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Aufgabe der Dachkonstruktion ist es, die anfallenden Lasten (Wind-, Schneelasten etc.) sicher in die anderen tragenden Teile des Bauwerks abzuleiten und die Dachdeckung zu tragen, die ihrerseits das Bauwerk gegen Feuchteeintrag durch Niederschläge an der Oberseite schützt.[5] Die Gestalt des Dachtragwerks wird vorrangig durch die Spannweiten und vorhandenen Bautiefen und die möglichen Dachneigungen des Dachdeckungsmaterials bestimmt.[6]
Nach ihrem Aufbau kann unterschieden werden zwischen
Dachkonstruktionen, die hauptsächlich aus tragenden Einzelgliedern wie Stäben, Balken oder Seilen zusammengefügt sind und damit Traggerüste bzw. Netze bilden, und
Sofern die Haupttragelemente nicht nur in einer Ebene, sondern dreidimensional statisch wirken, spricht man von einem räumlichen Dachtragwerk. Dazu zählen etwa Raumfachwerke oder Gewölbe.
Dachkonstruktionen, die als Traggerüst konzipiert sind, werden vor allem bei traditionellen Dachformen im umgangssprachlichen Sinne als Dachstuhl bezeichnet,[7] in der Zimmermannssprache aber als Dachwerk.[8]Dachgerüst ist eine weitere Alternativbezeichnung für die Gesamtheit der die Dachhaut tragenden Konstruktion.[9]
Der Begriff Dachstuhl wird auch dann verwendet, wenn eine Stuhlkonstruktion, die die eigentliche Sparren- und Pfettendachkonstruktion stützt, ohne deren Schub- und Zugkräfte aufzunehmen, gemeint ist.[10] Dort bezeichnet ein Stuhl eine Stützkonstruktion unterhalb der Sparren, die aus Stuhlsäulen, Rähmen, Streben, Bindern und gegebenenfalls Schwellen gebildet wird und der Aussteifung und der Lastabtragung des Dachwerks dient.[11]
Eine nach wie vor bedeutende Rolle bei Dachkonstruktionen im Wohnhausbau spielt der Baustoff Holz, insbesondere für die zwei klassischen Varianten, das Sparrendach und das Pfettendach.[12] Stahl- und Stahlbetonkonstruktionen sowie Holzverbundkonstruktionen (z.B. Leim- und Nagelbinder) finden sich insbesondere bei großen Hallen.
Tragglieder und Aussteifung
Wesentliche Bestandteile einer hölzernen Dachkonstruktion sind:
Die Dachlattung bestehend aus einzelnen Dachlatten mit der Mindestabmessung 24/48 mm (Sortierklasse S13, Stützweite < 70 cm, Abstand < 17 cm) bzw. 30/50 mm (Sortierklasse S10)[13] tragen die Dachdeckung und werden auf die Konterlattung und danach der Sparren oder der wie bei einem Harzer Dach mit Konterlattung und Dachschalung (regensicheres Unterdach) befestigt. Zusätzlich kann sie in Kombination mit einem Windrispenband auch zur Längsaussteifung des Dachtragwerkes eingesetzt werden.
Die Dachschalung trägt am Blechdach und Schieferdach die Dachdeckung, zusätzlich kann sie diagonal ausgeführt der Längsaussteifung dienen. Hinweis: Sie kann auch zur Herstellung eines regensicheren Unterdaches eingesetzt werden.
Die Pfetten tragen die Sparren. Sie finden Verwendung am Pfettendach; Mittelpfetten sind die am stärksten dimensionierten Bauteile eines Dachtragwerkes.
Das Kopfband verkleinert die Spannweite der Pfette und dient in einem geringeren Maße der Längsaussteifung des Dachtragwerkes.
Der Ständer dient als Auflagerpunkt für die Pfette. Er steht auf der obersten Geschossdecke.
Die Windrispe wird zur Längsaussteifung des Dachtragwerkes eingesetzt. Zum Beispiel alternativ zum Windrispenband, sie wird von unten an den Sparren befestigt.
Das Windrispenband wird auf den Sparren oder der Dachschalung befestigt und dient der Längsaussteifung des Dachtragwerkes.
Sparrendach
Das Sparrendach ist eine der traditionellen Dachkonstruktionen zur Herstellung eines Satteldaches. Das hölzerne Sparrendach wurde und wird insbesondere bei schmalen Gebäudebreiten von 7 bis 8 Metern und einer Dachneigung von ≥ 30° gebaut.[14] Durch den Einbau eines Kehlbalkens entsteht ein Kehlbalkendach, eine Sonderform des Sparrendaches. Mit dem Kehlbalkendach lassen sich größere Spannweiten beziehungsweise Gebäudebreiten realisieren.
Pfettendach
Das Pfettendach ist eine andere Dachkonstruktion zur Herstellung eines Satteldaches. Sein namensgebendes Hauptmerkmal sind die waagerechten Pfetten, auf denen die geneigten Dachsparren aufliegen.
Sprengwerk und Hängewerk
Spreng- und Hängewerke werden zur Unterstützung des Dachtragwerkes eingesetzt, wenn die Lastabtragung nur auf die Außenwände erfolgen soll. Hallen und Säle können damit stützenfrei bleiben und man kann damit ein Stück lichte Raumhöhe gewinnen. Angewendet werden sie, wenn der Dachraum ausreichend Platz bietet. Der Abstand der einzelnen Gebinde kann ca. 3,5m bis 5,5m betragen und die Zwischenabstände können z.B. durch Öffnungen unterbrochen sein.
