Praktische Hinweise zur Platzierung, Auswahl und Abmessung von Flachdach-Tageslichtelementen
Starke Windböen, Schneefälle oder unwetterartige Hagelschauer: Lichtkuppeln und Lichtbänder sowie Rauch- und Wärmeabzugsanlagen (RWA) sind vielfältigen Belastungen ausgesetzt. Um ihre Funktionstüchtigkeit auch bei schwierigen Wetterbedingungen zu gewährleisten, gilt es bei der Planung und Dimensionierung verschiedene Faktoren zu berücksichtigen. Diplom-Ingenieur Bert Barkhausen von der JET-Gruppe (Hüllhorst) zeigt nützliche Aspekte für Dachdecker und Planer auf und benennt sinnvolle Ausführungsmöglichkeiten. Denn Tageslichtelemente sollten so konzipiert sein, dass sie selbst hohen Belastungen und mechanischen äußeren Einflüssen standhalten.
Die Wetterextreme im Frühjahr und Sommer 2013 haben in einigen Regionen Deutschlands zu hohen Belastungen an Gebäuden und deren Bauteilen geführt. Dächer und Tageslichtelemente sind von den Unwettern direkt betroffen. Insbesondere starke Windböen und Schneelasten sind eine Belastungsprobe für die Tragfähigkeit der auf dem Dach verbauten Bauteile. Hinzu kommen Absicherungen gegen mögliche Durchstürze bei schneebedeckten Dächern sowie die Beachtung der Leistungsmerkmale von Rauch- und Wärmeabzugsbeschlägen (RWA-Beschläge). Bei der Planung und Dimensionierung von Lichtkuppeln und Lichtbändern gilt es daher die witterungsbedingten Einwirkungen auf Tageslichtelemente gesondert einzukalkulieren. Eine bedarfsgerechte Produktauswahl sowie die Kenntnis der Tragfähigkeit und Funktionsspanne tragen dazu bei, den Dachdeckergewerken ihre Arbeit erheblich zu erleichtern und sicherer zu gestalten.
Trageigenschaften von Lichtkuppeln und Lichtbändern
Bei hohem Schneeaufkommen tragen insbesondere Dächer einen Großteil des Gewichtes und sind somit hohen Belastungen ausgesetzt. Baurechtlich ist für das Dach ein Standsicherheitsnachweis für das Tragverhalten auch unter Schneebelastung zu erbringen. Die allgemeine Vorgehensweise dazu ist seit Ende 2010 im Eurocode geregelt, dessen Basis die DIN EN 1990 darstellt. Die entsprechenden Regelungen zur Schneelast ergeben sich aus der DIN EN 1991-1-3, wobei sich die jeweiligen Lastannahmen aus der Schneelastzone des Gebäudestandortes und der Geländehöhe ergeben. Dazu werden vom DIBt (Deutsches Institut für Bautechnik) detaillierte Listen veröffentlicht. Tageslichtelemente gehören nach Bauregelliste B Teil 1 zu den geregelten Bauprodukten. Dabei besitzen Lichtbänder in der Regel eine Allgemein bauaufsichtliche Zulassung (AbZ) oder ein EG-Konformitätszertifikat nach der Produktnorm DIN EN 14963. In Abhängigkeit von Lichtbandgröße, witterungsbedingten Einwirkungen sowie Beschaffenheit der Verglasung sind unterschiedliche Untersuchungen oder statische Berechnungen zur der Tragfähigkeit nötig. Lichtkuppeln werden über die Produktnorm DIN EN 1873 definiert. Abschnitt 5.4 dieser Norm legt die Kenngrößen der mechanischen Leistungen fest und unterteilt diese unter anderem in durch Windsog aufwärts gerichtete (UP - UpLoad) und durch Schneelast abwärts gerichtete Lasten (DL - DownLoad). Je nach Verglasungsmaterial, Kuppelkonstruktion und Abmessung sind sehr unterschiedliche Klassifizierungen möglich. Auch hier sind der konkrete Einsatzfall und damit die lokalen Einflussgrößen bei der Dimensionierung und Produktauswahl zu berücksichtigen.
"Bei besonders hohen Belastungen kann auch die Wahl einer Alternativkonstruktion interessant sein", erläutert Frank Bitter, Leiter der Technik bei der JET-Gruppe (Hüllhorst). "Wird die Grenze der Tragfähigkeit und somit der Standsicherheit eines gewölbten Lichtbandes erreicht, so bietet sich der Einsatz eines sattelförmigen Lichtbandes an. Auf den steiler geneigten Flächen bleibt weniger Schnee liegen, was wiederum die Lasten verringert."
