Befasst man sich mit Holzkonstruktionen im Bestand und ist es vielleicht auch noch notwendig, historische Tragkonstruktionen zu prüfen, dann ist es wesentlich, nicht nur blindlings Dachkonstruktionen mittels entsprechender Software durchzurechnen, sondern zuerst einmal zu verstehen, wie das System konzipiert ist.
Traditionelle, zimmermannsmäßige Holzverbindungen sind nicht ohne Weiteres als Gelenke modellierbar.
Die für den Laien einfach anmutende Fragestellung, „Was kann meine Dachkonstruktion statisch?“, ist in der Praxis alles andere als leicht zu beantworten. Ausgegangen wird von völlig unterschiedlichen Erwartungshaltungen: Die einen erwarten sich, dass die historische Dachkonstruktion trotz modernem Umbaus nicht ertüchtigt und verstärkt werden müsste – notfalls findet sich jemand, der das bestätigt – und die anderen würden die historische Dachkonstruktion ohnehin am liebsten abreißen und ersetzen.
Die Konstruktion bis an die Grenzen der bemessen ist ohnehin nur dann möglich, wenn alle Planungsparameter von Anfang an feststehen – und sich nicht mehr verändern werden. Und wenn es gewissenhafte Bestandsanalysen und Zeit für Berechnungen gibt.
Die Probleme entstehen nämlich an den Knotenpunkten, aber auch dann, wenn einzelne Tragelemente nicht mehr in einem einwandfreien Zustand sind und das statische System folglich ein anderes ist, als angenommen.
Das Pfettendach
In Südtirol bestehen die Dächer im Bereich der historischen Baukultur in der Regel aus Pfettendächern, die die „typische“ Form für Nadelholz sind. Nadelholz verfügt in der Regel über relativ gerade und vergleichsweise lange Dimensionen. Zudem wird das Nadelholz nicht durch ausgeprägte Verästungen beeinträchtigt.
Pfettendächer werden mit einer bescheidenen Dachneigung ausgeführt. Man geht davon aus, dass das Pfettendach ursprünglich aus dem Mittelmeerraum stammt: Man denke an einfache Gebäudekonstruktionen im mediterranen Kulturraum. Auf die Mauern werden Pfetten und Sparren aufgelegt. Die Konstruktion ist sehr einfach. Das mag auch mit bescheidenen Holzwerkstoffen sowie mit einer prinzipiellen Konzentration auf Mauerwerksbauten zu tun haben.
Die Pfetten, die hölzernen Hauptträger, liegen auf Mauerwerk oder Stützen auf. Danach folgen als sekundäres Tragwerk die Sparren (auch „Rofen“ genannt), die auf den Pfette aufliegen. Ein stützenfreier Grundriss ist alleine dadurch kaum möglich, dass die Firstpfette ein Auflager braucht. Die Ausnahme bilden kleine Grundrisse.
Begrifflich ist spannend, dass das „Rofendach“ im bairischen Sprachraum ein „Pfettendach“ bezeichnet, obwohl die „Rofen“ die „Sparren“ bezeichnen.
Das Sparrendach
Das Sparrendach verzichtet auf die Pfetten als Primärträger. Die Sparren selbst werden als Primärträger verwendet. Das Sparrendach wird dtraditionell in Ländern kultiviert, in denen Laubholz zur Verfügung steht. Beim Laubholz fehlen jene langen und geraden Querschnitte, die beim Nadelholz als Pfetten verwendet werden.
Statisch ist das Sparrendach als Dreigelenkrahmen konzipiert. Die Lasten werden auf die Außenwände aufgetragen. Das hat zur Folge, dass die Dachkonstruktion relativ steil wird. Durch die Steilheit wird verhindert, dass sich ein übermäßiger horizontaler Schub einrichtet und dieser stattdessen in Teilen vertikal in die Wände abgeleitet wird. Wird die Dachkonstruktion mit 45 Grad ausgeführt, wird die Hälfte des Schubs vertikal und die andere Hälfte horizontal abgetragen. Umso steiler das Dach, umso weniger ausgeprägt ist das horizontale Auflager.
Sparrendächer ermöglichen einen stützenfreien Dachraum, sodass der Raum flexibel nutzbar ist.
Während das Tragwerk in Querrichtung als Dreigelenkrahmen ausgesteift ist, ist längs zur Dachachse eine Längsaussteifung notwendig, indem eine Beplankung erfolgt oder Tragelemente die Queraussteifung übernehmen.
Das Kehlbalkendach
Das Kehlbalkendach ist eine Sonderform des Sparrendachs, bei dem ein waagrechter Kehlbalken das Sparrenpaar aussteift. Kehlbalken können wiederum durch einen Dachstuhl unterstützt werden. Unter dem Kehlbalken verläuft dann eine Stuhlpfette. Daraus folgend wird ersichtlich, dass dann, wenn die Konstruktionen komplexer werden, die Unterscheidung in Pfettendach und Sparrendach alles andere als eindeutig ist und von Mischformen die Rede sein kann.
Ein „stehender“ Stuhl ist ein Dachstuhl, bei dem senkrechte Stuhlsäulen, also Stützen, vorkommen. Ein „liegender“ Stuhl verzichtet hingegen auf die senkrechten Stuhlsäulen. Diese sind stattdessen schräg ausgeführt, sodass die Lasten seitlich in die Außenwände eingeleitet werden. Ein liegender Dachstuhl ist sowohl in Pfettendächern als auch in Sparrendächern sowie in Kehlbalkendächern anwendbar.
Ein Überblick über die vielen möglichen Konstruktionsarten liefert die nachfolgende Übersicht:
Um Stützen zu vermeiden und um die Spannweiten entsprechend zu erhöhen, werden Tragelemente „aufgehängt“. Die Dachkonstruktion funktioniert folglich wie ein Sparrendach.
Das Walmdach
Im Gegensatz zu Satteldächern sind Walmdächer komplexer. Grundsätzlich ist es am einfachsten, ein Walmdach über Pfetten auszuführen, die allerdings nicht immer möglich sind, zumal der darunter liegende Dachraum dadurch eingeschränkt wird. Für Walmdächer können sich folglich Kehlbalkenkonstruktionen als günstig erweisen. Bei Walmdächern sind die Gratsparren und Kehlsparren wesentlich.
Zeltdächer sind hingegen Walmdächer, die über keine Firstlinie verfügen. Die Gratlinien treffen sich in einem Punkt. Zeltdächer sind besonders bei Turmkonstruktionen wesentlich.
Ein Krüppelwalmdach ist eine Dachform, bei denen der Walm an den Giebelseiten nur teilweise („verkrüppelt“) ausgeführt ist. Die Dachform kann als Zwischenform zwischen Walmdach und Satteldach eingeordnet werden.
Literatur:
[1] Ulf Hestermann , Ludwig Rongen: „Frick/Knöll Baukonstruktionslehre 1“, Springer Vieweg, Wiesbaden 2015
[2] Ulf Hestermann , Ludwig Rongen: „Frick/Knöll Baukonstruktionslehre 2“, Springer Vieweg, Wiesbaden 2013
[3] Friedrich Ostendorf: „Die Geschichte des Dachwerks erläutert an einer großen Anzahl mustergültiger alter Konstruktionen“, Leipzig 1908
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