Versenkte Verdübelung von Mineralwolldämmplatten in WDV-Systemen

Unter den verschiedenen Möglichkeiten, energetisch optimiert zu bauen und zu sanieren, haben Wärmedämm-Verbundsysteme (WDVS), immer häufiger auf Basis von Mineralwolle (MW), ihren festen Platz. In den letzten zehn Jahren wurde die Wärmeleitfähigkeit der Dämmsysteme stetig verbessert und das Spektrum um neue Dämmstoffe erweitert. Mittlerweile hat sich diese „Rallye der Wärmeleitstufen“ verlangsamt, es werden nur noch geringe Steigerungen der Dämmleistung verzeichnet. Gleichzeitig werden die gesetzlich geforderten Energieeinsparungen anspruchsvoller. Damit rückt die Wärmeleit-Performance der anderen Systemkomponenten, u. a. der Dübel, stärker in den Fokus.

Dübel müssen die Traglast des Dämmsystems aufnehmen und durchstoßen entsprechend die Dämmstoffebene. Potenziell bilden sie damit punktuelle Wärmebrücken, die Planer – wenn bestimmte Werte überschritten werden – in die energetische Berechnung einbeziehen müssen. Die unterschiedlichen Anforderungen an den Befestiger – Standsicherheit und Wärmeschutz – muss der Planer in eine Balance bringen. Im ungünstigsten Fall muss aufgrund der Dübel-Wärmebrücken eine dickere Dämmschicht eingeplant werden. Für die Planung ist es einfacher, von Anfang an auf ein leistungsstarkes Dübel-System zu setzen, das in der Berechnung nicht separat berücksichtigt werden muss. Besonders einfach gelingt das bei Systemen mit oberflächennah versenkten und überdämmten Dübeln, die zusätzlich auch das Risiko von Dübelabzeichnungen noch weiter minimieren. Im Folgenden werden mehrere Methoden der versenkten Verdübelung von Mineralwolldämmplatten betrachtet.

Einflussfaktoren kennen – Dübelabzeichnungen vermeiden

Von passend zum Bauvorhaben gewählten, modernen Befestigern ist nach dem Verputzen der Fassade dauerhaft nichts mehr zu sehen. Zeichnen sich dennoch Dübel als temporäre oder permanente Flecken auf einer wärmegedämmten, verputzten Fassade ab, dann wurde die Art der Dübel nicht entsprechend der Voraussetzungen des Bauvorhabens gewählt oder die Montage entsprach nicht den Vorgaben (zum Beispiel Putzdicke zu dünn, Setzposition des Dübels zu hoch). Die Dübel bilden dann eine punktförmige Wärmebrücke, die zu anderen hygrothermischen Randbedingungen führt. Es gibt mehrere Einflussfaktoren, die die Wahrscheinlichkeit von Dübelabzeichnungen beeinflussen.

Dies sind insbesondere:

– die Lage des Gebäudes

– die Ausrichtung der Fassade zur Sonne

– der Chi-Wert χ des Dübels, (kennzeichnet den Wärmeverlust über eine punktförmige Wärmebrücke)

– die Putzdicke

– die Wärmespeicherkapazitäten der Komponenten (Dämmplatte, Dübel, Putz)

– der Feuchtehaushalt auf der Fassaden-

fläche

– die Setzposition der Dübel.

Verdübelung von Mineralwoll-Dämmplatten

Durch das Bedürfnis nach einem höheren Sicherheitsniveau im Brandschutz haben Mineralwoll-Dämmplatten in den letzten Jahren weiter an Marktbedeutung gewonnen. Bei der Befestigung von Mineralwolle gelten besondere Anforderungen an die Verdübelung. Die Dübel tragen nicht nur die Windsogbelastung ab, sondern wirken auch durch Anpressdruck einer Delaminierung des Baustoffs  entgegen. Neben der oberflächenbündigen Montage von Dübeln hat sich in den letzten Jahren auch die versenkte Verdübelung etabliert. Nach dem Setzvorgang wird der Dübelkopf mit einer Dämmstoff-Rondelle abgedeckt. Die so entstandene einheitliche Dämmstoffoberfläche liefert einen homogenen Untergrund für einen gleichmäßigen Putzauftrag und bietet so größtmöglichen Schutz vor späteren Dübelabzeichnungen.

Für die versenkte Montage stehen drei Varianten von Schraubdübel-Systemen zur ­Verfügung:

– Prinzip 1: Tellerdübel − oberflächennah versenkt  − 0,001 W/K

– Prinzip 2:  Tellerdübel mit Zusatz-Versenkteller − oberflächennah versenkt − 0,001 W/K

– Prinzip 3: Spiraldübel − tiefenversenkt − 0,000 – 0,001 W/K
Alle drei Varianten reduzieren durch die homogenisierte Oberfläche das Risiko von Dübelabzeichnungen, unterscheiden sich aber hinsichtlich ihrer Wärmebrückenwirkung und Tragfähigkeit.

Ab einer gewissen Anzahl von Dübeln/m² ist die Wärmebrücke des Dübels bei der Bemessung des Wärmedurchgangs der Wand zu berücksichtigen. In den Zulassungen der WDV-Systeme ist dies über Tabellen geregelt. Für die bei Mineralwollplatten übliche WLG 035 gelten die Werte von 0,001 − 0,002 W/mK aus Tabelle 1. Bei den üblichen Dämmstärken von 100 − 200 mm sind demzufolge die Wärmebrücken bei oberflächennah versenkten Dübeln ab 5 bzw. 7 Dübeln/m² zu berücksichtigen. Bei hohen Dämmstärken und einer günstigen Hohlraumfüllung und damit c = 0 kann bei tiefenversenkten Dübeln (Prinzip 3) unabhängig von der Dübelmenge komplett auf die Berücksichtigung der Wärmebrücken verzichtet werden. Im ungünstigsten Fall führt die Wahl eines energetisch einfachen Dübels dazu, dass sich die geforderte Dämmstoffdicke im Nachgang geringfügig erhöht.

