Horizontalkräfte infolge von Verkehrslasten dürfen nicht über die Extruderschaumplatten abgeleitet werden

Die „allgemeine bauaufsichtliche Zulassung von Umkehrdächern“ bekräftigt unsere Erfahrung, indem eine Ableitung von auftretenden Horizontalkräften aus Verkehrslasten über die Extruderschaumplatten untersagt wird. Bei einer Verlegung von nicht kraftschlüssig verketteten Fertigteilplatten werden gerade die Horizontalkräfte unserer Auffassung nach über die Dämmung abgeleitet. Die nicht verketteten Platten bewegen sich deshalb und können beim Befahren durch das Aneinanderreiben der Betonplatten starke Klappergeräusche entwickeln, die selbst auch innerhalb der Verkaufsräume zu hören sind. Um diese Klappergeräusche bei nicht kraftschlüssig verketteten Fertigteilbelägen zu beseitigen, müssen die Betonbeläge oft aufgenommen, die Wärmedämmung neu ausgerichtet und die Betonplatten wieder neu aufgekeilt und verlegt werden.

Das große Problem bei diesen Systemen ist das nach unseren Erkenntnissen instabile Fundament der völlig unzureichenden Druckfestigkeit der am Markt vorhandenen Extruderschaumplatten, der elastischen Gummigranulatplatten als Auflager und den viel zu kleinen Auflagerflächen bei aufgestelzten Belägen und deren Eckkonstruktion, ob Spannelemente oder Fugenkreuze. Das Gesamtauflager aus einer elastischen Gummigranulatplatte betrug 0,125 m², wobei davon richtigerweise nur 1/4, also 0,03 m² jeweils für eine Ecke und die Gesamtradlast anzusetzen ist.

Über diese kritische kleine Fläche werden dann nicht nur die Lasten aus Bremsen und Beschleunigen des Fahrzeuges in die extrudierten Polystyrolplatten eingeleitet, sondern ebenfalls die Verkehrslasten, die nach dem Gutachten Amend + Hinrichs Schadensfall Gießen mit 11 kN anzunehmen sind. Diese Probleme werden mit der 4-Punkt-Lagerung verstärkt, weil die Platten ja in der Diagonalachse belastet werden und kein Widerstand mit gleicher Belastung auf der anderen Seite für Entspannung sorgt und somit die wichtige Zugspannung ausgeschlossen ist. Diese Belastungsart wird in ihrer Bedeutung häufig unterschätzt. 

Bei unseren Sanierungen haben wir immer wieder festgestellt, dass die Missachtung dieser Forderung durch die Systemhersteller dazu führte, dass durch die auftretenden Belastungen der vertikalen und horizontalen Verkehrslasten die Elastik-Gummigranulat-Stelzlager sich in die XPS-Dämmung eingedrückt haben. (siehe anliegende Foto’s)

Hierfür wollten wir die Ursache finden und haben sie bei unserem Sanierungsfall in Gießen nachgewiesen. Eine ganz wichtige Ursache für die dadurch offenbar gewordenen Schäden, die zum Totalschaden führten, ist die völlig unzureichende Druckfestigkeit der extrudierten Polystyrol-Hartschaumdämmplatten. 

Die Ingenieurgesellschaft Amend + Hinrichs hat in ihrem Gutachten über diesen Schadensfall vom 14.12.2015 wie folgt nachgewiesen:

„Bei dem Überfahren des Belages mit einem PKW-Gewicht von 2,5 to (25 kN) wirkt auf eine Betonplattenecke eine Einzelradlast von 7,5 kN. Bei Berücksichtigung der dynamischen Belastung ist die ermittelte Einzellast mit dem Schwingbeiwert von 1,4 zu multiplizieren. Unter Berücksichtigung des Eigengewichtes der Betonplatte wirken insgesamt 11,0 kN auf das Stelzlager. Unter Vernachlässigung der geringen Lastausstrahlung verteilt sich diese Last auf die Gummigranulatscheibe (Ø 400 mm) auf einen Flächenanteil von 31,400 mm². Die Druckspannung an der Oberseite der XPS-Dämmung beträgt 0,35 N/mm². Dieser auftretende Druckspannungswert liegt deutlich über der Langzeitdruckfestigkeit von am Markt vertriebenen XPS-Dämmplatten, wobei die uns bekannten hochdruckfestesten Produkte, z.B. Floormate 700 des Systemherstellers DOW, Jackodur 700 oder Styrodur 5000 CS der BASF nur eine zulässige Druckspannung für eine Dauerbelastung und einer Stauchung von <2 % von 0,25 N/mm² erreichen.

Also einer Unterschreitung der anfallenden Lasten um 29 % der druckfestesten XPS-Dämmplatten. Empfehlungen der Systemhersteller dieser Dämmplatten, die in der Regel eingebaut werden, lauten für nutzbare Dächer auch für aufgestelzte Beläge solche mit einer Dauerdruckfestigkeit von 0,18 N/mm², also einer Unterschreibung der anfallenden Lasten um 50 %.

