Windsogsicherung in Deutschland

Warum professionelle Windsogsicherung?

Um die Kosten von Sturmschäden am Dach zu reduzieren, hat der Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerks bereits 2011 die Fachregeln verschärft. Die für alle Dachhandwerke verbindliche Regel schreibt bei Dacheindeckungen und Dachsanierungen den Einsatz von geprüften Sturmklammern vor. Durch eine Sturmsicherung minimiert sich das Risiko von

Dachschäden durch Dachabdeckungen und Wasserschäden,
Sachschäden, z.B. Beschädigung von parkenden PKWs,
Personenschäden wie Verletzung oder Tötung.

Wie funktioniert eine Windsogsicherung?

Bei einer professionellen Windsogsicherung fixieren mindestens korrosionsgeschützte Metall-Klammern die Dachpfannen auf der Traglattung, um das Abheben der Pfannen bei starkem Windsog zu verhindern. Die Gesamtkraft des Widerstandes pro m² muss größer oder gleich der Windlast sein. FOS Windlast Widerstand

Was sind Windlasten?

Sturmschäden können auftreten, wenn ein starker Wind das Dach an- und umströmt. Bei solchen Windlasten handelt es sich grundsätzlich um Winddrücke, die laut Definition immer senkrecht auf die Dachfläche wirken. Der negative Winddruck wird oft auch als Windsog bezeichnet und ist entscheidend für die Befestigung und Sicherung von Deckwerkstoffen. Er ist mit einem negativen Vorzeichen gekennzeichnet (z.B. -1,62 kN/m² ). Je höher dabei die Windgeschwindigkeit ist, desto größer sind die Kräfte.

Von welchen Faktoren hängt die Größe der Windlast ab?

Geschwindigkeitsdruck
Topografische Lage des Gebäudes
Geografische Lage und Umgebung
Gebäudehöhe
Außendruckbeiwert
Druckausgleich
Risikoaufschlag

Faktor Topografische Lage des Gebäudes

Die Bestimmung der Windzone ist erforderlich, um den Geschwindigkeitsdruck des Windes einer Region ermitteln zu können. Die entsprechende Windzone zum Gebäudestandort kann anhand einer Windzonenkarte oder bei der Windsogberechnung durch Eingabe der Postleitzahl exakt bestimmt werden. Die Windzonenkarte berücksichtigt auch die Geländetopografie, d.h. die Höhen über Normalnull (NN). Liegt ein Gebäude höher als 800 m über diesem Nullniveau, muss der Geschwindigkeitsdruck mit einem Erhöhungsfaktor erhöht werden.

Ab 1100 m über NN muss die Windsogsicherung durch Sonderfachleute oder Statikbüros nachgewiesen werden.

Faktor Geografische Lage und Umgebung

Ist das Objekt ein Reihenhaus oder ein freistehendes Haus? Steht es im Wald oder auf freiem Feld, in Vorstadt- oder Industriegebieten, am Meer oder im Binnenland? Ein Mischprofil berücksichtigt diese Standorteigenschaften. Es wird zwischen den Mischprofilen 1. Binnenland und 2. Küste und Ostseeinseln unterschieden. Auf Inseln der Nordsee muss die Windsogsicherung durch Sonderfachleute oder Statikbüros nachgewiesen werden.

Faktor Gebäudehöhe

In unterschiedlichen Höhen herrschen unterschiedliche Luftdrücke und somit auch verschiedene Windgeschwindigkeiten. Aus diesem Grund ist die Gebäudehöhe bei der Ermittlung des Geschwindigkeitsdruckes ein wichtiger Faktor. Ab einer Höhe von 25 m muss die Windsogsicherung durch Sonderfachleute oder Statikbüros nachgewiesen werden.

Faktor Außendruckbeiwert

Der Außendruckbeiwert ist abhängig von der Dachform:

Der Neigung der Dachflächen und den unterschiedlichen Teilbereichen:
Kategorie 1: Ortgang / Grat / Walm / Kehle
Kategorie 2: Innenbereich
Kategorie 3: Traufe
Kategorie 4: First

Bzgl der Windrichtung ist außerdem zu berücksichtigen:

Der Wind kann aus verschiedenen Richtungen auf ein Objekt einwirken.
Für jede unterschiedliche Richtung wird auf der Dachfläche ein Teilbereich senkrecht und parallel zum Firstverlauf eingeteilt.
Die ausschlaggebende Beanspruchung ergibt sich aus der Überlagerung dieser Teilbereiche auf den einzelnen Dachflächen.
Es gilt je nach Anströmrichtung immer der höhere Wert.

