// Dachkonstruktionen

// Definition

• Die Dachkonstruktion ist das Tragwerk, das alle Lasten wie z.B. Schnee oder Wind aufnimmt und dabei die Dachdeckung trägt.
• Seine Gestalt wird vorrangig durch Spannweiten, vorhandene Bautiefen und mögliche Dachneigungen, abhängig vom Dachdeckungsmaterial, bestimmt.
• Unterschieden wird zwischen Dachkonstruktionen, die aus tragenden Einzelgliedern bestehen, und Flächentragwerken.

Ihre Dicke ist im Verhältnis zu den Seitenlängen deutlich kleiner.

Multihalle Mannheim von Carlfried Mutschler und Frei Otto: Flächentragwerk in Form einer Lattengitterschale

Sparrendach

• Grundelement sind die Sparren: Sie treffen sich im First und stützen sich gegenseitig.
• An den Fußpunkten sind sie fest zu einem sogenannten Gebinde (Sparrendreieck) verbunden – entweder durch einen Binderbalken oder durch eine Massivdecke. Dieser Dreiecksverband ist zur Aufnahme der nach außen gerichteten Horizontalkräfte zwingend nötig und benötigt in der Planung besondere Aufmerksamkeit.
• Um das Ausknicken der Sparren zu verhindern, kommen Windrispen, Holzschalungen oder vorgefertigte Dämmelemente zum Einsatz. Bei größeren Abmessungen erfolgt die Längsaussteifung durch Kehlbalken (s. Kehlbalkendach).
• Je flacher das Dach, desto größer die Horizontalkräfte. Die Dachneigung sollte 30 Grad deshalb nicht unterschreiten. Bei Massivdecken sind u.U. flachere Neigungswinkel möglich.
• Dach- o. Traufüberstände sind aus statischer Sicht schwer umzusetzen.
• Der Sparrenabstand liegt i.d.R. zwischen 75 und 100 cm. Größere Dachöffnungen sind nur mit hohem konstruktivem Aufwand möglich, da jeder Sparren eine tragende Funktion hat.
• Die Konstruktion kommt ohne Stützen aus. Es entsteht ein offener Dachraum.
• Es wird weniger Material als beim Pfettendach benötigt.

Kehlbalkendach

• Eine Sonderform des Sparrendachs
• Zwischen jedem Sparrenpaar ist ein horizontal liegender Balken – der Kehlbalken – eingebaut.
• Diese Konstruktion kommt bei großen Spannweiten zum Einsatz, die ohne zusätzliche Stützen realisiert werden sollen (z.B. für die freie Nutzung eines Dachgeschosses).
• Ein Kehlbalkendach wird ab einer Sparrenlänge über 4,50 Meter nötig.
• Im besten Fall werden die Kehlbalken in der Mitte der Sparren angebracht. Die Sparrenenden gegen den Dachfirst dürfen maximal 3,50 Meter frei tragen. Sind sie länger kommt ein weiterer Balken (Hahnenbalken) oberhalb des Kehlbalkens zum Einsatz.
• Für die Verbindung der Kehlbalken mit den Sparren kommen i.d.R. Knaggen zum Einsatz. Zusätzlich wird der Kehlbalken seitlich über Brettlaschen am Sparren gesichert.

Pfettendach

• Die Sparren werden von den Pfetten getragen.
• Es wird zwischen Pfettendach mit einfach, zweifach und dreifach stehendem Stuhl unterschieden. Je nach Konstruktionsart kommen entweder alle Pfettenarten zum Einsatz oder nur ein Teil von ihnen.
• Die Fußpfetten liegen auf den Außenwänden auf.
• Kann im Vergleich zu Sparrendächern mit flacheren Dachneigungen und größeren Spannweiten ausgeführt werden.
• Gauben oder Dachflächenfenster lassen sich einfacher realisieren, da die Lasten von den Pfetten und nicht von den Sparren getragen werden.
• Dachüberstände sowohl an der Giebel- als auch an der Traufseite können einfach umgesetzt werden.
• Komplexe Dachformen wie (Krüppel-)Walm- oder Mansarddächer sind möglich.
• Da die Pfetten entweder durch Zwischenwände oder Stützpfosten getragen werden müssen, ist die freie Nutzung des Dachraums etwas eingeschränkt.
• Pfettendächer sind i.d.R. teurer als Sparrendächer, da der Holzverbrauch größer ist.

Zollingerdach

• Während der Wohnungsnot der 1920er Jahr vom Merseburger Architekt und Stadtbaumeister Friedrich Reinhart Baltasar Zollinger entwickelt.
• Basiert meist auf einem Kreisausschnitt (ähnlich wie beim Tonnendach), der von der Traufe zum First verläuft.
• Besteht aus vertikal und schräg verlaufenden Lamellen, die ein Rautenmuster als Dachuntersicht ausbilden.
• First benötigt keine Unterstützung, wodurch der Dachraum frei gestaltet werden kann.
• Im Vergleich zu herkömmlichen Dachkonstruktionen sind größere Spannweiten realisierbar.
• Aufgrund der typisierten Abmessungen der Lamellen ist eine gebäudeunabhängige Massenvorfertigung möglich.
• Wegen der anspruchsvollen statischen Berechnung und der zeitintensiven Errichtung des Tragwerks konnte sich diese Konstruktion nicht durchsetzen.

Massivdach

• Anstatt einer herkömmlichen Dachkonstruktion aus Einzelteilen werden beim Massivdach massive Fertigteilelemente verwendet.
• Vorteile sind u.a. absolute Luftdichtheit und hoher Schallschutz.
• Hoher Materialverbrauch.

Pneumatisch vorgespannte Dächer

• Auch luftgestützte Überdachung genannt.
• Zählen zu den zugbeanspruchten Flächentragwerken.
• Innerhalb einer geschlossenen Membranhalle wird ein permanenter Luftüberdruck erzeugt, der den von außen anfallenden Lasten entgegenwirkt.
• Wichtig ist eine ausreichende Dachneigung und die Vermeidung von Punktbelastungen, die zu einer Entspannung der Konstruktion führen können.
• Klassische Tragstrukturen werden komplett gespart.
• Hohe Energie- und Wartungskosten durch konstant hohen Luftdruck.
• Der Überdruck im Innenraum wird oft als unangenehm wahrgenommen.
• Alternativ können auch pneumatische Kissen verwendet werden. Hierbei ist eine zusätzliche Tragkonstruktion zur Übernahme der Vertikallasten nötig.

Membrankonstruktionen

• Abgeleitet vom Zeltbau.
• Es kommen beschichtete und unbeschichtete Gewebe sowie Folien zum Einsatz, die entweder vorgespannt oder vorgekrümmt werden, um sie als Tragwerk nutzen zu können.
• Große stützenfreie Räume möglich.
• Schnelle Errichtung und Einsetzbarkeit, weshalb sie häufig in Krisengebieten zum Einsatz kommen.
• Natürliche Belichtung.
• Werden häufig mit Seiltragwerken kombiniert.

Seiltragwerke

• Kommen zur Überbrückung von mittleren bis großen Flächen zum Einsatz.
• Je nach Anforderung an die Stabilisierung der Seile und nach gewünschter Krümmung der Dachfläche werden verschiedene Seilsysteme angewendet: Ebene Seilbinder, Netze, vorgespannte Bögen, unterspannte Träger
• Geringes Eigengewicht bei großer Gestaltungsfreiheit und langer Lebensdauer.
• Werden häufig mit Membrankonstruktionen kombiniert.