Überschreitung der Biegespannung

  • Hallo in die Runde,


    ich habe ein kleines Problem:

    Ich plane auf meinem Flachdach (Holzdecke) eine PV Anlage.

    Wenn ich über den Euro Code Statik Rechner nun die Statik des Daches ausrechne, ergibt sich durch die Schneelast von 85kg pro m2 ein Problem. Die Biegespannung wäre dann überschritten.

    Dieses gilt jedoch nur bei 85KG Schneelast, was ja äußerst selten vorkommt. Bereits bei 50KG wäre wieder alles im grünen Bereich.


    Nun die Frage an euch: Wenn alle paar Jahre für wenige Tage die Biegespannung überschritten wäre, stellt dieses ein Problem dar, dass das Dach einstürzen kann?

    Oder wäre im schlimmsten Fall eine Verbiegung der Dachbalken und somit ein optisches Problem zu erwarten?


    Sobald es mehr als 30cm schneit, würde ich das Dach auch zeitnah immer frei räumen, deshalb wäre die Überschreitung wirklich nur temporär. Und hier im Süd Westen von Niedersachsen schneit es zudem eher selten derart viel.


    Wie würdet ihr euch verhalten? PV bauen und die temporäre Überschreitung in Kauf nehmen, oder PV nicht bauen?

    Eine Verstärkung des Daches kommt aus wirtschaftlicher Sicht nicht in Frage.


    Viele Grüße

  • Sobald es mehr als 30cm schneit, würde ich das Dach auch zeitnah immer frei räumen,

    und was passiert wenn Du vielleicht keine Zeit hast? oder es schneit mal ordentlich in der Nacht durch während Du schläfst?


    Mit Deinen Argumenten könnte man jegliche statische Vorgaben aushebeln, einfach sagen, das kann ja nur temporär auftreten. Es gibt einen Grund warum es diese Grenzwerte gibt, und selbst diese können in der Praxis mal überschritten werden. Dabei geht es auch nicht darum, dass ein Dach sofort einstürzt, sondern es genügt ja wenn es sich unzulässig durchbiegt. Wenn sich beispielsweise meine Holzbalkendecke zwischen OG und DG unzulässig durchbiegen würde, dann hätte ich an der Deckenverkleidung im OG bereits wunderbare Risse.


    Meine Empfehlung, lass das einen Statiker anschauen. Der soll mal überprüfen, wo sich evtl. noch Reserven verstecken. Im nächsten Schritt kann man dann überlegen, wie man die PV Anlage aufbaut, ohne dass kritische Bereiche der Dachfläche zu stark belastet werden. Man könnte beispielsweise eine Konstruktion bauen, die die Last der PV Anlage auf Bereiche der Tragwände ableitet. Ähnliches habe ich vor 2 Jahren für ein Garagendach gemacht, da wird die Dachfläche durch die PV Anlage quasi gar nicht belastet, weil das Montagesystem der PV Anlage auf Trägern ruht, die wiederum auf den Außenwänden aufliegen.


    d.h. Nicht versuchen irgendwas schönzurechnen, sondern Problem erkennen und eine Lösung suchen.

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    .

  • 10 cm Nassschnee können bis zu 40 kg/m2 wiegen.

    Mit erreichen der zulässigen Biegezugspannung ist die zulässige Tragfähigkeit erreicht.


    Was Du vorhast ist leichtsinniges "Gottvertrauen". Die Intelligenz des Materials wirds schon richten.


    P.S.: Wenn die Konstruktion tatsächlich so knapp bemessen ist, dürfte es je nach Spannweite jetzt schon sichtbare Probleme mit der Durchbiegung geben.

    Lass da jemanden ran, der weiß was er macht.

    Verflucht sei, wer einen Blinden irren macht auf dem Wege!

    5.Mose 27:18

  • Simple Anwort, wenn kein Tragwerksplaner eingeschaltet werden soll: PV-Anlage nicht nicht bauen.


