungen, Dachbegrünungen oder Terrassenbelägen
– Verklebungen (vollflächig bzw. punkt- oder streifenweise)

Mechanische Befestigung

Eine insbesondere auf Leichtdächer zugeschnittene Befestigungs­methode, bei der die Dachabdichtung von den Belastungen des Unterbaus weitgehend unberührt bleibt, ist die mechanische Befestigung von Kunststoffbahnen. Folgende Systeme haben sich in der Praxis bewährt:

– Saumbefestigung:
Hierbei werden die Dachbahnen lose verlegt und im überdeckten Bahnenrand mechanisch befestigt. Auftretende Windkräfte werden über die Schweißnaht asymmetrisch in die Befestiger­rei­hen abgeleitet.
– Schienenbefestigung:
Im Gegensatz zur Saumbefestigung sitzt die Schienenbefestigung nicht in der Nahtüberdeckung, sondern in vom Hersteller be­rech­neten Abständen auf der Bahn. Die Befestigung der Schienen in den Untergrund erfolgt durch die Dachbahn hindurch. Ab­schlie­­ßend sind die Schienen mit Abdichtungsstreifen zu über­schwei­ßen, um die Dichtigkeit zu gewährleisten. Windsogkräfte lassen sich mit diesem System symmetrisch in den Unter­grund ein­leiten.
– Befestigung im Klettsystem:
In vom Hersteller berechneten Abständen werden Klettstreifen auf der Wärmedämmebene quer zur Verlegerichtung der Dach­bah­nen befestigt. Danach rollt man vlieskaschierte Dachbahnen fest in die Klettstreifen ein. Da die Krafteinleitung in die quer zu den Nähten verlaufenden Klettbänder erfolgt, liegen die Nahtver­bin­dungen selbst in einer spannungsarmen Zone. Auch wird dieDachbahn bei diesem System nicht durch Befestigungsmittel per­fo­riert.
– Feldbefestigung (selbstdichtend):
In einem vom Hersteller berechneten Raster wird die selbst­dich­ten­de Feldbefestigung durch das gesamte Dachschichtenpaket ge­schraubt. Dabei übernimmt der nahtunabhängige Feldbefestiger die Aufgabe der Windsogsicherung und kann homogen mit der Ab­dichtung verschweißt werden. Die Kräfte werden symme­trisch in den Untergrund eingeleitet.

Auflast

Neben der mechanischen Befestigung ist auch eine Lagesicherung durch Auflast möglich. Mit modernen Berechnungsprogrammen lassen sich die notwenigen Kiesschichtdicken oder die Troc­ken­ge­wichte von Begrünungsaufbauten über die ermittelten Wind­lasten berechnen. Die statische Traglast der Unterkonstruktion ist dabei immer im Auge zu behalten.

Bei lose verlegten Dachabdichtungen mit Auflast liegt im Gegen­satz zum mechanisch fixierten Dachaufbau nicht nur eine andere Sicherungsart, sondern auch eine komplett andere Art der Last­ableitung vor. Angesichts der flächig flexiblen Abdichtung ergibt sich eine wesentlich größere Lasteinzugsfläche. So führt hier eine lokale Überbelastung nicht direkt zu einem Schaden. Vielmehr würde sich rein theoretisch die Abdichtungsbahn samt Auflast leicht anheben, bis ausreichend Auflast aus der unmittelbaren Umgebung mit einbezogen wird. Dadurch kommt es zwangsläufig zu einem Gleichgewicht zwischen Windsoglast und Auflast.

Je nach Verlegeart können unterschiedliche Lasteinzugsflächen (1 m² = cpe,1 und 10 m² = cpe,10) angesetzt werden. Bei verklebten und mechanisch befestigten Systemen ist immer der cpe,1-Wert maßgebend, da hier die Belastbarkeit des Systems sich auf 1 m² bezieht. Dächer mit Auflast können auf Grund der größeren Lasteinzugsfläche mit dem aerodynamischen Beiwert cpe,10 gerechnet werden. Dadurch wird die anzu-setzende Windlast um bis zu 30 % reduziert. In der Folge sind so geringere Aufbauhöhen für die Auflasten bzw. weniger Befestiger­stück­zahlen möglich.

