Roofs 2018-10-68 Is het dakbedekkingssysteem bestand tegen de belasting van installaties? (premium)

Belasting van dakbedekkingssystemen

Welk type dakisolatie, en welk dakbedekkingssysteem, is het meest geschikt voor het opvangen van de belastingen via (door derden aan te brengen) installaties op daken, die ook nog frequent onderhoud vergen en dus beloopbaar moeten zijn? Denk bijvoorbeeld aan het (achteraf) aanbrengen van zonnepanelen, al dan niet op grotere frames gemonteerd, waarbij met name de statische belasting een grote rol kan spelen. In dit artikel worden basisricht­lijnen aangegeven die in dit soort gevallen gebruikt kunnen ­worden, zodat het functioneren van het dakbedekkings­systeem gegarandeerd kan blijven.

Erik de Waard, DWAT

In de dagelijkse praktijk komt het steeds vaker voor dat niet vooraf, maar juist achteraf (lees: na de start van de dakwerkzaamheden) de vraag gesteld wordt of het dakbedekkingssysteem dat wordt aangebracht bestand is tegen belastingen, uitgeoefend door achteraf erop aan te brengen installaties. Op het moment dat de vraag wordt gesteld, of het nu vooraf of achteraf is, moet goed verwoord worden:

• Welke belasting er door het dakbedekkingssysteem dient te worden opgevangen;
• of het installaties betreft die frequent belopen noodzakelijk maken;
• wie de voorzieningen aanbrengt en onder wiens verantwoordelijkheid.

Dit laatste aspect is meer uitvoeringstechnisch en uiteraard wel van belang, maar dit artikel gaat in eerste instantie verder in op de optredende belasting en het eventueel beloopbaar maken van daken.

Als we even enkel naar de optredende belastingen op daken kijken, dan bekijken we hier de meest kritische situatie, waarbij de belasting direct uitgeoefend wordt op de bovenzijde van het dak­bedekkingssysteem, zoals bijvoorbeeld het geval is bij frames met zonnepanelen. Op basis van de dakopbouw geldt dan sterk vereenvoudigd:

• Is de dakconstructie bestand tegen de extra belasting;
• is er sprake van een volledig dragende ondergrond (bijv. beton), of is deze niet volledig dragend (bijv. geprofileerd staal);
• is er sprake van een drukvast isolatiemateriaal;
• is er sprake van een ‘begaanbaar’ dakbedekkingssysteem.

Voor wat betreft de dakconstructie: aanvullende belastingen zullen altijd moeten zijn vrijgegeven door een constructeur, in het meest ideale geval ook de constructeur die het ­gebouw heeft ontworpen. Met name bij renovaties kun je hier problemen tegenkomen, omdat in de tijd de rekenregels voor het doorrekenen van belastingen nu inmiddels Europees geharmoniseerd zijn en er dus andere uitgangspunten zouden kunnen gelden.

Voor wat betreft het al dan niet volledig dragend zijn van de ondergrond, geldt dat er bij opname van een statische belasting rekening gehouden moet worden met een hogere belasting, naarmate het dragend oppervlak kleiner wordt. Dit hangt weer samen met de stijfheid van de ondergrond, maar kan ook positief beïnvloed worden door toepassing van een buigstijf isolatiemateriaal als PIR, eventueel met kliksponning.

Omdat het toe te passen isolatiemateriaal dus een brugfunctie heeft in de dakopbouw, en de krachten via de relatief dunne laag flexibele dakbedekking lineair overgebracht worden op de bovenzijde van de isolatie, is de drukbelast­baarheid van de thermische isolatie misschien wel de belangrijkste factor om externe krachten in combinatie met dakbedekkingssystemen op te vangen.

Daar waar installaties regelmatig belopen moeten worden, kan het noodzakelijk zijn het aangebrachte dakbedekkingssysteem ter plaatse aanvullend te beschermen, bijvoorbeeld door het toepassen van een beschermlaag of het voorzien van tegels als looppad in de te belopen zones. Bij toepassing van tegels moet de belasting ervan dus ook weer opgenomen kunnen worden door de thermische isolatie ter plaatse.

