Grundlagen der Berechnung
des Programms
Rinnenberechnung_11
Die Bemessung von Dachenrinnen
wird nach der europäischen DIN EN 12056 Teil 3 "Dachentwässerung,
Planung und Bemessung" (2001) durchgeführt, in der nationalen Norm DIN 1986 Teil 100 (2008) sind dazu
ergänzende Bestimmungen für Deutschland enthalten.
Für die Größenbestimmung einer
Rinne, sind einige grundlegende Werte festzulegen, die im Programmschema eingegeben werden:
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Regenspende „r“ in l/(s * ha)
Nach DIN 1986-100 ist die für den Standort maßgebliche örtliche Regenspende anzusetzen.
Dabei sind zwei Werte für die Größenbestimmung der Rinne maßgebend:
Die Berechnungsregenspende und die Regenspende beim Jahrhundertregen.
Der Berechnungsregen r 5,5 ist der Regenabfluss in Liter pro Sekunde mal Hektar (l/(s*ha))
bei einem Regenereignis, das fünf Minuten dauert und einmal in fünf Jahren eintritt.
Der Jahrhundertregen r 5,100 ist der entsprechende Wert bei einem Regenereignis, das einmal
in hundert Jahren vorkommt.
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Die wirksame Dachfläche „A“ in Quadratmeter
Wirksam ist die „auf den Grundriss projizierte Dachfläche“ (etwa die Fläche des Speicherbodens),
die zu einer Rinne (einer Rinnenteilstrecke) entwässert wird.
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Der Abflussbeiwert „C“ (dimensionslos)
Er wird bei den meisten Deckmaterialien mit C = 1 (dimensionslos) angenommen. Abweichende Werte sind:
Kiesdächer mit C = 0,5,
Gründächer (intensiv- und extensiv ab zehn Zentimeter) mit C = 0,3
sowie Gründächer (extensiv unter zehn Zentimeter) mit C = 0,5.
Der Abflussbeiwert wird allerdings nur beim Berechnungsregen aber nicht
beim Jahrhunderregen angesetzt!
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Regenwasserabfluss „Q“ in l/s
Mit den drei genannten Vorgaben wird mit der Formel Q = A * r * C / 10.000 der Regenwasserabfluss berechnet.
Berechnungsformel
Im Programm werden die in der DIN EN 12056-3 angegebenen Formeln verwendet:
Halbrunde vorgehängte Rinnen:
Rinnen-Leistung (l/s) = 0.9 * 2.78 * 10
-5 * Rinnen-Fläche
1.25 (mm
2) * Längenfaktor
Rechteckige vorgehängte Rinnen:
Rinnen-Leistung (l/s) = 0.9 * 3,48 * 10
-5 * Rinnen-Fläche
1.25 (mm
2) * Tiefenfaktor * Formfaktor (hier immer 1) * Längenfaktor
Rechteckige oder trapezformige innenliegende Rinnen:
Rinnen-Leistung (l/s) = 0.9 * 3,89 * 10
-5 * Rinnen-Fläche
1.25 (mm
2) * Tiefenfaktor * Formfaktor * Längenfaktor
Die angegebenen Faktoren werden entsprechend der DIN EN 12056-3 angenommen bzw. im Berechnungsgang jeweils berechnet.
Rinnenwinkel
Für Rinnenwinkel wird gegebenenfalls ein Faktor von 0,85 eingerechnet (auch bei innenliegenden Rinnen,
obwohl das in der DIN nicht angegeben ist).
Laubfang
Eine Laubfangeinrichtung bewirkt bei halbrunden (nicht bei rechteckigen) vorgehängten Rinnen eine Halbierung
der Abflussleistung der Rinne, die Fallrohrabmessung bleibt davon unberührt. Bei Rinnen mit "ebener Sohle"
wird stattdessen die Länge der Überlaufkante von der
Rinne zum Einlauftrichter verdoppelt, wie das in der DIN verlangt wird; im Programm allerdings nur bei
innenliegenden Rinnen.
Gefälle
Rinnen mit einem Gefälle bis zu 3 mm pro Längenmeter gelten als waagrecht verlegte Rinnen.
Die Berechnung von Rinnen mit Gefälle ist mit Programm nicht vorgesehen (waagrecht
verlegte Rinnen haben eine geringere Abflussleistung als Rinnen mit Gefälle, das heißt, man ist
auf der "sicheren Seite"!).
Vorgehängte Rinnen
Bei vorgehängten Rinnen wird für die Berechnung nur der Berechnungsregen zur Größenbestimmung angesetzt.
