Roofs 2017-08-10 Rekenregels voor bevestiging dakbedekkingen van zink en koper (premium)

Download Download

Zinken en koperen dakbedekkingen

Voor de bevestiging van dakbedekkingen worden in Nederland specifieke rekenregels gegeven via NEN 6707 en NPR 6708. Dit betreft zowel de regels voor de bepaling van de windbelasting als methodes om de sterkte te bepalen. Deze regels zijn voor zowel hellende als platte daken afgeleid uit resultaten van onderzoek dat in de laatste decennia in Nederland is uitgevoerd. Voor hellende daken waren met name onderzoeksresultaten beschikbaar voor dakpannen. Dit betreft zowel onderzoek naar de invloed van drukvereffening op de windbelasting als de ontwikkeling van een testmethode voor de sterkte van mechanisch bevestigde dakbedekkingen.

Chris Geurts, TNO

Zinken en koperen dakbedekkingen komen in verschillende vormen voor, echter deze waren tot heden niet expliciet meegenomen in de rekenregels. De bepaling van type en aantal bevestigingen van zinken en koperen dakbedekkingen gebeurt in de praktijk op basis van richtlijnen die door leveranciers en branchevereniging de Zinkmeesters zijn opgesteld. Deze zijn vooral gebaseerd op ervaring.

In opdracht van De Zinkmeesters heeft TNO een voorstel gemaakt hoe op basis van reeds bestaande kennis de bevestiging van zinken en koperen dakbedekkingen kan worden opgenomen in NPR 6708.

Bevestigingssystemen

Zinken en koperen dakbedekkingen kunnen worden onderverdeeld in felsdaken, roevendaken en daken voorzien van losagnes. De bevestiging van deze systemen gebeurt met specifieke verbindingsmiddelen, meestal op een houten onderconstructie.

Voor de windbelasting op dakbedekkingen is het verschil in winddruk aan de binnenzijde (of spouwzijde) en buitenzijde van de dakbedekking van belang. De winddruk aan de buitenzijde is gegeven in de norm voor windbelasting, NEN EN 1991-1-4, en hangt af van de vorm en afmetingen van het gebouw, de dakhelling en de locatie op het dak waar het betreffende onderdeel zich bevindt. De druk aan de binnenzijde, waar meestal een geventileerde spouw aanwezig is, hangt af van de mate waarin het systeem het mogelijk maakt dat er druk kan worden vereffend tussen buiten en spouw. Dit wordt bepaald door de grootte, locatie en aantal openingen die er aanwezig zijn in de dakbedekking. Is er een goede drukvereffening mogelijk, dan zal de druk in de spouw zich snel aanpassen aan de druk buiten en is de resulterende belasting op de dakbedekking relatief klein. Dit uit zich in een lage waarde voor de drukvereffeningsfactor ceq, welke is gedefinieerd in de Nederlandse Nationale Bijlage bij NEN EN 1991-1-4.

Rekenregels van NPR 6708

De windbelasting op zinken dakbedekkingen wordt bepaald door de stuwdruk qp volgens NEN EN 1991-1-4 / NB, vermenigvuldigd met de van toepassing zijnde drukcoëfficiënten en eventuele drukvereffeningsfactor ceq. Ook deze zijn in NEN EN 1991-1-4 gedefinieerd. Deze windbelasting moet worden vermenigvuldigd met de veiligheidsfactor ?w om de rekenwaarde pd te verkrijgen. De totale formule ziet er als volgt uit:

De factor cg is de combinatie van de veiligheidsfactor, drukcoëfficiënten en drukvereffeningsfactor, en deze is in NPR 6708 uitgewerkt voor verschillende typen dakbedekkingen, zowel voor platte als hellende daken. Tot op heden waren zinken en koperen dakbedekkingen daar niet bij inbegrepen. De factoren cpi, cpe en ?w zijn afhankelijk van het gebouw,
en niet zozeer van de dakbedekking zelf, en zijn direct af te leiden uit de Eurocodes. De factor ceq brengt in rekening in hoeverre gerekend kan worden met drukvereffening. Hiervoor zijn voor zinken gevel- en dakbedekkingen nog geen waarden opgenomen in de regelgeving. Voor dakpannen en platte daken zijn deze in de Nederlandse Nationale Bijlage bij EN 1991-1-4 (waarin de windbelasting op gebouwen wordt bepaald) opgenomen.