Voor het op druk belasten van isolatiematerialen geldt ­binnen Europa dat afhankelijk van de toepassing van het isolatiemateriaal en, in algemene zin, met minimaal drie ­factoren rekening is te houden, indien de belasting als ­statisch beschouwd mag worden:

• Druksterkte conform NEN-EN 826 : Bepaling van de ­samendrukbaarheid, aangeduid met CS;
• vervorming bij verhoogde temperatuur en korte duur ­conform NEN-EN 1605: Bepaling van vervorming bij ­gespecificeerde drukbelasting en temperatuur­omstandigheden, aangeduid met DLT;
• kruip bij lange duur onder normale omstandigheden, ­conform NEN-EN 1606: Bepaling van de kruip bij drukbelasting, aangeduid met CC.

Omdat thermische isolatiematerialen vallen onder een ­geharmoniseerde Europese productnorm, kunnen fabrikanten de drie eigenschappen aangeven (declareren) in prestatie­verklaringen (Declaration of Performance (DOP)) en op de CE-labels die eraan gekoppeld zijn. Zo kunnen eindgebruikers dus direct zien of er prestaties voor het betreffende materiaal zijn vastgelegd.

Maar dan begint het eigenlijk pas, want elk van de drie eigenschappen moet op de juiste wijze geïnter­preteerd worden.

Zo geldt voor druksterkte dat deze bij maximaal 10% ver­vorming bepaald wordt. D.w.z.: heeft het materiaal bij 10% de hoogste waarde (omdat het zo flexibel is), dan wordt die waarde vastgelegd. Maar bezwijkt het materiaal al bij 2% vervorming (omdat het zo stijf is), dan geldt die waarde bij de declaratie. Maar dat heeft dus wel grote invloed op de optredende krachten: ga je uit van twee materialen met gelijke druksterkte en gelijke dikte van 200 mm, dan beweegt de flexibele isolatie dus maximaal 20 mm en de stijvere ­variant maximaal 4 mm. De druksterkte is een eenmalige proef en zegt verder niets over duurbelasting en/of temperatuursinvloeden. Een vergelijk tussen EPS 150 en PIR met 150 kPa druksterkte zegt dus niets over de mate van vervorming ervan omdat de drukbelastingscurve anders is en kan dus ook niet vergeleken worden met een materiaal met hogere druksterkte (XPS of EPB (Fesco)) of lagere druksterkte (MWR (steenwol)).

Voor het duurgedrag onder invloed van temperatuur en druk bestaat sinds begin jaren ‘90 al de zogeheten UEAtc classificering A, B, C en D, die een koppeling maakte naar niet begaanbaar (A), beperkt begaanbaar (B), beloopbaar (C) en berijdbaar (D) en die later in Europa is omgevormd tot DLT classificering waarbij de volgende criteria gelden:

• DLT(1)5 20kPa belasting, bij 80?C, 48 uur, vervorming ­maximaal 5%;
• DLT(2)5 40kPa belasting, bij 70?C, 168 uur, vervorming maximaal 5%;
• DLT(3)5 80kPa belasting, bij 60?C, 168 uur, vervorming maximaal 5%;

Het zal niet verbazen dat de klassen 1, 2 en 3 overeenkomen met de begaanbaarheidsklasse B, C en D, maar er is wel een belangrijk verschil: de temperatuur waarbij bij de klassen B/C/D bepaald worden, zijn in alle gevallen 80?C. Wanneer de test uitgevoerd wordt bij ???C, dan geldt het resultaat ­enkel voor geballaste dak­bedekkingssystemen! Voor EPS geldt, afhankelijk van temperatuur en densiteit, klasse B/C, voor MWR geldt B/C of D, voor PIR C/D en voor EPB D.

Het gedrag onder langdurige belasting is eigenlijk meer bedoeld voor isolatiematerialen die in vloeren toegepast worden en geeft inzage in de te verwachten vervorming over een langere periode onder normale temperatuurs­omstandigheden (23?C). Gangbaar is een periode van ?? jaar met een blijvende vervorming van maximaal ?? en dan de daarbij behorende drukbelasting. Voor een aantal materialen, zoals bij EPS, PIR en MWR, is op basis van ervaring deze drukbelasting aan te geven naar densiteit van de isolatieplaat en liggen deze op een derde of vierde van de CS-waarde voor de gangbare typen, toegepast als begaanbare dakisolatie.