Man geht davon ausgehen, dass die größerer Regenwassermenge beim Jahrhundertregen (gefahrlos!)
über die Vorderkante der Rinnen abfließen kann.
Innenliegende Rinnen
Nach dem sogenannten „Dreischichtenmodell“ wird eine innen liegende Rinne zur Größenbestimmung in drei
Ebenen unterteilt:
In der
untersten Ebene (erste Schicht) wird das Niederschlagswasser beim Berechnungsregen
zu den Fallrohren abgeführt (bei unterschiedlicher Belastung ist die ungünstigste Teilstrecke maßgeblich).
Dabei ergibt sich am "Hochpunkt" der Teilstrecke ein Wasserstand "W
Berech.". Dieses Maß bestimmt
die Höhe dieser
Schicht und ergibt die Höhe der Notüberläufe (Kopfstückhöhe bzw. Montagehöhe der Notüberlauf-Gullies über der Rinnensohle).
Am Ablauf stellt sich ein niedrigerer Wasserstand, "h
Berech." ein, der als "Druckhöhe"
für den Ablauf zur Verfügung steht.
In einer
zweiten Ebene wird die Regenwassermenge beim Jahrhundertregen abgeführt.
In der Regel ist das die Differenz zwischen Jahrhundert- und Berechnungsregen (im Programmfenster kann mit der Angabe
"Jahrhundertregen voll" gewählt werden, dass die gesamte Regenmenge beim Jahrhundertregen über den Notablauf abfließen soll).
Für den Notablauf sind die – in der Regel – größeren Rinnenlängen
zu den Notabläufen berücksichtigt. Auch hier ergibt sich ein Wasserstand "W
Jahrh.", der die Höhe der
zweiten Schicht bestimmt. Der Wert "h
Jahrh." steht für die Notabläufe zur Verfügung.
Die Werte "W" beider Schichten zusammen ergeben die maximale Wasserhöhe in der Rinne.
Die
dritte Schicht ist der Freibord, er soll die durch das seitlich vom Dach einströmende Wasser oder
durch sonstige Einflüsse entstehende Wirbel- oder Wellenbildung ausgleichen.
Nach DIN EN 12056-3 ist die Höhe des Freibords 0,3-mal Gesamthöhe der Rinne
einschließlich
Freibord (mindest 25, maximal 75 Millimeter).
Die
Maße der drei Schichten zusammen ergeben die Gesamthöhe "Z" der innenliegenden Rinne.
Zur Verdeutlichung die zwei Skizzen:
Links die Maße für die Berechnung einer innenliegenden Rinne. Die Skizze rechts ist die typische Situation einer
innenliegenden Rinne mit den (theoretischen) Wasserhöhen beim "Normalregen" (blau) und beim "Jahrhundertregen" (rot).
(Bilder können durch anklicken vergrößert werden)
Fallrohre
Die Abmessungen der Regenfallrohre sind entsprechend der DIN EN 12056-3, Tabelle 8. bei einem Füllungsgrad
nach DIN 1986-100 von f = 0,33. Sie gelten für die angeschlossenen Fallrohre
bei teilgefüllten Leitungen (kein Unterdrucksystem) und wenn keine Richtungsänderungen größer als 80° vorhanden sind.
Als Übergang von der Rinne zum Fallrohr ist immer ein ein Trichter, ein Rinnenkasten oder ein Fertigablauf einzubauen.
Rinnenauslauf
Wenn die Rinne nicht mit vollem Querschnitt in einen Sammler (Rinnenkasten) endet sondern über einen Trichter mit dem Fallrohr
verbunden wird, wird die Länge der Überlaufkante entsprechend der DIN EN 12056-3 mit dem zur Verfügung stehenden
Druck berechnet:
L
w = (Q
0 * 24 000) / (k
o * h
1,5)
darin sind:
L
w: Überlaufkante (mm)
Q
0: Gesamtabfluß in l/s
k
o: 0,5 bei Laubfang, sonst 1
h: Verfügbarer Druck in mm
Mit der Länge der Überlaufkante wird das obere
Maß des Einlauftrichters in der Rinnensohle festgelegt (Durchmesser oder Länge mal Breite).
Für typgeprüfte Abläufe in der Rinne wird die Druckhöhe ausgegeben. Mit dem Gesamtabfluß in l/s (Q
0) und dem verfügbaren Druck (h
Berech) kann anhand der Herstellerangaben ein passender Fertigablauf ermittelt werden.