Das Umweltbundesamt zieht im Jahr 2003, zehn Jahre nach der Konferenz der Vereinten Nationen für Umwelt und Entwicklung in Rio de Janeiro, u. a. folgendes Resümee: Die Zielsetzung für das Handlungsfeld „Minderung der Flächeninanspruchnahme für Siedlungen und Verkehr“, innerhalb der deutschen Nachhaltigkeitsstrategie, wurde nicht erreicht. Stattdessen erreichte im Jahr 2002 die täglich hinzukommende Flächenversiegelung, trotz konjunktureller Rückgänge im Bausektor, 105 ha/Tag.
Welchen Beitrag die extensive Begrünung auf flachen und ungenutzten Dächern zur Flächenentsiegelung leistet, was sie dabei für Anforderungen an das Bauwerk stellt und welchen Nutzen der Mensch aus ihr zieht, soll in dieser Arbeit anhand eines Vergleiches mit dem konventionellen, unbegrünten und ungenutzten Flachdach aufgezeigt werden.
Die Flachdachbegrünung in extensiver Form ist – unabhängig von ihren Variationsmöglichkeiten – die auf das Tragwerk am geringsten einwirkende Naturalisierung des Daches. Sie beschreibt eine Begrünung mittels trockenheitsverträglicher und zeitweise Vernässung ertragender, niedrig bleibender Pflanzen, die regenerationsfähig sein müssen und einen geringen Pflegeaufwand erfordern. Ihr dünnschichtiger Aufbau ist besonders gut auf horizontalen und flachgeneigten Flächen zu realisieren und erzeugt nur geringe zusätzliche Flächenbelastungen.
Welche Auswirkungen die beiden ausgewählten Dachoberflächenkonstruktionen (extensive Begrünung auf flachen und ungenutzten Dächern versus konventionelles, unbegrüntes und ungenutztes Flachdach) jeweils auf die Trias „Mensch, Bauwerk, Natur“ haben, wird anhand der Gesichtspunkte Dauerhaftigkeit, Bauphysik sowie Ökologie dargestellt.
Die Zusammenstellung aller Ergebnisse und Aufführung aller Erkenntnisse, aus den Einzelkapiteln am Ende der Arbeit, ist die Grundlage für die abschließende Bewertung der konventionellen, unbegrünten und ungenutzten Flachdächer im Vergleich zu extensiv begrünten Flachdächern. Ziel der Arbeit ist es, mit den Ergebnissen aus den Einzelbewertungen zu einer Zusammenstellung zu gelangen. Diese soll Bauherren und Tragwerksplanern gleichermaßen als Entscheidungshilfe dienen, konventionelle, unbegrünte und ungenutzte Flachdächer sowie extensiv begrünte Flachdächer den menschlichen Bedürfnissen sowie den Erfordernissen des Bauwerks und der Natur entsprechend einzusetzen.
Inhaltsverzeichnis
A Einleitung
B Betrachtung und Vergleich konventioneller und extensiv begrünter Flachdächer
I Historischer Rückblick
1 Das Flachdach
2 Rückblick auf die Entwicklung von Dachabdichtungen
II Technische Angaben zum Aufbau der zu untersuchenden Dachkon-struktionen
1 Arten, Aufgaben und Materialien der Bauteilschichten
1.1 Tragende Flachdachkonstruktion
1.2 Trennschichten/ Ausgleichsschichten
1.3 Dampfsperre/ Dampfbremse
1.4 Wärmedämmung
1.5 Abdichtung
1.6 Oberflächenschutz
1.7 Wurzelschutz
2 Das Umkehrdach
2.1 Aufbau
2.2 Funktion
3 Die zu untersuchenden Dachkonstruktionen
3.1 Das konventionelle, ungenutzte und unbegrünte Flachdach mit bituminöser Abdichtung
3.2 Das extensiv begrünte Flachdach
3.2.1 Extensive Bepflanzung im Mehrschichtenaufbau / Vegetationssubstrate
3.2.2 Extensive Bepflanzung mittels Vegetationsmatten
3.2.3 Extensive Bepflanzung mit System „Floratherm“ / „ZinCo-DUO-Dach“
III Vergleich des konventionellen und extensiv begrünten Flachdaches
1 Städtebauliche und gesellschaftliche Anforderungen an das Bauen
1.1 Rechtsvorschriften
1.2 Auswirkungen des Bauens auf den Menschen
1.3 Zwischenfazit
2 Eine Bewertung der Konstruktionen unter dem Aspekt Dauerhaftigkeit
3 Die bauphysikalischen und mechanischen Beanspruchungen – Anforderungen an die zu untersuchenden Konstruktionen
3.1 Anforderungen der Energieeinsparverordnung (EnEV)
3.2 Wärmeschutz / Tauwasserschutz / Verhalten bei Wassereinwirkung
3.2.1 Grundlagen des Tauwassernachweises
3.2.2 Tauwassernachweis nach Glaser
3.2.3 Bewertung der Konstruktionen
3.3 Brandschutz
3.4 Die mechanische Beanspruchung Windsog
3.4.1 Berechnung der Windsoglasten
3.4.2 Lagesicherheit auf dem bituminös abgedichteten Flachdach
3.4.3 Lagesicherheit der extensiven Dachbegrünung
4 Eine ökologische Bewertung der Dachkonstruktionen
4.1 Herstellung
4.2 Eigenschaften auf dem Dach
4.3 Rückbau und Entsorgung
4.4 Zwischenfazit
C Fazit
Quellenverzeichnis
Literatur
Normen (Deutsches Institut für Normung)
Bauaufsichtliche Zulassungen
Gesetze
Zeitschriften
Internet
Produktkataloge
Abbildungen
Tabellen
Grafiken
Anlagen
A Einleitung
Das Umweltbundesamt zieht im Jahr 2003, zehn Jahre nach der Konferenz der Vereinten Nationen für Umwelt und Entwicklung in Rio de Janeiro, u. a. folgendes Resümee: Die Zielsetzung für das Handlungsfeld „Minderung der Flächeninanspruchnahme für Siedlungen und Verkehr“,[1] innerhalb der deutschen Nachhaltigkeitsstrategie, wurde nicht erreicht.[2] Stattdessen erreichte im Jahr 2002 die täglich hinzukommende Flächenversiegelung, trotz konjunktureller Rückgänge im Bausektor, 105 ha/Tag.[3]
Es ist davon auszugehen, dass auch heute und in Zukunft große Mengen Grünflächen durch bauliche Veränderungen verloren gehen. Hinsichtlich des Wunsches nach Erhalt dieser Flächen bedarf die Bebauung innerhalb der Städte und auf dem Land einer kritischen Betrachtung.
Dass mit entsprechenden baulichen Mitteln schonend mit der Natur umgegangen werden kann, zeigen die verschiedenen Formen der Bauwerksbegrünung. Ein inzwischen bewährtes Konzept stellt die Dachbegrünung dar. Durch die intensive oder extensive Begrünung flacher und geneigter Dachflächen entstehen natürliche Inseln in Bereichen des Bauwerks.
Welchen Beitrag die extensive Begrünung auf flachen und ungenutzten Dächern zur Flächenentsiegelung leistet, was sie dabei für Anforderungen an das Bauwerk stellt und welchen Nutzen der Mensch aus ihr zieht, soll in dieser Arbeit anhand eines Vergleiches mit dem konventionellen, unbegrünten und ungenutzten Flachdach aufgezeigt werden.
Die Flachdachbegrünung in extensiver Form ist – unabhängig von ihren Variationsmöglichkeiten – die auf das Tragwerk am geringsten einwirkende Naturalisierung des Daches. Sie beschreibt eine Begrünung mittels trockenheitsverträglicher und zeitweise Vernässung ertragender, niedrig bleibender Pflanzen, die regenerationsfähig sein müssen und einen geringen Pflegeaufwand erfordern. Ihr dünnschichtiger Aufbau ist besonders gut auf horizontalen und flachgeneigten Flächen zu realisieren und erzeugt nur geringe zusätzliche Flächenbelastungen.
