Tipps für Planung und Montage

Seit etwa 1960 werden im Baubereich Ver­bundelemente aus Stahldeckschichten mit Polyurethan-Hartschaumkern (PUR) eingesetzt. Aber auch andere Werkstoffkombinationen wie Elemente mit Aluminium-Deckschichten und einem Kern aus eingeklebten Polystyrol- oder Mineral­faserplatten werden angeboten. Die „DIN EN 14509 Selbsttragende Sandwich-Elemente mit beidseitigen Metalldeckschichten – Werkmäßig hergestellte Produkte – Spezifikationen“ löst die bisherigen Allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen ab. Dachsandwichelemente aus Stahlblech haben eine Baubreite von 1000 mm und Blechdicken zwischen 0,4 und etwa 0,75 mm. Die Außenschalen sind meist dreirippig trapezprofiliert. Die Kerndicken (ohne Trapezprofilierung) reichen von 20 bis 100 mm. Es gibt Elementlängen bis zu 26 m. Die Außenschalen benachbarter Elemente überlappen beim Längsstoß und werden dort miteinander etwa alle 500 mm verbunden. Neben der sichtbaren Längsstoß-Befestigung gibt es auch verdeckte Befestigungen durch zusätzliche Abdeckkappen.

Korrosionsschutz

Der Korrosionsschutz der Deckschichten besteht aus metallenen Überzügen in Verbindung mit zusätzlichen organischen Band­beschichtungen verschiedener Systeme in gro­ßer Farbvielfalt. Als metallene Überzüge kommen die Bandverzinkung Z 275 und Legierverzinkungen, wie der Zink-Alumi­nium-Überzug ZA 255 (Galfan) oder der Aluminium-Zink-Überzug AZ 185 (Aluzink) nach DIN EN 10326 in Frage. AZ 185 erreicht ­ohne eine weitere organische Beschichtung die Korrosionsschutzklasse KIII gemäß DIN 55928-8 und wird deshalb für die Außenseite der hochbeanspruchten Dach­elemente eingesetzt. Für Dachflächen eignen sich auch die robusten 200 µm dicken Plastisol-Bandbeschichtungen und verschiedene andere, mindestens 50 µm dicke Beschichtungen. Alle 25 µm dicken Beschichtungen entsprechen bei den meist flach geneigten, bewitterten Dachflächen nicht mehr dem Stand der Technik, sind also nicht empfehlenswert. Für die Innenschalen der Sandwichelemente genügt meist eine Polyesterbeschichtung mit 12 µm Nennschichtdicke.

Wärmedämmung

Bedingt durch die beiden dampfdichten Metalldeckschichten ergibt sich für alle derzeit üblichen FCKW-freien Treibmittel bei PUR- Schaum ein Rechenwert der Wärmeleit­fähigkeit λR von 0,025 W/mK. Bei einer Kerndicke von 100 mm errechnet sich da­mit ein Wärmedurchgangskoeffizient U von 0,23 W/ (m²K). Seit 2004 lässt sich aufgrund der DIN V 4108-4 „Wärmeschutz und Energie­ Einsparung in Gebäuden – Wärme­ und feuchteschutztechnische Bemessungswerte“ sogar eine Wärmeleitfähigkeit von 0,024 W/(mK) und damit noch bessere U-Werte erreichen.

Lagerung und Montage

Bei der Anlieferung von Sandwichelementen ist auf das Übereinstimmungszeichen (Ü-Zeichen) auf den Paketkarten zu achten, denn ohne dieses Zeichen (welches auch Rückschlüsse auf den Hersteller zulässt) darf das Material nicht verbaut werden. Die Pakete sind bei längerer Lagerung vor Sonneneinstrahlung, Nässe und Verschmutzung zu schützen – am besten mit Textilplanen. Ansonsten kann bei entsprechender Feuchtebelastung ohne Luftzufuhr im Paket der metallene Überzug korrodieren und sogar die darüber liegende Beschichtung abdrücken. Die Montage hat sorgsam zu erfolgen, da die Elemente oberflächenfertig sind. Bei den leicht zu verkratzenden 25 µm-Beschichtungen sind PE-Montageschutzfolien der Außenseite sinnvoll. Diese sind wegen der Gefahr der Versprödung nach Dachfertigstellung umgehend abzuziehen. Pakete über etwa zehn Meter Länge sind mit Traversen zu transportieren, um zu große Durchbiegungen zu vermeiden. Durch das geringe Eigengewicht zwischen 10 und 15 kg/m² ist die Montage der Elemente von Hand möglich. Dennoch setzt sich, insbesondere bei Elementlängen über 20 m, die Montage mittels Kran durch. So gibt es Unternehmen, die für den Krantransport spezielle Montage­geräte mit Saugnäpfen oder Greifklammern anbieten. Die Elemente dürfen beim Transport zur Einbaustelle keiner zu großen Durchbiegung unterliegen, dies würde zu Knicken in den Deckschalen oder Schalenablösung führen. Dies gilt umso mehr, wenn eine Sandwichtafel in Teilbereichen schmäler geschnitten ist. Wird eine solchermaßen geschwächte Tafel so transportiert, dass sie sich stark durchbiegt, kann sich die Deckschale im Bereich der größten Spannung vom Schaum lösen. Es wird dringend empfohlen, die Montagerichtlinien des Industrieverbandes für Bausysteme im Metallleichtbau (IFBS) zu beachten.

