DE3419658A1

DE3419658A1 - Flachdach

Info

Publication number: DE3419658A1
Application number: DE19843419658
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Prof.M.Sc.Dipl.-Ing. 5100 Aachen Gerhardt; Carl Prof. Dr.-Ing. Kramer
Original assignee: Dow Chemical Europe SA
Current assignee: Dow Chemical Europe SA
Priority date: 1984-05-25
Filing date: 1984-05-25
Publication date: 1985-11-28
Also published as: CA1245421A; KR900008324B1; DK26786A; ATE57224T1; NO860261L; FI860166A0; US4583337A; DK152144C; DK26786D0; ES295848Y; NO162303C; JPS61500801A; NZ212162A; WO1985005570A1; EP0182871A4; BR8506756A; KR860700097A; ES295848U; FI79379C; EP0182871B1

Description

Patentanwalt Pirmaterstraße3a

D-8000 München 70

DipL-Phys. Dr. Lothar Marx .m ~ Telefon 089/713813

Telex 5212312 marx d

Anwaltsakte 5332

2 5, Mai 1984

1. Prof. Dr.-Ing. Carl Kramer Am Chorusberg 8

5100 Aachen ""

2. Prof. Dipl.-Ing. Hans-Joachim Gerhardt, M.Sc.

Lousbergstraße 58 5100 Aachen

Flachdach

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Flachdach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Mit dem Begriff "Flachdach" werden gemäß der üblichen 5 Definition alle Dächer bezeichnet, deren Oberfläche eine maximale Neigung von etwa 20° in Bezug auf die

Zugelassen beim Europaischen Patentamt
Europenn Patent Attorney

Horizontale hat.

Die Oberflächen von flachen oder wenig geneigten Dächern, also allgemeiner von "Flachdächern", gehören zu denjenigen Außenflächen von Bauwerken, an denen die Windströmung die höchsten Unterdrücke erzeugen kann. Die Aufnahme und Ableitung der durch diese Unterdrücke an der Dachoberfläche angreifenden, im Sinne eines Abhebens der Dachkonstruktion wirkenden Kräfte bereitet umso größere Schwierigkeiten, je leichter der Dachaufbau ausgeführt wird.

Gerade bei Flachdächern auf Leichtbau-Unterkonstruktionen oder bei älteren Flachdächern muß jedoch oft eine zusätzliche Verbesserung der Wärmedämmung vorgenommen werden; zu diesem Zweck kann eine zusätzliche Lage aus wärmedämmenden Materialien aufgebracht werden, die im allgemeinen aus einzelnen, plattenförmigen Elementen aus geeignetem, wärmedämmendem Werkstoff besteht. Bei entsprechendem Unterbau können diese einzelnen, plattenförmigen Elemente in einem aufwendigen Arbeitsgang mechanisch an dem Unterbau des Daches befestigt werden.

Die Möglichkeit einer solchen mechanischen Fixierung scheidet jedoch bei sogenannten "Umkehrdächern" aus, bei denen sich die abdichtende Dachhaut unter der wärmedämmenden Schicht aus den plattenförmigen Elementen befindet. Solche Umkehrdächer haben den großen Vorteil, daß die Wärmedämmung gleichzeitig auch als Schutz für die Dachhaut dient, die im allgemeinen aus einer empfindlichen Dachfolie, beispielsweise aus einem elastomeren Kunststoff, besteht. Als Schutz vor UV-Strahlung werden die Dämmstoffplatten mit Mörtel beschichtet oder mit einer dünnen Kiesschicht oder dünnen Betonplatten be-

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deckt. Die Falze zwischen den einzelnen Dämmplatten
erlauben einen gewissen Druckausgleich zwischen Plattenoberseite und Plattenunterseite. Dieser Druckausgleich ist umso besser, je mehr sich die äußere Druckverteilung auf der Dachfläche einer linearen Verteilung angleicht. Bei einer konstanten äußeren Druckverteilung stellt sich während der Böendauer praktisch ein vollständiger Druckausgleich ein, so daß die resultierende Windbelastung der Dämmplatten nahezu Null ist. In randnahen Bereichen der Dachfläche ist jedoch die äußere Druckverteilung nicht linear. Hier führen die großen resultierenden Windlasten unweigerlich zum Abheben leichter Dämmstoffplatten, wenn diese nicht durch Form- oder Kraftschluß zuverlässig mit der tragfähigen Unterkonstruktion verbunden sind.