Welche Auswirkungen die beiden ausgewählten Dachoberflächenkonstruktionen jeweils auf die Trias „Mensch, Bauwerk, Natur“ haben, wird im Folgenden anhand der Gesichtspunkte Dauerhaftigkeit, Bauphysik sowie Ökologie dargestellt:
Unter I sind in Kapitel 1 zunächst divergierende Definitionen auf eine gemeinsame Grundlage zu bringen. Es soll eine klar umrissene Begriffsbestimmung der Dachkonstruktion Flachdach vorgenommen werden. Hierauf aufbauend ist das flache Dach der Gegenwart in den historischen Kontext einzubetten. Die geschichtliche Entwicklung des Flachdachs soll die technischen Ursprünge und Möglichkeiten in den einzelnen Epochen darstellen und einen Eindruck vermitteln, wie der Mensch den obersten Gebäudeabschluss jeweils gestaltet hat. Flache Dachkonstruktionen stellen hohe Anforderungen an die Ausführung ihres Schichtenaufbaus. Ein historischer Rückblick auf die Abdichtungstechnik vergangener Jahrhunderte und Jahrzehnte in Kapitel 2 soll helfen, die Abdichtungsproblematik flacher Dachformen zu verstehen und zeigen, wie der heutige Stand der Technik in die geschichtlichen Entwicklungen eingebettet ist.
Unter II wird der Aufbau des konventionellen und extensiv begrünten Flachdaches dargestellt. Wie komplex die gesamte Flachdachkonstruktion, einschließlich Dachabdichtung und vorbereitender Schutzlage zum Aufbringen einer Dachbegrünung ist, kann anhand der Darstellung der einzelnen Schichten des Regeldachaufbaus abgelesen werden. In Kapitel 1 werden die zum Einsatz kommenden Werkstoffe aufgezählt und Angaben darüber gemacht, wie sie miteinander zu verbinden sind. In Kapitel 2 wird die Heterogenität des Flachdachs durch Erläuterungen zum Umkehrdach, im Hinblick auf Funktion und Aufbau verdeutlicht. Als Abwandlung der konventionellen Flachdachkonstruktion ist die Darstellung des Umkehrdaches gleichzeitig die Grundlage für die Vorstellung einer extensiven Dachbegrünung mit wärmedämmenden Eigenschaften. Den vorausgehenden Grundlagen nachfolgend, wird in Kapitel 3 die zu betrachtenden Dachoberflächenkonstruktionen im Einzelnen vorgestellt und die Extensivbegrünungen in ihrer Vielfältigkeit zum Ausdruck gebracht. Die Variationsmöglichkeiten können ausschlaggebend dafür sein, ob sich für oder gegen die Naturalisierung des oberen Gebäudeabschlusses entschieden wird.
Unter III wird der Vergleich zwischen konventionellem und extensiv begrüntem Flachdach vorgenommen. Dem Trias-Bestandteil Mensch, als einem von drei Untersuchungsschwerpunkten dieser Arbeit, wird in Kapitel 1 durch eine Untersuchung sozialer Auswirkungen entsprochen. Diese entstehen, wenn Bauwerke das Umfeld des Menschen verändern. Welche städtebaulichen Entwicklungen sich daraus ergeben und wie ihnen der Gesetzgeber gegenübersteht, wird beleuchtet. Im 2. Kapitel werden die beiden Flachdachvarianten auf ihre Dauerhaftigkeit hin untersucht. Dargestellt wird, ob und wie stark der jeweils unterschiedlich ausgeprägte Oberflächenschutz thermische, biogene und mechanische Belastungen absorbiert und ob sich dies laufzeitverlängernd oder laufzeitverkürzend auf die Konstruktionen auswirkt. Um die betrachteten Dachkonstruktionen in bauphysikalischer Hinsicht zu bewerten, werden in Kapitel 3, zusammen mit dem unterschiedlichen Verhalten bei Windsog, anhand des Wärmeschutzes/ Tauwasserschutz und Brandschutz die Wechselwirkungen zwischen Einwirkung und Baukonstruktion offengelegt. Bzgl. Wärmeschutz stellen die Anforderungen aus der Energieeinsparverordnung den Rahmen für nachstehende Untersuchungen dar. Ausschlaggebend für die dauerhafte Gebrauchstauglichkeit der Konstruktionen ist der Nachweis, ob es zu Kondensation im Bauteil kommt. Wie unterschiedlich die einzelnen Konstruktionen in den Punkten Wärmeschutz und Kondensation zu bewerten sind, zeigt jeweils eine exemplarische Berechnung. Da Brände eine große Gefahr für den gesamten Baukörper darstellen, werden die beiden Dachoberflächenausbildungen hinsichtlich ihres Verhaltens bei Flugfeuer und strahlender Wärme untersucht. Zuletzt stellt die Bewertung in Kapitel 4 ökologische Unterschiede beider Konstruktionen bzgl. Herstellung, Verhalten auf dem Dach und Entsorgung dar. Der Vergleich des begrünten Flachdaches mit dem unbegrünten Flachdach prüft, welchen Nutzen jeweils die eine und andere Dachkonstruktion für die Umwelt hat, welche Probleme sich daraus ergeben können und wie es um die jeweiligen Rückbau- und Entsorgungsmöglichkeiten bestellt ist.
Die Zusammenstellung aller Ergebnisse und Aufführung aller Erkenntnisse, aus den Einzelkapiteln am Ende dieser Arbeit, ist die Grundlage für die abschließende Bewertung der konventionellen, unbegrünten und ungenutzten Flachdächer im Vergleich zu extensiv begrünten Flachdächern. Ziel der Arbeit ist es, mit den Ergebnissen aus den Einzelbewertungen zu einer Zusammenstellung zu gelangen. Diese soll Bauherren und Tragwerksplanern gleichermaßen als Entscheidungshilfe dienen, konventionelle, unbegrünte und ungenutzte Flachdächer sowie extensiv begrünte Flachdächer den menschlichen Bedürfnissen sowie den Erfordernissen des Bauwerks und der Natur entsprechend einzusetzen.[4]
B Betrachtung und Vergleich konventioneller und extensiv begrünter
Flachdächer
I Historischer Rückblick
1 Das Flachdach
Die zwei Silben des Wortes „Flachdach“ setzen sich aus dem Adjektiv „flach“ und dem Substantiv „Dach“ zusammen. Das „Dach“ ist eine Bezeichnung heutiger Zeit für das altgermanische bzw. althochdeutsche „dah“. Etymologisch wird das Wort „dah“, das auch verwandt ist mit dem niederländischen und schwedischen Wort „dak“ und dem englischen Wort „thatch“, der Wortgruppe „decken“ zugerechnet. Zum englischen „thatch“ besteht eine Verwandtschaft mit dem griechischen „tégos“, welches Dach und Haus zugleich bezeichnet und eine sinnbildliche Beziehung von dem deckenden Dach zur Urform des schützenden Hauses herstellt.[5]
In der Literatur werden die Bezeichnungen „Flachdach“ oder „flaches Dach“ synonym zur Bezeichnung „flach geneigtes Dach“ verwendet, wenn es sich um nicht genutzte oder extensiv begrünte Dachflächen handelt. Diese sind entsprechend DIN 18531 abzudichten und mit einem Mindestgefälle von 2 % (1,1°) auszustatten. Die Fachregel für Dächer mit Abdichtungen (Flachdachrichtlinien) des Deutschen Dachdeckerhandwerks fordert mit Blick auf Flachdächer ebenfalls ein Gefälle ≥ 2 % und weist darauf hin, dass selbst bei 5 % (2,9°) Neigung durch Überlappungen der Werkstoffe mit behindertem Wasserablauf und vorübergehender Pfützenbildung zu rechnen ist.[6] Der Übersichtlichkeit halber werden die genannten Konstruktionen, trotz erforderlichem Mindestgefälle, im weiteren Verlauf weiterhin als Flachdächer bezeichnet.
