Dachkonstruktionen bilden Dachräume und schützen die darunterliegenden Geschosse und Räume vor Wind und Wetter. Gleichzeitig bestimmen sie mit ihrer Konstruktion und Gestalt den Ausdruck des Gebäudes entscheidend.

Die Dachkonstruktion überträgt die Lasten der Dacheindeckung sowie von Schnee und Wind auf die darunter liegenden Wände.

Im Dachraum oder Dachgeschoss können Räume wie Kammern, Estriche und Nutzungen wie Heustöcke und Schluffe untergebracht werden.[Abb. 1]

Schäden an Dachkonstruktionen wie Balkenbrüche oder Fäulnis entstehen meist im Zusammenhang mit Nutzungsänderungen und unterlassenen Unterhaltsarbeiten. Wärmedämmungen und der Ausbau zu Wohnräumen in unpassender Bauweise können die historischen Konstruktionen überfordern.[Abb. 2][Abb. 3]

Die Dächer der ersten Appenzellerhäuser sind flache Satteldächer mit etwa 30° Neigung. Durch die grossen Brettschindeln der Dachhaut kann der Rauch des offenen Herdfeuers abziehen.

Mit den Entwicklungsschritten vom Einraumhaus zum Kreuzfirsthaus mit einer Raumaufteilung in Keller, Küche, Stuben, Schlafkammern, Gängen, Stall und Heustock wurden auch die Dachkonstruktionen verfeinert. Der Rauch von Herd und Ofen wird über einen Kamin über das Dach geführt.

Seit Mitte des 17. Jahrhunderts stehen Eisennägel für die Befestigung der Holzschindeln zur Verfügung. Sie ermöglichen den Bau von steileren Dächern. Die Dachneigung beträgt nun etwa 45°.

Bis in die zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts ist ein Dachstock ungedämmt. Er verfügt über ein besonderes Raumklima und ist kaum mit Fensteröffnungen belichtet. Die konstruktionsbedingten Fugen und Spalten gewährleisten eine regelmässige Belüftung und halten den Dachraum trocken. Der eigenständige Geruch verändert sich mit den Jahreszeiten und der Aussentemperatur.

Historische Dachkonstruktionen verfügen über keine Wärmedämmung. Deshalb werden sie als Kaltdächer bezeichnet. Die Hölzer sind sowohl der Sommerhitze wie auch der winterlichen Kälte ausgesetzt. Das Holz von Konstruktion, Schindelunterzug und Dachlattung nimmt wegen seinen hygroskopischen Eigenschaften Luftfeuchtigkeit und durch feine Ritzen eindringenden Treibschnee auf und gibt sie wieder ab.[Abb. 4]

Im trockenen Dachgeschoss werden Brennholz, Vorfenster, Mobiliar und Kleider gelagert. Dazu kommen Lebensmittel wie Apfelschnitze, Nüsse und Kräuter, die zum Trocknen aufgehängt oder ausgelegt werden.

Soll ein historischer Dachraum zu Wohnzwecken umgenutzt werden, müssen beim Einbau der Wärmedämmung folgende wichtigen Punkte beachtet werden:

Grössere Dachgeschosse verfügen über einen Lastenaufzug. Im Giebelfeld wird durch eine Öffnung mit Klappladen ein Kranbalken nach aussen geschoben oder geschwenkt. Der Ladekran wird mit einer Winde, Hanfseilen und Holz- oder Stahlrollen betrieben.[Abb. 5][Abb. 6]

Strickbauten werden in der Regel als so genannte Pfetten oder Rafendächer konstruiert. Die Dachbalken oder Rafen liegen in Dachneigung auf den obersten Strickbalken oder Pfetten des Obergeschosses auf und sind mit Holzdübeln gesichert. Die scharfkantig behauenen Pfetten sind im Bereich der Rafenauflager mit Aussparungen versehen.[Abb. 7]

Die Pfetten leiten die Kräfte von Dachkonstruktion, Dachhaut, die Schnee- sowie Windlasten auf die Wandkonstruktion ab.[Abb. 8]

Ab dem 19. Jahrhundert werden im Appenzellerland auch Sparrendächer gebaut. Sie erhalten ihren Namen von zu stabilen Dreiecken verbundenen Dachbalken. Die schrägen Dachbalken oder Sparren werden am First mit einer Überblattung oder einem Scherzapfen und Holzdübel verbunden. Die beiden Fusspunkte eines Balkenpaars werden mit einem Versatz und Zapfen mit dem so genannten Bund- oder Streckbalken verankert oder versperrt.[Abb. 9]

Die Gesamtheit der mit einem Abstand von 80 - 120 cm montierten Sparren wird Sparrenlage genannt.