    Bei Überschreitung der zulässigen Biegespannungen kommt es in aller Regel nicht darauf an, über welchen Zeitraum die Spannungen überschritten sind, sondern auf die Tatsache, dass sie überschritten sind.


    Abweichungen von den normativ vorgegebenen Lasten sind außerdem nur in sehr gut begründeten Einzelfällen zulässig. Ein Dach, dass bei Schneefall geräumt wird, gehört, afaik, nicht dazu. Zumal es das Problem gibt, dass die normativen Schneelasten nicht an eine bestimmte Schneehöhe gekoppelt sind. Will sagen, dass niemand so richtig weiß, welche Schneehöhe zur Schneelast von 0,85 kN/m² gehört. Bei leichtem Pulverschnee ist die zulässige Schneehöhe z.B. deutlich höher als bei sehr nassem, schwerem Schnee, so dass umter Umständen sogar die genannten 30 cm schon zuviel sein können. Wenn überhaupt, müsste man das Gewicht des auf dem Dach liegenden Schnees überwachen, wie auch immer man das tu wollte. Außerdem willst Du, wenn es ma schneit, sicherlich nicht die ganze Nacht wach bleiben oder tagsüber zu Hause bleiben oder in Winter auf Urlaubsreisen verzichten, wenn das Dach zeitnsh geröumt werden soll.

    Der Bauende soll nicht herumtasten und versuchen. Was stehen bleiben soll, muß recht stehen und wo nicht für die Ewigkeit doch für geraume Zeit genügen. Man mag doch immer Fehler begehen, bauen darf man keine. (Johann Wolfgang von Goethe, Wilhelm Meisters Wanderjahre)


    Rings um euch liegt die weite Welt: Ihr mögt euch einzäunen, aber euer Zaun wird sie nicht fern halten. (J.R.R. Tolkien, Derr Herr Der Ringe, Erster Teil: Die Gefährten)

  • Off-Topic:

    Da ist wohl ein Fehler rein gerutscht ;)

    Upps...

    Sollte natürlich heißen:

    PV-Anlage nicht bauen.

    Der Bauende soll nicht herumtasten und versuchen. Was stehen bleiben soll, muß recht stehen und wo nicht für die Ewigkeit doch für geraume Zeit genügen. Man mag doch immer Fehler begehen, bauen darf man keine. (Johann Wolfgang von Goethe, Wilhelm Meisters Wanderjahre)


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  • Ein Dach, dass bei Schneefall geräumt wird,

    Wobei sich ja schon die Frage stellt, wie man auf das Dach kommt, wenn dieses bereits durch Schnee bis zum Anschlag (oder gar drüber hinaus) belastet ist. Feuerwehr anrufen? Stege bauen?



    Sobald es mehr als 30cm schneit,


    Ach ja, und es gibt auch noch Wind und nicht nur Schnee.


    Meine größte Sorge wäre, dass es durch die Last und Durchbiegung an irgendeiner Stelle undicht wird. Das kann schon passieren lange bevor das Dach "einstürzt". Dann hat man auch gleich noch einen kapitalen Wasserschaden in den Räumen darunter.


    Bereits bei 50KG wäre wieder alles im grünen Bereich.

    Überlege mal, 50kg das wären 5cm Wasser auf dem Dach, das ist gar nichts. Beim Schnee kann man das nicht genau sagen, denn die Dichte ist über die Höhe gesehen nicht konstant. Sammelt sich der Schnee über Tage, dann verdichtet sich der untere Bereich und nur die oberen paar cm sind "lockerer Pulverschnee". Je nach Wetterlage verwandelt sich der Schnee sowieso schnell in eine schwere Pampe.