Den erstmaligen Rückschluss auf ebene, flache Dachkonstruktionen lässt die Grabanlage des Pharaos Djoser, die ca. 2700 v. Chr. entstandene Nekropole von Sakkara zu.[7]
Siedlungen im mediterranen Kulturkreis aus dieser Zeit zeigen archetypische Wohnhaus- und Dachformen. „Ihre Dachflächen waren zu Terrassen ausgebaut, auf denen während der heißen Sommernächte die Familien zu schlafen pflegten.“[8] Zugelassen haben dies die regionalen klimatischen Bedingungen, unter denen mit dem örtlichen Baustoff auch der „Organismus Haus vernünftig auf den Regelkreis seines natürlichen Umfeldes einzustellen [.. war].“[9]
Die entstehende europäische Kultur erbte die Baukunst der alten Ägypter. Seit dem beherrscht das flache Dach, bis zum heutigen Tage, das Bauen in den Mittelmeer-Regionen. Als aufschlussreiche Zeugnisse gelten laut von Busse et al Geschichten, welche die Bibel erzählt und die sich bisweilen liebenswert lesen.[10] Als Beispiel führen v. Busse et al eine der zwölf Vorschriften aus dem fünften Buch Mose an:
„Wenn du ein neues Haus baust, so mache ein Geländer ringsum auf deinem Dache, damit du nicht Blutschuld auf dein Haus lädst, wenn jemand herabfällt.“[11]
Solche und andere Zitate belegen das Vorhandensein flacher Dächer und die Nutzung dieser zu früher Zeit.
Überall dort, wo es die klimatischen Bedingungen zuließen, genügten Baumaterialien wie Lehmziegel und Gemische aus Kalk, Lehm und Asche, die unter dem flachen Dach befindliche Räume vor Sonneneinstrahlung, Wind und Regen schützten.[12] Niederschläge schwemmten immer wieder Teile dieser Materialien aus der Konstruktion heraus, aber entstandene Lücken ließen sich, ohne allzu großen Aufwand, nach Ende des Regengusses wieder schließen. Waren Regengüsse regional bedingt sehr begrenzt, beließen es die Bewohner bei dieser Bauweise.
Das Dachtragwerk unter den abdichtenden Materialien bestand aus Holz. Die Archäologen nehmen an, dass sich die Dachaufbauten nicht sonderlich von den noch heute in manchen Regionen Üblichen unterschieden.[13]
Beispiel Anatolien: „Auf der Konstruktion aus Kant- oder Rundhölzern werden Reisig, Zweige und Rinden kreuzweise verlegt, darüber folgt eine 30 – 50 cm dicke Lehmschicht.“13
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 1, von Busse et al 2000, S. 21
[14]
Beispiel Südeuropa: „Über der Balkenlage aus Zypressen- oder Zedernsparren befinden sich dicht aneinandergelegte Zweige oder Schilfrohre […]. Über der dazwischen liegenden Lehm-Schotterschicht folgt als Deckschicht eine weitere Lage Lehm, manchmal auch Erde und Gras.“14
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 2, von Busse et al 2000, S. 30
Flache Dächer in der Renaissance:
Auch wenn sich der Architekt und Bauherr in der Zeit der Renaissance gern auf die griechische und römische Antike besann, wiesen sie dem Schönheitsideal des Daches eher eine untergeordnete Rolle zu. Die Ebenheit galt als bestimmende Maßordnung. Geneigte Dächer versteckten die Architekten hinter wohlproportionierten ebenen Fassaden. Als Beispiel nennen von Busse et al den Palazzo Rucellai in Florenz (1446 – 1451), dessen oberer Gebäudeabschluss aus einem kraftvollen horizontalen Gesims und einem dahinter versteckten geneigten Dach besteht.[15]
Flache Dächer in der neueren Zeit:
Bevor sich das Flachdach in den 20er Jahren des 20. Jh. „als Syntax und Vokabular der klassischen Moderne […]“ entwickeln sollte, waren bereits beim Übergang zu diesem Jh. erste flache Dächer entstanden.[16][17]
Yahara Boat Club:
Stahlkonstruktionen und Stahlbeton ermöglichten es Frank Lloyd Wright im Jahr 1902, ein weit auskragendes flaches Dach auf dem Yahara Boat Club zu entwerfen und zu verwirklichen.17
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 3, von Busse et al 2000, S. 41
Es folgten weitere Bauten, deren Merkmale von der zeitgenössischen Geschichtsschreibung schließlich als „die Architektur der 20er Jahre“ bezeichnet werden:[18] „Der offene und fließende Grundriß, die kubischen Grundformen der Baukörper, die Horizontalität als Gliederungsprinzip und das Dach als horizontaler Gebäudeabschluß.“[19]
2 Rückblick auf die Entwicklung von Dachabdichtungen
„Mache dir einen Kasten aus Tannenholz und mache Kammern darin und verpiche ihn mit Pech innen und außen.“[20]
Mit diesem Zitat aus dem Alten Testament zeigt Cziesielski, dass Menschen schon im Altertum, also 3000-1000 v. Chr. wussten, Bauwerke abzudichten. Die Abdichtungstechnik mit industriell hergestellten Abdichtungsmaterialien ist dagegen relativ jung.
Den Sündenfall auslassend,[21] beschäftigt sich dieses Kapitel vornehmlich mit der Abdichtung von Dächern, die der Bauwerksabdichtung ausdrücklich nicht zuzuordnen ist, so Cziesielski.[22] Bei dieser sind die Abdichtungen grundsätzlich ständig bedeckt und können nur noch schwer oder überhaupt nicht mehr gewartet werden. Im Gegensatz dazu sind Dachabdichtungen weitgehend freiliegend. Auch wenn sie mit einem Oberflächenschutz (Kies, Plattenbelag, Dachbegrünung) bedeckt sind, können sie regelmäßig instand gehalten werden, so Cziesielski.[23]
Die Bezeichnung „Pech“ aus dem Bibelzitat lässt auf ein Abdichtungsmaterial schließen, dessen Grundstoff auch heute noch sowohl für die Bauwerksabdichtung als auch für die Dachabdichtung gebraucht wird: Das Erdöl (Rohöl). Wo heute tiefe Bohrungen den immer knapper werdenden fossilen Rohstoff zutage fördern müssen, gelangte in vergangener Zeit das Erdöl aufgrund geologischer Formationen bis zur Erdoberfläche. Im Erdöl vorhandene flüchtige Bestandteile verflüchtigten sich unter der Sonneneinstrahlung und ließen als Destillationsrückstand ein bitumenähnliches Produkt zurück, welches die Menschen zur Bauwerksabdichtung heranzogen.[24]
Ein vor ca. 4500 Jahren im heutigen Pakistan gebautes öffentliches Bad gilt als eines der ältesten bekannten Bauwerke, die bituminös abgedichtet wurden. „Die Wände des Bades bestanden aus zwei durch eine Fuge getrennte Mauerwerksschichten, wobei die Fuge zur Abdichtung mit Bitumen verfüllt worden war“, so Cziesielski.[25]
Wiederentdeckt wurde das Abfallprodukt, welches bei der Veredelung des Erdöls anfällt, in der Zeit der Entwicklung neuer Gebäudetypen. Der Eisenskelettbau ermöglichte den Hochhausbau und großflächigen Hallenbau und das Bitumen war dabei eine wichtige konstruktive und ökonomische Voraussetzung.[26]
Bis dahin sorgte vorübergehend der Baustoff Teer für die Abdichtung flacher Dächer. Teer wurde im Zuge der Entwicklung der Gasbeleuchtung (im Jahr 1828) entdeckt. Als Abfallprodukt war dieser Stoff erstmalig bei der Herstellung des Leuchtgases durch Verkoken von Steinkohle entstanden bzw. aufgefallen. Mit Teerdachpappen Dächer abzudichten blieb jedoch bis zum Jahr 1890 eher die Seltenheit. Es dominierten zu dieser Zeit die Steildächer mit Dachdeckungen. Auch Tiefgründungen, die eine Bauwerksabdichtung voraussetzten, wurden selten ausgeführt, so Cziesielski. Erst Ende des 19. Jh. begann die serielle Fertigung von Teerdachbahnen mit Einlagen aus Filz und anderen Geweben, welche die Festigkeit der Bahnen verbesserten und den neuen Baustoff attraktiver machten.[27]
Mit ähnlichen Startschwierigkeiten kämpfte das neu entdeckte Bitumen. Zu seiner Gewinnung und Verarbeitung waren große Mengen Erdöl zu destillieren. Den Großteil der dabei gewonnenen Destillate benötigte aber erst die Auto- und Flugzeugindustrie, die sich um das Jahr 1920 zu entwickeln begann. Die Industrie destillierte zur Gewinnung der Treibstoffe Kerosin und Benzin große Mengen Erdöl, was auch zu vergrößerten Destillationsrückständen in Form des unlöslichen Bitumens führte.[28]
Noch vor dem Zweiten Weltkrieg zeigte die Entwicklung erster Kunststofffolien auf, dass die alleinige Beherrschung des Abdichtungsmarktes durch Bitumen und Teer nicht von Dauer sein würde.[29]
Nach 1945 modifizierten die Entwickler von Dichtungsbahnen Bitumenbahnen mit anorganischen Trägerbahnen aus Glasfasern. Mit neuen Verarbeitungstechniken, wie Schweißen und Kleben, waren sie effizienter verarbeitbar. Auch die Eigenschaften von Kunststofffolien wurden in der Nachkriegszeit verbessert.[30]
II Technische Angaben zum Aufbau der zu untersuchenden Dachkonstruktionen
1 Arten, Aufgaben und Materialien der Bauteilschichten
Es folgt die getrennte Beschreibung der einzelnen Bauteilschichten. Dabei sind die in der Überschrift des Kapitels genannten Aspekte „Aufgaben“ und „Materialien“ ausschlaggebend. Sie zeigen die bauphysikalischen Unterschiede der Bauteile in der Gesamtkonstruktion auf und beschreiben die Materialvielfalt, die dabei möglich ist. Schwierig erscheint dieses Vorgehen deshalb, weil die Funktionsweise der einzelnen Bauteilschichten untereinander in den Hintergrund rückt. Genau diese Funktionstauglichkeit ist ausschlaggebend für die bauphysikalische Bewertung des Dachaufbaus im Ganzen. Die Materialien und Dimensionen der Bauteile sind aufeinander abgestimmt und erzeugen nur im Zusammenspiel das funktionstüchtige Stahlbetonflachdach (siehe II 1, S. 11).