Abhilfe könnte im Prinzip durch eine zusätzliche Auflast geschaffen werden, beispielsweise eine Kiesschüttung oder ein Belag aus Betonplatten ausreichender Stärke. Eine solche Auflast ist jedoch bei Leichtbaudächern oder bei Dächern, deren Tragfähigkeit bereits durch eine alte, mittels eines Umkehrdaches zu sanierende Konstruktion ausgeschöpft ist, nicht möglich. Außerdem ist Kies in den kritischen Dachbereichen infolge windbedingter Kiesbewegung nicht lagesicher.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Flachdach der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem die oben erwähnten Nachteile nicht auftreten.

Insbesondere soll ein Flachdach vorgeschlagen werden, bei dem die lose aufgelegten, leichten, plattenförmigen Elemente auch bei hoher, windbedingter und abhebend wirkender äußerer Druckverteilung ausreichend gegen Abheben gesichert sind.

Dies wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden

Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht.

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß zwischen der Unterseite der gewellten Abdeckbahn und der Oberseite der aufgelegten, losen, plattenförmigen Elemente ein Druckausgleichsraum entsteht, in dem ein nahezu konstanter Unterdruck erzeugt wird, der wiederum von dem Unterdruck der äußeren Druckverteilung in Dachrandnähe abhängt. Dadurch wird unter der Abdeckbahn in weiten Flächenbereichen der Unterdruck höher als an der Oberseite der Abdeckbahn, d. h., die Abdeckbahn wird auf die lose aufgelegten, plattenförmigen Elemente gedrückt. Aufgrund des nahezu konstanten Druckes auf der Oberseite der Dämmelemente ist die resultierende Windbelastung derselben nahezu Null, so daß diese auch bei hohen Windgeschwindigkeiten nicht abgehoben werden. Je höher die Windgeschwindigkeit wird, um so größer wird auch der Unterdruck zwischen Abdeckbahn und plattenförmigen Elementen, d. h., um so größer werden auch die Kräfte, die die Abdeckbahn und die lose aufgelegten Platten auf dem Dach halten.

Bei Bedarf können noch zusätzliche, mechanische Fixierungen für die Abdeckbahn vorgesehen sein, die sich beispielsweise.in den Ecken des Flachdaches befinden. Auf keinen Fall muß hierzu die empfindliche Dachhaut eines Umkehrdaches beschädigt werden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch ein Flach-

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dach, nämlich ein Umkehrdach,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der äußeren Druckverteilung über dem Eckbereich eines Flachdaches bzw. der Druckverteilung unter der gewellten Abdeckbahn,

Fig. 3 eine Kurvendarstellung der abhebenden Druckkräfte, dargestellt als Xnderung des Druckbeiwertes c über der normierten Fläche des betrachteten Flachdach-Teilbereichs, und zwar einmal für eine normale, ungeschützte Dachfläche und zum anderen für eine Dachfläche mit gewellter Abdeckbahn, und

¹^ Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der Ecke eines Flachdaches.

Figur 1 zeigt schematisch den Grundaufbau eines flachen Umkehrdaches; dabei liegt auf einer Unterkonstruktion 1 eine Dachabdichtung 2 auf, die im allgemeinen aus Folien aus elastomeren Materialien, beispielsweise Gummi oder Kunststoff, besteht; auf diese Dachabdichtung 2 sind lose Wärmedämmplatten 3 aufgelegt.

