Sparrendach
Satteldächer mit stützenfreien Dachräumen
Es bietet stützenfreie Dachräume, hat jedoch auch seine statischen Tücken: das Sparrendach. Sein Grundelement ist das Sparrengebinde, auch Gespärre genannt. Dieses besteht aus zwei schrägen, sich gegenseitig im First stützenden Kanthölzern – den Sparren. Ihre Fußpunkte sind über einen Deckenbalken oder eine entsprechend ausgebildete Massivdecke miteinander verbunden. So entsteht ein unverschieblicher Dreiecksverband. In meist regelmäßigen Abständen aneinandergereiht und mit sogenannten Windrispen oder statisch wirksamen Dachscheiben in Längsrichtung ausgesteift bildet sich aus den Sparrengebinden der Dachstuhl eines Satteldachs.
Konstruktion und Lastverteilung
Die Sparren werden auf Druck und Biegung beansprucht. Die in Sparrenrichtung auftretenden Druckkräfte werden am Auflager in eine horizontale und vertikale Kraftrichtung aufgeteilt. Die Vertikalkräfte werden durch die darunterliegenden Außenwände oder Stützen abgefangen. Die Horizontalkräfte werden als Zugkräfte von der Deckenkonstruktion aufgenommen. Bei Holzbalkendecken wird dazu jedes Sparrenpaar an den Fußpunkten jeweils mit einem Holzbalken verbunden. Bei Massivdecken werden Anker oder an die Bewehrung der Decke angeschlossene Metallverbinder genutzt. Der Ausbildung der Fußpunkte und der genauen Dimensionierung der Deckenbalken beziehungsweise der Massivdecke ist folglich große Aufmerksamkeit zu schenken.
Traufüberstände sind konstruktiv möglich, erzeugen bei durchlaufenden Sparren aber zusätzliche Beanspruchungen am Auflager. Sogenannte Aufschieblinge ermöglichen die Ausbildung von Traufüberständen, ohne die eigentliche Konstruktion zu beanspruchen. Bei Stahlbetondecken mit entsprechend ausgebildeten Fußpunkten sind Traufüberstände etwas einfacher zu realisieren.
Aus den Dachlasten entstehen über die gesamte Länge der Sparren verteilte und entlang der Stabachse wirkende Normalkräfte, durch die ein Ausknicken der Sparren möglich ist. Verhindern können dies über die gesamte Dachfläche gespannte Windrispen oder Scheiben. Sie steifen die aneinander gereihten Sparrengebinde in Längsrichtung aus. Als Windrispen dienen zum Beispiel Latten, die in schräg ansteigender Richtung unter die Sparren genagelt werden, sowie Windrispen aus Stahl: Sie werden auf den Sparren bzw. unterhalb der Dachlattung angebracht. Als Scheiben eignen sich im Verband verlegte und auf den Sparren verschraubte Holzschalungen oder vorgefertigte Dämmelemente mit entsprechender Tragfähigkeit. Bei größeren Spannweiten erfolgt die Längsaussteifung mittels Kehlbalken. Solche Kehlbalkendächer kommen gegenüber reinen Sparrendächern sehr häufig vor.
Der Sparrenabstand liegt in der Regel zwischen 75 Zentimetern und einem Meter. Die Spannweite des Daches ist durch die Dimension der Sparren und der sich daraus ergebenden Durchbiegung begrenzt. Mit herkömmlichen Vollholzquerschnitten lassen sich je nach Dachneigung, Belastung und Sparrenbemessung Gebäudebreiten von etwa 7,50 bis 10 Metern realisieren. Die konkrete Spannweite ist statisch nachzuweisen.
Beschränkte Dachneigung
Bei einer Dachneigung von 45 Grad sind die horizontale und die vertikale Komponente der in Sparrenrichtung wirkenden Druckkraft gleich groß. Bei geringeren Dachneigungen nimmt der horizontale Kraftanteil gegenüber dem vertikalen zu. Entsprechend steigen die Anforderungen an die Aufnahme der horizontalen Zugkräfte durch die Deckenbalken oder die Massivdecke. Deshalb liegt die ideale Dachneigung von Sparrendächern aus konstruktiver und wirtschaftlicher Sicht zwischen 30 und 60 Grad. Ist das Dach flacher geneigt, steigen die Normalkräfte in den Sparren überproportional an und somit auch die Zugkräfte in den Deckenbalken oder Massivdecken.
Öffnungen mit Wechsel
Bei der Anordnung und Dimensionierung von Öffnungen gibt es einige Einschränkungen, sofern diese den Abstand zwischen den Sparren übersteigen. Da die Decke, bzw. die Deckenbalken im System auf Zug beansprucht werden, sind größere Öffnungen hier nur mit hohem konstruktiven Aufwand möglich. Gleiches gilt für große Öffnungen in der Dachfläche, da jeder Sparren eine tragende Funktion hat. In letzterem Fall können Dachflächenfenster und Gauben über sogenannte Wechsel eingebaut werden. Dabei wird ein Stück des Sparrens entnommen und am oberen und unteren Rand der Öffnung jeweils ein horizontaler Balken eingebaut. Der Wechsel fängt die Lasten des unterbrochenen Sparrens auf und gibt sie an die beiden benachbarten Sparren wieder ab.
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