Faktor Druckausgleich

Dachpfannen werden bei Windsog am Fuß angehoben. Dadurch kann hoher Luftdruck von der Belüftungsebene unterhalb der Dachpfannen nach außen entweichen. Der Ziegel fällt zurück. Dieser Effekt gleicht den Windsog teilweise wieder aus und wird Druckausgleich genannt.

Bei geschlossenen Gebäuden mit Unterspannung ohne eine durchströmungshemmende Schicht muss der Druckausgleichsfaktor Ceq um 25 % auf 0,625 erhöht werden.
Bei geschlossenen Gebäuden mit einer geschlossenen Deckunterlage und/oder einer durchströmungshemmenden Schicht kann der günstig wirkende Druckausgleichsfaktor Ceq = 0,5 angesetzt werden.
Bei geschlossenen Gebäuden ohne Deckunterlage muss die Windsogsicherung durch Sonderfachleute oder Statikbüros nachgewiesen werden.
Bei offenen Gebäuden (Öffnungsanteil einer Außenwand 30 % größer als deren Gesamtfläche) muss die Windsogsicherung durch Sonderfachleute oder Statikbüros nachgewiesen werden.

Was ist eine geschlossene Deckunterlage?

Als geschlossene Deckunterlage werden folgende Schichten im Dachaufbau angenommen:

Unterspannungen in nicht ausgebauten Spitzböden
Unterspannungen in Bereichen mit unterhalb oder zwischen den Sparren angebrachten Sichtschalungen an Dachüberständen
Schalungen aus Holzwerkstoffen
verfalzte Unterdeckplatten
Holzschalung mit Unterdeckungen

Was ist eine durchströmungshemmende Schicht?

Als durchströmungshemmende Schicht wird der Aufbau der Gebäudehülle nach DIN 4108-7 (Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden, Teil 7: Luftdichtheit von Gebäuden, Anforderungen, Planungs- und Ausführungsempfehlungen) bezeichnet. Das können sein:

Luftdichtheitsbahnen, also verklebte Dampfsperre aus z. B. Kunststoff, Elastomeren, Bitumen und Papierwerkstoffen jeweils ohne Perforation
Plattenmaterialien als Luftdichtheitsschicht
Gipsfaserplatten, Gipsplatten, Faserzementplatten, Bleche und Holzwerkstoffplatten sowie Innenputz.

Faktor Risikoaufschlag

Als vierter und letzter Faktor zur Berechnung der Windlast wird ein Risikoaufschlag zu Grunde gelegt. Er soll ungünstige veränderliche Einwirkungen auf die Windlasten berücksichtigen, z.B. Windböen mit doppelter Windstärke oder geöffnete Fenster, die einen Windinnendruck verursachen. Der Risikoaufschlag wird mit 1,35 vorgegeben, dies entspricht einer 35 % Erhöhung der Sicherung.

Welche verschiedenen Ausführungen gibt es bei der Windsogsicherung?

Ohne Befestigung -
Jede 3. Dachpfanne wird befestigt 1 : 3
Jede 2. Dachpfanne wird befestigt 1 : 2
Jede Dachpfanne wird befestigt 1 : 1

Wann wird keine Befestigung benötigt?

In manchen Teilbereichen einer Dachfläche kann die Windlast so gering sein, dass bereits das Flächengewicht der Eindeckung ausreicht, um die Lasten aufzunehmen. Die Hersteller von Dachziegeln und Dachsteinen zeigen zu den verschiedensten Dachpfannen die entsprechenden Flächengewichte der Deckung an, die sich aus dem Eigengewicht einer Dachpfanne ergeben. Dieser Wert wird als „gd,┴“ bezeichnet. Das Flächengewicht ist dann für eine Windsogsicherheit ausreichend, wenn es gleich oder im besten Fall größer als die Windlast ist.

Was ist ein Befestigungsschema?

Ein Befestigungsschema beschreibt die Anordnung der Sturmklammern in den zu befestigenden Bereichen der Dachfläche. Weitere Informationen und die Darstellung der unterschiedlichen Schemata befinden sich hier.

Warum wird das Dach in unterschiedliche Bereiche eingeteilt?

In unterschiedlichen Bereichen des Daches treten unterschiedliche Windlasten auf. Um die Windsogsicherung für alle Dachbereiche garantieren zu können, müssen die Dachbereiche genau definiert und deren Breite konkret ermittelt werden.