Bei einem Sprengwerk werden die Lasten über die (Spreng-)Streben abgetragen. Dabei ist es wesentlich, dass die Last über der abstützenden Konstruktion liegt und ausschließlich über die Stützkonstruktion abgefangen wird. Wird der Balken nur an einer Stelle unterstützt, spricht man von einem einfachen Sprengwerk. Wird er hingegen an zwei Stellen unterstützt, ist es ein "doppeltes Sprengwerk". Die beiden Sprengstreben werden dann zur Aufnahme der Horizontalkräfte durch einen Spannriegel gegeneinander abgestützt. In diesem Falle bleibt also der Raum oberhalb des Brückenträgers vollkommen frei von baulichen Maßnahmen.
Bei einem Hängewerk werden die Lasten ebenfalls über Streben abgetragen. Allerdings ist es hier wesentlich, dass die Last unter der abstützenden Konstruktion liegt und an einer Hängesäule aufgehängt wird. Das bedeutet, dass in der Hängesäule eine Zugkraft wirkt. In unserem Brückenbeispiel ist also der Raum unterhalb des Brückenträgers weitgehend frei von Bauteilen. Je nach Situation und gewünschtem Effekt wählt man demzufolge ein Sprengwerk oder ein Hängewerk.
Hängesprengwerke sind Kombinationen aus beiden Konstruktionen.[15]
Flachdach (ebenes Dach)
Dachkonstruktionen mit geringer oder ohne Neigung wie Flachdach gleichen statisch abgesehen von ihrer Neigung gleichartigen Deckenkonstruktionen.[16] Die Balkenlage oder die Stahlbetonplatte der letzten Geschossdecke kann also in diesem Fall gleichermaßen die Dachkonstruktion sein.
Dachtragwerke von Hallen müssen zum einen größere Spannweiten als im Hausbau überspannen und zum anderen durch das großmaßstäbliche Raumgefüge von Hallenbauten maßgeblich zur Standsicherheit des Gesamtbauwerks beitragen.[17] Die weitgespannten Dachtragwerke werden zum Beispiel zum Bau von Reithallen, Sporthallen, Lagerhallen und Industriebauten eingesetzt.
Alle drei statischen Systeme werden mit einem Binderabstand von 4m bis 10m errichtet.
Der Dreieckförmiger Binder in Form eines Satteldaches Spannweiten von 7,5m bis 30m und in Form eines Pultdaches Spannweiten von 7,5m bis 30m, bei einer Dachneigung von 12° bis 30°.
Der Trapezförmiger Binder gibt die gleichen Formen und erreicht Spannweiten von 7,5m bis 30m, bei einer Dachneigung von 3 bis 8°.
Der Parallelbinder ist flach und erreicht Spannweiten von 7,5m bis 60m.
Fachwerkrahmen
Dreigelenkrahmen, Spannweite: Kantholzrahmen 15m bis 30m – Rahmen mit Stützen aus Brettschichtholz 25m bis 50m
Einhüftiger Dreigelenkrahmen, Spannweite 10m bis 20m
Zweigelenkrahmen, Spannweite: Kantholzrahmen 15m bis 40m – Rahmen mit Stützen aus Brettschichtholz 25m bis 60m
Brettschichtträger
Paralleler Einfeldträger, Spannweite 10m bis 35m
Satteldachförmiger Einfeldträger, Spannweite 10m bis 35m
Einfeldträger (Geknicktes Satteldach), Spannweite 10m bis 35m
Träger mit Spreizen („Luftstützen“) eignen sich für gleichmäßig verteilte Lasten, zum Beispiel eine Glaskonstruktion. Der Obergurt wird auf Biegung beansprucht, er wird zur Stabilisierung überhöht.
Geneigter Träger mit Vertikalspreize
Geneigter Träger mit senkrechter Spreize
Geneigter Träger mit Zweifachunterspreizung
Geneigter Träger mit Dreifachunterspreizung, Umlenkung erforderlich
Polonceaubinder, ~ Sparrendach mit angehobenem Zugband und unterspannten Sparren
Flachgeneigter Polonceaubinder mit tiefliegendem Zugband
Polonceaubinder mit zweifach gestütztem Sparren als Viergelenkstabzug
Johann Friedrich Penther: Ausführliche Anleitung zur bürgerlichen Bau-Kunst (Band 2): Worin durch zwantzig Beyspiele gewiesen, wie die Erfindungen von allerhand Wohn-Gebäuden aus Stein und Holtz (...) zu machen. Augspurg 1745, Tafel XLVIII. (Digitalisat auf digi.ub.uni-heidelberg.de, abgerufen am 26. Februar 2024)
Günther Binding (Hrsg.): Fachterminologie für den historischen Holzbau. Fachwerk – Dachwerk. 38. Veröffentlichung der Abteilung Architekturgeschichte des Kunsthistorischen Instituts der Universität zu Köln. 2. überarbeitete Auflage, Köln 1990. S. 15.
In Nikolaus Pevsner, Hugh Honour, John Fleming:Lexikon der Weltarchitektur. 3., aktualisierte und erweiterte Auflage. Prestel, München 1992, ISBN 3-7913-2095-5. verweist das Lemma Dachstuhl auf →Dachkonstruktion.
Günther Binding (Hrsg.): Fachterminologie für den historischen Holzbau. Fachwerk – Dachwerk. 38. Veröffentlichung der Abteilung Architekturgeschichte des Kunsthistorischen Instituts der Universität zu Köln. 2. überarbeitete Auflage, Köln 1990. S.15.