Innen liegende und eingebaute Dachrinnen werden in Deutschland sehr häufig handwerklich hergestellt. Da innen liegende Dachrinnen (Bild A) nicht wasserdicht in die Dachhaut eingebunden sind und wenig Rückhaltevolumen vorhanden ist, besteht bei Starkregenereignissen erhöhte Gefahr für das Eindringen von Regenwasser in das Gebäude.
Bei innen liegenden und eingebauten Rinnensystemen muss die Dach- und Notentwässerung kontrolliert innerhalb der Rinnen vorgenommen werden (Bild B). Es können Notüberläufe in den Rinnenstirn- oder Längsseiten bzw. Notabläufe mit Rohrsystemen eingesetzt werden (Bild C). Folgende Ausführungsmöglichkeiten bestehen bei der Notentwässerung
von innen liegenden und eingebauten Dachrinnen:
Bild: Loro
Bild: Loro
Einteilung in funktionale Schichten
Damit die Dach- und Notentwässerung innerhalb der Rinnen kontrolliert erfolgen kann, werden innen liegende und eingebaute Dachrinnen in folgende drei funktionale Schichten eingeteilt (Bild D):
Die Gesamthöhe Z von innen liegenden bzw. eingebauten Dachrinnen setzt sich zusammen aus
(Berechnungsregen) plus
(Notentwässerung) plus
Für rechteckige und quadratische Rinnen mit Sohlenbreite S = obere Rinnenbreite T beträgt der Druckhöhenfaktor Fh = 0,473, also ungefähr 0,5. Dies bedeutet: Bezogen auf die Druckhöhengleichung beträgt die Druckhöhe h die Hälfte der Schichthöhe W. Umgekehrt beträgt die Schichthöhe W das doppelte der Druckhöhe h am Ablauf/Auslass.
Dies gilt sowohl für die untere Schicht (Berechnungsregen) als auch für die mittlere Schicht (Notentwässerung). Bei diesem Bemessungsmodell werden die Schichten wie eigenständige Rinnen mit ebener Sohle betrachtet.
Bild: Ishorst
Bemessung von Notentwässerungen
Die Notentwässerung darf nicht an die Entwässerungsanlage angeschlossen werden, sondern muss bei innen liegenden und eingebauten Dachrinnen mit freiem Auslauf auf schadlos überflutbare Grundstücksflächen abgeleitet werden. Rohrsysteme zur Notentwässerung sind als Freispiegelsysteme oder als planmäßig vollgefüllt betriebene Systeme mit Druckströmung auszuführen.
Gemäß Abschnitt 5.7.3.1 der DIN 1986-100 müssen fabrikmäßig vorgefertigte Dach- bzw. Notabläufe der DIN EN 1253-2 „Abläufe für Gebäude – Teil 2: Dachabläufe und Bodenabläufe ohne Geruchverschluss“ entsprechen.
Dachentwässerungssysteme müssen für eine Berechnungsregenspende r(5,5) bemessen werden. Das ist der größte 5-minütige Blockregen, der alle fünf Jahre am Gebäudestandort auftritt. Nach Abschnitt 14.2.6 der DIN 1986-100 müssen das Dach- und das Notentwässerungssystem gemeinsam mindestens den am Gebäudestandort über fünf Minuten zu erwartenden Jahrhundertregen r(5,100) entwässern können. Alle Regenereignisse bis zum Jahrhundertregen dürfen die statischen Reserven der Tragwerkskonstruktion nicht überschreiten.
Das Mindestabflussvermögen der Notentwässerung wird nach folgender Gleichung berechnet:
QNot = (r(5,100) – r(5,5) · CS) · A / 10.000 (l/s)
Dabei ist:
QNot Mindestabflussvermögen der Notentwässerung in Liter pro Sekunde (l/s)
r(5,100) über fünf Minuten zu erwartender Jahrhundertregen am Gebäudestandort nach Kostra-DWD 2020 in Liter pro Sekunde und Hektar [I/(s·ha)]
r(5,5) über fünf Minuten am Gebäudestandort zu erwartende 5-jährige Berechnungsregenspende nach Kostra-DWD 2020 in Liter pro Sekunde und Hektar [I/(s·ha)]
CS Spitzenabflussbeiwert nach Tabelle 9 der DIN 1986-100
A Dachfläche in Quadratmeter (m²)
Berechnungsbeispiel 4:
Gegeben:
Jahrhundertregenspende r(5,100) = 693 l/(s·ha)
Berechnungsregenspende r(5,5) = 341 l/(s·ha)
Spitzenabflussbeiwert CS = 1,0
Dachfläche A = 1250 m²
Gesucht:
QNot in Liter pro Sekunde (l/s)
Lösung:
QNot = (693 – 341 · 1,0) · 1250 / 10.000
Ergebnis:
Das Mindestabflussvermögen der Notentwässerung beträgt 44,0 l/s.