Anpassungsarbeiten

Erforderliche Anpassungsarbeiten müssen mit geeigneten Stich- oder Handkreissägen oder einer speziellen Sandwich-Kettensäge durchgeführt werden. Sägeblätter sollten ­eine sehr feine Zahnteilung haben und einen „kalten Schnitt“ erzeugen, damit die Element­oberfläche nicht beschädigt und die Deckschalen nicht über Schälkräfte abgerissen werden. Man sollte besser den Schnittbereich mittels Brettern und Schraubzwingen sichern, um Schalenablösungen zu vermeiden. Falsche Schneidwerkzeuge in Verbindung mit zu groben oder stumpfen Sägeblättern, die zu viel Kraft auf eine Schale bringen, können im Schnittbereich die Schalen vom Schaumkern abreißen. Wenn die Blechschale dabei ins „Flattern“ kommt, können sich große Bereiche lösen. Zur Befestigung der Sandwich­tafeln werden nichtrostende Schrauben verwendet. Um zu starke Einbeulungen zu vermeiden, ist mit speziellen dreh- und wegabhängigen Elektroschraubern zu arbeiten.

Verbindungsmittel

Es dürfen nur Verbindungsmittel, wie Schrauben oder Blindniete verwendet werden, die in der IFBS-Verbindungsmittelzulassung aufgeführt sind. Dort findet man auch die zulässigen Auszugs- und Scherkräfte. Gemäß Vorgaben der statischen Berechnung werden ­gewindefurchende Schrauben durch Unter- oder Obergurt eingebracht. Teilweise wird bei Obergurtbefestigung auch mit zusätzlichen Last verteilenden Kalotten gearbeitet. Dabei ist unbedingt auf den richtigen Bohrerdurchmesser beim Vorbohren von 5,3, 5,5 oder 5,7 mm in Abhängigkeit der Dicke der Stahlunterkonstruktion zu achten. Vermehrt werden spezielle Bohrschrauben zur Befestigung auf Stahl oder Holz verwendet, hierbei erübrigt sich das Vorbohren. Es gibt besonders geeignete Bohrschrauben, die durch ein zusätzliches Stützgewinde mit so genanntem Hinterstich das Anpressen der Außenschale an die Dichtscheibe sichern. Sämtliche Verbindungen von dünnen Stahlschalen miteinander, so bei der Längsstoßüberlappung oder bei anzuschließenden Kantprofilen wie Ortgang- oder Firstprofilen sollten nur mittels Bohrschrauben mit Hinterstich erfolgen. Dieses verhindert weitgehend das Zerstören der in den Bauelementen erzeugten Gewindegänge durch Überdrehen der Schrauben. Alternativ kann man auch Presslaschenblindniete mit Dichtscheiben verwenden.

Längsstoß

Es gibt bei den Dachsandwichelementen unterschiedlichste Längsstoßausbildungen. Für alle gilt, dass die Längsstöße so dicht wie möglich zu montieren sind, damit in der ­Fuge kein Tauwasser entsteht und nach innen in den Raum abtropft. Falls der Längsstoß werksseitig nicht hinreichend ausgerüstet ist, müssen montageseitig zusätzliche Dichtbänder oder Dichtmassen eingebracht werden. So haben zum Beispiel die Sand­wich­elemente von Fischer eine spezielle Duo-Dichtung, welche guten Wärmeschutz und höchste Luftdichtheit bietet. Die obere Labyrinthdichtung erzeugt Regensicherheit. Selbst bei zu großer Fugenbreite wird so durch das innere EPDM-Dichtprofil hohe Schlagregensicherheit und ein Fugendurchlasskoeffizient a von ≤ 0,02 m³/ (h x m x (da Pa)•erreicht.

Querstoß und First

Falls möglich, sind aufwendige Querstöße durch Einsatz langer Dachelemente zu vermeiden. Denn aufgrund von Montagefehlern führen Querstöße immer wieder zu Problemen wegen Undichtigkeit oder Tauwasserbildung mit Abtropfungen. Bei Planung und Montage ist höchste Sorgfalt erforderlich. In Abstimmung zwischen dem Industrieverband für Bausysteme im Metallleichtbau (IFBS) und dem Zentralverband des Deutschen Dach­deckerhandwerks (ZVDH) wurde bezüglich empfohlener Regel- und Mindestdachneigungen sowie Überdeckungslängen eine ­Tabelle für Dachdeckungen mit Stahl-Profiltafeln (Trapezprofile und Sandwichelemente) erarbeitet.