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  • vielen Dank für eure Antworten. Ich denke, dieser Vorschlag hier ist am sinnvollsten. So werde ich dann auch vorgehen :)

    Meine Empfehlung, lass das einen Statiker anschauen. Der soll mal überprüfen, wo sich evtl. noch Reserven verstecken. Im nächsten Schritt kann man dann überlegen, wie man die PV Anlage aufbaut, ohne dass kritische Bereiche der Dachfläche zu stark belastet werden. Man könnte beispielsweise eine Konstruktion bauen, die die Last der PV Anlage auf Bereiche der Tragwände ableitet. Ähnliches habe ich vor 2 Jahren für ein Garagendach gemacht, da wird die Dachfläche durch die PV Anlage quasi gar nicht belastet, weil das Montagesystem der PV Anlage auf Trägern ruht, die wiederum auf den Außenwänden aufliegen.


    d.h. Nicht versuchen irgendwas schönzurechnen, sondern Problem erkennen und eine Lösung suchen.

  • Wenn man die PV ohne Ballast realisiert, wiegt die fast nichts. die UK ist Alu und die Module liegen im Bereich 10kg/m²...

    Dann muss aber die Unterkonstruktion (sprich die Decke) in der Lage sein, als "Ballast" zu fungieren. Die abhebenden Lasten aus einer PV-Anlage kann auch nicht jede Decke automatisch aufnehmen...

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  • Die abhebenden Lasten aus einer PV-Anlage kann auch nicht jede Decke automatisch aufnehmen...

    Wieso hat das Dach mit PV mehr abhebende Last als ohne?
    Ernst gemeinte Frage, in meiner Lieschen-Müller Welt, ist das egal ob da eine Dachhaut aus Bitumen/Folie/Ziegel ist oder eine Dachhaut aus PV-Modulen... der Windsog bleibt doch gleich ?!

  • Wieso hat das Dach mit PV mehr abhebende Last als ohne?
    Ernst gemeinte Frage, in meiner Lieschen-Müller Welt, ist das egal ob da eine Dachhaut aus Bitumen/Folie/Ziegel ist oder eine Dachhaut aus PV-Modulen... der Windsog bleibt doch gleich ?!

    Bei einem geneigten Dach, dessen Dachneigung so groß ist, dass die PV-Module "nur" auf der Dachhaut "aufliegen" hast Du recht, dann ändert sich die Windbelastung durch die PV-Anlage nicht.


    Im vorliegenden Fall geht es aber um ein Flachdach. Da werden die PV-Module aufgeständert ausgeführt, wodurch es zu ganz anderen Windlastansätze kommt, die auch zu höheren Windsoglasten führen können. Aufgeständerte PV-Module z.B. bekommen nicht nur Windsog sondern, je nach Windrichtung, auch Unterwind, wodurch sich auf die Dachkonstruktion nicht ganz unerhebliche abhebende Windlasten ergeben können. Und auch bei flach geneigten Dächern, bei denen die PV-Module zwecks besserem Wirkungsgrad aufgeständert werden müssen, kann sich die Windlast erheblich ändern.


    Ich hatte letzte Jahr mal die Vorbemessung für vorhandene Stahlbetonbinder mit einer länge von ca. 24,00 m und einem Eigengewicht von ca. 14,5 t für eine PV-Anlage nachgewiesen. Selbst da hat es die Windbelastung geschafft, dass in den Lagerpunkte der Stahlbetonträger abhebende Lasten die durch das Eigengewicht der Träger nicht aufgenommen werden konnte.

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  • Ich wollte nochmal ein Update geben.

    Da die PV inkl Ballast deutlich weniger wiegt als erwartet (nur 22,4kg pro m2) und ich bei der Schneelast eine zu hohe Last angenommen habe (85kg anstelle von 68kg pro m2) passt es laut Eurocode Rechner! :)



    Das Einzige was mich noch stutzig macht: Wenn ich meine Dachsparren messe, so haben diese eine Höhe von 17 bis teilweise 17,5 cm und eine Breite von 6,5cm.

    Solche Maße gibt es aber doch garnicht als Standardmaß, oder vertue ich mich da nun?

