Dachkonstruktionen
Sparrendach und Kehlbalkendach
Sparren-/Widerlagerdach
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Beim einfachen Sparrendach bilden zwei Sparren und ein Deckenbalken (oder die Betondecke des letzten Geschosses) ein unverschiebliches Dreieck.
Beim Sparrendach besteht die waagerechte Decke aus einem Holzbalken. Beim Widerlagerdach besteht die waagerechte Decke aus Beton. Die durch die Eigenlast und Verkehrslasten entstehenden Kräfte verursachen in den Sparren Druckkräfte und in der Decke Zugkräfte, die sich gegenseitig kompensieren. Die Druckkräfte werden am Sparrenfuss durch Schwellhölzer ins Widerlager übertragen. Die durch die Dachlasten auftretenden Kräfte werden unmittelbar in die Außenwände geleitet, ohne die Decke statisch zu belasten. Sparren stehen im Firstbereich lediglich gegeneinander und bilden ein Gelenk. In Längsrichtung muss die Steifigkeit durch besondere Maßnahmen gewährleistet werden. Die Dachlatten stellen keine Sicherheit gegen das Umkippen aller Sparrenpaare dar (Dreieck besteht, Viereck vergeht). Deswegen werden diagonal auf die Sparren sogenannte Windrispen genagelt. Die Mindestdachneigung eines Sparren-/Widerlagerdaches beträgt 30°, weil bei flacheren Neigungen die Zugkräfte im Deckenbalken zu groß werden. |
Ein Sparrendach erkennt man an folgenden Merkmalen:
- Stützenfreier Dachraum
- keine Aufbauten wie Gauben oder große Fenster
- keine erkennbaren Pfettenköpfe an den Giebeln
- ein Knick im Sparren im Bereich der Traufe
- das Sparrendach läßt sich nur als Satteldach ausführen.
Achtung:
Es darf bei dieser Dachform ohne statischen Nachweis nur ein Sparren ausgewechselt werden.
Kehlbalkendach
Das Kehlbalkendach ist eine Sonderform des Sparrendaches.
Sparren werden durch querliegende Balken (Kehlbalken) gegeneinander ausgesteift.
Im Firstbereich sind die Sparren gegeneinandergestellt und bilden wie beim Sparrendach ein Gelenk. Durch die Kehlbalken stützen sich die Sparren gegenseitig und es sind größere Sparrenlängen als beim Sparrendach möglich. Die Durchbiegung auf Grund von Windkräften wird durch den Kehlbalken minimiert. Die Kräfteübertragung auf die Dachdecke entspricht der Üertragung beim Sparrendach.
Die Längsteifigkeit kann beim Kehlbalkendach, wie bei einem Sparrendach, mit Dreiecken durch den Einsatz von Windrispen sichergestellt werden.
Alternativ kann man die Kehlbalkenlage mit OSB Platten "beplanken". Wie die Rückwände in Schränken dafür sorgen, dass diese nicht umkippen (siehe Bild) sorgt die Beplankung für ein unverschiebliches Viereck,
Diese Platte steift den Dachstuhl wie im abgebildeten Schrank in Längsrichtung aus und wird "Scheibe" genannt.
Traufdetails vom Sparren- bzw. Widerlagerdach
Um die horizontalen Kräfte aufzunehmen muß beim Sparren- und Kehlbalkedach am Fuß ein Widerlager vorhanden sein. Ansonsten würde das Dach durch sein Eigengewicht zusammenbrechen. Diese sind je nach Gegebenheit unterschiedlich ausgebildet.
Das linke Detail zeigt den Anschluss eines Sparrens mit einem einfachen Versatz an eine Holzbalkendecke (Sparrendach). Um an ein solches Dach eine Dachrinne anschlagen zu können, werden Aufschieblinge angebracht. Diese verbinden das überstehende Ende des Deckenbalkens mit dem Sparren und führen zu dem für diese Konstruktion typischen Dachknick im Bereich der Traufe. Der einfach Versatz ist hierbei eine zimmermannsmäßige Verbindung. Eine Verbindung mit vorgeformten Blechteilen wird als ingenieurmäßige Verbindung bezeichnet.
Das rechte Detail zeigt den Anschluß eines Sparrens an eine Stahlbetondecke (Widerlagerdach). In diesem Fall bestehen Widerlager und Decke aus einem Guß. Die Krafteinleitung der Sparren in die Decke wird duch eine Schwelle gleichmäßig verteilt. Zur Herstellung eines Dachüberstandes wurde der Sparren geschlitzt und mit einer Knagge versehen. Anstelle eines kostenintensiven, betonierten Widerlagers ist auch der Einsatz von ingenieurmäßigen Verbindungen mit Blechformteilen denkbar.