Auch beim First ist wie beim Querstoß auf die Herstellung von Luftdichtung, Wärmedämmung und Regensicherheit zu achten.

Lichtöffnungen

Als Belichtungsmöglichkeiten gibt es sowohl wärmedämmende, doppelschalige Kunststofflichtelemente in Form der Sandwichelemente als auch wärmedämmende Lichtkuppelaufsatzkränze aus Kunststoff oder Alu­minium mit Kränzen ebenfalls in der Form der Sandwichelemente. Auch RWA-Anlagen können eingebaut werden. Die kostengünstigste und sinnvollste Art der Belichtung von Metalldächern sind Firstlichtbänder, die auch Klappen als Rauch- und Wärmeabzug oder zur täglichen Lüftung enthalten können. Sind nachträglich Lichtöffnungen einzubauen, werden die Aufsatzkränze auf die Obergurte der Dachelemente gesetzt. Danach müssen Schleppbleche mit darunter eingebauter Mineralwolldämmung bis zum First geführt werden. Rohrdurchführungen werden mittels vorgefertigter EPDM-Manschetten abgedichtet.

Wärmebrücken

Gemäß Energieeinsparverordnung (EnEV) sind Wärmebrücken zu minimieren, bzw. in den Berechnungen der Wärmedurchgangskoeffizienten zu berücksichtigen. Hierdurch werden sich viele Details im Metallbau deutlich verändern. Schon jetzt lassen sich die längenbezogenen Transmissionswärmeverluste bei Dach- und Wandanschlüssen durch einfache Maßnahmen vermindern. Bei der Befestigung mit Edelstahlschrauben ist der Einfluss punktförmiger Wärmebrücken ­vernachlässigbar, denn er fällt meist in die Drei-Prozent-Klausel der DIN EN ISO 6946 und braucht deshalb nicht berücksichtigt zu werden.

Ausbesserungen

Anders als bei Wänden, bei denen Kratzer wegen der mittelfristigen Farbabweichung des Ausbesserungslacks gegenüber der Bandbeschichtung im Zweifelsfall nicht ausgebessert werden, müssen Kratzer in der Dach­fläche immer ausgebessert werden. Von strichförmigen, mechanischen Beschädigun­gen der Beschichtung ausgehend, bilden sich zunächst längenförmige und mit der Zeit runde Korrosionsstellen. Ursache ist Korrosion als elektrochemischer Vorgang mit Anode und Kathode, wobei es sich ursprünglich um eine Spaltkorrosion zwischen der abgehobenen organischen Beschichtung und dem metallenen Überzug handelte.

Dachsandwichelemente mit oberflächenveredelten Stahldeckschichten eignen sich gut für den Einsatz auf Gewerbe- und Sportbauten. Sie sind preisgünstig und hoch wärmedämmend. Die Montage ist schnell und lässt sich fast witterungsunabhängig durchführen. Allerdings sind zur dauerhaften Schadensfreiheit einige wichtige Punkte bei Planung und vor allem während der Montage zu beachten.

Jegliche Anschlüsse beim Sandwichdach, Längsstoß, Querstoß, First usw. müssen so ausgeführt werden, dass sie der Funktion der ungestörten Elementfläche so weit wie möglich nahe kommen. Das heißt, dass

• zum Beispiel Längsstoß, Querstoß, First und Wandanschluss unten weitgehend luftdicht zu machen sind, damit keine feuchtwarme Luft bis zur Außenschale dringen kann, um dort zu kondensieren und nach innen abzutropfen.

• dort, wo Fehlstellen im Hartschaumbereich entstehen, die Wärmedämmung weitgehend wieder hergestellt wird, damit keine zu große Wärmebrücke entsteht und es dadurch zu Tauwasserbildung kommt.

• die Überlappungen der Außenschale zum Beispiel bei Querstoß und First mittels Dichtmaterial, Profilfüller oder Aufkantungen der Außenschale so zu sichern sind, dass Regensicherheit gegeben ist.

Gute Detailvorschläge findet man in der IFBS-Info 4.02 Fugendichtheit im Stahlleichtbau.

Der Klempner sollte vermeiden, dass die hoch wärmeleitfähigen Metallschalen der Sandwichelemente oder Kantprofile von innen nach außen durchgehen, um damit die längenbezogene Wärmebrücke zu vermindern.

Unser Autor Dipl.-Ing. Wolfgang Fryn ist Architekt und vereidigter Sachverständiger der IHK Siegen für raum­bildende Bauelemente aus Metall für Gewerbebauten; 57080 Siegen, Tel. (02 71) 31 63 01, Telefax (02 71) 3 13 81 80, E-Mail: w.fryn@t-online.de, http://www.fryn.de