Zinken dakbedekkingen worden doorgaans aangebracht op een onderdak dat (bij benadering) luchtdicht is uitgevoerd. Op dit onderdak is ofwel een met buitenlucht geventileerde luchtspouw aanwezig met latten (bij voorkeur ongeschaafd vuren) waarop het zink is bevestigd, ofwel het zink wordt direct op het onderdak aangebracht, zonder luchtspouw.
Dit laatste wordt ook wel aangeduid als warmdak-constructie, niet te verwarren met (de opbouw van) een warm dak constructie bij platte daken.

Indien de druk in de spouw zich snel kan vereffenen met de externe druk, wordt een netto belasting gevonden op de dakbedekking die kleiner is dan de externe druk. Dit wordt met een drukvereffeningsfactor kleiner dan 1 in rekening gebracht. Er zijn voor zover bekend geen metingen beschikbaar van de drukverschillen over zinken dakbedekkingen voor verschillende configuraties. Ten behoeve van dit rapport wordt hier een inschatting gemaakt van de mate van drukvereffening en wordt een voorstel geformuleerd voor
een waarde die ten behoeve van de NPR 6708 kan
worden gebruikt.

Windbelasting op zinken dakbedekking

Het toepassen van losagnes als dakbedekking heeft veel overeenkomsten met een dakbedekking met pannen of leien. Dit betreft kleine elementen die schubvormig worden aangebracht. De overgangen tussen de losagnes worden gevormd door omgezette randen van het zink. De druk buiten kan vereffenen met de druk in de spouw door de spleten tussen de randen van de losagnes. Omdat de permeabiliteit gelijkmatig verdeeld is over het dakvlak, maakt dit een goede vereffening mogelijk. Voorgesteld wordt voor losagnes een ceq = 0,5 te hanteren voor alle dakzones. Deze waarde komt overeen met de waarde voor dakpannen in de randzones van het gebouw en er wordt voorgesteld deze voor het hele dakvlak te hanteren. Dit levert de volgende uitdrukking voor cg (bij luchtdicht onderdak).

De meeste zinken dakbedekkingen worden uitgevoerd als gefelsde dakbedekking. Omdat zink erg gevoelig is voor vocht, moet eventueel vocht onder het zink worden afgevoerd, of moet worden voorkomen dat er vocht aan de onderzijde van het zink kan komen. Er zijn twee uitvoeringsvormen te onderscheiden:

A: Toepassing van een geventileerde spouw, waarbij in de luchtspouw ongeschaafde vuren delen zijn aangebracht, waarop het zink is bevestigd. Deze ongeschaafde vuren delen zorgen voor buffering van eventueel vocht, wat vervolgens door ventilatie kan worden afgevoerd. Ventilatie is mogelijk door openingen bij de goot en nok van het dak. De felsen zelf laten geen of weinig lucht door. Het ontbreekt aan meetgegevens over de luchtdichtheid van felsen. Met name dubbele felsen kunnen als luchtdicht worden beschouwd. Dit betekent in de praktijk dat er geen drukvereffening plaatsvindt door de openingen in het dakvlak. De druk in de spouw wordt bepaald door de externe drukken ter plaatse van de nok en de goot. Bij de voor de windbelasting maatgevende windrichtingen kan worden aangenomen dat hier een onderdruk aanwezig is, wat leidt tot een onderdruk onder de felsbanen. Dit heeft een gunstig effect op de in rekening te brengen belasting op de bevestigingen. Omdat gekwantificeerde gegevens ontbreken, wordt aangeraden een ceq = 1 te hanteren (en cpi = 0). Dit levert:

Voor ongeïsoleerde daken, waarbij er geen luchtdicht onderdak aanwezig is, geldt dat cpi = +0,2 moet worden gehanteerd (bij gesloten gebouwen) of cpi = + 0,6 bij open gebouwen. Dit levert, voor gesloten gebouwen:

B: Felsdaken worden ook als warmdak-constructie toegepast. In dat geval wordt het zink rechtstreeks aangebracht op de isolatielaag, met toepassing van een dunne laag materiaal die ervoor zorgt dat geen vocht bij het zink kan komen. De industrie kan voorschrijven dat het zink met een back-coating moet worden uitgevoerd.