Dieser erhebliche Schwachpunkt dieser Systeme in Verbindung mit dem Umkehrdach wurde uns im Sanierungsfall Neustädter Tor in Gießen besonders deutlich. In den stark frequentierten Zonen des Parkdecks, insbesondere den Fahrgassen, wurden die extrudierten Polystyrolplatten zwischen 13 und 15 mm eingedrückt. An den extremsten Stellen haben sich die Stelzlager in ihrer gesamten Höhe von 20 mm eingedrückt, so dass die Betonplatten ohne Luftschicht direkt auf der Wärmedämmplatte lagen, was auch durch das Gutachten Amend + Hinrichs als entscheidender Mangel dargestellt wurde.

Dieser gravierende Schwachpunkt der zu dieser ausgesprochenen Instabilität geführt hat, kann nach unserer Auffassung nur durch ein statisch sicheres Fundament beseitigt werden, statt allein durch neue Verkettungssysteme oder Spannelemente.

Auch in den jeweiligen Standfestigkeitsgutachten der jeweiligen Systemhersteller sind hier keine Passagen zu erkennen, dass diese wichtigen Forderungen erfüllt werden sollen.

Ein Hersteller bezieht sich in seinem Standsicherheitsnachweis auf technische Unterlagen aus Österreich, die eindeutig den Regeln der „Allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung“ des Deutschen Instituts für Bautechnik widersprechen. Auch wird der Eindruck erzeugt, dass die Konstruktion für Fahrzeuge mit einem Gesamtgewicht von 4 to zulässig ist, was zu einer Radlast der Einzelachse von 15,0 kN unter Berücksichtigung eines Schwingbeiwertes führen würde. Nach den Zulassungen für das Wärmedämmsystem Umkehrdach des Deutschen Institutes für Bautechnik ist dieser Lastansatz derzeit unzulässig. Der Standsicherheitsnachweis einer Ingenieurgesellschaft in Münster kommt durch die Vernachlässigung der Zugfederausschaltung an den Lagerpunkten zu Ergebnissen, die die Realität einer abhebenden Plattenecke nicht richtig widerspiegeln und dabei zu deutlich günstigeren Lagerpressungen kommt. Die für Umkehrdächer in Deutschland erforderliche Zulassung wird nicht konsequent eingehalten. 

Das für derartige Konstruktionen in Deutschland bekannte Ing.-Büro für Fachplanung GmbH IFF aus Hamburg stellt in einer Stellungnahme fest, dass es bei Ausschaltung der Zugfedern zu erheblichen Verformungen kommt. Der Verfasser Dipl.-Ing. J.-P. Schlee weist rechnerisch nach, dass bei einer Dämmstoffstärke von 140 mm und dem Stelzlager mit einer Stärke von 30 mm sich Verformungen durch Einsenkung und Anheben der Plattenecken von +18 bis -14,4 mm ergeben können. Weiterhin kommt er zu dem Ergebnis, dass bei der Ableitung der Horizontalkräfte aus Fahrverkehr gegen die Regelung der Zulassung und der Abdichtungsnorm DIN 18195/5 verstoßen wird.

Nach Auffassung der Professoren Dr. Ing. Rainer Oswald und Dipl.-Ing. Heinrich Rojahn verstößt dieser Standsicherheitsnachweis des Systemanbieters ebenfalls gegen die DIN 1075, demnach sind mindestens 1/3 der Vertikallast  den ermittelten Belastungen der anfallenden Horizontallasten hinzuzurechnen, allerdings ohne den Schwingbeiwert. (Oswald/Rojahn „Schäden an genutzten Flachdächern“, Seite 65). Bei den uns bekannten Schadensfällen ist die Vernachlässigung dieser konstruktiven Forderung der Zulassung ein ganz entscheidender Schwachpunkt.

Wenn also bei dem jeweilig verwendeten Schichtenaufbau die Gummigranulatplatte direkt auf der Dämmschicht aufliegt, kommt es zwangsläufig auf den vier Auflagepunkten zu einer unzulässigen Übertragung der Horizontalkräfte, die durch Bremsen, Beschleunigen und den anfallenden Verkehrslasten auf die Dämmschicht abgeleitet werden. 

Im Gegensatz zu großformatigen Betonplatten von 4x4 m, die vollflächig auf einem Gleitlager hohlraumfrei auf dem Untergrund aufliegen und damit eine sehr große Masseträgheit über 16 m² verteilen und diese Lasten mit nur geringen Werten ankommen, ist diese Fläche bei aufgestelzten Belägen und deren Eckkonstruktion, ob Spannelemente oder Fugenkreuze, in der Regel in der Plattenecke sehr klein. Das Gesamtauflager aus einer elastischen Gummigranulatplatte betrug 0,125 m², wobei davon richtigerweise für eine Radaufstandsfläche an einer Plattenecke nur 1/4, also 0,03 m² anzusetzen ist. 

  • Ableitung von auftretenden Horizontalkräften aus Verkehrslasten über die Extruderschaumplatten
  • Beschädigung 1
  • Beschädigung 2
  • Beschädigung 3
  • Beschädigung 4
  • Beschädigung 5
  • Beschädigung 6
  • Beschädigung 7
  • Schaden 8
  • Schaden 9
  • Schaden 10
  • Schaden 11
  • Schaden 12