Über den Wärmedämmplatten 3 befindet sich eine zur Lagesicherung der Wärmedämmplatten 3 dienende, gewellte Abdeckbahn 4, die in Figur 1 in einem Längsschnitt senkrecht zur Breite der Abdeckbahn dargestellt ist. Eine solche gewellte Abdeckbahn 4 weist kanalartige Verformungen 5 auf, die aus Figur 1 im Querschnitt zu erkennen sind. Bei der dargestellten Ausführungsform haben diese Querschnitte Trapezform. Es können jedoch auch andere Querschnittsformen verwendet werden, wobei sichergestellt sein muß, daß sich periodisch wiederholende Kanäle entstehen, die zur Unterseite, also zur Unterkonstruktion 1 bzw. der Dachabdichtung 2 hin offen und nach oben verschlossen sind.

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Die nach unten offenen, den Däiranplatten 3 zugewandten Kanäle 5a, die einen ausreichend großen Querschnitt besitzen, um eine ungehinderte Dampfdiffusion zu ermöglip. chen, bilden zwischen sich jeweils nach oben offene, kanalartige Vertiefungen 5b, wie man ebenfalls in Figur 1 erkennt. Diese Vertiefungen 5b sind mit Kies oder einer anderen Auflast 5c gefüllt, deren Eigengewicht eine zusätzliche Lagesicherung bewirkt. Bei Verwendung von Kies verhindern die Vertiefungen 5b zuverlässig windbedingte Kiesbewegungen, wie sie auf üblichen Kiesdächern bei gleicher Körnung zwangsläufig auftreten.

Figur 4 zeigt, von oben gesehen, eine perspektivische

Ansicht der Oberfläche eines solchen Flachdaches mit 15

einer gewellten Abdeckbahn 4. Das eigentliche Flachdach ist von einer Attika 9 umgeben. Während der zentrale Be reich dieses Flachdaches frei bleibt, also nur durch die auf der Dachabdichtung aufliegenden Wärmedämmplatten 3

bedeckt ist, sind längs der Ränder der Attika 9 bzw. des 20

eigentlichen Flachdaches gewellte Abdeckbahnen 4 ausgelegt, deren Kanäle 5a bzw. Vertiefungen 5b senkrecht zum Rand des Daches zur Mitte des Daches hin verlaufen. Die nach außen gewandten Öffnungen der Kanäle 5b sind

offen, während die nach innen, also zur Dachmitte hin 25

gerichteten Offnungen der Kanäle durch eine zusätzliche

Abdichtung 7 verschlossen sind.

Die Fixierung der gewellten Abdeckbahnen 4 auf den Wärmedämmplatten 3 kann durch Nägel, Schrauben oder dübel-30

artige Gebilde erfolgen, wie in Figur 1 bei 6 angedeutet ist; zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Nagel, ein Dübel, ein Bolzen oder ein ähnliches Befestigungselement 6 durch den Boden einer Vertiefung 5b der gewellten Abdeckbahn 4 in eine Wärmedämmplatte 3 eingebracht werden. Die dadurch erzeugten Befestigungskräfte reichen

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in aller Regel für die Fixierung der gewellten Abdeckbahn 4 gegen Verschieben aus.

In Sonderfällen z.B. bei sehr hohen Gebäuden und sehr großen Dachflächen kann eine zusätzliche, formschlüssige Befestigung der gewellten Abdeckbahnen 4 vorgenommen werden, wie sie aus Figur 4 ersichtlich ist; zu diesem Zweck wird in den gefährdeten Ecken des Flachdaches an ¹^ den Innenwänden der Attika 9 bzw, an der Dachrandeinfassung ein Profil 8, beispielsweise aus Metall oder Kunststoff, befestigt, das auf der Oberseite der gewellten Abdeckbahn 4 aufliegt und diese dadurch in der aus

den Figuren 1 und 4 ersichtlichen Lage hält.
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Wie man in Figur 4 erkennt, werden die gewellten Abdeckbahnen 4 in einem gewissen Abstand vom Dachrand bzw. von dem Innenrand der Attika ausgelegt, wobei die Breite des Spaltes zwischen Dachrand bzw. Attika einerseits und Abdeckbahn 4 andererseits klein im Verhältnis zur senkrecht zum Dachrand gemessenen Breite der Abdeckbahn 4 sein soll. Im allgemeinen beträgt die Breite der Abdeckbahn 4 mindestens das Fünffache der Breite dieses