Ist ein außergewöhnliches Maß an Schutz für ein Gebäude erforderlich (zum Beispiel Flughafengebäude, Forschungszentrum oder Klinikum), sollte gemäß DIN 1986-100, Abschnitt 14.2.6, die Notentwässerungsanlage allein den Jahrhundertregen r(5,100) sicher ableiten können. Damit ist die Ableitung des Jahrhundertregenereignisses selbst bei Ausfall der Dachentwässerungsanlage, zum Beispiel durch Rückstau im Regenentwässerungssystem oder verschmutzte Dach- bzw. Rinnenabläufe, sichergestellt.
Bemessung von innen liegenden und eingebauten Dachrinnen
Das Abflussvermögen von innen liegenden und eingebauten Dachrinnen kann gemäß DIN EN 12056-3 „Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden – Teil 3: Dachentwässerung, Planung und Bemessung“ durch Prüfung in einem Rinnenprüfstand oder auf rechnerischer Grundlage ermittelt werden.
Sollten keine Messergebnisse vorliegen, lässt sich das Abflussvermögen Q von innen liegenden Rinnen (rechteckig, quadratisch und trapezförmig) – bei kontinuierlichem Wasserzufluss über die Längsseite(n) der Rinne – nach folgender Gleichung berechnen:
Q = 0,9 · 3,89 · 10-5 · AW1,25 · Fd · FS · FL (l/s)
Dabei ist
Q Abflussvermögen der Rinne bzw. Schicht in Liter pro Sekunde (l/s)
AW Rinnen- bzw. Schichtquerschnitt unterhalb der Sollwassertiefe W in mm²
Fd Tiefenfaktor (entsprechend Bild 5 aus DIN EN 12056-3)
FS Formfaktor (entsprechend Bild 6 aus DIN EN 12056-3)
FL Längen- bzw. Gefällefaktor (aus Tabelle 6 aus DIN EN 12056-3)
Sind Abflusshindernisse vorhanden – wie zum Beispiel durch Laubfangkörbe von Rinnenabläufen, die in die mittlere Schicht ragen und die Strömung der Notentwässerung behindern – muss die Berechnung der Leistungsminderung nach Abschnitt 5.2.7 der DIN EN 12056-3 vorgenommen werden. Hierbei ist bei der Berechnung des Abflussvermögens der Rinne – in Fließrichtung gesehen – die doppelte Fläche des Hindernisses von der Querschnittsfläche AW abzuziehen.
Bild: Ishorst
Berechnungsbeispiel 5
(innen liegende Rinne):
Gegeben:
Eine Halle mit 50 m Länge und 25 m Breite soll über eine 50 m lange – in der Mitte des Daches angeordnete – innen liegende Rinne entwässert werden. Die Maßvorgaben für die rechteckige Rinne betragen 500 mm Breite S bei 350 mm Gesamthöhe Z (Bild E).
Die Dachentwässerung (untere Schicht) soll mittels Dachentwässerung mit Druckströmung, die Notentwässerung (mittlere Schicht) über Auslässe an beiden Enden der Rinne erfolgen.
Jahrhundertregenspende r(5,100) = 693 l/(s·ha)
Berechnungsregenspende r(5,5) = 341 l/(s·ha)
Spitzenabflussbeiwert CS = 1,0
Dachfläche A = 1250 m²
Regenwasserabfluss:
Qr = r(5,5) · CS · A / 10.000 = 42,6 l/s
Notentwässerung QNot:
(siehe Berechnungsbeispiel 4) = 44,0 l/s
Aufgabenstellung:
Technische Lösung mit hydraulischer Überprüfung der innen liegenden Dachrinne.
Lösung:
Der Regenwasserabfluss Qr (untere Schicht) von insgesamt 42,6 l/s erfolgt über vier Rinnenabläufe für Druckströmung; also je Ablauf mit einer Leistung von 10,65 l/s. Bei 50 m Rinnenlänge sind das bei gleichmäßiger Aufteilung 12,5 m Abstand zwischen den Rinnenabläufen, dadurch jeweils 6,25 m Fließweglänge L bei 5,33 l/s Volumenstrom. Gemäß Tabelle 10 der DIN 1986-100 beträgt die Druckhöhe h bei Dach- bzw. Rinnenabläufen für Druckströmung 55 mm (Bild F).
Bild: Ishorst
Es gilt die Beziehung:
Druckhöhe h · 2 = Schichthöhe W = Höhe Rinnenkopfstücke
Also:
55 mm · 2 = 110 mm
Wird die Schichthöhe W über die Druckhöhe h am Ablauf ermittelt, muss zusätzlich ein rechnerischer Nachweis mithilfe der Bemessungsgleichung für innen liegende Rinnen durchgeführt werden. Hierbei ist zu überprüfen, ob die Rinne (untere Schicht) mit einer Schichthöhe W von 110 mm und einer Fließweglänge L von 6,25 m hydraulisch in der Lage ist, den Rinnenabläufen die 5,33 l/s sicher zuzuführen.