Besonderheiten bei Rauch- und Wärmeabzugsanlagen
Der vorbeugende Brandschutz durch Rauch- und Wärmeabzug (RWA) ist eine der Hauptleistungen von Tageslichtelementen in Dachflächen. Durch ihre Lage sind diese ebenfalls unter dem Aspekt der witterungsbedingten Belastung zu betrachten. Hier ist die DIN EN 12101-2 mit verschiedenen Leistungsklassen zur Bewertung der Wind- und Schneelast für die Funktionselemente maßgeblich. Die jeweils nachgewiesene Leistung ist mit dem CE-Zeichen eines jeden einzelnen Gerätes angegeben. Hier sind die Richtlinien des VdS (Schadenverhütung GmbH) sowie des FVLR (Fachverband Tageslicht und Rauchschutz e.V.) von besonderer Bedeutung. Der VdS verlangt beispielsweise für die Anerkennung eine Mindestschneelast von 500 N/m² inklusive der Berücksichtigung einer Windlast von 10 m/s. Die DIN EN 1991-ff hingegen befasst sich mit dem Tragverhalten starrer Tragwerkskonstruktionen und den maximalen Einwirkungen, denen sie im Ruhezustand standhalten muss. Eine Abgrenzung der DIN EN 1991-ff gegenüber der DIN EN 12101-2 sei jedoch aus Herstellersicht erforderlich, um eine unnötige Überdimensionierung der RWA-Geräte zu vermeiden. Die Berechnung der zu berücksichtigen Schneelast gemäß DIN EN 1991-1-3 würde die Eintrittswahrscheinlichkeit des einmal in 50 Jahren auftretenden maximalen Schneefalls zu Grunde legen. Hinzu käme ein mögliches Brandereignis, das sich während hoher Schneelasten innerhalb dieses Zeitraumes ereignen könnte. "Eine Überlagerung der beiden Extrem-Ereignisse ist jedoch sehr unwahrscheinlich", erklärt Frank Bitter. "Die Erfahrungswerte zeigen, dass eine Mindestschneelast von 500 N/m², je nach Einzelfall, völlig ausreichend ist." Dieser Grenzwert ist seit vielen Jahren bewährt und hat sich entsprechend etabliert.
Anbieter von Tageslicht- und RWA-Produkten, wie beispielsweise die JET-Gruppe, bieten für die RWA-Funktion verschiedene Beschlags-Systeme an. Neben den weit verbreiteten pneumatischen, liefern elektromotorische betriebene Beschläge mit einer Spannung von 24 oder 48 Volt zusätzliche Kraftreserven für den Einsatz in schneereichen Gebieten. So bieten die Elektro-RWA-Beschläge der "JET-Firejet-Serie" in Abhängigkeit von Nenngröße und Betriebsspannung eine Bandbreite zwischen 650 und 2.400 N/m² bei Lichtkuppeln und bei Lichtbandklappen zwischen 600 und 1.250 N/m². Auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen von bis zu minus 15 Grad Celsius bleibt die Funktionalität erhalten. Aufgrund der erhöhten Leistungsfähigkeit der 24 und 48 Volt-Technik sind zudem weniger Schaltzentralen erforderlich. Dies reduziert auch den Installations- und Verkabelungsaufwand erheblich.
Trotz Unwetter: Sicherheit an erster Stelle
"Bei Räumungsarbeiten der Dachflächen ist besondere Vorsicht geboten", weiß Frank Bitter. "Auf diese neu entstandenen Verkehrsflächen wirken zusätzliche und unplanmäßige Belastungen. Zudem verdeckt die Schneedecke in das Dach eingelassene Bauteile wie Tageslichtelemente." Ungesicherte und schlecht gekennzeichnete Verkehrswege sowie nicht sichtbare Tageslichtelemente können so erhebliche Risiken bergen. "Bereits vor dem Betreten der Dachfläche sollte daher die Positionen von Dacheinbauten wie Lichtkuppeln oder Lichtbändern bekannt sein." Kennzeichnungen wie beispielsweise Umrandungen, Schneefahnen oder kollektive Sicherungen in Form von BG-geprüften Durchsturzgittern, bieten zusätzliche Sicherheit. Hinzu kommen individuelle Sicherungsmaßnahmen, wie persönliche Schutzausrüstung gegen Absturz (PSAgA), die an Anschlagpunkten oder Seilsicherungssystemen befestigt werden.