Die Auswahl der Materialien beschränke ich auf jene, die bei den beiden Dachkonstruktionen „unbegrüntes Stahlbetonflachdach mit Bitumenabdichtung und leichtem Oberflächenschutz“ und „Stahlbetonflachdach mit extensiver Dachbegrünung“ zum Einsatz kommen.
1.1 Tragende Flachdachkonstruktion
In dieser Arbeit wird als tragende Deckenkonstruktion für den oberen Dachaufbau das massive Flachdach aus Stahlbeton bzw. die Stahlbetondecke angenommen, die heute am häufigsten ausgeführte Deckenkonstruktion.[31] Eine monolithische Stahlbetonplatte ohne Gefälle bildet hierbei die Grundlage des nicht durchlüfteten, einschaligen Flachdaches.[32]
Position der Dachde>
Die Beschriftung der weiteren Schichten erfolgt jeweils zu Beginn ihrer Darstellung auf den nächsten Seiten.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 4, Liesecke 1989, S. 48
Wie der Name „Tragende Flachdachkonstruktion“ schon sagt, trägt die Stahlbetondecke den oberen Dachaufbau. Dieses tragende Element einer Deckenkonstruktion wird auch „Rohdecke“[33] genannt. Der Querschnitt der Deckenplatte ist entsprechend der Geometrie des Gebäudes, den regionalen Rahmenbedingungen, dem oberen Dachaufbau und den gültigen Baunormen entsprechend zu dimensionieren.
Zur Geometrie des Gebäudes:
Maßgebend für die Dimensionierung der Stahlbetonplatte ist die Deckenstützweite. Sie definiert den Abstand der Momentennullpunkte, „die maßgebende Länge [Stützweite Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] für die Durchbiegung von Bauteilen […]“.[34] Die hier betrachtete Stahlbetonvollplatte stellt den obersten Abschluss des Gebäudes dar und kann sich, weil sie allseitig freidrehbar aufgelagert ist, bei Biegebeanspruchung frei verformen.[35] Damit Längenänderungen der Stahlbetonplatte aufgrund von Temperatureinwirkungen sich nicht auf das übrige Bauwerk auswirken, ist es erforderlich, unter den Deckenauflagern eine Gleitschicht bzw. ein Gleitlager vorzusehen. Die freie Auflagerung der Deckenplatte auf den Wänden hebt deren Scheibenwirkung und damit ihre aussteifende Wirkung für die darunter befindlichen Wände auf.[36] Diese werden durch Windlast auf Biegung beansprucht. Deshalb ist unter der Deckenplatte ein Ringbalken vorzusehen, der als in der Wandebene horizontal liegendes Bauteil die Biegemomente infolge von rechtwinklig zur Wandebene wirkenden Lasten aufnimmt.[37]
Die Biegebeanspruchungen der Deckenplatte sind je nach regionalen Rahmenbedingungen und dem oberen Dachaufbau unterschiedlich:
Je nach Art der Baustoffe, Dicke der Deckenplatte, dem Standort des Gebäudes und dem oberen Dachaufbau ergeben sich für die Deckenplatte unterschiedlich große vertikale Lasten, welche die Konstruktion unterschiedlich stark auf Biegung beanspruchen. Die regional unterschiedlich ausfallenden veränderlichen Lasten resultieren aus Schnee und Wind. Hinzu kommt die veränderliche Personenlast, die ständige Eigenlast und die Auflast, welche sich aus der Gestaltung der Oberdecke, ggf. der Unterdecke und des obersten Dachaufbaus ergibt. Aus diesen Lasten resultieren Biegebeanspruchungen der Deckenplatte, die in deren Querschnitt Druck- und Zugspannungen erzeugen. Das statische System ist also eine horizontal liegende Platte, welche aus vertikalen Lasten herrührende Kräfte über Biegung (und Schub) zu den Auflagern transportiert. Die Druckkräfte innerhalb des Biegeträgers nimmt der druckfeste Baustoff Beton auf, die Zugkräfte die zugfeste Stahlbewehrung.
Damit die Stahlbetonplatte die Lasten nach beiden Seiten abtragen kann, ist die Bewehrung zweiachsig eingelegt. Dies wird i. d. R. mit Bewehrungsmatten realisiert. Decken mit einem Seitenverhältnis von Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten bzw. Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten können zweiachsig gespannt ausgebildet werden. Im Wohnungsbau werden Stahlbetondecken häufig mit diesem Seitenverhältnis ausgeführt.[38]
Um die ordnungsgemäße Funktion ausführen zu können und das Erscheinungsbild nicht zu beeinträchtigen, darf der Durchhang [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] der Stahlbetonplatte ein bestimmtes Maß nicht überschreiten. In Abhängigkeit von der Stützweite [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] gelten für den Durchhang [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] unter quasi-ständigen Lasten folgende Grenzen:[39]
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Der Nachweis über den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit erfolgt bei Decken des üblichen Hochbaus aus Normalbeton über die Begrenzung der Biegeschlankheit. Es gelten folgende Grenzen:[40]
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
1.2 Trennschichten/ Ausgleichsschichten
Der Begriff Trennschicht und Ausgleichsschicht wird in der Literatur z. T. synonym verwendet. So bezeichnet Eiserloh die unten genannten Werkstoffe als Ausgleichsschichten und die DIN 18531-2 dieselben Materialien als Trennschichten.
Woher kommt diese Mehrdeutigkeit?
Die DIN 18531-1 definiert die Trennschicht (hier auch Trennlage genannt) als eine „Schicht oder Lage zur flächigen oder teilflächigen Trennung […] von Bauteilen oder Schichten.“[43] Ihre Definition zur Ausgleichsschicht lautet: Eine „Schicht, die Rauigkeiten und Unebenheiten […] ausgleichen oder überbrücken kann.“[44] I. d. S. ist eine Ausgleichsschicht immer auch eine Trennschicht, da sie bei der Überbrückung von Unebenheiten gleichzeitig Bauteile voneinander trennt. Umgekehrt jedoch muss eine Trennschicht nicht immer auch eine Ausgleichsschicht sein, besonders dann nicht, wenn sie aufgrund ihrer Materialbeschaffenheit nicht ausgleichend wirkt.
Trennschichten und Ausgleichsschichten übernehmen unterschiedliche Aufgaben in der Deckenkonstruktion, was eine getrennte Darstellung notwendig macht.
