Oberlichter im Stresstest der Wetterextreme

(4.12.2013) Wetterextreme führen immer wieder zu hohen Belastungen an Gebäuden und deren Bauteilen. Dächer und Tageslichtelemente sind von den Unwettern direkt betroffen. Insbesondere starke Windböen und Schneelasten sind eine Belastungspro­be für die Tragfähigkeit der auf dem Dach montierten Bauteile. Hinzu kommen Absi­cherungen gegen mögliche Durchstürze bei schneebedeckten Dächern sowie die Be­achtung der Leistungsmerkmale von Rauch- und Wärmeabzugsbeschlägen (RWA-Be­schläge).

Bei der Planung und Dimensionierung von Lichtkuppeln und Lichtbändern gilt es daher, die witterungsbedingten Einwirkungen auf Tageslichtelemente gesondert einzukalku­lieren. Eine bedarfsgerechte Produktauswahl sowie die Kenntnis der Tragfähigkeit und Funktionsspanne tragen dazu bei, den Planungs- und Dachdeckergewerken die Arbeit leichter und sicherer zu gestalten.

Trageigenschaften von Lichtkuppeln und Lichtbändern

Bei hohem Schneeaufkommen tragen insbesondere Dächer einen Großteil des Gewich­tes und sind somit hohen Belastungen ausgesetzt. Baurechtlich ist für das Dach ein Standsicherheitsnachweis für das Tragverhalten auch unter Schneebelastung zu er­bringen. Die allgemeine Vorgehensweise dazu ist seit Ende 2010 im Eurocode geregelt, dessen Basis die DIN EN 1990 darstellt. Die entsprechenden Regelungen zur Schneel­ast ergeben sich aus der DIN EN 1991-1-3, wobei sich die jeweiligen Lastannahmen aus der Schneelastzone des Gebäudestandortes und der Geländehöhe ergeben. Dazu werden vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) detaillierte Listen veröffentlicht.

Tageslichtelemente gehören nach Bauregelliste B Teil 1 zu den geregelten Bauproduk­ten. Dabei besitzen Lichtbänder in der Regel eine Allgemeine bauaufsichtliche Zulas­sung (AbZ) oder ein EG-Konformitätszertifikat nach der Produktnorm DIN EN 14963. In Abhängigkeit von Lichtbandgröße, witterungsbedingten Einwirkungen sowie von der Beschaffenheit der Verglasung sind unterschiedliche Untersuchungen oder sta­tische Berechnungen zur der Tragfähigkeit nötig. Lichtkuppeln werden über die Pro­duktnorm DIN EN 1873 definiert. Abschnitt 5.4 dieser Norm legt die Kenngrößen der mechanischen Leistungen fest und unterteilt diese u.a. in ...

• durch Windsog aufwärts gerichtete (UP – UpLoad) und
• durch Schneelast abwärts gerichtete Lasten (DL – DownLoad).

Je nach Verglasungsmaterial, Kuppelkonstruktion und Abmessung sind sehr unter­schiedliche Klassifizierungen möglich. Auch hier sind die konkreten Einsatzfälle und damit die lokalen Einflussgrößen bei der Dimensionierung und Produktauswahl zu be­rücksichtigen.

„Bei besonders hohen Belastungen kann auch die Wahl einer Alternativkonstruktion interessant sein“, erläutert Frank Bitter, Leiter der Technik bei der JET-Gruppe (Hüll­horst). „Wird die Grenze der Tragfähigkeit und somit der Standsicherheit eines ge­wölbten Lichtbandes erreicht, so bietet sich der Einsatz eines sattelförmigen Licht­bandes an. Auf den steiler geneigten Flächen bleibt weniger Schnee liegen, was wiederum die Lasten verringert.“

Besonderheiten bei Rauch- und Wärmeabzugsanlagen

Der vorbeugende Brandschutz durch Rauch- und Wärmeabzug (RWA) ist eine der Hauptleistungen von Tageslichtelementen in Dachflächen. Durch ihre Lage sind diese benfalls unter dem Aspekt der witterungsbedingten Belastung zu betrachten. Hier ist die DIN EN 12101-2 mit verschiedenen Leistungsklassen zur Bewertung der Wind- und Schneelast für die Funktionselemente maßgeblich. Die jeweils nachgewiesene Leistung ist mit dem CE-Zeichen eines jeden einzelnen Gerätes angegeben. Hier sind die Richt­linien des VdS (Schadenverhütung GmbH) sowie des FVLR (Fachverband Tageslicht und Rauchschutz e.V.) von besonderer Bedeutung.