Historische Firstpfetten sind auf ihrer Oberseite entweder unbehauen und zeigen einen runden Ausschnitt des Stammquerschnitts, die so genannte Wald- oder Baumkante. Oder sie sind im Winkel des Dachs angeschrägt. Die runde oder angeschrägte Form verbessert die Auflage der Sparren und erhöht gleichzeitig die statische Höhe des Balkens.[Abb. 10]

Bei grösseren Spannweiten oder höheren Dachlasten muss die Konstruktion verstärkt werden. Die einfachste Form ist der Einbau eines so genannten Kehlbalkens. Dieser stützt das Sparrenpaar horizontal ab gegeneinander und versteift es. Ohne Verstärkung durch Kehlbalken würden die feinen Querschnitte durchbiegen oder brechen.[Abb. 11]

Bei Dächern von Ställen, Fabrikantenhäusern, Remisen und öffentlichen Bauten sind grössere Grundrisse zu überspannen. Grundkonstruktionen mit Pfetten, Sparren und Rafen müssen wegen der erforderlichen Spannweiten verstärkt werden.[Abb. 12][Abb. 13]

Werden dafür vertikale Stützen eingesetzt, wird die Konstruktion als stehender Stuhl bezeichnet.

Tragen Streben die Lasten der Dachneigung folgend auf Fusspfetten ab, handelt es sich um einen liegenden Stuhl.

Die Pfosten und Bundstreben der stehenden und liegenden Stühle werden in Abständen von rund 4.00 m angebracht. Diese Binderkonstruktionen tragen die Firstpfette. Sie übernehmen zusammen mit den Giebelwänden auch die Querstabilisierung des Daches.

Die Bundstreben liegender Dachstühle werden über Bund- oder Streckbalken zu stabilen Dreiecken zusammengefügt. Das ermöglicht die Konstruktion stützenfreier Dachräume. Die zwischen den Bindern liegenden Pfetten und Sparren erhalten keine zusätzliche Verstärkung.

Beim Bau grosser Dächer werden die Konstruktionsarten meist gemischt oder überlagert. Die Masse der Konstruktionshölzer berücksichtigt Erfahrungen aus Vorgängerbauten und die Anforderungen an Bearbeitung und Statik der unterschiedlichen Verbindungsdetails wie z.B. Kerfen, Zapfen, Überblattungen und Zangen.

Die Binder grosser Dachstühle sind eigentliche Brückenkonstruktionen. Die darunter liegenden Räume sollen nicht mit Stützen und Zwischenwänden verstellt werden. Dazu überbrücken komplizierte Konstruktionen grosse Spannweiten und leiten die Dachlasten auf die Aussenwände ab.

Dächer von öffentlichen Bauten wie Gemeindehäuser, Zeughäuser und Kirchen sowie Dächer von Fabrikantenhäuser sind mit brückenähnlichen Elementen konstruiert.[Abb. 16][Abb. 17][Abb. 18]

Strickbauten sind in der Regel mit Dielenböden konstruiert.[Abb. 19]

Um über dem ohne Balkenlage konstruierten Dielenboden ein Sparrendach aufrichten zu können, werden Stichbalken eingebaut. Das sind Balkenstücke von etwa 80 cm Länge, die über Zapfenverbindungen mit einem parallel zur Aussenwand geführten Balken verbunden sind. 

Die auf Streck-, Bund- oder Stichbalken gesetzten Sparren enden konstruktionsbedingt innerhalb des Gebäudegrundrisses. Um den so genannten Dachfuss vor Wind und Wetter zu schützen, werden Aufschieblinge auf die Sparren und Stichbalken gesetzt. Darauf wird die Dachhaut mit Schindellattung, Schindelunterzug, Konterlattung, Dachlatten und Dachziegeln montiert und als Vordach über die Fassadenebene geführt.[Abb. 22]

Aufschieblinge führen zu einer Verflachung der Dachneigung. Der so entstandene Knick wird auch Dachbruch genannt.

In anderen Fällen markiert ein Dachbruch den Übergang zu einem anderen, gleichzeitig oder später angebauten Hausteil. Die Sparren erhalten keine Überlänge und das Hausvolumen wird gegliedert.[Abb. 23]

Zur Vergrösserung des nutzbaren Dachraums kann ein Kniestock konstruiert werden. Dabei handelt es sich um eine Anhebung des Dachfusses um 60-80 cm über das Niveau der letzten Geschossdecke. Die Bauweise mit Stichbalken kann damit kombiniert werden.[Abb. 24]

An historischen Dächern sind die Sparren als liegende Querschnitte verbaut. Auf diese Weise erhöht sich die Auflagefläche auf den Pfetten. Die Sparren können nicht kippen.[Abb. 25]

Bei heutigen Dachkonstruktionen werden die Sparren stehend montiert. Ein stehender Querschnitt verfügt über mehr statische Höhe und kann grösserer Kräfte aufnehmen, verlangt aber nach Stabilisierung. Die Sparren werden mit Kerven versehen, auf die Pfetten aufgelegt und mit einem grossen eisernen Sparrennagel fixiert.[Abb. 26]

Wird eine Dacheindeckung mit einfach verlegten Biberschwanzziegeln durch eine schwerere Eindeckung mit Biberschwanz-Doppeldeckung oder durch Muldenfalzziegel ersetzt, müssen feine Sparrenquerschnitte verstärkt werden.