Firstdetail
Beim Bau von Fertighäusern bestimmter Hersteller (z.B. Firma Okal) wird eine Richtbohle zwischen den Giebelwänden eingelegt. Auf der Richtbohle sind die Positionen der Sparrenpaare bereits passend zu den Auflagern an der Traufe angezeichnet. Beim Richten des Dachstuhls werden zwei Sparren mit dem Kran nach oben gezogen. Ein Sparren wird rechts und der andere links neben der Richtbohle abgelassen, in den traufseitigen Auflagern eingepasst und an die Richtbohle angelehnt. Hierdurch entsteht in kürzester Zeit ein unverschiebliches Sparrendreieck. Die Fixierung des Sparrendreiecks an der Richtbohle mit einem Nagel verhindert das Umfallen der Sparrendreiecke.
Achtung: Die Richtbohle ist lediglich ein Hilfsholz und keine Pfette!
Das Firstdetail mit stumpf gestoßenen Sarren lässt sich handwerklich leicht realisieren und ist deshalb ein Standarddetail. Um die Sparren gegen Verrutschen zu sichern, können Stichnägel, Brettlaschen oder Nagelplatten als Blechverbindungen verwendet werden.
Eine handwerklich anspruchsvolle Variante bei der Ausführung des Firstdetails sind zimmermannsmäßige Holzverbindungen. Die Sparren können hierbei entweder gezapft oder überblattet miteinander verbunden werden. Beide Verbindungen haben den Vorteil, dass sie eine gute Lagesicherung bieten.
Pfettendach
Sparren werden durch darunterliegende längs laufende Balken (Pfetten) getragen, die wiederum über Stützen (Stiele) oder Wände die Kräfte in den Bereich der Decke des darunterliegenden Geschosses ableiten. Im Gegensatz zum Sparrendach haben die Sparren von Pfettendächern Kerven, mit denen sie auf den Pfetten aufliegen. In den meisten Fällen werden bei Satteldächern drei Auflager (Pfetten) pro Seite eingebaut. Diese werden Fuß-, Mittel- und Firstpfette genannt.
Im nebenstehenden Bild fehlt die Firstpfette und die Sparren ragen frei über die Mittelpfette. Dieser überstehende Sparrenteil wird Kragarm genannt. Am First stehen die Sparren lose voreinander und werden nicht miteinander verbunden.
Vorteile einer Pfettendachkonstruktion:
- Die beiden Dachhälften sind statisch voneinander unabhängig
- Es können beliebig viele Sparren für Gauben und Dachfenster ausgewechselt werden. Die gewechselten Sparren sind dabei in ihrer Lage z. B. durch Abstützen zu sichern.
Das Traufdetail beim Pfettendach wird mit einer Fußpfette ausgeführt. Diese liegt entweder auf dem Ringanker einer Wand, oder auf der Geschossdecke auf und wird hier verschraubt. Hierdurch können an dieser Stelle horizontale und vertikale Kräfte aufgenommen werden und Widerlager sind nicht erforderlich. Durch die vollflächige Unterlage sind Fußpfetten meistens die dünnsten Pfetten im Dachstuhl. Bei geringen seitlichen Überständen (Kragarmen) reicht häufig ein Querschnitt von 12x12cm.
Für Stabilität in Längsrichtung des Daches sorgen sogenannte Kopfbänder, die parallel zum First eingebaut werden.
Je nach der Anzahl Pfetten, die die Sparren tragen, spricht man vom
- einfach stehenden Pfettendachstuhl
- zweifach stehenden Pfettendachstuhl
- dreifach stehenden Pfettendachstuhl
- usw.
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| einfach stehend | zweifach stehend | dreifach stehend |
Lastverteilung - Vor-/Nachteile
Beim Sparrendach wird die gesamte Lastverteilung der Dachkonstruktion auf die Außenwände verlagert. Die Sparren und der Boden bilden dabei ein Dreieck. Durch diese Dachkonstruktion ergibt sich ein Dachraum ohne lästige Stützen oder Querstreben.
Bei der Dachkonstruktion als Pfettendach liegen die Sparren auf Pfetten auf. Dadurch werden die Lasten nicht nur auf die Außenwände sondern auch auf die Pfetten und über die sie tragenden Pfosten auf die darunter liegenden tragenden Innenwände verteilt. Bei diesem Dach können die Pfetten mitunter sehr hinderlich für den Dachausbau sein.