Reicht die geplante Auflast rechnerisch nicht aus, um in allen Dach­bereichen die erforderlichen Windlasten aufzunehmen, müss­te das Gewicht der Auflast erhöht werden. In der Regel werden dann die Dachbahnen zusätzlich mechanisch befestigt. Jedoch darf das Gewicht der Auflast nicht für die Berechnung der zu­sätzlichen Befestigung herangezogen werden. Je­des System muss für sich die Windsogsicherung gewährleisten, Kom­-bi­nationen sind nicht zulässig.

Verklebung

Auch die Verklebung ist eine Form der Windsogsicherung und lässt sich über die üblichen Berechnungsverfahren erfassen und berechnen. Unterschieden wird zwischen der streifenweisen und voll­flächigen Verklebung. In Abhängigkeit von der Gebäudehöhe ermittelt der Dachbahnen­her­steller mittels Klebeversuchen die erforderlichen Kle­ber­men­gen für die einzelnen Dachbereiche. An Hand der Ergebnisse können produktbezogene Klebermengen-Berechnungen durch­geführt werden. Natürlich sind die Berech­nungen nicht auf Produkte anderer Hersteller über­trag­bar.

Welches System ist das richtige?

Die Wahl des richtigen Windsogsicherungs-systems ist von vielen Faktoren abhängig. Schon in der Planungsphase wird relativ schnell klar, welches System zu bevorzugen ist. Bauherrenwünsche (z.B. Gründach), wirtschaftliche Aspekte (z.B. möglichst kostengünstige Lösung) und vor allem das technisch Machbare (z.B. ausgereizte Statik) spielen hier eine ausschlaggebende Rolle. Anhand der Dachgeometrie und der örtlichen Begebenheiten kann schon in der Planungsphase eine Wind­sog­berechnung durchgeführt werden. Diese gibt dann Aufschluss über die Anzahl der Befestiger, die Klebstoffmengen, die Schichtdicken möglicher Auflasten oder auch über das notwendige Trockengewicht von Begrünungsaufbauten. Nahezu alle Dachbahnenhersteller bieten solche Windsogberechnungen als kostenlose Serviceleis-tung an. Grundsätzlich empfiehlt es sich aus Gewährleistungs- bzw. Haftungsgründen, diese in Anspruch zu nehmen. Zudem ist sichergestellt, dass die Menge an Befestigern und die Anordnung auf der Dachfläche den An­for­derungen der Norm entspricht.

Parameter für die Berechnung

Grundlage der Windsogberechnungen war bis dato die DIN 1055 Teil 4. Sie dokumentiert als Grundlage zur Berechnung folgende Formel:

Windlast „W“ [kN/m²] = Staudruck „q“ [kN/m²] x aeordynamischer Beiwert „cpe“ x Sicherheitsfaktor „1,5“

Der Staudruck ist dabei ein meteorologischer Wert, der von der Wind­geschwindigkeit (m/s), vom Standort (Windzone), der geo­gra­fischen Lage (Geländekategorie) und der Gebäudehöhe ab­hän­gig ist. Mit dem aoerodynamischen Beiwert wird an­ge­ge­ben, wie sich der Staudruck auf die betroffenen Bauteilflächen über­trägt. Über den Sicherheits­­faktor können z.B. Unterschiede zwi­schen dem Rechenmodel und der tatsächlichen Windbelas-tung am Gebäude berücksichtigt werden. Grundlegend für eine fachgerechte Berechnung ist die Bereitstellung aller benötigten Objektdaten. Eigens hierfür gibt es von den Dachbahnen­her­stel­lern Formblätter, die helfen die benötigten Daten zu selektieren.

Was ist neu, was bleibt?

Seit dem 1. 7. 2012 ist der Eurocode 1991-1-4 in Deutschland bauaufsichtlich eingeführt. Windsogberechnungen sind jetzt nach dem Rechenmodel des Eurocodes durchzuführen. Im Bezug auf Flachdächer gibt es nur geringfügige Änderungen, da sich schon die bisher gültige DIN 1055-4 stark an dem Eurocode orientierte. Im Unterschied zur DIN 1055-4 sind bei der neuen DIN EN 1991-1-4-2010-12 zwei eigenständige Normenwerke zu be­ach­ten: die DIN EN 1991-1-4 an sich sowie der jeweils dazu ge­hö­ren­de nationale Anhang DIN EN 1991-1-4/NA. Zu beachten ist, dass die Festlegungen im Eurocode nur dann an­zu­wen­den sind, wenn im nationalen Anhang nichts anderes geregelt ist!