Die Trennschicht:
Zum Dachaufbau gehört im Wesentlichen die Dampfsperre, die Wärmedämmung, die Abdichtung und der für diese Arbeit wichtige Oberflächenschutz. Sieht man von den wichtigen jedoch dünnschichtigen Trenn- und Ausgleichsschichten, den ebenfalls dünnschichtigen Elementen Dampfsperre und Dachabdichtung ab, bildet die Wärmedämmung im Wesentlichen und der Oberflächenschutz, z. B. in Form der Dachbegrünung, im Weiteren die „Oberdecke“.[45]
Zwischen der Roh- und der Oberdecke ist ein vollflächiger Kontakt herzustellen. Dieser vollflächige Kontakt wäre beim direkten Aufbringen der Dampfsperre auf der Deckenplatte nicht gegeben, weil die Betonoberfläche nach dem Abbinden und nach dem Einbau durch Montage- und Umwelteinflüsse rau und staubig ist.
Der Voranstrich (Tiefengrund) bindet vorab den Betonstaub. Dabei wird der Beton zugleich so vorbereitet, dass er sich mit Bitumen bestreichen lässt.
Als Trennschicht (Haftbrücke) dient der auf dem Voranstrich haftende Bitumenanstrich als Grundlage für die Ausgleichsschicht.
Weiterhin übernehmen Trennschichten die wichtige Aufgabe, chemische Unverträglichkeiten zwischen einzelnen Bauteilschichten zu verhindern. Bei direktem Kontakt zweier unterschiedlicher Materialen kann es ohne eine Trennlage zu Weichmacherwanderungen kommen, die von der Qualitätsminderung bis zum Versagen der Bauteilschicht führen.
Die Ausgleichsschicht:
Position Ausgleichsschicht:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 5, Liesecke 1989, S. 48
Schaefer bezeichnet die Ausgleichsschicht als die „wichtigste Schicht des gesamten Flachdachaufbaus […].“[46] Sie gleicht örtlich entstehende Dampfdruckunterschiede aus, indem sie aus dem Gebäude anströmender Wasserdampf gleichmäßig auf die Fläche des Daches verteilt. Weiterhin sorgt die lose auf die Trennschicht aufgebrachte Ausgleichsschicht für den Ausgleich von Unebenheiten, schützt die Folgeschichten vor chemischen Einwirkungen aus der Unterlage und ermöglicht es Schwind- und Spannungsrisse in der Tragkonstruktion zu überbrücken.[47]
Letztere Merkmale der Ausgleichsschicht sehen von Busse et al als die Wesentlichen an. Laut von Busse et al wirkt die Schicht nämlich nur dampfdiffusionsausgleichend, solange sie in der Fläche durchströmbar bleibt. Dies wäre jedoch zumindest in Zweifel zu ziehen, wenn nach Fertigstellung des Daches auf ihr ein hohes Gewicht lastet.[48]
Die Dampfdruckausgleichsschicht ist unterhalb der Dachabdichtung einzubauen.
Position Dampfdruckausgleichsschicht:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 6, Liesecke 1989, S. 48
Sie hat unterhalb der Dachabdichtung die Funktion örtlich entstehende Dampfdruckunterschiede aufzunehmen und auszugleichen, die Schaefer mit Blick auf die Ausgleichsschicht in Zweifel zieht.
Als Ausgleichsschichten sind laut Eiserloh allgemein Lochglasvlies-Bitumenbahnen (einseitig grob besandet), Bitumen-Dachbahnen, Bitumen-Dachdichtungsbahnen, Rohglasvliese, Kunststoffvliese (Vliese aus synthetischen Fasern) und Schaumstoffmatten geeignet.[49] Wie bereits oben erwähnt, ist ein Zusammenhang zwischen Ausgleichsschicht und Trennschicht gegeben. So zählt die DIN 18531-2 den Großteil dieser Stoffe auch zu den geeigneten Stoffen für Trennschichten.[50]
Mit Blick auf die ausgleichende Funktion dieser Stoffe gelten sie für den weiteren Verlauf dieser Arbeit als Stoffe für Ausgleichsschichten.
Zur Verarbeitung:
Für den Einsatz unter bituminösen Dampfsperren sind v. a. Lochglasvlies-Bitumenbahnen geeignet.[51] Bei einem Dachaufbau mit Kunststoffbahnen sollte als Ausgleichsschicht ein Kunststoffvlies zum Einsatz kommen.[52]
Die Übertragung von Schwind- und Spannungsrissen aus der Tragkonstruktion wird vermieden, indem die Verklebung der Dampfbremse oder Dampfsperre (siehe II 1.3, S. 16) mit der Trennschicht nur punktuell erfolgt. Das Heißbitumen von etwa 200°C fließt durch die 3-5 cm großen Löcher der Lochglasvlies-Bitumenbahn auf die Haftbrücke.[53] Für eine nur punktuelle Verklebung mit der Dampfsperre sorgt die Besandung auf der Unterseite der Lochglasvlies-Bitumenbahn.
1.3 Dampfsperre/ Dampfbremse
„Mit der Dampfsperre wird der erste Flachdachblock hermetisch abgeschlossen.“[54] Mit diesem Satz macht Schaefer auf die Wichtigkeit der „Funktionsgemeinschaft Ausgleichsschicht + Dampfsperre“ aufmerksam.[55]
Position Dampfsperre:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 7, Liesecke 1989, S. 48
Die Dampfsperre verhindert und die Dampfbremse reduziert Wasserdampfdiffusion in den oberen Dachaufbau. Dass die Dampfbremse das Durchdiffundieren von Wasserdampf in geringen Mengen durch die Konstruktion zulässt, verhindert die dauerhafte Durchfeuchtung der tragenden Stahlbetonplatte. Die Gesundheit der Bewohner dank eines hygienischen Raumklimas ist nämlich auch dann nicht gegeben, wenn der Innenraum zwar warm ist, eine erhöhte Luftfeuchtigkeit jedoch zu Schimmelpilzbefall an Bauteiloberflächen führt. Feuchte Bauteiloberflächen sind die Folge starker Temperaturdifferenzen, hervorgerufen durch eine nicht vorhandene oder nicht funktionierende Wärmedämmung. Auch können sie durch nicht saugfähige, an die Innenluft angrenzende Bauteile hervorgerufen werden.
Zur Wasserdampfdiffusion kommt es aufgrund eines Dampfdruckgefälles zwischen Innen- und Außenluft und dem in der Natur vorhandenen Bestreben nach Ausgleich. Das Dampfdruckgefälle entsteht in den Wintermonaten durch das Aufheizen der Innenluft, die mehr Feuchtigkeit aufnehmen kann als die kühle Außenluft. Es gilt pi > p e. Die gasförmige Feuchtigkeit verhält sich dabei gemäß einer physikalischen Gesetzmäßigkeit: Sie „wandert“ in Richtung des absolut niedrigen Wasserdampfgehalts aufgrund unterschiedlicher Wasserdampfteildrücke, d. h. dorthin, wo es absolut gesehen trockener ist (siehe III 3.2, S. 38).[56]
Ein Durchdiffundieren von Wasserdampf durch die Gesamtkonstruktion ist dann möglich, wenn statt einer diffusionsdichten Dampfsperre eine diffusionshemmende Dampfbremse unterhalb der Wärmedämmung verlegt wurde und ihre diffusionsäquivalente Luftschichtdicke (sd)[57] höher ist als die der Abdichtung der darüber befindlichen Schichten. Dann kann eindiffundierte Feuchtigkeit in der Verdunstungsperiode (in den Sommermonaten) durch alle Bauteilschichten durch- bzw. ausdiffundieren.
Die gebräuchliche Bezeichnung Dampfbremse ist allerdings kein genormter Begriff, sondern eine nach Eiserloh sogar veraltete Bezeichnung für eine Sperrschicht mit niedrigem Dampfsperrwert.[58] In der DIN 4108-3 gilt sie als „diffusionshemmende Bauteilschicht“ mit einer wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luftschichtdicke sd von 0,5 m bis 1500 m.[59] Hierdurch wird ein Ausdiffundieren der in der Deckenplatte eingedrungenen Feuchtigkeit ermöglicht.
Die Bezeichnung Dampfsperre wird in der Literatur oftmals irrtümlich verwendet. Nämlich dann, wenn eigentlich von einer Dampfbremse die Rede ist, d. h. von einem geringen Diffusionsstrom auszugehen ist. Eine Dampfsperre hingegen verhindert den Feuchtestrom durch einen großen Diffusionswiderstand von sd ≥ 1500 m.
