Unbedenklichkeit zuverlässig und schnell bescheinigen lassen.

Bei einem Las­ten­ver­gle­ich ver­wen­det man die sta­tis­che Berech­nung des Bestands­ge­bäudes und prüft die rech­ner­isch ange­set­zten Las­tan­nah­men und ver­gle­icht diese mit den real auftre­tenden Las­ten. Sind die rech­ner­isch ange­set­zten Las­tan­nah­men größer als die tat­säch­lich vorhan­de­nen Las­ten, spricht man von Las­tre­ser­ven. Sind die Las­tre­ser­ven größer als die geplanten Zusat­zlas­ten (z. B. durch eine PV-Anlage), kann mit Hil­fe eines ein­fachen Las­ten­ver­gle­ich­es die sta­tisch-kon­struk­tive Unbe­den­klichkeit bescheinigt wer­den.

Eine PV-Anlage sorgt für eine Zusatz­be­las­tung auf dem Dach, welche zu erhöht­en Kräften in einzel­nen Bauteilen führt. Die PV-Anlage selb­st kann jedoch − auf­grund von Wind­druck und Wind­sog­wirkun­gen auch abheben (“herun­ter­fliegen”) und sollte entsprechend gesichert wer­den. Das Sich­ern gegen Abheben wird je nach Dachkon­struk­tion unter­schiedlich gelöst: Bei Flachdäch­ern mit Last­plat­ten und bei Steildäch­ern meist mit Befes­ti­gungsankern, die am Trag­w­erk befes­tigt wer­den. Um die Sicherung zu bemessen sind stan­dortab­hängige Wind­las­ten (Wind­sog und Wind­druck) zu ermit­teln. Im Regelfall wer­den diese Nach­weise von den Sys­temher­stellern geführt.

Ein Las­ten­ver­gle­ich erfordert, dass die sta­tis­chen Berech­nun­gen eines Gebäudes in prüf­fähiger Form vor­liegen. Das heißt, alle sta­tisch rel­e­van­ten Bauteile wur­den bemessen und deren Lage ist doku­men­tiert (beispiel­sweise in einem Posi­tion­s­plan). Alle rech­ner­ischen Las­tan­nah­men sind doku­men­tiert und wieder­auffind­bar. Außer­dem soll­ten die real ver­wen­de­ten Mate­ri­alien vor Ort erkennbar bzw. durch Liefer­scheine, Baustel­len­fo­tos oder Rech­nung beleg­bar sein. Soll­ten Erin­nerung­spro­tokolle von Bauteilauf­baut­en oder Bauteil­abmes­sun­gen vor­liegen (z. B. vom Eigen­tümer selb­st), ist dies entsprechend zu pro­tokol­lieren (rel­e­vant im Schadens­fall). Ein Doku­mentencheck und eine Vor-Ort Bege­hung sind bei einem Las­ten­ver­gle­ich als Min­destanforderung zu werten.

Gerech­net wurde ein Dach mit fol­gen­dem Auf­bau:

• Stahlträger IPE 300
• Stahl-Trapezpro­fil 104 mm
• Min­er­al­woll-Däm­mung, d = 160 mm WLG 040, Dichte: 150 kg/m³
• Dachab­dich­tung Bitu­men, 2‑lagig
• Kies­be­lag, 50 mm

Tat­säch­lich vorhan­den ist eine Sty­ro­dur-Dämm­plat­te, d = 120 mm WLG 023 mit ein­er Dichte von etwa 30 kg/m³ (> 5x leichter). Die Dachab­dich­tung ist eine Kun­st­stoff­bahn, ein­lagig ver­legt. Der Kies­be­lag wurde bere­its ent­fer­nt. Das Dachtrag­w­erk, beste­hend aus Trapezpro­fil und Stahlträger sind iden­tisch.

Aus dem abwe­ichen­den Dachauf­bau ergeben sich rech­ner­ische Las­tre­ser­ven, die für eine PV-Instal­la­tion genutzt wer­den kön­nen.

Abge­se­hen von der sta­tisch-kon­struk­tiv­en Unbe­den­klichkeit sind Beschädi­gun­gen bei der Mon­tage und während der Nutzungsphase an der Abdich­tungsebene drin­gend zu ver­mei­den. Beschädi­gun­gen kön­nen kurzfristig beim Ver­legen der PV-Mod­ule samt Unterkon­struk­tion entste­hen (z. B. Risse in Abdich­tungs­folien durch scharfe Pro­filka­n­ten während des Trans­portes). Langfristige Beschädi­gun­gen kön­nen entste­hen, wenn lokal sehr hohe Punk­t­las­ten die Abdich­tungs- oder Däm­mebene stark ein­drück­en und dadurch Rei­bungs- oder Span­nungsrisse entste­hen.