Weitere Informationen zum Thema "Witterungsbedingte Einflüsse auf Tageslichtelemente" erhalten Fachleute bei der JET-Gruppe in Hüllhorst - bestellbar per E-Mail (info@jet-gruppe.de) oder auf der Internetseite unter www.jet-gruppe.de.
Autor: Diplom-Ingenieur Bert Barkhausen, Produktmanager bei der JET-Gruppe.
Normativer Überblick zur Tragfähigkeit von Tageslichtelementen:
DIN EN 1990: "Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung"
DIN EN 1991-1-3: "Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-3: Allgemeine Einwirkungen, Schneelasten"
DIN EN 1991-1-4: "Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen, Windlasten"
DIN EN 14963: "Dachdeckungen - Dachlichtbänder aus Kunststoff mit oder ohne Aufsetzkränzen - Klassifizierung, Anforderungen und Prüfverfahren; Deutsche Fassung EN 14963:2006
DIN EN 1873: "Vorgefertigte Zubehörteile für Dacheindeckungen - Lichtkuppeln aus Kunststoff - Produktfestlegung und Prüfverfahren"
DIN EN 12101-2: "Europäische Norm Rauch- und Wärmefreihaltung - Teil 2: Bestimmungen für natürliche Rauch- und Wärmeabzugsgeräte"
FVLR-Richtlinie 01: Nachweis von Schneelasten auf Dachoberlichtern
DIBt-Liste zum Thema Schneelastzonen ist erhältlich im Internet unter: www.dibt.de
Zu beachten bei Dachräumarbeiten:
- Die Position von Bauteilen, wie Tageslichtelemente sowie deren Sicherung, muss bekannt sein.
- Personen auf dem Dach sind gegen Abstürze zu sichern
- Die Anzahl der Personen auf dem Dach darf inklusive Schneelast das Dach nicht überlasten
- Die Entlastung des Daches gleichmäßig vornehmen
Der vollständige Text inklusive printfähiger Bilder ist auch abrufbar unter: dako pr
Starke Windböen, Schneefälle oder unwetterartige Hagelschauer: Lichtkuppeln und Lichtbänder sowie Rauch- und Wärmeabzugsanlagen (RWA) sind vielfältigen Belastungen ausgesetzt. Um ihre Funktionstüchtigkeit auch bei schwierigen Wetterbedingungen zu gewährleisten, gilt es bei der Planung und Dimensionierung verschiedene Faktoren zu berücksichtigen. Diplom-Ingenieur Bert Barkhausen von der JET-Gruppe (Hüllhorst) zeigt nützliche Aspekte für Dachdecker und Planer auf und benennt sinnvolle Ausführungsmöglichkeiten. Denn Tageslichtelemente sollten so konzipiert sein, dass sie selbst hohen Belastungen und mechanischen äußeren Einflüssen standhalten.
Die Wetterextreme im Frühjahr und Sommer 2013 haben in einigen Regionen Deutschlands zu hohen Belastungen an Gebäuden und deren Bauteilen geführt. Dächer und Tageslichtelemente sind von den Unwettern direkt betroffen. Insbesondere starke Windböen und Schneelasten sind eine Belastungsprobe für die Tragfähigkeit der auf dem Dach verbauten Bauteile. Hinzu kommen Absicherungen gegen mögliche Durchstürze bei schneebedeckten Dächern sowie die Beachtung der Leistungsmerkmale von Rauch- und Wärmeabzugsbeschlägen (RWA-Beschläge). Bei der Planung und Dimensionierung von Lichtkuppeln und Lichtbändern gilt es daher die witterungsbedingten Einwirkungen auf Tageslichtelemente gesondert einzukalkulieren. Eine bedarfsgerechte Produktauswahl sowie die Kenntnis der Tragfähigkeit und Funktionsspanne tragen dazu bei, den Dachdeckergewerken ihre Arbeit erheblich zu erleichtern und sicherer zu gestalten.