Laut Peter sind „Diffusionsdichte Bauteilschichten“[60] z. B. Bitumenbahnen mit Metallbandeinlage (Dichtungsbahnen mit Metallbandeinlage), Bitumen-Dachdichtungsbahnen, Bitumen-Schweißbahnen mit Glasvlieseinlage oder Dampfsperrbahnen aus Polyethylen und PVC (Polyvinylchlorid).[61] Vor dem Verlegen einer Bitumendampfsperrbahn ist zunächst eine Lochglasvlies-Bitumenbahn (Ausgleichsschicht) aufzubringen,[62] um – wie bereits in II 1.2, S. 13 beschrieben – eine Übertragung von Schwind- und Spannungsrissen aus der Tragkonstruktion auf die Folgeschichten zu vermeiden.
1.4 Wärmedämmung
Beim massiven Flachdach aus Stahlbeton ist, nach dem hermetisch abgeschlossenen ersten Flachdachblock, die Wärmedämmung eine weitere wichtige und entscheidende Funktionsschicht.
Position der Wärmedämmung:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 8, Liesecke 1989, S. 48
Der Wärmeschutz hat laut DIN 4108-3 dabei nicht nur die Baukonstruktion vor „klimabedingten Feuchte-Einwirkungen und deren Folgeschäden […]“ zu schützen, sondern darüber hinaus eine „Bedeutung für die Gesundheit der Bewohner durch ein hygienisches Raumklima, einen geringen Energieverbrauch bei Heizung und Kühlung [und] die Herstellungs- und Bewirtschaftungskosten.“[63] „Außerdem können Wärmedämmschichten als konstruktive Maßnahme zur Gefälledämmung genutzt werden.“[64] Damit bildet die Wärmedämmschicht zwar ein multifunktionales, jedoch auch empfindliches, genau zu bemessendes und nach diversen Kriterien auszuwählendes Bauteil der oberen Dachkonstruktion.
„Das Schaffen eines gewünschten Gefälles bereits mit […] der tragenden Decke hat [zwar] den Vorteil, mit konstanter Dämmstoffdicke operieren und der Dachhaut – bei gleichmäßiger Steifigkeit ihrer Bettung – dieses Gefälle ohne besondere Zusatzmaßnahmen weiter geben zu können. Da das Herstellen fallender Betonoberflächen jedoch oft nicht einwandfrei oder nur mit unwirtschaftlichem Aufwand sicher gelingt […]“, ist davon abzusehen.[65]
Eine Alternative zur Gefälledämmung und zur leicht geneigten Trägerdecke ist ein zusätzlich zu den genannten Funktionsschichten aufgebrachter Gefälleestrich. Der im Gefälle abgezogene Estrich darf an der dünnsten Stelle 4 cm nicht unterschreiten.[66]
Zur Funktion:
Die wärmedämmende Wirkung lässt sich durch die Isolierung von Luftschichten erzielen. Die eingeschlossenen und ruhenden Luftzonen im Werkstoff der Wärmedämmung minimieren den Wärmestrom vom warmen zum kalten Bauteil. Sie erzeugen einen Wärmedurchlasswiderstand R ([67]). Der Widerstand ist umso höher, je weniger Wärme durch Wärmeleitung sowohl im Zellgas (Luft) als auch durch die Zellwände transportiert wird. Cziesielski weist darauf hin, dass ein weiterer Wärmetransport zwischen den Zellwänden durch Strahlung stattfindet.[68] Füllen sich die ruhenden Luftpolster im Innern des Werkstoffes jedoch mit Wasser bzw. werden die Zellwände der Wärmedämmung feucht, ist die wärmedämmende Wirkung des gesamten Elements stark eingeschränkt. Der Wärmedurchgangskoeffizient U ([69] ) des Bauteils steigt.
Die Wärmedämmung ist daher auf jeden Fall vor Feuchtigkeit zu schützen. Bei Decken sowohl hervorgerufen durch Wassereinbruch von oben als auch durch unkontrolliert eindiffundierenden Wasserdampf von unten. Das gilt auch für den Dämmstoff Schaumglas, bei dem Wasser zwar kaum eindringen kann, bei Frostgefahr jedoch mit Schäden zu rechnen ist (siehe Unterpunkt d, Verhalten bei Kontakt mit Wasser und anderen Materialien).
Zu den Werkstoffen:
Die zur Wärmedämmung eingesetzten Werkstoffe sind vielfältig. Unterschieden werden die Materialien, abgesehen von der Herstellung bzw. ihrem chemischen Aufbau,
a) nach ihrer Wärmeleitfähigkeit,
b) nach der Formbeständigkeit,
c) nach der Temperaturbeständigkeit,
d) nach ihrem Verhalten beim Kontakt mit Wasser und anderen Materialien und
e) nach der mechanischen Belastbarkeit (Druckbelastungen).
Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal sind die Baustoffklassen. Sie beziehen sich auf die Brennbarkeit des Materials (mehr dazu in III 3.3, S. 72).
Zu a) Wärmeleitfähigkeit
Zu den einsetzbaren Schaumkunststoffen zählen Polyurethan-Hartschaum (PUR) nach DIN EN 13165, Expandierter Polystyrolschaum (EPS) nach DIN EN 13163 und Extrudierter Polystyrolschaum (XPS) nach DIN EN 13164. Ihre Wärmeleitfähigkeit Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten ist nur geringfügig unterschiedlich (0,024 ≤ Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten [W/mK] ≤ 0,048).[70] Blähperlit und Schaumglas liegen hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit über den Schaumkunststoffen (0,046 ≤ Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten [W/mK] ≤ 0,066).[71] Faserdämmstoffe, wie z. B. Mineralfaser, erreichen hinsichtlich ihrer Wärmeleitfähigkeit annährend die Werte der Schaumkunststoffe (0,036 ≤ Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten [W/mK] ≤ 0,060).[72]
Zu b) Formbeständigkeit
Bzgl. der Formbeständigkeit ist darauf zu achten, dass Schaumkunststoffe vor dem Einbau abgelagert sein müssen, da sie nach der Herstellung einer gewissen Schrumpfung unterliegen. Um Spannungen und daraus resultierende Beschädigungen aufgrund produktionsbedingter und temperaturbedingter Längenänderungen zu vermeiden, müssen weiterhin scharfkantige Dämmplatten vollflächig von der Dachabdichtung getrennt werden. Beim verklebten Schichtenaufbau ist laut Eiserloh ein weiteres Verarbeitungskriterium der Einsatz vorzugsweise kleinformatiger Dämmplatten. Deren temperaturbedingte Längenänderungen fallen insgesamt geringer aus, so Eiserloh.[73]
Zu c) Temperaturbeständigkeit
Die mit der temperaturbedingten Längenänderung nicht zu verwechselnde Temperaturbeständigkeit ist ein weiteres Kriterium bei der Auswahl des Dämmmaterials. Bei der Verarbeitung einer Bitumenbahn oberhalb des Dämmstoffes ist dieser kurzzeitig einer sehr hohen Temperatur ausgesetzt. Polystyrolschaum in extrudierter und expandierter Form darf nur dann mit Heißbitumen belegt werden, wenn die Dämmplatten oberseitig kaschiert, d. h. durch eine Schutzschicht vor Hitzeeinwirkung geschützt sind.[74] Alle anderen genannten Dämmstoffe lassen sich ohne Probleme mit Heißbitumen verarbeiten.
Zu d) Verhalten beim Kontakt mit Wasser und anderen Materialien
Das Dämmmaterial kann vor und während des Einbaus mit Wasser in Kontakt geraten. Es sind daher alle Dämmstoffe, sowohl beim Transport als auch während der Bauzeit, vor Feuchtigkeit zu schützen.[75] Weiterhin gerät die Dämmung bei Wasserdampfdiffusion durch das Bauteil (einschließlich Tauwasserausfall)[76] mit Wasser in Verbindung. Konstruktive Mittel sichern die Trocknung des Dämmmaterials, wobei der Tauwasserausfall begrenzt und die darauf folgende Verdampfung durch die Abdichtung nach Außen gesichert sein muss (siehe III 3.2, S. 67). Im Falle einer undichten Abdichtung ist bei einer Reparatur oder Sanierung/Modernisierung dafür zu sorgen, dass sowohl die Stahlbetonplatte als auch die feuchte oder gar nasse Dämmung austrocknet. Eine neuerliche Abdichtung reduziert die Möglichkeit der Austrocknung trotz einer gewissen Diffusionsoffenheit umgehend. Eine dauerhafte oder längere Durchfeuchtung und damit die Gefahr von Schimmelpilzbildung sowie die Reduzierung oder Aufhebung der Dämmwirkung wären die Folge.