Mod­erne Dachab­dich­tungs­bah­nen haben eine bauauf­sichtliche Zulas­sung für hohe Punk­t­las­ten. Frühere Baupro­duk­te hat­ten diese häu­fig nicht. Kleinere Punk­t­las­ten wer­den sta­tisch-kon­struk­tiv nicht als Punk­t­las­ten, son­dern vere­in­facht als Flächen­last berück­sichtigt und damit rech­ner­isch im Regelfall nicht nachgewiesen (nur bei sehr hohen Punk­t­las­ten, beispiel­sweise bei Wech­sel­richter­bänken mit Ein­hausung).

Eine Art Las­ten­ver­gle­ich kön­nte auch rech­ner­isch durchge­führt wer­den, indem der Aus­nutzungs­grad sta­tisch rel­e­van­ter Bauteile in der beste­hen­den Sta­tik betra­chtet und unter Berück­sich­ti­gung zusät­zlich­er Las­ten im Dreisatz-Ver­fahren rech­ner­isch erhöht wird. Liegt der Aus­nutzungs­grad weit­er­hin unter 1,0 (100 %), kann eine sta­tisch-kon­struk­tive Unbe­den­klichkeit vere­in­facht unter­stellt wer­den. Beispiel:

In der rech­ner­ischen Aus­gangssi­t­u­a­tion ohne PV-Anlage wird das Dach mit 5,00 kN/m² belastet, der Aus­nutzungs­grad (z. B. die Span­nung) des Stahl-Trapezblech­es beträgt rech­ner­isch 75 % (0,75). Die PV-Anlage wiegt inklu­sive Last­plat­ten 0,50 kN/m² inkl. Sicher­heits­bei­w­erten. Dies entspricht ein­er Laster­höhung um 0,50/5,00 = 10 % (0,1). Bei einem Ein­feld-Träger­sys­tem erhöht die Last (q) die resul­tieren­den Kräfte eindi­men­sion­al (nicht expo­nen­tiell). Dementsprechend kön­nte man darauf schließen, dass der neu resul­tierende Aus­nutzungs­grad des Stahl-Trapezblech­es rech­ner­isch nach Beach­tung der PV-Zusat­zlast 75 % + 10 % = 85 % (0,75 + 0,10 = 0,85) beträgt. Die sta­tisch-kon­struk­tive Unbe­den­klichkeit für das Stahl-Trapezpro­fil kön­nte mit ein­fachen hand­schriftlichen Nach­weisen bescheinigt wer­den.

Dieses alter­na­tive Lastver­gle­ich-Rechen­ver­fahren ist anwend­bar bei ein­fachen sta­tis­chen Sys­te­men, wenn sichergestellt ist, dass im Bestand alle rel­e­van­ten rech­ner­ischen Nach­weise geführt wur­den und bei allen Nach­weisen rech­ner­isch ein lin­ear­er Zusam­men­hang zwis­chen Lastein­wirkun­gen (q) und resul­tieren­den Kräften beste­ht. Dies gilt auch für Bauteil­verbindun­gen, Schweißnähte, Auflager­punk­te, diverse Quer­streben und son­stige Bauteile. Es erfordert neben ein­er guten Gebäudeak­te viel Erfahrung und Know-How, um eine sta­tisch-kon­struk­tive Unbe­den­klichkeits­bescheini­gung nur mit einem Las­ten­ver­gle­ich zu führen, obwohl keine Las­tre­ser­ven vorhan­den sind.

Der alter­na­tive Las­ten­ver­gle­ich ist gegenüber der sta­tis­chen Neu­berech­nung ins­ge­samt als fehler­an­fäl­liger zu bew­erten und daher nicht zu empfehlen. In der Prax­is zeigt sich, dass sobald bei einzel­nen Knoten­punk­te und Bauteilen Unsicher­heit beste­ht, eine rech­ner­ische Neueingabe die ver­lässlichere und effizien­tere Meth­ode darstellt.

Der vere­in­fachte Las­ten­ver­gle­ich auf Basis des sta­tis­chen Aus­nutzungs­grades wird häu­fig zur Erstein­schätzung der tech­nis­chen Mach­barkeit einge­set­zt. Mit wenig Aufwand kön­nen Fach­ex­perten vor detail­liert­er Auseinan­der­set­zung mit der Gebäud­esta­tik ein­schätzen, ob eine Zusatz­be­las­tung sta­tisch beden­klich ist oder nicht. Sie wer­den beispiel­sweise bei Port­fo­lio­analy­sen auf Doku­menten­ba­sis einge­set­zt (vor­ab: Haf­tungsauss­chluss klären).

Die sta­tis­che Berech­nung eines Gebäudes ist so aufge­baut, dass äußere und innere Ein­wirkun­gen auf ein Gebäude in Form von Las­tan­nah­men ermit­telt wer­den. Die Geome­trie und kon­struk­tive Aus­führung eines Gebäudes bes­timmt das sta­tis­che Sys­tem. Sprich: An welch­er Stelle wirken − auf welch­er Länge − welche Las­ten. Das Ziel der sta­tis­chen Berech­nung ist es, jede Art von Lastein­wirkung (Wind, Schnee, Eigengewicht, Erd­beben, Anpral­l­las­ten, Nut­zlas­ten) sich­er in einen tragfähi­gen Bau­grund (Boden) zu leit­en und die Gebäude-Bauteile entsprechend zu dimen­sion­ieren. Zur Dimen­sion­ierung einzel­ner Bauteile wer­den sta­tis­che Sys­teme einzeln betra­chtet und Kräfte an einzel­nen Knoten­punk­ten ermit­telt.