  • (85kg anstelle von 68kg pro m2)

    Ohne jetzt Deinen Wohnort zu kennen, wäre mir nicht bekannt, dass man mit 68kg/m² rechnen dürfte. Ergeben sich rechnerisch geringere Werte dann ist ein Mindestwert anzusetzen (hier wohl die 85kg/m²). Details müsste ich jetzt nachlesen.

    Diesen Fehler machen viele die mit irgendwelchen Rechnern herum hantieren, ohne die genauen Hintergründe zu kennen. Ich würde nicht ausschließen, dass auch Deine Ergebnisse aus dem "Eurocode Rechner" Fehler aufweisen.


    Ballast inkl. PV nur 22kg? Erscheint mir etwas wenig. Da kam ich schon auf ganz andere Werte. Auch hier würde ich einen Fehler in Deinen "Berechnungen" nicht ausschließen.

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  • Wobei man bedenken sollte, dass es nicht nur darum geht, ob Module abheben und beim Nachbarn im Garten liegen, es reicht ja schon wenn die auf dem Dach Karussell fahren. Evtl. helfen Windleitbleche damit der Wind nicht so leicht unter die Modulfläche greifen kann.

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  • Also die Ballastierung wurde vom Hersteller des Montagesystems, K2, ausgerechnet. Die kamen auch darauf, dass die Schneelast am Boden 85KG, aber auf dem Flachdach wegen Verwehungen "nur" maximale 68KG betragen würde. Mein Wohnort ist der Landkreis Osnabrück, falls das hilft.

    Okay. Mit welchen Maßen rechne ich dann? Logischerweise mit den gemessenen? Oder darf ich hier sogar die zu erwartenden, sprich eine Höhe von 18cm annehmen?


    Windsog müsste ich nachsehen, aber wurde wie oben beschrieben alles durch den Hersteller K2 berechnet und auf mein Dach angepasst. Da darf ich vertrauen, oder nicht?

  • (85kg anstelle von 68kg pro m2)

    Ohne jetzt Deinen Wohnort zu kennen, wäre mir nicht bekannt, dass man mit 68kg/m² rechnen dürfte. Ergeben sich rechnerisch geringere Werte dann ist ein Mindestwert anzusetzen (hier wohl die 85kg/m²). Details müsste ich jetzt nachlesen.

    Als Bundesland ist Niedersachsen angegeben.

    Der größte Teil von Niedersachsen befindet sich in der Schneelastzone 2 mit einem Grundwert der Schneelast von 0,85 kN/m² (85 kg/m²). Dieser Grundwert darf je nach Dachneigung abgemindert werden; ab einer Dachneigung von 60° muss keine Schneelast mehr berücksichtigt werden.

    Im Falle des TE handelt es sich um ein Flachdach. Die Schneelast wird bei der Bemessung des Dachtragwerks dann mit einem Beiwert mue = 0,8 multipliziert, wodurch sich eine rechnerische Schneelast von s = 0,8*0,85 = 0,68 kN/m² ergibt. Soweit ist die Berechnung des TE also richtig. Jetzt kommt aber das große "ABER":

    Zum einen befindet sich ein Großteil von Niedersachsen nördlich des 52. Breitengrades und zählt somit zur Norddeutschen Tiefebene, wodurch hier zumindest in einem außergewöhnlichen Lastfall eine deutlich höhere Schneelast berücksichtigt werden muss. Dass diese wirklich auftreten kann, sieht man am Winter 78/79. Zum anderen, da bin ich mir jetzt aber selbst nicht zu 100% sicher, stellen die PV-Module zusammen mit dem Ballast aufbauten am Dach da, wodurch es bei Wind zu Schneeanhäufungen kommen kann, wodurch auch wieder eine höhere Schneelast zu berücksichtigen ist. All dies kann der verwendete Online-Rechner wahrscheinlich nicht ohne weiteres.

    Fazit: Bevor die PV-Module bestellt werden, sollte unbedingt ein Tragwerksplaner die Statik der vorhandenen Dachkonstruktion hinsichtlich der Zusatzlasten aus den PV-Modulen beurteilen.