Die genannten Materialien reagieren auf den Kontakt mit Feuchtigkeit bzw. Wasser höchst unterschiedlich. Der Dämmstoff Schaumglas nimmt keine Feuchtigkeit auf.[77] Trotz dieser Eigenschaft ist der Kontakt zwischen Schaumglas und Wasser unbedingt zu vermeiden, wenn Frostgefahr besteht. Die DIN 4108-2 fordert in diesem Zusammenhang den Einsatz einer oberseitig aufzubringenden bituminösen, frostbeständigen Deckbeschichtung.[78] Vermeidbar sind Schäden nur dann, wenn die Dichtigkeit der Abdichtung gegeben ist und kein Tauwasser in der Konstruktion ausfällt. Da Schaumglas praktisch dampfdicht ist, kann in die Dachkonstruktion evtl. eindiffundierte Feuchtigkeit nicht ausdiffundieren. Eine Diffusion durch Fugen zwischen den Dämmplatten reicht nicht aus. Die Herstellung von Schaumglasplatten ist weiterhin nur unter hohem Energieaufwand möglich, was den Einsatz dieses Baustoffes auch kostspieliger macht als die Verwendung vollsynthetischer Dämmstoffe.
Hier nicht näher beschriebene, weil im modernen Dachaufbau nicht anzutreffende organische Dämmstoffe, wie Kork-Dämmungen, „saufen“ aufgrund ihrer Saugwirkung laut Eiserloh bei Wassereinbruch förmlich ab. Werden organische Dämmstoffe bei Sanierungsarbeiten angetroffen sind sie vollständig abzuräumen, so Eiserloh.[79]
Die Verarbeitung von Dämmstoffen innerhalb der Oberdecke bewirkt eine Vergrößerung der Materialvielfalt in der Konstruktion. Bei der Verarbeitung unterschiedlicher Materialien muss – wie bereits im Unterkapitel II 1.2, S. 13 beschrieben – auf deren Verträglichkeit untereinander geachtet werden. Um die erwähnten chemischen Veränderungen, z. B. Weichmacherwanderungen, zu verhindern, ist gemäß den Herstellerangaben die Verträglichkeiten genau zu prüfen und ggf. eine Trennlage zwischen Wärmedämmung und Dampfsperre bzw. Wärmedämmung und Dachabdichtung oder anderer Bauteilschicht vorzusehen.
Zu e) mechanische Belastbarkeit
Die DIN 18531-1 stuft die mechanische Beanspruchung des Schichtenaufbaus als hoch ein, da im Falle der genannten Konstruktionen bei Arbeiten auf der Dachabdichtung von einer Belastung auszugehen ist.[80] Bei Inspektions- und Wartungsarbeitenden resultiert für die Wärmedämmung, als die im Schichtenaufbau unterhalb der Abdichtung (bzw. Dampfdruckausgleichsschicht) liegende Schicht, eine Gefährdung der Oberflächenstruktur durch Druckbelastungen aus kurzzeitig einwirkenden Lasten. Diese nicht ständig einwirkenden Lasten wirken bei der Herstellung und bei der Begehung und Reparatur des Dachaufbaus auf die Wärmedämmung ein. Auf geeigneten Schaumkunststoffplatten, Schaumglasplatten und Mineralfaserdämmstoffplatten erzeugen die genannten Lasten bei fachgerechtem und sorgfältigem Umgang keine dauerhaften Eindrücke bzw. Beschädigungen.
1.5 Abdichtung
Eine Dachabdichtung verhindert, dass Wasser in die Dachkonstruktion und Innenräume eindringt und Schaden verursacht. Laut DIN 18531-1 ist die Dachabdichtung ein „wasserundurchlässiges, flächiges Bauteil zum Schutz eines Bauwerkes gegen Niederschlagswasser.“[81]
Position der Abdichtung:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 9, Liesecke 1989, S. 48
Eiserloh bezeichnet die Abdichtungsschicht auch als „Dachhaut“[82] und mit Blick auf die Aufgabenvielfalt und Aufgabenverteilung der Elemente oberhalb und unterhalb der Dachabdichtung und der Abdichtung selber, scheint die Bezeichnung Haut, mit der Haut des Menschen in Verbindung gebracht, folgerichtig zu sein. Ein kurzer Exkurs macht dies deutlich:
Die menschliche Haut besteht neben der äußeren Schutzschicht (Oberhaut) aus der Lederhaut und der Unterhaut und ist oberflächlich mit einem dünnen jedoch wichtigen Schutzfilm, der Glanzschicht – einer fettähnlichen Masse überzogen. Sie ermöglicht dem Körper über viele kleine Poren die Atmung und schützt ihn gleichzeitig vor äußeren Reizen; in erster Linie vor Kälte, Hitze und Strahlungen; Druck, Stößen und Reibung; chemischen Schädigungen; Eindringen von Mikroorganismen und vor dem Verlust von Wasser und Wärme.[83]
Die Abdichtungslage ist – vergleichbar mit der Lederhaut des Menschen – für den Schutz des Baukörpers, d. h. den Schutz des Bauwerkes vor Niederschlägen und Witterungseinflüssen zuständig und bei der Bewältigung dieser Aufgabe auf das Zusammenspiel aller Bauteilschichten der Dachkonstruktion angewiesen.
Als Werkstoff für Abdichtungsbahnen hat sich Bitumen, neben den Kunststoffen und Kautschuk, als wichtigster Baustoff durchgesetzt.
In den sechziger Jahren übernahm Bitumen das von Teer und Teerpappen angeführte Feld der Dachabdichtungsstoffe, nachdem Teer, aus umweltpolitischen Erwägungen und aufgrund seiner gesundheitsschädigenden Inhaltsstoffe, als Baustoff verboten worden war (siehe III 4.1, S. 79).
Unterteilen lassen sich die einzelnen Bitumenbahnen, die für den Einsatz auf Dächern geeignet sind, in fünf Bahnentypen:
Bitumendachbahnen bzw. Glasvlies-Bitumendachbahnen nach DIN 52143:
Zu diesem Bahnentyp gehört heute nur noch die Glasvlies-Bitumendachbahn V 13.[84] Mit einer Dicke von ca. 2 mm und der Eigenschaftsklasse E4 ([85]) verfügt sie über einen mäßigen mechanischen Widerstand und einen mäßigen Widerstand gegen thermische Beanspruchung. Damit dient die Glasvlies-Bitumendachbahn nur als zusätzliche Lage oder als Kaschierung.[86]
Bitumen-Dachdichtungsbahnen (DD) nach DIN 52130:
Dies sind besandete oder beschieferte Bahnen, die mit Heißbitumen verklebt werden. Sie haben Dicken zwischen 2,7 und 3,5 mm und einem Bitumengehalt von 1.600 bis 2.300 g/m2.[87] Die Bitumen-Dachdichtungsbahn bringt einen nur mäßigen Widerstand gegen thermische Beanspruchung aber einen hohen mechanischen Widerstand auf. Dies entspricht der Eigenschaftsklasse E2 ([88]).[89]
Bitumen-Schweißbahnen (S) nach DIN 52131:
Bitumen-Schweißbahnen werden mit einer Brennerflamme im Schmelzverfahren aufgebracht. Der hohe Bitumengehalt von 3.500 bis 4.500 g/m2 ermöglicht ein schnelles Verflüssigen und effizientes Arbeiten.[90] Die Dicke der Bahnen liegt im Mittel bei 5 mm.[91] Die Trägereinlage variiert zwischen Glasgewebe- und Polyestervlies. Bei Kombinationsträgereinlagen überwiegt entweder der Glas- oder der Polyesteranteil. Jede dieser Varianten hat die Eigenschaftsklasse E2.[92]
Polymerbitumen-Dachdichtungsbahnen (PYP DD/ PYE DD) nach DIN 52132:
Mit thermoplastischen Elastomeren oder thermoplastischen Kunststoffen ausgestattet, sind diese Bahnen besandet und für Oberlagen auch beschiefert.[93] Sie werden mit Heißbitumen verklebt. Vom zu verarbeitenden Heißbitumen wird dabei eine erhöhte Wärmestandfestigkeit gefordert. Laut Eiserloh werden Polymerbitumen-Dachdichtungsbahnen überwiegend mit dem Typ PYE (thermoplastische Elastomere) hergestellt, da sich die thermoplastischen Kunststoffe vom Typ PYP oft nicht zufriedenstellend mit Heißbitumen verkleben lassen. Die Dicke liegt zwischen 4 und 5 mm und der Bitumengehalt zwischen 3.500 und 4.500 g/m2.[94] Diese Abdichtungsbahnen haben die Eigenschaftsklasse E1 ([95]). Sie sind damit hoch widerstandsfähig gegen thermische und mechanische Beanspruchungen.[96]
Polymerbitumen-Schweißbahnen (PYP S/ PYE S) nach DIN 52133:
Bahnen dieses Typs werden entsprechend den Bitumen-Schweißbahnen verarbeitet. Mit einem Bitumengehalt von 4.000 bis 4.500 g/m2 und einer Dicke von 3,7 bis 5,2 mm entsprechen sie ebenfalls annährend den Bitumen-Schweißbahnen.[97] Die Ausstattung der Bahnen mit thermoplastischen Elastomeren und thermoplastischen Kunststoffen entspricht den Polymerbitumen-Dachdichtungsbahnen. Beide polymeren Bahnen besitzen die Eigenschaftsklasse E1. Abweichende Anforderungen ergeben sich aus den unterschiedlichen Kombinationsträgereinlagen.[98]
Dichtungsbahnen mit Metallbandeinlage gelten laut Peter als Dampfsperrbahnen (siehe II 1.3 S. 16).