Berücksichtigung der Tragfähigkeit

Die erforderliche Dübelmenge ist abhängig von der Windlast sowie den Tragfähigkeiten des Dübels im Untergrund und im Dämmstoff. Schraubdübel weisen bei den üblichen Wandbaustoffen eine charakteristische Tragfähigkeit im Untergrund N_Rk zwischen 0,9 und 1,5 kN auf − unabhängig vom System der Versenkung. Die Tragfähigkeit des Dübels im Dämmstoff ist abhängig von folgenden Faktoren:

– Einbindetiefe im Dämmstoff,

– anrechenbarer Tellerdurchmesser,

– die Festigkeit des Dämmstoffmaterials im Einbindebereich.

Bei der versenkten Montage der Teller-­dübel oberflächennah (Prinzip 1) erfolgt die Krafteinleitung (Windlast, Eigenlast, Last aus hygrothermischem Einfluss) in den versenkten Teller, der in der Regel 20 mm unterhalb der Dämmstoffoberfläche liegt. Die Tragfähigkeit wird hier von der Dämmstoffdicke unterhalb des Dübeltellers und der Festigkeit des Dämmstoffs bestimmt.

Bei Anwendung des Zusatz-Versenktellers (Prinzip 2) erfolgt die Krafteinleitung in den Dübel an der Dämmstoffoberfläche. Somit ist hier die Tragfähigkeit der Dübel-/Dämmstoffkombination durch die Festigkeit der Deckschicht der Mineralwolle, die Dämmstärke der Mineralwolleplatte und den Durchmesser des Zusatztellers bestimmt. Das führt mit zunehmender Dämmstoffdicke zu höheren Tragfähigkeiten.

Bei Anwendung der Spiraldübel tiefenversenkt (Prinzip 3) hat der Dübel unabhängig von der Dämmstärke eine konstante Einbindetiefe in den Dämmstoff. Die Tragfähigkeit wird ausschließlich davon und von dem Durchmesser der Wendel beeinflusst und erhöht sich mit steigender Dämmstärke nicht. Zusätzlich ist zu beachten, dass der Dämmstoff über der Wendel ohne mechanische Befestigung alle Lasten aus dem System (Windlast, Eigenlast, Last aus hygrothermischem Einfluss) und somit Zug- und Schublasten bis zum Dübelsystem übertragen muss.

Für die einzelnen WDV-Systeme sind verschiedene Tragfähigkeitstabellen im Umlauf. Zum einen kann die Tragfähigkeit derzeit aus den Zulassungen der Kategorie Z-33.4-... abgeleitet werden. Zum anderen sind auch Tragfähig­keitstabellen in Verwendungszulassungen von Dübeln (Kategorie 21.2-...) vorhanden. Beide Dokumentarten basieren auf unterschiedli­chen Grundlagen und weisen die entsprechenden Kennwerte aus. Während die Zulassungen der Kategorie Z-33.4-... das Gesamttragverhalten der Dämmstoff-/ Dübelkombination im System betrachten, wird bei den Verwendungszulassungen der Dübel nach Kategorie 21.2-... nur die Zugbelastbarkeit des Dübels im Dämmstoff betrachtet. In den Zulassungen der Kategorie 33.4... wird nur die zulässige Traglast ausgewiesen, ­somit sind alle Sicherheitsbeiwerte bereits enthalten. Im Gegensatz dazu wird in den Verwendungszulassungen der Dübel die ­Bemessungslast der Beanspruchbarkeit des Dämmstoffs angegeben, so dass hier zusätzlich der erforderliche Sicherheitsfaktor für die Windlast von gL = 1,5 zu beachten ist.

Typische, mit Mineralwolle gedämmte Gebäude weisen folgende Rahmenbedingun-gen auf: Windlasten von 1,0 − 2,0 kN/m² und Dämmstärken > 120 mm. Daraus lässt zur Traglastbewertung ableiten:

– Bei der oberflächennahen versenkten

Verdübelung (Prinzip 1 − Tellerdübel) muss

die Wärmebrückenwirkung der Dübel in

den meisten Fällen berücksichtigt werden.

– Bei der tiefenversenkten Verdübelung

(Prinzip 3 – Spriraldübel) werden obenste-

hende Windlasten nicht abgetragen.

– Die oberflächennahe, versenkte Verdübe-

lung (Prinzip 2 – Zusatz-Versenkteller) er-

möglicht hohe Traglasten und somit ge-

ringe Dübelmengen. Bei den meisten Bau-

vorhaben ist eine Berücksichtigung der

Wärmebrücken nicht erforderlich.

Zusammenführung der Zulassung

Zurzeit werden die in den Zulassungen der Kategorie 33.4-.. und 21.2-... ausgewiesenen Tragfähigkeiten der Dübel im Dämmstoff in die Systemzulassungen (Bauartzulassungen) der WDVS eingearbeitet. Erste Zulassungen der Kategorie Z-33.43- ... mit diesen Tabellen sind bereits erteilt. Dabei ist nach Anlage 4 zwingend zu beachten, dass die Dübel zur tiefversenkten Montage (Prinzip 3) nur verwendet werden dürfen, wenn in den Anlagen der spezielle Dübel mit der entsprechenden Tabelle für den jeweiligen Dämmstofftyp aufgeführt ist. Anderenfalls ist diese Dämmstoff-Dübel-Kombination nicht zulässig. Werden Mineralwolleplatten als Brandriegel eingesetzt, gelten die gleichen Vorschriften.