Dach mit PV-Anlage statisch bedenklich: Was tun?

Sie haben einen Sta­tik­er engagiert, das Dach vor­sor­glich vor Instal­la­tion ein­er PV-Anlage zu prüfen. Der Sta­tik­er hält die Kon­struk­tion für sta­tisch beden­klich und gibt eine Instal­la­tion nicht frei. Welche Möglichkeit­en haben Sie, doch eine PV-Anlage auf dem Dach zu instal­lieren. Ein Überblick an Lösungsvorschlä­gen.

Option 1: Lastannahmen neu berechnen

Es gibt ver­schiedene Rechenan­sätze, die sta­tis­che Unbe­den­klichkeit ein­er Dach PV-Anlage zu bescheini­gen. Kon­ser­v­a­tive Sta­tik­er mit gün­stigem Hon­o­rarange­bot führen oft­mals nur eine Desk­top-Analyse durch. Sie prüfen die alten Sta­tik-Unter­la­gen um festzustellen, ob zum Zeit­punkt der Bau­genehmi­gung Las­tan­nah­men getrof­fen wur­den, die heute — je nach Region, zum Teil — geringer ange­set­zt wer­den dür­fen (z. B. Wind oder Schnee). Teil­weise wer­den auch Eigen­las­ten rech­ner­isch berück­sichtigt, die so nie zur Aus­führung kamen (kon­ser­v­a­tive Annah­men). Gle­ichzeit­ig prüft der Sta­tik­er die sta­tis­che Aus­nutzung einzel­ner Bauteile um festzustellen, ob Bauteile (aus anderen Grün­den) überbe­messen wor­den sind.

In vie­len Fällen stellt man mit dem vere­in­facht­en Nach­weisver­fahren jedoch fest, dass KEINE aus­re­ichen­den Las­tre­ser­ven vor­liegen. Der Sta­tik­er rech­net nicht weit­er, weil seine ange­botene Leis­tung erbracht ist und dieser seine Auf­gabe als erfüllt ansieht.

Stattdessen kön­nte man weit­ere Unter­suchun­gen vornehmen. Beispiel­sweise wäre ein Vor-Ort Ter­min rat­sam um festzustellen, ob tat­säch­lich alle Las­tan­nah­men so auch umge­set­zt wor­den sind. Sta­tik­er set­zen zum Zeit­punkt der Sta­tik-Erstel­lung gern zunächst pauschale Las­tan­nah­men an, die höher aus­fall­en, als die tat­säch­lichen Las­ten. Dies gilt beispiel­sweise für Instal­la­tion­slas­ten an Deck­en, oder das Gewicht von Däm­mungen und Kies­belä­gen. Kies­beläge waren früher beliebt. Ger­ade bei größeren Gewer­be­hallen wer­den heutzu­tage nur noch sel­ten Kies­beläge ver­baut; hier haben sich Kun­st­stoff­folien aus Kosten­grün­den durchge­set­zt. Wenn bei älteren Gebäu­den bere­its eine Dachsanierung stattge­fun­den hat, liegt häu­fig gar kein Kies mehr auf dem Dach.

Eine weit­ere Möglichkeit beste­ht bei Kies- und/oder Gründäch­ern darin, die tat­säch­liche Dachlast (im schw­er­st­möglichen — durch­feuchteten — Zus­tand) vor Ort zu messen. Es wird prak­tisch ein Feld­ex­per­i­ment durchge­führt, indem Proben an mehreren Stellen ent­nom­men und das tat­säch­liche Gewicht gemessen wird. Entsprechende Sicher­heits­bei­w­erte soll­ten weit­er­hin berück­sichtigt wer­den.

Option 2: Mit realen Bauteilquerschnitten rechnen

Der Ort­ster­min wird neben der Über­prü­fung von Las­tan­nah­men auch dazu genutzt, die tat­säch­lichen Bauteil­quer­schnitte zu über­prüfen. Die Sta­tik wird häu­fig zum Zeit­punkt der Bau­genehmi­gung erstellt. Ins­beson­dere früher fand teil­weise keine Anpas­sung der Sta­tik statt, oder diese wurde fälschlicher­weise nicht im Bauak­te­nar­chiv doku­men­tiert. Aus­führende Fir­men — ins­beson­dere im Hal­len­bau — haben über die Jahre ihre eige­nen Kon­struk­tion­sprinzip­i­en entwick­elt. Sie haben Stahlfach­w­erk­binder, Holz­fach­w­erk­binder und Spann­be­ton­bauteile selb­st kon­stru­iert, um sie am Markt wirtschaftlich anbi­eten zu kön­nen. Die Kon­struk­tion­swahl fol­gt im Regelfall auf Basis eigen­er Berech­nun­gen (z. B. im Rah­men ein­er “Binder­sta­tik”). Wer­den diese Bauteile dann, gemäß realen Abmes­sun­gen mit mod­er­nen Meth­o­d­en (3D-FEM Mod­elle) nach­mod­el­liert, stellt man teil­weise fest, dass allein auf­grund der mod­erneren Meth­o­d­e­nauswahl noch höhere sta­tis­che Frei­heit­en nachgewiesen wer­den kön­nen. Das liegt daran, dass sich auch die Rechen­ver­fahren über die Zeit weit­er­en­twick­elt haben. So kon­nte früher bei klas­sis­chen Stab­w­erksmod­ellen das Zusam­men­wirken mehrere Bauteile nicht ganzheitlich betra­chtet wer­den.