Omdat er in deze uitvoering onder de zinken felsbanen geen vrij toegankelijke spouw aanwezig is, kan er geen (of nagenoeg geen) drukopbouw plaatsvinden onder het zink.
Dit betekent dat bij het optreden van een externe druk als gevolg van de vervorming van de zinken baan een tegendruk ontstaat onder het zink, die het effect heeft van drukvereffening over de zinken baan. Dit is vergelijkbaar met het vereffenen van druk over een baanvormige dakbedekking op platte daken. Zolang de uiteinden luchtdicht zijn uitgevoerd en er geen toestroming van lucht kan plaatsvinden, zal dit effect aanwezig zijn. Het ontbreekt momenteel echter aan metingen of gevalideerde modellen om dit effect te kunnen inschatten. Als conservatief geachte aanname wordt hier voorgesteld voor deze constructies een ceq = 0,8 in rekening te brengen en cpi = 0 te kiezen. Dit levert de volgende uitdrukking voor cg:

Bij toepassing van roeven en schakelsystemen wordt net als bij felsbanen een geventileerde spouw toegepast, maar omdat de aansluiting tussen de banen niet luchtdicht is kan er ook luchtuitwisseling plaatsvinden in de roef en bij de schakels. Dit betekent dat er een betere drukvereffening plaatsvindt dan bij felsen. In eerder onderzoek is door TNO een ceq van 0,8 voorgesteld voor roevendaken. Voorgesteld wordt hier deze ook voor schakelsystemen te gebruiken.
Bij luchtdichte onderdaken is cpi = 0.

Dit levert de volgende uitdrukking voor roevendaken en schakeldaken (al dan niet met geventileerde spouw):

Omdat voor de zinken dakbedekkingen andere waarden voor de drukvereffeningsfactor worden voorgesteld dan die voor dakpannen, welke zijn geïmplementeerd in NPR 6708, zijn aangepaste tabellen opgesteld voor de volgende situaties:

Hellende daken voorzien van een dakbedekking van zink, opgebouwd met losagnes.
Hellende daken voorzien van een dakbedekking van zink met gefelsde banen, met een geventileerde spouw.
Hellende daken voorzien van een dakbedekking van zink met gefelsde banen, welke zonder geventileerde spouw zijn aangebracht.
Hellende daken voorzien van een dakbedekking van zink, bevestigd met roeven.

De hierboven gegeven uitdrukkingen per systeem zijn uitgewerkt voor verschillende dakhellingen en dakzones. Vervolgens zijn voor de praktische hanteerbaarheid zowel de dakzones vereenvoudigd en zijn meerdere dakhellingen bij elkaar genomen zodat een voor de praktijk hanteerbare serie tabellen resulteert. Deze tabellen zijn verder uitgewerkt in een vorm die direct te implementeren is in NPR 6708. Tevens zijn voorwaarden geformuleerd ten aanzien van de uitvoering van het dak en dakbedekking op basis waarvan de tabellen geldig zijn.

Voorbeelden van de uitgewerkte tabellen zijn hier gegeven voor tweezijdig hellende daken met gesloten onderdak.

Voor de zone-indeling, zie paragraaf 7.2.3 van NPR 6708, weergegeven in het figuur op pagina 11.

Sterkte van de bevestigingen

Zinken dakbedekkingen worden via zogeheten klangen aan elkaar gekoppeld en met nagels of schroeven aan een houten onderconstructie bevestigd. Voor de beoordeling van de weerstand, of sterkte, van de zinken dakbedekking zijn de volgende aspecten van belang:

de koppeling van de dakbedekking aan de klang;
de sterkte van de klangen zelf;
de sterkte van de bevestiging van de klangen aan de onderconstructie.

Er is geen standaard beproevingsmethode beschikbaar die specifiek is toegesneden op deze bevestigingssystemen.

Er kan voor de aspecten 2 en 3 worden aangesloten bij proeven die thans in NEN 6707 en NPR 6708 zijn gegeven voor de bevestiging van dakbedekkingen op houten onderconstructies. Het toepassingsgebied voor die proeven kan worden uitgebreid met de bevestigingsmiddelen voor zinken dakbedekkingen. Voor aspect 1 zal een beoordelingsmethode nader moeten worden uitgewerkt.

Implementatie in normen

De rapportage van TNO [1] is inmiddels ter beschikking gesteld aan de norm-subcommissie ‘Bevestiging van dakbedekking’ van NEN, en het is de bedoeling deze zo
snel mogelijk te implementeren in de volgende herziening van NPR 6708.

Referenties

TNO rapport TNO 2016 R11358, Bevestiging van dakbedekkingen en gevelbekledingen van zink en koper, november 2016
NPR 6708: Bevestiging van dakbedekkingen, Nationale Praktijk Richtlijn.
NEN EN 1991-1-4/NB: Eurocode Windbelastingen op constructies, inclusief de Nederlandse Nationale Bijlage.
NEN 6707: Bevestiging van dakbedekkingen