Trageigenschaften von Lichtkuppeln und Lichtbändern
Bei hohem Schneeaufkommen tragen insbesondere Dächer einen Großteil des Gewichtes und sind somit hohen Belastungen ausgesetzt. Baurechtlich ist für das Dach ein Standsicherheitsnachweis für das Tragverhalten auch unter Schneebelastung zu erbringen. Die allgemeine Vorgehensweise dazu ist seit Ende 2010 im Eurocode geregelt, dessen Basis die DIN EN 1990 darstellt. Die entsprechenden Regelungen zur Schneelast ergeben sich aus der DIN EN 1991-1-3, wobei sich die jeweiligen Lastannahmen aus der Schneelastzone des Gebäudestandortes und der Geländehöhe ergeben. Dazu werden vom DIBt (Deutsches Institut für Bautechnik) detaillierte Listen veröffentlicht. Tageslichtelemente gehören nach Bauregelliste B Teil 1 zu den geregelten Bauprodukten. Dabei besitzen Lichtbänder in der Regel eine Allgemein bauaufsichtliche Zulassung (AbZ) oder ein EG-Konformitätszertifikat nach der Produktnorm DIN EN 14963. In Abhängigkeit von Lichtbandgröße, witterungsbedingten Einwirkungen sowie Beschaffenheit der Verglasung sind unterschiedliche Untersuchungen oder statische Berechnungen zur der Tragfähigkeit nötig. Lichtkuppeln werden über die Produktnorm DIN EN 1873 definiert. Abschnitt 5.4 dieser Norm legt die Kenngrößen der mechanischen Leistungen fest und unterteilt diese unter anderem in durch Windsog aufwärts gerichtete (UP - UpLoad) und durch Schneelast abwärts gerichtete Lasten (DL - DownLoad). Je nach Verglasungsmaterial, Kuppelkonstruktion und Abmessung sind sehr unterschiedliche Klassifizierungen möglich. Auch hier sind der konkrete Einsatzfall und damit die lokalen Einflussgrößen bei der Dimensionierung und Produktauswahl zu berücksichtigen.
"Bei besonders hohen Belastungen kann auch die Wahl einer Alternativkonstruktion interessant sein", erläutert Frank Bitter, Leiter der Technik bei der JET-Gruppe (Hüllhorst). "Wird die Grenze der Tragfähigkeit und somit der Standsicherheit eines gewölbten Lichtbandes erreicht, so bietet sich der Einsatz eines sattelförmigen Lichtbandes an. Auf den steiler geneigten Flächen bleibt weniger Schnee liegen, was wiederum die Lasten verringert."
Besonderheiten bei Rauch- und Wärmeabzugsanlagen
Der vorbeugende Brandschutz durch Rauch- und Wärmeabzug (RWA) ist eine der Hauptleistungen von Tageslichtelementen in Dachflächen. Durch ihre Lage sind diese ebenfalls unter dem Aspekt der witterungsbedingten Belastung zu betrachten. Hier ist die DIN EN 12101-2 mit verschiedenen Leistungsklassen zur Bewertung der Wind- und Schneelast für die Funktionselemente maßgeblich. Die jeweils nachgewiesene Leistung ist mit dem CE-Zeichen eines jeden einzelnen Gerätes angegeben. Hier sind die Richtlinien des VdS (Schadenverhütung GmbH) sowie des FVLR (Fachverband Tageslicht und Rauchschutz e.V.) von besonderer Bedeutung. Der VdS verlangt beispielsweise für die Anerkennung eine Mindestschneelast von 500 N/m² inklusive der Berücksichtigung einer Windlast von 10 m/s. Die DIN EN 1991-ff hingegen befasst sich mit dem Tragverhalten starrer Tragwerkskonstruktionen und den maximalen Einwirkungen, denen sie im Ruhezustand standhalten muss. Eine Abgrenzung der DIN EN 1991-ff gegenüber der DIN EN 12101-2 sei jedoch aus Herstellersicht erforderlich, um eine unnötige Überdimensionierung der RWA-Geräte zu vermeiden. Die Berechnung der zu berücksichtigen Schneelast gemäß DIN EN 1991-1-3 würde die Eintrittswahrscheinlichkeit des einmal in 50 Jahren auftretenden maximalen Schneefalls zu Grunde legen. Hinzu käme ein mögliches Brandereignis, das sich während hoher Schneelasten innerhalb dieses Zeitraumes ereignen könnte. "Eine Überlagerung der beiden Extrem-Ereignisse ist jedoch sehr unwahrscheinlich", erklärt Frank Bitter. "Die Erfahrungswerte zeigen, dass eine Mindestschneelast von 500 N/m², je nach Einzelfall, völlig ausreichend ist." Dieser Grenzwert ist seit vielen Jahren bewährt und hat sich entsprechend etabliert.