Option 3: Fachspezifische Änderung einzelner Berechnungsgrößen mit Erläuterung

Eine sta­tis­che Berech­nung ist ein Rechen­mod­ell, welch­es auf begrün­de­ten Annah­men basiert (Grund­la­gen der Mechanik, sowie zusät­zliche Erken­nt­nisse aus the­o­retis­chen Mod­ellen, sowie empirische Labor- und Feld­ver­suchen). Zusät­zlich wer­den für Imper­fek­tio­nen (sta­tis­tis­chen Abwe­ichun­gen in empirischen Stu­di­en, Ein­bau- & Mon­tage­fehler) Sicher­heits­bei­w­erte berück­sichtigt. Anhand von Rechen­mod­ellen ver­sucht man die Real­ität im Vor­feld der tat­säch­lichen Umset­zung nachzubauen. Hat ein unab­hängiges Inge­nieur­büro die Sta­tik erstellt, kann es sein, dass einzelne Rechen­größen, der Ein­fach­heit hal­ber und auf der sicheren Seite liegend, ver­wen­det wer­den. Beispiel­sweise wird ein Knick­län­gen­bei­w­ert in Abhängigkeit der Ein­schätzung des Trag­w­erk­s­plan­ers für ein Mod­ell mit gelenkig gelagerten, oder fest einges­pan­ntes Auflagern bes­timmt (rel­e­vant bei Haupt- und Neben­bindern im Dachver­band). Die Bes­tim­mung des Knick­län­gen­bei­w­ertes kann im Einzelfall maßgebend dafür ver­ant­wortlich sein, ob eine PV-Anlage rech­ner­isch stand­sich­er und gebrauch­stauglich instal­liert wer­den kann. Der zuständi­ge Trag­w­erk­s­plan­er hat die Annah­men der Bei­w­erte qual­i­ta­tiv gegenüber Drit­ten (z. B. Prüf­s­ta­tik­ern) zu begrün­den. Um den Diskus­sions­be­darf (und damit den eige­nen Aufwand) ger­ing zu hal­ten, wer­den auch hier gern kon­ser­v­a­tive Annah­men getrof­fen. Fach­ex­perten, die häu­fig entsprechende Berech­nun­gen durch­führen und Erfahrung mit der Aus­führung und Bew­er­tung solch­er Bei­w­erte haben (z. B. durch viele Diskus­sio­nen mit Prüf­sachver­ständi­ge) wis­sen, bis zu welchem Grad eine Reduzierung möglich ist. Hier ergeben sich maßgebende Qual­ität­sun­ter­schiede am Markt. Der Aufwand dieser Option ist ver­ständlicher­weise deut­lich höher als ein rein­er Las­ten­ver­gle­ich.

Option 4: Dünnschichtmodule verwenden

Eine Stan­dard PV-Anlage auf einem Flach­dach wiegt schnell 25 kg/m² Dachfläche (teil­weise mehr durch schwere Last­plat­ten). Bei größeren Binder­län­gen und sehr wirtschaftlich­er Dimen­sion­ierung der Bauteile kann es dur­chaus sein, dass eine klas­sis­che Dickschicht­mod­ul PV-Anlage sta­tisch beden­klich wäre. Eine Alter­na­tive stellen Dünnschicht­mod­ule dar. Dünnschicht­mod­ule sind flex­i­ble, dünne Solar­mod­ule, die auf die Dachhaut gerklebt wer­den. Neben dem sta­tis­chen Nach­weis durch das erhöhte Eigengewicht wäre zusät­zlich ein Nach­weis gegen Abheben zu führen. Hier wer­den im Regelfall Feld­ex­per­i­mente durchge­führt und die Kle­be­verbindung vor Ort geprüft. Die Proben wer­den in ein Labor geschickt, um die Zugfes­tigkeit zu beurteilen. Nachteil von Dünnschicht­mod­ulen ist die ver­ringerte PV-Leis­tung und die aufwändige/nahezu unmögliche Demon­tage im Falle großflächiger Wartungsar­beit­en.

Option 5: Ausnahmeregelungen durch Technologieeinsatz

Im Einzelfall, sollte die sta­tis­che Aus­nutzung nicht oder nur sehr knapp durch die PV-Zusat­zlast über­schrit­ten wer­den, gibt es rein tech­nisch die Möglichkeit, mit entsprechen­den Sen­soren auf dem Dach, die tat­säch­lich vorhan­dene Schnee­last kon­tinuier­lich zu überwachen (Mon­i­tor­ing). Hier ist tech­nisch aufwändig sicherzustellen, dass an mehreren Stellen auf dem Dach eine Sen­sorik ver­baut ist, welche über­prüft, wie hoch die zusät­zlichen Las­ten auf dem Dach sind. Bei der Über­schre­itung eines vom Sta­tik­er fest­gelegtem Schwellen­wert (Sicher­heits­bei­w­erte beacht­en), ist der Eigen­tümer verpflichtet, das Dach vom Schnee schnell­st­möglich zu befreien. Diese Methodik wird ver­gle­ich­sweise sel­ten einge­set­zt, da sie aufwändig ist und durch Dritte zu ver­i­fizieren ist (Prüf­sachver­ständi­ge für Trag­w­erk­s­pla­nung).

Fazit: Billig heißt nicht gleich besser

In diesem Beitrag kon­nte aufgezeigt wer­den, dass es mehrere Möglichkeit­en gibt, die sta­tis­che Unbe­den­klichkeit zu bescheini­gen. Im Detail erfordert die Wahl der wirtschaftlich­sten und funk­tion­al geeigneten Methodik einiges an Know-How und Erfahrung beim Inge­nieur­büro. Eigen­tümern und Asset­man­agern wird daher emp­fohlen, neben den Kosten auch die Vorge­hensweise und das Know-How in dem Bere­ich PV-Sta­tik zu hin­ter­fra­gen.