Als we de drie voornoemde parameters beschikbaar ­hebben, dan kan elke voorgestelde belasting beoordeeld worden. Hieronder een paar rekenvoorbeelden.

Geldt voor bijvoorbeeld het frame van de zonnepanelen een belasting van 100 kg/m² dan betekent dit een statische last van 1000 N/m² en dat komt overeen met 1 kPa. Kies je dan een PIR isolatiemateriaal met CS150 DLT(2) en CS(2/10)40, dan is het niet moeilijk om te veronderstellen dat de aan­gebrachte belasting gemakkelijk opgenomen kan worden door de isolatie, die dan ook nog eens beloopbaar is, ­immers DLT(2) = klasse C. De 100kg/m² komt ongeveer ­overeen met 60 mm grindballast, dus is een bekende ­aanname, ook voor het gewicht dat nodig is om een ­zonne­paneelframe windvast te maken.

Het wordt al moeilijker als de belasting opgeschroefd wordt naar 10000 N/m², wat overeenkomt met 10kpa. Dit soort belastingen kom je tegen bij bijvoorbeeld glaswasinstallaties, die door middel van een rails met bielssysteem afsteunen op de ondergrond. Het gewicht van de glaswasrail + het oppervlak van de biels en de stijfheid ervan leiden al gauw tot dit soort belastingen.

Kiezen we hetzelfde PIR isolatiemateriaal met CS150 DLT(2) en CS(2/10)40, dan is het eerst de vraag of temperatuur hier van invloed is. Immers, als dit niet het geval is (omdat er bijvoorbeeld een zware ballastlaag is voorzien op het dak), dan zal de blijvende vervorming ook bij 10kPa veel lager blijven dan 2% (de kruip is immers bepaald bij 40kPa), en is er ook geen risico op beschadiging van de isolatie (de plaat bereikt nooit de maximale drukbelasting).

Wordt deze situatie bekeken voor een dakbedekkingssysteem zonder afwerklaag, dan moet de invloed van de temperatuur meegenomen worden. De DLT(2) geeft een vervorming aan van maximaal 5% bij 40 kPa en 70?C en indien de PIR isolatie een klasse C-plaat is, geldt 80?C als temperatuur. Er is een factor 4 ‘veiligheid’ over t.o.v. de optredende belasting, dus er mag van uitgegaan worden dat de optredende vervorming ook ruim lager zal zijn dan maximaal 5%. De temperatuur is hierbij enkel van belang indien deze daadwerkelijk tezamen met de belasting optreedt, pas je onder de afsteuning een extra beschermbaan toe, wat ook aan te bevelen is als extra bescherming voor de dakbedekking eronder: dan is er ook hier geen risico op beschadiging van de isolatie.

Met name in situaties met dakbedekkingssystemen die niet al beschermd worden, moet dan nog apart bekeken worden of deze bestand zijn tegen de optredende belastingen en beloopbaar zijn. De toepassingsvoorwaarden zijn relatief eenvoudig terug te vinden in de KOMO-attesten van het betreffende dakbedekkingssysteem, in combinatie overigens met declaraties die ook hier terug te vinden zijn op CE-labels van de dakbanen. Bij vervormingen > 3 mm op een relatief klein oppervlak van maximaal 100 mm diameter dient door de fabrikant van het dakbedekkingssysteem aangegeven te worden of deze hiertegen bestand is en/of er beschermende maatregelen nodig zijn. Een groter oppervlak tegeldrager zou hier al een oplossing kunnen bieden.

Tenslotte: als het gaat om een dakbedekkingssysteem waarin mechanische bevestigers zijn voorzien die zich ook kunnen bevinden in de belaste zones, dan moet gekozen worden voor een bevestiger die kan meeveren. In de markt zijn hiervoor diverse typen kunststof tulesystemen voorhanden.