Anbieter von Tageslicht- und RWA-Produkten, wie beispielsweise die JET-Gruppe, bieten für die RWA-Funktion verschiedene Beschlags-Systeme an. Neben den weit verbreiteten pneumatischen, liefern elektromotorische betriebene Beschläge mit einer Spannung von 24 oder 48 Volt zusätzliche Kraftreserven für den Einsatz in schneereichen Gebieten. So bieten die Elektro-RWA-Beschläge der "JET-Firejet-Serie" in Abhängigkeit von Nenngröße und Betriebsspannung eine Bandbreite zwischen 650 und 2.400 N/m² bei Lichtkuppeln und bei Lichtbandklappen zwischen 600 und 1.250 N/m². Auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen von bis zu minus 15 Grad Celsius bleibt die Funktionalität erhalten. Aufgrund der erhöhten Leistungsfähigkeit der 24 und 48 Volt-Technik sind zudem weniger Schaltzentralen erforderlich. Dies reduziert auch den Installations- und Verkabelungsaufwand erheblich.
Trotz Unwetter: Sicherheit an erster Stelle
"Bei Räumungsarbeiten der Dachflächen ist besondere Vorsicht geboten", weiß Frank Bitter. "Auf diese neu entstandenen Verkehrsflächen wirken zusätzliche und unplanmäßige Belastungen. Zudem verdeckt die Schneedecke in das Dach eingelassene Bauteile wie Tageslichtelemente." Ungesicherte und schlecht gekennzeichnete Verkehrswege sowie nicht sichtbare Tageslichtelemente können so erhebliche Risiken bergen. "Bereits vor dem Betreten der Dachfläche sollte daher die Positionen von Dacheinbauten wie Lichtkuppeln oder Lichtbändern bekannt sein." Kennzeichnungen wie beispielsweise Umrandungen, Schneefahnen oder kollektive Sicherungen in Form von BG-geprüften Durchsturzgittern, bieten zusätzliche Sicherheit. Hinzu kommen individuelle Sicherungsmaßnahmen, wie persönliche Schutzausrüstung gegen Absturz (PSAgA), die an Anschlagpunkten oder Seilsicherungssystemen befestigt werden.
Weitere Informationen zum Thema "Witterungsbedingte Einflüsse auf Tageslichtelemente" erhalten Fachleute bei der JET-Gruppe in Hüllhorst - bestellbar per E-Mail (info@jet-gruppe.de) oder auf der Internetseite unter www.jet-gruppe.de.
Autor: Diplom-Ingenieur Bert Barkhausen, Produktmanager bei der JET-Gruppe.
Normativer Überblick zur Tragfähigkeit von Tageslichtelementen:
DIN EN 1990: "Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung"
DIN EN 1991-1-3: "Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-3: Allgemeine Einwirkungen, Schneelasten"
DIN EN 1991-1-4: "Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen, Windlasten"
DIN EN 14963: "Dachdeckungen - Dachlichtbänder aus Kunststoff mit oder ohne Aufsetzkränzen - Klassifizierung, Anforderungen und Prüfverfahren; Deutsche Fassung EN 14963:2006
DIN EN 1873: "Vorgefertigte Zubehörteile für Dacheindeckungen - Lichtkuppeln aus Kunststoff - Produktfestlegung und Prüfverfahren"
DIN EN 12101-2: "Europäische Norm Rauch- und Wärmefreihaltung - Teil 2: Bestimmungen für natürliche Rauch- und Wärmeabzugsgeräte"
FVLR-Richtlinie 01: Nachweis von Schneelasten auf Dachoberlichtern
DIBt-Liste zum Thema Schneelastzonen ist erhältlich im Internet unter: www.dibt.de
Zu beachten bei Dachräumarbeiten:
- Die Position von Bauteilen, wie Tageslichtelemente sowie deren Sicherung, muss bekannt sein.
- Personen auf dem Dach sind gegen Abstürze zu sichern
- Die Anzahl der Personen auf dem Dach darf inklusive Schneelast das Dach nicht überlasten
- Die Entlastung des Daches gleichmäßig vornehmen
Der vollständige Text inklusive printfähiger Bilder ist auch abrufbar unter: dako pr
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