Nach dem Einbau einer Wärmedämmung bleibt auf der Dachhaut mehr Schnee liegen. Die nicht mehr durch aufsteigende Wärme schmelzende Schneelast kann zum Bruch von Dachsparren führen.

Eine Sparrenverstärkung wird durch links und rechts an den Sparren montierte Bretter konstruiert.[Abb. 27]

Die Dachräume bescheidener Häuser im Appenzeller Vorderland und im angrenzenden Rheintal sind oft ohne Firstkammer gebaut. Mittelpfetten tragen die Dachlasten auf die Aussenwände ab. Um die Giebelwände nicht ausbauchen zu lassen, werden anstelle der Firstkammerwände Kreuzköpfe oder so genannte «Kreuzgwette» eingebaut. Die verdübelten Balkenstummel zeigen sich an der Aussenwand wie Wände einer durchgestrickten Firstkammer.[Abb. 28]

Dachräume werden für die Belüftung, Belichtung und zur Verbesserung der Nutzung durch Ein- oder Aufbauten ergänzt. Die einfachste Form ist das Dachflächenfenster. An historischen Häusern sollten dafür lediglich Fenstergrössen von 55 x 70 cm verwendet werden. Fenster dieser Grösse lassen sich ohne Verletzung der Sparren einbauen. Sie stören die geschlossene Erscheinung der Dachfläche nur minimal.[Abb. 29]

Bei Bedarf nach grösseren Öffnungen können Schlepp- oder Giebelgauben ins Dach eingefügt werden.[Abb. 30]

Wird ein Dachaufbau direkt auf die Fassadenflucht gestellt, wird er als Lukarne bezeichnet.[Abb. 31]

Beim Einbau von Dachgauben muss wegen des Sparrenabstands von 80 - 120 cm in der Regel eine grössere Öffnung konstruiert werden. Die regelmässige Sparrenordnung wird unterbrochen. Mit zwei quer zur Sparrenrichtung eingefügten Balken wird eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt. Die so genannte Auswechslung überträgt die auftretenden Kräfte auf die benachbarten Sparren.[Abb. 32]

Die Wand- und Dachquerschnitte sollen für eine gute Erscheinung möglichst fein bemessen werden. Zur Versteifung der Konstruktion und für die Aufnahme der Verkleidung wird aussen und innen eine Schalung aufgebracht. Anschliessend wird das vorgefertigte Element direkt auf die vorher erstellte Auswechslung versetzt.[Abb. 33]

Öffentliche Bauten und Fabrikantenhäuser unterscheiden sich von den Dorf- und Bauernhäusern auch durch die Dachform. Am markantesten sind Walmdächer mit ihren auf allen vier Gebäudeseiten sichtbaren Traufen.[Abb. 34][Abb. 35]

Für einem Mansardendach wird ein Sattel- oder Walmdach geknickt. Unter der ersten, steileren Partie, werden Mansardenzimmer mit Mansardenfenstern untergebracht.[Abb. 36] Der Name führt zurück auf Jules Hardouin-Mansart (1646-1708). Er war Hofarchitekt bei Louis XIV.[Abb. 37]

Die vordersten Sparren eines Vordachs werden Flugsparren genannt. Sie liegen auf auskragenden Pfetten und sind über die Verkleidung der Untersicht, der Schindel- und Konterlattung sowie dem Ortbrett mit der Dachkonstruktion verbunden.[Abb. 38]

Eine Spielform der Flugsparrenbefestigung ist das Flugsparrendreieck. Bei Vordächern ohne Untersichtverkleidung übernimmt es die Funktion des Bund- oder Stichbalkens eines Sparrendaches. Stichbalken und Hängesäulen werden mit dem Sparren zu starren Dreiecken verbunden.[Abb. 39][Abb. 40]

Das Flugsparrendreieck ist ein dekoratives Element aus dem 19. Jahrhundert. Es ist an Bauern- und Dorfhäusern wie auch an öffentlichen Bauten anzutreffen.

Die technische Ausführung von Holzverbindungen ändert sich im Laufe der Zeit. Die Konstruktionsdetails ermöglichen das Zusammenspiel von Zug- Druck- und Scherkräften.[Abb. 41]

Die gängigsten historischen Holzverbindungen heissen Zapfen, Scherzapfen, Überblattung, Versatz und Schwalbenschwanz. Als zusätzliche Befestigungsmittel werden Holzdübel und Holznägel, ab dem 19. Jahrhundert Eisennägel und Schrauben verwendet.

Ab der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts werden vermehrt verleimte Balken sowie Bolzen- und Nagelplatten als Verbindungselemente verbaut.

Verbindungen mit Nagelplatten sind günstiger als in handwerklich ausgeführten Details. Sie erfüllen in der Regel die technischen Anforderungen an eine Verbindung.

Nagelplatten passen sich den handwerklich bearbeiteten Bauteilen nicht an. Die Verbindungen wirken deshalb unpräzise.

Historische Konstruktionshölzer und Bohlen wurden von Hand oder mit wasserbetriebenen Gattersägen geschnitten. Die weitere Bearbeitung erfolgte mit Handsäge, Hobel, Stecheisen und Handbohrer.