Sowohl nach dem Eurocode 1991-1-4 wie auch nach der alten DIN 1055-4 unterteilt man die Dachfläche in insgesamt vier Teilbereiche: Eckbereich, äußerer Randbereich, innerer Randbereich und Innenbereich. Auch eine Windzonenkarte für Deutschland mit der Unterteilung in die bereits aus der DIN 1055-4 bekannten Windzonen 1 bis 4 ist in der neuen Norm enthalten.

Gleiches gilt für die topografische Geländerauigkeit am Objekt, die über vier Kategorien und zwei Mischprofile klassifiziert wird:

– Geländekategorie I: Offene See; Seen mit mind. 5 km freier Fläche in Windrichtung, glattes, flaches Land ohne Hindernisse

– Geländekategorie II: Gelände mit Hecken, einzelnen Gehöften, Häusern und Bäumen, zum Beispiel landwirtschaftliches Gebiet.

– Geländekategorie III: Vorstädte, Industrie- oder Gewerbegebiete

– Geländekategorie IV: Stadtgebiete, bei denen mind. 15 % der Fläche mit Gebäuden bebaut sind, deren mittlere Höhe 15 m überschreitet

– Mischprofil Küste: Übergangsbereich Geländekategorie I und II

– Mischprofil Binnenland: Übergangsbereich Geländekategorie II und III

Neben den bisherigen auch in der alten DIN zu berechnenden Dachflächen kommen beim neuen Eurocode neue Regelungen für die Berechnung von Vordächern hinzu. Diese führen im Vergleich zur DIN 1055-4 zu geringen Windlasten. Eine Ermittlung der Windlasten nach Eurocode 1991-1-4 sowie die daraus

resultierenden windsogsichernden Maßnahmen mit Dach­flächenaufteilung und Befestigeranordnung sind sehr kom­plex. Hierfür sollte man auf entsprechende aktuelle EDV-Pro­gram­me zurückgreifen. Jedoch birgt ein Berechnungs­pro­gramm alleine, ohne das notwendige technische Verständnis und Know-how einige Risiken. Daher empfiehlt es sich den in der Regel kostenlosen Berechnungsservice der Hersteller in Anspruch zu nehmen.

PV-Anlagen und Windsog

Immer häufiger werden auf Flachdächern Photovoltaik-Anlagen installiert. Diese haben auch Einfluss auf die Windlasten. Zum einen wirken die Windlasten direkt auf das PV-­System selbst ein. Zum anderen muss geklärt werden, ob die auf die Dach­ab­dich­tung einwirkenden Windsoglasten durch das jeweilige PV-System reduziert werden oder eventuell sogar partiell höhere Soglasten entstehen. Dies kann z.B. für das jeweilige System anhand von Windkanalprüfungen untersucht werden. Die neue DIN EN 1991-1-4 enthält keine Angaben für die Windlastermittlung bei PV-Anlagen auf Flachdächern. Üblicherweise wird die Lagesicherung der Dachbahn so dimensioniert, als wäre keine PV-Anlagen vorhanden. Kritisch wird es, wenn Soglasten aus dem PV-System punktuell über die Dachbahn abgeleitet werden sollen, z. B. mittels „Laschenverbindungen“ aus Dach­bah­nen­ma­te­rial.

Fazit: Windsogsicherung ernst nehmen

Mit Blick auf die steigende Anzahl an Unwetterereignissen ist eine objektbezogene Windsogberechnung für die Lagesicherheit von Flachdächern auf der Basis des Eurocode 1991-1-4 generell zu empfehlen. Dabei ist die Berechnung eine Sache, die fachgerechte und technisch richtige handwerkliche Umsetzung auf dem Objekt eine andere, aber mindes-tens genauso wichtige.

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