Der VdS verlangt beispielsweise für die Anerkennung eine Mindestschneelast von 500 N/m² inklusive der Berücksichtigung einer Windlast von 10 m/s. Die DIN EN 1991-ff hingegen befasst sich mit dem Tragverhalten starrer Tragwerkskonstruktionen und den maximalen Einwirkungen, denen sie im Ruhezustand standhalten muss. Eine Ab­grenzung der DIN EN 1991-ff gegenüber der DIN EN 12101-2 sei jedoch aus Herstel­lersicht erforderlich, um eine unnötige Überdimensionierung der RWA-Geräte zu ver­meiden. Die Berechnung der zu berücksichtigen Schneelast gemäß DIN EN 1991-1-3 würde die Eintrittswahrscheinlichkeit des einmal in 50 Jahren auftretenden maximalen Schneefalls zu Grunde legen. Hinzu käme ein mögliches Brandereignis, das sich wäh­rend hoher Schneelasten innerhalb dieses Zeitraumes ereignen könnte. „Eine Überla­gerung der beiden Extrem-Ereignisse ist jedoch sehr unwahrscheinlich“, erklärt Frank Bitter. „Die Erfahrungswerte zeigen, dass eine Mindestschneelast von 500 N/m², je nach Einzelfall, völlig ausreichend ist.“ Dieser Grenzwert ist seit vielen Jahren be­währt und hat sich entsprechend etabliert.

Anbieter von Tageslicht- und RWA-Produkten, wie beispielsweise die JET-Gruppe, bieten für die RWA-Funktion verschiedene Beschlags-Systeme an. Neben den weit verbreiteten pneumatischen, liefern elektromotorisch betriebene Beschläge mit einer Spannung von 24 oder 48 Volt zusätzliche Kraftreserven für den Einsatz in schnee­reichen Gebieten. So bieten die Elektro-RWA-Beschläge der „JET-Firejet-Serie“ in Ab­hängigkeit von Nenngröße und Betriebsspannung eine Bandbreite zwischen 650 und 2.400 N/m² bei Lichtkuppeln und bei Lichtbandklappen zwischen 600 und 1.250 N/m². Auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen von bis zu minus 15 Grad Celsius bleibt die Funktionalität erhalten. Aufgrund der erhöhten Leistungsfähigkeit der 24- und 48-Volt-Technik sind zudem weniger Schaltzentralen erforderlich. Dies reduziert auch den Installations- und Verkabelungsaufwand erheblich.

Trotz Unwetter: Sicherheit an erster Stelle

„Bei Räumungsarbeiten der Dachflächen ist besondere Vorsicht geboten“, weiß Frank Bitter. „Auf diese neu entstandenen Verkehrsflächen wirken zusätzliche und unplan­mäßige Belastungen. Zudem verdeckt die Schneedecke in das Dach eingelassene Bau­teile wie Tageslichtelemente.“ Ungesicherte und schlecht gekennzeichnete Verkehrs­wege sowie nicht sichtbare Tageslichtelemente können so erhebliche Risiken bergen. „Bereits vor dem Betreten der Dachfläche sollte daher die Positionen von Dacheinbau­ten wie Lichtkuppeln oder Lichtbändern bekannt sein.“ Kennzeichnungen wie beispiels­weise Umrandungen, Schneefahnen oder kollektive Sicherungen in Form von BG-ge­prüften Durchsturzgittern, bieten zusätzliche Sicherheit. Hinzu kommen individuelle Sicherungsmaßnahmen, wie persönliche Schutzausrüstung gegen Absturz (PSAgA), die an Anschlagpunkten oder Seilsicherungssystemen befestigt werden.

Weitere Informationen zum Thema „Witterungsbedingte Einflüsse auf Tages­licht­elemente“ können per E-Mail an Jet-Gruppe angefordert werden.