Das Dach wird grundsätzlich in vier Kategorien unterschieden: Ortgangbereich, Innenbereich, Traufbereich und Firstbereich, denen z.T. weitere Bereiche zugeordnet sind. Beim Ortgangbereich ist es der Gratbereich, Walmbereich, Krüppelwalmbereich, Kehlbereich, Bereiche um und auf Gauben, seitlich und firstseitig von Loggien und Bereiche um Dachdurchdringungen. Im Traufbereich unterscheidet man den Mansardtraufbereich vom Mansardbereich (unterhalb des Knicks). Im Firstbereich befindet sich der Pultabschlussbereich.

Die Dachbereichseinteilung zwischen Sattel-, Walm-, Krüppelwalm-, Zelt-, Mansard - und Pultdach unterscheidet sich in der Einteilung der Bereiche und geringfügig in der Berechnung.

Was bedeutet der Begriff Zuordnung in Bezug auf Windsogsicherungssysteme?

Informationen über die Komponenten des Windsogsicherungssystems, seine Zuordnung und den Nachweis der Eignung der Sturmklammer durch Systemprüfungebefinden sich hier.

Welche Anforderungen haben Befestigungsmittel für eine fachregelgerechte Windsogsicherung zu erfüllen?

Kleinformatige Deckwerkstoffe (Dachsteine und -ziegel) eignen sich hervorragend, um steile Dächer oder Fassaden vor Witterungseinflüssen zu schützen. Für deren Befestigung gelten in den unterschiedlichen Dachbereichen oder an der Fassade besondere Regeln. Auch die Qualität der Befestigungsmittel ist für eine fachregelgerechte Windsogsicherung wichtig. Nachfolgend sind die allgemeinen Regeln zusammengefasst.

Ist ein Nachweis der Eignung von Sturmklammern notwendig?

Für kleinformatige Elemente wie Sturm- und Firstklammern sind keine allgemein bauaufsichtlichen Zulassungen erforderlich. Laut der Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB), Ausgabe 2017/1, sind die Klammern „Bauprodukte, die keines Verwendbarkeitsnachweises bedürfen“. Die vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) erstellte Verwaltungsvorschrift ist – gemeinsam mit der neuen Musterbauordnung – als Ersatz für die Bauregelliste und die Liste der Technischen Baubestimmungen schrittweise in den Bundesländern eingeführt worden.

Die Verwendung von Sturm- und Firstklammern ist in den Fachregeln des Deutschen Dachdeckerhandwerks vom ZVDH geregelt. Aus diesem Regelwerk gehen sowohl die Anforderungen an das Material als auch an die Anforderung an den Widerstand von Sturmklammern hervor. Nach den Fachregeln ist die Verwendung einer bestimmten Sturmklammer für die Befestigung eines bestimmten Deckwerkstoffes in einer Systemprüfung nach DIN EN 14437 mit dem jeweiligen Deckwerkstoff zu prüfen. Bei Firstklammern wird die Art und Weise der Befestigung in den Fachregeln vorgegeben.

Anforderungen an Ortgang- und Pultpfannenbefestigungen

Formpfannen oder Dachpfannen, die am Ortgang oder Pult verwendet werden, müssen zur Windsogsicherung einzeln mechanisch auf der Tragkonstruktion befestigt werden. Die hierfür verwendeten Befestigungsmittel müssen mindestens eine Kraft von 0,60 kN/m im rechten Winkel zur Lage der Pfanne aufnehmen können. Die Verwendung einer Holzschraube, deren Durchmesser 4,5 mm beträgt und mindestens 24 mm in das Nadelholz eingeschraubt ist, erfüllt diese Forderung. Werden andere Befestigungsmittel verwendet, ist ein Nachweis zu erbringen.

Anforderungen an First- und Gratpfannenbefestigungen

FOS Firstklammern Sturmsicherung am Steildach

Die Befestigung von Formpfannen an Grat und First muss ebenfalls eine Kraft von 0,60 kN/m im rechten Winkel zur Lage der Pfanne aufnehmen können. Überdeckungsbereich durch den First- oder Gratziegel und zusätzlich an der Unterkonstruktion zu befestigen. Klammer und Schrauben (mind. 4,5 mm dick, mind. 24 mm eingeschraubt) müssen korrosionsbeständig sein. Achtung: Die Anforderungen an die Befestigung der First- und Gratlatten an der Unterkonstruktion sind identisch mit den Anforderungen an die Befestigung der Formpfannen und in jedem Fall zu beachten (0,60 kN/m, rechtwinklig zum First oder Grat).

