Sparrendach
Satteldächer mit stützenfreien Dachräumen
Es bietet stützenfreie Dachräume, hat jedoch auch seine statischen Tücken: das Sparrendach. Sein Grundelement ist das Gespärre, Sparrenwerk oder Sparrengebinde. Dieses besteht aus zwei schrägen, sich gegenseitig im First stützenden Kanthölzern – den Sparren. Sie sind jeweils an den Fußpunkten fest verbunden mit einem Deckbalken oder einer Massivdecke. So entsteht ein unverschieblicher Dreiecksverband. In meist regelmäßigen Abständen aneinandergereiht und mit sogenannten Windrispen ausgesteift bildet sich aus den Sparrengebinden der Dachstuhl eines Satteldachs.
Konstruktion und Lastverteilung
Die Sparren werden
druck- und biegebeansprucht. 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 müssen als Zugkräfte von der Deckenkonstruktion
aufgenommen werden. Bei Holzbalkendecken wird dazu jedes
Sparrenpaar an den Fußpunkten jeweils mit einem Holzbalken
verbunden. Bei Massivdecken werden Aufkantungen 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.
Dach- oder Traufüberstände sind in Verbindung mit Holzbalkendecken statisch ungünstig, da durch die Überstände zusätzliche Biegemomente am Traufpunkt entstehen würden. Aufschieblinge ermöglichen die Ausbildung von Traufüberständen ohne die Konstruktion zu schwächen. Bei Stahlbetondecken mit entsprechend ausgebildeten Fußpunkten sind Traufüberstände etwas einfacher zu realisieren.
Aus den Dachlasten entstehen lotrecht wirkende, über die gesamte Länge der Sparren verteilte 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 fungieren zum Beispiel Latten die in schräg ansteigender Richtung unter die Sparren genagelt werden. Nachteilig ist, dass sie damit bei einem Dachausbau stören. Anders bei Windrispenbändern aus Stahl: Sie werden kreuzweise in der Dachfläche auf den Sparren bzw. unterhalb der Dachlattung angebracht. Als Scheiben eignen sich im Verband verlegte und auf den Sparren verschraubte Holzschalungen oder vorgefertigte Dämmelemente. Bei größeren Abmessungen erfolgt die Längsaussteifung mit einem 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. Ein zimmermannsmäßig hergestelltes Sparrendach erreicht eine Spannweite zwischen acht und zehn Metern. Bei natürlich gewachsenen Holzquerschnitten können Haustiefen bis ca. 7,50 Metern realisiert werden.
Beschränkte Dachneigung
Die Dachneigung von
Sparrendächern sollte aus konstruktiver und wirtschaftlicher Sicht
zwischen 30 bis 60 Grad liegen. Ist das Dach flacher geneigt,
steigen die Normalkräfte in den Sparren überproportional an und
somit auch die Zugkräfte in den Deckenbalken oder Massivdecken.
Anders als Holzbalkendecken können Massivdecken die erhöhten
Zugkräfte aufnehmen, wenn sie bewehrt werden. Bei einer Dachneigung
von unter 45 Grad übersteigen die horizontalen Zugkräfte bereits
die gesamte vertikale Last des Daches.
Öffnungen mit Wechsel
Bei Anordnung und
Dimensionierung von Dachausschnitten und Dachgauben gibt es einige
Einschränkungen. Größere Öffnungen sind in der Decke nur mit hohem
konstruktiven Aufwand möglich, da die Decke bzw. die Deckenbalken
im System auf Zug beansprucht werden. Gleiches gilt für große
Öffnungen in der Dachfläche, da jeder Sparren eine tragende
Funktion hat. Sollen zum Beispiel Dachflächenfenster eingebaut werden, sind
sogenannte Wechsel erforderlich. 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, die entsprechend größer dimensioniert werden
müssen.