Jedes Bauteil − von oben nach unten − wird, sofern dem Bauteil eine tra­gende Funk­tion zuge­tra­gen wird, einzeln dimen­sion­iert. Für jedes Bauteil und für sta­tisch rel­e­vante Bauteil­verbindun­gen (Schweißnähte, Schraub­verbindun­gen, Nietverbindun­gen) wer­den unter­schiedliche, rech­ner­ische Nach­weise geführt. Dazu zählen beispiel­sweise Druck‑, Zug‑, Biege‑, Knick- und Schub­nach­weise. Sowohl die Stand­sicher­heit als auch die Gebrauch­stauglichkeit sind sicherzustellen. Die Stand­sicher­heit stellt sich­er, dass die gewählte Kon­struk­tion unter widrig­sten Bedin­gun­gen stand­haft bleibt. Die Gebrauch­stauglichkeit stellt sich­er, dass die gewählte Kon­struk­tion auch langfristig keine Bauschä­den, beispiel­sweise auf­grund zu hoher Durch­biegun­gen erfährt. Zu hohe Durch­biegun­gen kön­nen beispiel­sweise bei der Entwässerung am Dach eine wichtige Rolle spie­len (bau­physikalisch und baukon­struk­tiv ungewün­schte Pfützen­bil­dung).

Erfüllt ein Bauteil − auf­grund sein­er Abmes­sun­gen und Form − die rech­ner­ischen Anforderun­gen, gilt das Bauteil als sta­tisch unbe­den­klich.

Je nach­dem wo die PV-Anlage instal­liert wird, wer­den zusät­zliche Las­tan­nah­men dem Rechen­mod­ell hinzuge­fügt. Alle rech­ner­isch nachgewiese­nen Bauteile und Bauteil­verbindun­gen wer­den − unter Beach­tung der Zusat­zlas­ten − neu bew­ertet. Es wird abschließend geprüft, ob alle Bauteile trotz höher­er Belas­tung weit­er­hin tragfähig und gebrauch­stauglich sind.

Teil­weise mag es funk­tion­ieren, dass man alte Berech­nungs­dateien wieder ver­wen­den kann. Da sich Soft­ware­pro­duk­te, Nor­men und Berech­nungsmeth­o­d­en weit­er­en­twick­elt haben, ist die Wiederver­w­ert­barkeit jedoch häu­fig ger­ing. Darüber hin­aus müsste es sich um ein ein­les­bares Daten­for­mat han­deln. Da nicht alle Sta­tik­er mit der gle­ichen Soft­ware rech­nen, ist die Wiederver­w­ert­barkeit am ehesten beim ursprünglichen Sta­tik­er gegeben.

Bei Bestands­ge­bäu­den wurde häu­fig noch mit alten Las­tan­nah­men und ver­al­teten Meth­o­d­en gerech­net. Mod­erne FEM-Berech­nun­gen (Sim­u­la­tionsver­fahren) ermöglichen es, Momentenum­lagerun­gen und andere sta­tis­che Effek­te in einem Gebäude ganzheitlich zu betra­cht­en. Die Ver­fahren sind genauer und helfen teil­weise, die sta­tisch-kon­struk­tive Unbe­den­klichkeit nachzuweisen.

Grund­sät­zlich sind drei Ansätze denkbar.

1. Die reale Belas­tung wird reduziert. Beispiel­sweise wird die Schicht­dicke vorhan­den­er Kies­beläge ent­fer­nt und die dadurch gewonnenen Las­tre­ser­ven für PV-Anla­gen und Last­plat­ten genutzt.
2. Es wer­den gerin­gere Zusat­zlas­ten gewählt. Anstelle eines Stän­der­sys­tems wer­den PV-Folien auf das Flach­dach gek­lebt. PV-Folien sind teur­er und weniger effizient, aber manch­mal eine tech­nisch sin­nvolle Lösung.
3. Es wer­den Nachbesserun­gen am Bestandssys­tem vorgenom­men. Nach der Neu­mod­el­lierung ist genau erkennbar, welche Bauteile nachgebessert wer­den müssten. Ein erfahren­er Trag­w­erk­s­plan­er weiß schnell, welche Maß­nah­men notwendig sind, um die Zusatz­be­las­tun­gen aufnehmen zu kön­nen. Zusät­zliche Querträger oder Streben kön­nen beispiel­sweise ein­fach geschraubt oder geschweißt wer­den. Entsprechende Nach­weise sind zu führen.