Spaltes.
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Die gewellte Abdeckbahn 4 wird aus einem geeigneten Werkstoff, beispielsweise einem Metallblech oder einem Kunststoff, hergestellt.

im folgenden soll unter Bezugnahme auf Figur 2 die Funktionsweise der gewellten Abdeckbahn beschrieben werden. Dabei wird von der quadratischen Ecke eines Flachdaches mit einer Kantenlänge von O,1B, bezogen auf die Breite B der gesamten Dachfläche, ausgegangen. Der perspek tivisehen Darstellung der Druckverteilung über dieser quadra-

-λ-Λ
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tischen Ecke in Figur 2 kann man entnehmen, daß insbesondere in Dachrandnähe recht hohe Unterdrücke auftreten. Wird nun im Bereich einer solchen Dachecke auf die Dachfläche, nämlich auf die Wärmedämmplatten 3, eine zur Lagesicherung der Wärmedämmplatten 3 dienende, gewellte Abdeckbahn 4 aufgelegt, deren zur Dachfläche hin gewandte Kanäle an den Innenseiten, also zur Dachmitte hin, durch die Abdichtungen 7 abgedichtet (siehe Figur 4) und zum Dachrand hin offen sind, so prägt sich dem Volumen, das im wesentlichen durch die nach unten offenen Kanäle 5a dargestellt wird, ein nahezu konstanter Unterdruck auf, der von dem Unterdruck der äußeren Druckverteilung in der Nähe des Dachrandes abhängt. Dadurchjwird unter der gewellten Abdeckbahn 4 der Unterdruck in weiten Flächenbereichen höher als auf der Oberseite. Je stärker also der Wind bläst und je höher damit der Unterdruck auf der Dachfläche wird, um so größer wird auch der Unterdruck unter der gewellten Abdeckbahn 4. Es kommt also zu dem erstaunlichen, aber durch die vorstehende, physikalische Erklärung einleuchtenden Phänomen, daß die gewellte Abdeckbahn umso besser gegen Abheben gesichert ist, je höher die windbedingten Sogkräfte im Dachbereich sind. Ferner ist die Lagesicherheit der Wärmedämmplatten 3 gewährleistet, da auf deren Oberseite ein nahezu konstanter Druck herrscht.

Wie man weiterhin aus der perspektivischen Darstellung nach Figur 2 erkennen kann, beträgt unter der gewellten Abdeckbahn 4 der Ünterdruckbeiwert ca. c . = -2, ist also im überwiegenden Bereich der Dachecke höher als der äußere Unterdruck.

Qualitativ wird dieses Verhalten durch die Kurvendar-

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Stellung nach Figur 3 belegt. Diese Kurvendarstellung zeigt nach Windkanalmessungen mit einem maßstabgerechten Modell ermittelte Verläufe der Beiwerte des äußeren Drucks c_ _av, der auf Flachdächern im Eckbereich für eine ungeschützte Dachfläche (gestrichelte Kurve) herrscht, und des resultierenden Druckes c _reg für eine Dachfläche mit einer gewellten Abdeckbahn 4 (ausgezogene Kurve). Dabei wurden die Druckbeiwerte c_ und c_ gemittelt für jeweils eine quadratische Eckfläche, deren Kantenlänge im Bereich von 0 bis 0,06 B variiert wurde, wobei das Gebäude einen rechteckigen Querschnitt mit einer Breite B hatte.