Eine Werkstoffübersicht für Dachabdichtungsbahnen gibt Aufschluss über die Produktvielfalt bei den genannten Bitumenbahnen sowie bei den Kunststoff- und Kautschukbahnen. Die Kunststoff- und Kautschukbahnen finden dabei der Vollständigkeit halber ihre Erwähnung:
Bitumenbahnen:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Tab. 1, vgl. Eiserloh 2002, S. 91
Legende zur Tabelle 1:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Tab. 2, der Verfasser 2006
[...]
[1] Penn-Bressel et al 2003, Vorwort S. 3
[2] Vgl. Penn-Bressel et al 2003, Vorwort S. 3
[3] Vgl. Penn-Bressel et al 2003, Vorwort S. 3
[4] Der Verfasser verzichtet aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die weibliche Form.
[5] Vgl. Der große Duden 1963, S. 97
[6] Vgl. Flachdachrichtlinien 2001. In: Deutsches Dachdeckerhandwerk 2003, Kap. 3, S. 7 f.
[7] Vgl. von Busse et al 2000, S. 9 f.
[8] Von Busse et al 2000, S. 10
[9] Ebenda, S. 10
[10] Vgl. von Busse et al 2000, S. 9 f.
[11] Die Bibel 1999, S. 202
[12] Vgl. Schubert 2002, S. 2
[13] Von Busse et al 2000, S. 20
[14] Ebenda, S. 30
[15] Vgl. von Busse et al 2000, S. 11
[16] Ebenda, S. 12 f.
[17] Von Busse et al 2000, S. 13
[18] Ebenda, S. 13
[19] Ebenda, S. 13
[20] Die Bibel 1999, S. 8
[21] Der Verfasser
[22] Vgl. Cziesielski 2001. In: Lufsky, S. 5
[23] Vgl. Cziesielski 2001. In: Lufsky, S. 1
[24] Ebenda, S. 5
[25] Cziesielski 2001. In: Lufsky, S. 6
[26] Vgl. von Busse et al 2000, S. 12
[27] Vgl. Cziesielski 2001. In: Lufsky, S. 10
[28] Vgl. Cziesielski 2001. In: Lufsky, S. 10
[29] Ebenda, S. 10
[30] Ebenda, S. 10
[31] Vgl. Scheer et al 2004 (1), S. B 29
[32] Vgl. von Busse et al 2000, S. 102
[33] Scheer et al 2004 (1), S. B 28
[34] Ebenda, S. B 31
[35] Vgl. Scheer et al 2004 (1), S. B 31
[36] Ebenda, S. B 53 f.
[37] Vgl. DIN 1053-1: 1996-11, S. 18 f.
[38] Vgl. Scheer et al 2004 (1), S. F 4 f.
[39] Vgl. Schneider 2002, S. 5.97
[40] Ebenda, S. 5.97
[41] Vgl. Schneider 2002, S. 5.97
[42] Ebenda, S. 5.34
[43] DIN 18531-1: 2005-11, S. 8
[44] Ebenda, S. 6
[45] Scheer et al 2004 (1), S. B 28
[46] Schaefer 1990. In: Bundesbaublatt (BBauBl), Heft 4, S. 208
[47] Vgl. Eiserloh 2002, S. 39
[48] Vgl. von Busse et al 2000, S. 102
[49] Vgl. Eiserloh 2002, S. 39
[50] Vgl. DIN 18531-2: 2005-11, S. 39
[51] Vgl. Flachdachrichtlinien 2001. In: Deutsches Dachdeckerhandwerk 2003, Kap. 3, S. 12
[52] Vgl. Eiserloh 2002, S. 40
[53] Ebenda, S. 40
[54] Schaefer 1990. In: BBauBl, Heft 4, S. 208
[55] Ebenda, S. 208
[56] Vgl. Eiserloh 2002, S. 42 f.
[57] Definition Diffusionsäquivalente Luftschichtdi>
[58] Vgl. Eiserloh 2002, S. 41
[59] Vgl. DIN 4108-3: 2001-07, S.5
[60] DIN 4108-3: 2001-07, S. 5
[61] Vgl. Peter 1990. In: BBauBl, Heft 11, S. 660
[62] Vgl. Flachdachrichtlinien 2001. In: Deutsches Dachdeckerhandwerk 2003, Kap. 3, S. 12
[63] DIN 4108-2: 2003-07, S. 3
[64] DIN 18531-3: 2005-11, S. 8
[65] Von Busse et al 2000, S. 102
[66] Vgl. von Busse et al 2000, S. 102
[67] EN ISO 6946: 1996-11, S. 6
[68] Vgl. Cziesielski 1997. In: Adriaans et al, S. 120 f.
[69] EN ISO 6946 : 1996-11, S. 13
[70] Vgl. DIN V 4108-4: 2002-02, S. 21
[71] Ebenda, S. 22, 24
[72] Ebenda, S. 21
[73] Vgl. Eiserloh 2002, S. 101
[74] Ebenda, S. 101
[75] Ebenda, S. 100
[76] Definition Tauwasserausfall: Kondensation von Wasserdampf innerhalb der Deckenkonstruktion.
[77] Eiserloh 2002, S. 99
[78] Vgl. DIN 4108: 2003-07, S. 14
[79] Vgl. Eiserloh 2002, S. 99
[80] Vgl. DIN 18531-1: 2005-11, S. 10
[81] DIN 18531-1: 2005-11, S. 6
[82] Vgl. Eiserloh 2002, S. 89
[83] Vgl. Wehner 2006 (URL)
[84] Vgl. DIN 52143: 1985-08, S. 1
[85] DIN 18531-2: 2005-11, S. 7
[86] Vgl. DIN 18531-2: 2005-11, S. 7 ff.
[87] Vgl. Eiserloh 2002, S. 93
[88] DIN 18531-2: 2005-11, S. 7
[89] Vgl. DIN 18531-2: 2005-11, S. 9
[90] Vgl. Eiserloh 2002, S. 93
[91] Vgl. DIN 52131: 1995-11, S. 2
[92] Vgl. DIN 18531-2: 2005-11, S. 9
[93] Vgl. DIN 52132: 1996-05, S. 1 f.
[94] Vgl. Eiserloh 2002, S. 94
[95] DIN 18531-2: 2005-11, S. 7
[96] Vgl. DIN 18531-2: 2005-11, S. 7, 9
[97] Vgl. DIN 52133: 1995-05, S. 2
[98] Vgl. DIN 18531-2: 2005-11, S. 9 ff.
[99] Aufgrund geringer Höchstzugkraft und geringer Dehnung nur als zusätzliche Lage zu verwenden (vgl. Flachdachrichtlinien 2001. In: Deutsches Dachdeckerhandwerk 2003, Kap. 3, S. 12).
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