Anforderungen an Dachpfannenbefestigungen im Traufbereich

An der Traufe sind vorab die konstruktive Traufausbildung und die örtlichen Bedingungen zu prüfen. Eine Traufe kann mit normalen Flächenpfannen oder in einer Sonderkonstruktion ausgebildet sein. Entsprechend den Gegebenheiten ist dann die Befestigung auszuführen. Ist eine Befestigung der ersten Reihe im Traufbereich mit einer Sturmklammer nicht möglich, darf in der zweiten Reihe mit der Befestigung begonnen werden. Traufklammern von FOS® bieten eine geeignete Befestigungslösung für die erste Reihe. Vergleichsprüfungen nach DIN EN 14437 belegen: Traufklammern in der ersten Reihe erreichen gleichwertige Bemessungslasten wie die häufig verwendete Seitenfalzklammer Typ 456 im Flächenbereich.

Anforderungen an Befestigungen über 65° Dachneigung

Steile Dächer oder Mansarddachflächen erreichen oft Dachneigungen von 65° und mehr. Bei Dachneigungen von mehr als 65° ist jede einzelne Dachpfanne mechanisch zu befestigen. Eine mechanische Befestigung im Sinne dieser Anforderung ist z.B. eine Sturmklammer.

Keine mechanische Befestigung in diesem Sinn ist das Verkleben oder Vermörteln der Dachziegel oder Dachsteine untereinander oder auf der Unterkonstruktion.

Hinsichtlich der Anforderung an die Befestigung muss diese für den Einsatz über 65° Neigung geeignet sein. Diese Eignung wird von FOS® durch die Möglichkeit einer Windsogberechnung nachgewiesen. Im FOS-Berechnungstool können Dachflächen bis einschließlich 75° Neigung berechnet werden.

Achtung: Bei einer Neigung über 75° handelt es sich laut Fachregel des Deutschen Dachdeckerhandwerks um eine vertikale Wand. In solchen Fällen ist die Anwendbarkeit der Vorgaben für Dachziegel und Dachsteinbefestigungen an der Außenwand zu prüfen.

Anforderungen an die Belastbarkeit einer Sturmklammer

Um eine Windlast aufnehmen zu können, muss die Gesamtkraft des Widerstandes pro m² größer oder gleich der Windlast sein. Die Gesamtkraft pro m² wird in einer Prüfung ermittelt und resultiert aus der Anzahl der Befestigungen und dem Eigengewicht der Eindeckung. Zusätzlich ergibt sich eine Bemessungslast der einzelnen Befestigungen.

Anforderungen an das zu verwendende Material

Sturmklammern, die zur Windsogsicherung von Deckwerkstoffen eingesetzt werden, müssen mindestens aus einem korrosionsgeschützten Material hergestellt sein. Ein Korrosionsschutz soll Beeinträchtigungen an metallischen Gegenständen verhindern. Er wird in der Regel durch eine Oberflächenbeschichtung mit einem geeigneten Material erreicht.

Im Überdeckungsbereich der Dachdeckung können verzinkte Sturmklammern montiert werden, diese müssen jedoch gemäßDIN EN ISO 1461 „Feuerverzinken von Einzelteilen“ aus feuerverzinktem Stahl, einem Überzug von mind. 360 g/m², entsprechend 50 μm oder gleichwertig produziert sein. Um dieser Forderung gerecht werden zu können, müssten die Sturmklammern jedoch stückverzinkt werden. Aus technischen Gründen ist dieses Verfahren nicht praktikabel.

Als gleichwertige Alternative bieten sich Korrosionsschutzüberzüge aus einer Zink-Aluminium-Legierung an. Die Eignung des Oberflächenschutzes ZIAL® wurde umfangreich getestet und nachgewiesen.

Sind Sturmklammern der Witterung komplett oder teilweise ausgesetzt, müssen sie aus korrosionsbeständigem Material hergestellt sein. Dies gilt auch beim Einsatz in Verbindung mit Bitumendocken.

Stahl, der durch das Hinzufügen von besonderen Legierungskomponenten korrosionsbeständig ist, wird als Edelstahl bezeichnet. Ohne Korrosionsschutznachweis dürfen nur Sturmklammern aus Edelstahl zur Windsogsicherung verwendet werden.

Wo sind vertiefende Informationen erhältlich?

Im Downloadbereich kann das Handbuch „Professionelle Windsogsicherung“ bestellt werden, in dem alle relevanten Informationen aufbereitet sind. Zu Beginn jedes Kalenderjahres veranstaltet FOS® zusammen mit dem Fachhandel Seminare zu dem Thema "Professionelle Sturmsicherung am Steildach", aktuelle Termine sind hier einsehbar.