Man erkennt, daß bereits für eine Eckfläche, die größer

als 0,0015B ist, eine nach unten gerichtete, resultierende Kraft erzeugt wird. Es reicht also aus, wenn im Eckenbereich eine relativ kleine Fläche durch die gewellte Abdeckbahn 4 gesichert wird.

Durch die relativ hohe Biegesteifigkeit der gewellten Abdeckbahn 4, zu der auch die kanalartigen Vertiefungen beitragen, kann also über eine relativ kleine Fläche die abhebend wirkende Last von der übrigen Bahnfläche, die eine andrückende Last erfährt, mitgetragen werden.

In Extremfällen besteht darüberhinaus die aus Figur 4 ersichtliche Möglichkeit, durch eine am Dachrand befestigte Konstruktion in diesem kleinen Dachteilflächenbereich zusätzlich eine Abhebesicherung durch Formschluß vorzunehmen.

Bei der aus Figur 4 ersichtlichen Ausführungsform beträgt die Höhe der Attika des Flachdaches ein Vielfaches der Höhe der gewellten Abdeckbahn 4. Dabei handelt es sich

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jedoch um keine zwingende Forderung; es sollte jedoch sichergestellt sein, daß eine eventuelle Dachrandeinfassung die Oberkante der gewellten Abdeckbahn geringfügig überragt.

Claims

Patentanwalt Pirmaterstraße3a D-8000 München 70 Dipl.-Phys. Dr. Lothar Marx Telefon ο 89/7i 3813 Telex 5 212 312 marx d 3419658 25. Mai 1984 Anwaltsakte 5332

1. Prof. Dr.-Ing. Carl Kramet Am Chorusberg 8

5100 Aachen

2. Prof. Dipl.-Ing. Hans-Joachim Gerhardt, M.Sc.

Lousbergstraße 58
5100 Aachen

Flachdach

Patentansprüche

1. Flachdach

a) mit einem Unterbau, und

b) mit lose auf den Unterbau aufgelegten, plattenförmigen Elementen,

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

Zugelassen beim Europäischen Patentamt European Patent A*+«">«y

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c) zumindest im Randbereich sind auf den plattenförmigen Elementen (3) gewellte Abdeckbahnen (4) aus einem steifen Werkstoff angeordnet,
5d) deren Kanäle (5a) vom Rand des Flachdaches nach innen verlaufen;

e) diese nach unten offenen Kanäle (5a) der gewellten Abdeckbahnen (5) sind auf der zum Rand des Flachdaches hinweisenden Seite offen und an der zur Innenfläche des Daches hinweisenden Seite abgedichtet.

2. Flachdach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (5a) einen regelmäßigen Querschnitt haben.

3. Flachdach nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kanäle (5a) einen trapezförmigen Querschnitt haben.

4. Flachdach nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nach oben offenen Vertiefungen (5b) der gewellten Abdeckbahn (4) mit einer Auflast (5c), insbesondere Kies oder Schotter, gefüllt sind.

5. Flachdach nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite einer längs des Dachrandes verlaufenden, gewellten Abdeckbahn (4) ein Mehrfaches, mindestens das Fünffache, der Breite des Spaltes zwischen dem Dachrand, insbesondere einer Dachrandeinfassung (9), und der zugehörigen Längskante der gewellten Abdeckbahn (4) beträgt.

6. Flachdach nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe einer Dachrandeinfassung

(9) mindestens der Höhe der gewellten Abdeckbahn (4) entspricht.

7. Flachdach nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gewellte Abdeckbahn (4) zumindest in den Eckbereichen des Flachdaches durch mechanische Befestigungsmittel (6) auf den losen, plattenförmigen Elementen (3) fixiert ist.

8. Flachdach nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Eckbereichen der Dachfläche eine an der Dachrandeinfassung (9) befestigte zusätzliche Lagesicherung (8) für die Abdeckbahn (4) vorgesehen ist.