Die Berechnung mit eigens erstelltem Excel-Tool ergibt, dass bei der vorhandenen Rinnenbreite S von 500 mm, einer Schichthöhe W von 110 mm und einer Fließweglänge L von 6,25 m ein Abflussvermögen Q von 19,79 l/s erreicht werden könnte, also deutlich mehr als die geforderten 5,33 l/s (Bild G).
Bild: Ishorst
Schichthöhe W der unteren Schicht = 110 mm
Die Notentwässerung (mittlere Schicht) soll über Auslässe an beiden Enden der 50 m langen Rinne erfolgen; also mit Fließweglängen L von jeweils 25 m bei einer Ablaufleistung von 22,0 l/s. Gemäß Berechnung mittels Excel-Tool ist eine Schichthöhe W von 134 mm erforderlich (Bild H).
Schichthöhe W der mittleren Schicht = 134 mm
Die Bemessung nach Tabelle 14 der DIN 1986‑100 ergibt, dass eine Mindesthöhe des Freibords von 75 mm erforderlich ist (Bild I).
Mindesthöhe Freibord = 75 mm
Ergebnis:
Die Berechnung der Mindestgesamthöhe Z der innen liegenden Rinne ergibt 319 mm. Gegenüber der Vorgabe von Z = 350 mm liegt man auf der sicheren Seite.
An beiden Enden der Rinne müssen Kopfstücke mit 110 mm Höhe vorgesehen werden. Die Kopfstücke stellen sicher, dass die Notentwässerung erst nach Überschreitung des Berechnungsregens anläuft.
Bild: Ishorst
Erkenntnisse
Aus den Berechnungsbeispielen und Ausführungen in Teil 1 und 2 des Beitrags ergeben sich folgende wichtige Erkenntnisse:
Inspektion und Wartung
Zur Gewährleistung einer einwandfreien Funktion müssen regelmäßige Inspektionen und Wartungen gemäß DIN 1986-3 „Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke – Regeln für Betrieb und Wartung“ durchgeführt werden. Die Norm enthält konkrete Anforderungen an die Inspektion und Wartung von Dachabläufen, Notentwässerungen sowie für Dachrinnen und Regenwasserfallleitungen.
Auf den Abschluss eines entsprechenden Wartungsvertrages wird hingewiesen (Bild J). Denn nur durch regelmäßige Inspektion und Wartung der Dachrinnen einschließlich der Notentwässerungen lassen sich auf Dauer kostspielige Schäden und Reparaturen vermeiden.
Bild: Ishorst
Bild: Baumetall / Buck
SBZ-Zweiteiler: Bemessung von Dachrinnen
Die normgerechte Planung, Bemessung und Ausführung von Dachrinnen stellt hohe Anforderungen an die beteiligten Fachgewerke. Eine genaue Koordination zwischen der Architektur- und Tragwerksplanung sowie den Sanitär-, Bedachungs- und Klempnereifachleuten ist die wichtigste Voraussetzung für sicher funktionierende Rinnen- und Notentwässerungssysteme. Der zweiteilige Beitrag zeigt anhand von Berechnungsbeispielen, wie Dachrinnen korrekt bemessen werden.
Allgemeine Grundlagen zur Bemessung von Dachrinnen sowie ergänzende Erläuterungen zu den in Teil 2 erwähnten Berechnungswegen und Parametern – etwa zur Druckhöhengleichung oder zu den einzelnen Faktoren – können in Teil 1 des Beitrags nachgelesen werden. Teil 1 finden Sie
Weitere Infos auf www.sbz-online.de
Neugierig geworden?
Mehr rund um das Thema Dachentwässerung erfahren Sie in unserem Online-Dossier unter: www.bit.ly/sbz_dach
Quellen
DIN 1986-100: „Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke Teil 100: Bestimmungen in Verbindung mit DIN EN 752 und DIN EN 12056“, Beuth Verlag, Dezember 2016
Heinrichs, F.-J.; Rickmann, B.; Sondergeld, K.-D.; Störrlein, K.-H.: Kommentar „Gebäude- und Grundstücksentwässerung – Planung und Ausführung – DIN 1986-100 und DIN EN 12056-4“, 6., überarbeitete Auflage, Beuth Verlag, 2016
DIN EN 1253-2: „Abläufe für Gebäude – Teil 2: Dachabläufe und Bodenabläufe ohne Geruchverschluss“, Beuth Verlag, März 2015
DIN EN 12056-3: „Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden – Teil 3: Dachentwässerung, Planung und Bemessung“, Beuth Verlag, Januar 2001
DIN 1986-3: „Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke – Regeln für Betrieb und Wartung“, Beuth Verlag, November 2004
ZVDH: „Regeln für Abdichtungen – mit Flachdachrichtlinie – Stand Dezember 2016 mit Änderungen November 2017, Mai 2019 und März 2020“, 9., aktualisierte und erweiterte Auflage, Rudolf Müller Verlag, 2020
Fachinformation des ZVSHK: „Bemessung von vorgehängten und innen liegenden Rinnen“, Zentralverband Sanitär Heizung Klima, Sankt Augustin, August 2018
Autor
Bild: Ishorst