    Ballast inkl. PV nur 22kg? Erscheint mir etwas wenig. Da kam ich schon auf ganz andere Werte. Auch hier würde ich einen Fehler in Deinen "Berechnungen" nicht ausschließen.

    Nein, nach Angabe des TE 22 kg/m², was aber immer noch relativ wenig erscheint.

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  • Mein Wohnort ist der Landkreis Osnabrück, falls das hilft.

    Zählt somit zumindest schonmal nicht zur Norddeutschen Tiefebene, so das die 85 kg/m² (am Boden) erst mal richtig sind.

    Bleibt nur noch die Frage, in wie weit sich die Schneelast durch die Aufbauten aus den PV-Module durch Verwehungen erhöhen kann, was, wie gesagt, durch einen Tragwerksplaner beurteilt werden sollte.

    Der Bauende soll nicht herumtasten und versuchen. Was stehen bleiben soll, muß recht stehen und wo nicht für die Ewigkeit doch für geraume Zeit genügen. Man mag doch immer Fehler begehen, bauen darf man keine. (Johann Wolfgang von Goethe, Wilhelm Meisters Wanderjahre)


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  • Okay. Mit welchen Maßen rechne ich dann? Logischerweise mit den gemessenen? Oder darf ich hier sogar die zu erwartenden, sprich eine Höhe von 18cm annehmen?

    Ganz platt gesagt: Mit den Maßen, die Deiner Meinung nach zutreffend sind.

    In diesem Zusammenhang möchte ich aber einen ehemaligen Arbeitskollegen mit einer Aussage zitieren, die er mir gegenüber bei Fragen immer geäußert hat, wenn er mir mitteilen wollte, dass ich über das Problem nochmal genauer nachdenken soll:

    Zitat

    Das musst Du nicht mir sondern Deinem Haftrichter erklären

    (Natürlich nur für den Fall, dass doch etwas schief geht und Menschen zu schaden kommen.)

    Der Bauende soll nicht herumtasten und versuchen. Was stehen bleiben soll, muß recht stehen und wo nicht für die Ewigkeit doch für geraume Zeit genügen. Man mag doch immer Fehler begehen, bauen darf man keine. (Johann Wolfgang von Goethe, Wilhelm Meisters Wanderjahre)


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  • ..... was, wie gesagt, durch einen Tragwerksplaner beurteilt werden sollte.

    Die Meinung hole ich mir auf jeden Fall noch ein - wollte nur im Vorfeld mal abschätzen, ob es überhaupt in Frage kommt. Aber mittlerweile denke ich: Kann klappen

    Ganz platt gesagt: Mit den Maßen, die Deiner Meinung nach zutreffend sind.

    In diesem Zusammenhang möchte ich aber einen ehemaligen Arbeitskollegen mit einer Aussage zitieren, die er mir gegenüber bei Fragen immer geäußert hat, wenn er mir mitteilen wollte, dass ich über das Problem nochmal genauer nachdenken soll:

    (Natürlich nur für den Fall, dass doch etwas schief geht und Menschen zu schaden kommen.)

    Ja genau, das ist nun die Frage. Mein Dachdecker sprach z.B. von 18ner Balken, als er Mittig die Dachhaut geöffnet hatte. Da es 6x18 als Standartmaß gibt, wäre das meine Idee damit zu rechnen. Frage ist halt nur, obs okay ist. Die gemessenen 6 bis 6.5cm.breite und 17 bis 17,5cm Höhe habe ich allesamt am freiliegenden Dachvorsprung gemessen, nicht im Dach selber. Kann es Witterungsbedingr zu diesen Abweichungen von den 6x18 kommen?

  • Hallo in die Runde,


    eben eine Rückmeldung: Ein Statiker war vor Ort und hat berechnet, dass es klappt. Mein Dach kann die PV tragen. Es ist zwar eine knappe Sache, aber es geht!


    Viele Grüße