Basiskennis Bouwkunde: Dakelementen, Sandwichelementen

Referentienummers

• Sandwichelementen (daken)
• (27) Daken, afdaken en luifels
• 24.52 vloer-, wand- en dakelementen (ruwbouwtimmerwerk)
• Dakelementen hellende daken, Dakelementen plat dak, Sandwichelement

Samenstelling

Systeemopbouw dakelementen, sandwichelementen

Voor platte daken

Voor platte daken zijn er meerdere soorten dakelementen in de handel. Maar ze  hebben allemaal als overeenkomst dat het dakvlak snel dichtgelegd kan worden.

• Sandwichelementen, voor op balklagen. Geschikt voor afwerking met baanvormige dakbedekkingen. Opbouw (voorbeeld):
  • Cachering: gebitumineerd glasvlies;
  • Isolatie: PIR hardschuim;
  • Onderplaat met hol- en dolverbinding: multiplex, OSB3, spaanplaat (evt. met witte zichtzijde).
• Sandwichelementen, zelfdragend, voor overspanningen tot maximaal 3.850-7.000 mm (bij Rc-waarde = 6,0 m²K/W). De platen kunnen worden bedekt met baanvormige dakbedekking of met een sedumdak. Opbouw (voorbeeld):
  • Buitenplaat: OSB3;
  • Kern: EPS (brandvertragend gemodificeerd) of vlas; voorzien van geïntegreerde verstijvers of ribben;
  • Binnenplaat: gipskartonplaat+spaanplaat met witte zichtzijde, spaanplaat wit gegrond, multiplex;
  • Afwerking: spaanplaat met witte zichtzijde en geïntegreerde dampremmende laag.
• Prefab dakelementen voor uitbouwen, met name voor nieuwsbouw in de woningbouw, zelfdragend, voorzien koudebrugonderbrekingen, dakbedekking (EPDM of anders) en eventueel een daktrim. De kern is van lichtbeton of een stalen frame met lichtbeton opstanden, in combinatie met EPS of PIR. Het totaal heeft een Rc-waarde van 6,0 m²K/W. Deze elementen worden op maat gemaakt en zijn voorzien van een stadsuitloop.

Voor hellende daken

Sandwichelementen bestaan over het algemeen uit een onder- en bovenplaat waartussen thermische isolatie is opgesloten. De isolatie is volledig gehecht aan het plaatmateriaal, waardoor het bijdraagt aan de sterkte en stijfheid van de elementen. Op de bovenplaten zijn tengels aangebracht. De randen van de elementen zijn voorzien van sponningen voor onderlinge aansluiting.

Voor woningbouw of traditionele kapvormen worden sandwichelementen als volgt worden onderscheiden:

• Voor gordingendaken: staand gelegd (lengte van nok tot muurplaat) of liggend gelegd;
• Zelfdragende dakelementen/sandwichpanelen: vaak met extra randhout voor extra stijfheid en sterkte;
• Voor sporendaken: dakelementen liggend gelegd over sporen (renovatie);
• Voor afdekking met riet: bovenplaat geschikt voor directe bevestiging;
• Voor renovatie: dakelementen vaak zonder onderplaat, op bestaand beschot;
• Voor getoogde daken;
• Als geheel daksegment.

Elementopbouw/materiaal van dakelementen, sandwichelementen

Woningbouw, hellend dak

Dakelementen of sandwichelementen voor hellende daken worden uit de volgende onderdelen samengesteld:

• Onderplaat:
  • Spaanplaat: minimaal P3 voor niet dragende functies, minimaal P5 voor dragende functie– vaak voorzien van witte folie;
  • Triplex: uitwendig minimaal exterieur gelijmd klasse D, inwendig minimaal klasse H;
  • OSB: minimaal klasse 3, rookklasse s2;
  • Hardboard: klasse HB-H, volumieke massa ≥ 800 kg/m³;
  • Cementgebonden houtspaanplaat: volumieke massa ≥ 1.250 kg/m³;
  • Gipsvezelplaat: minimale buigsterkte 5,50 N/mm²;
  • Gipskartonplaat.
• Eventuele dubbele onderplaat: om brandwerendheid of geluidwerendheid te bereiken wordt er vaak een 2^e onderplaat aangebracht met meer massa, bijvoorbeeld een gipsvezelplaat of een gipskartonplaat;
• Dampremmende laag;
• Kern: PIR-hardschuim, PUR-hardschuim, EPS 60, minerale wol, vlas. Er worden ook combinaties van isolatiematerialen toegepast door fabrikanten, met als doel om een hogere isolatiewaarde te bereiken, zoals voor passiefhuis;
• Bovenplaat: zie onderplaat – wordt vaak voorzien van folie met fabrikantnaam en onderscheidende fabrikantkleur;
• Tengels, sporen, panlatten: vurenhout.

Staalbouw, hellend dak

Grote hallen kunnen snel van een dak voorzien worden met sandwichelementen. De bovenplaat kan op meerdere manieren worden behandeld, in de kleuren zoals de fabrikant opgeeft. De opbouw is als volgt (voorbeeld):

• Bovenplaat: gecoat staal of aluminium, vaak trapeziumvormig;
• Kern: PIR- of PUR-schuim;
• Onderplaat: gecoat staal of aluminium, vaak vlakke plaat.

Fabricagemethode van dakelementen, sandwichelementen

Aan dakelementen en sandwichelementen die voldoen aan het KOMO keurmerk wordt de eis gesteld dat ze zijn vervaardigd onder voorwaarden die KOMO daaraan verbonden heeft. Dakelementen en sandwichelementen die daaraan voldoen zijn voorzien van een KOMO attest-met-certificaat.

Een attest is een specificatie van eigenschappen van het betreffende product, terwijl er naast duidelijk omschreven toepassingsvoorwaarden ook de verwerkingsvoorschriften een essentieel onderdeel van het attest vormen.

Na afgifte van een attest vindt in het bedrijf dat de producten vervaardigd geen keuring of controle meer plaats door KOMO. De afnemer moet door keuring zelf na gaan of de producten bij aflevering aan de in het attest opgenomen specificaties voldoen. In de meeste attesten zijn aanwijzingen voor deze keuring opgenomen.

Toebehoren bij dakelementen, sandwichelementen

Elementen met een klein eigen draagvermogen zullen om te kunnen functioneren, naast voldoende ondersteuning tegen doorbuiging, ook voorzien moeten worden van voldoende bevestigingsmiddelen om afschuiving te voorkomen.
Deze middelen kunnen bestaan uit normale handelsproducten zoals draadnagels, houtdraadbouten, gripankers, etc., maar ook uit specifiek voor bepaalde dakelementen ontworpen verbindingsmiddelen als parapluspijkers met dubbele kop, haaknagels en dergelijke. Deze specifieke verbindingsmiddelen worden door de fabrikant meegeleverd.

Accessoires bij dakelementen, sandwichelementen

Het is mogelijk om dakelementen/sandwichelementen te bestellen waar prefab houtachtige dakkapellen in zijn opgenomen. Ook kunnen prefab stelkaders worden ingebouwd voor een snelle montage van dakramen.

Bij na-isolatie van hellende daken bieden leveranciers gootoplossingen aan, die geïntegreerd kunnen worden in het renovatiepakket, met een minimum aan aanpassingen in de bestaande gootlijn.

Vorm en afmeting

Afmetingen van dakelementen, sandwichelementen

Prefab dakelementen of sandwichelementen hebben de volgende diktes (met maatverschillen per leverancier):

* bij Rc = 6,0 m²·K/W

Raadpleeg voor de diktes van andere Rc-waardes de informatie van de fabrikant.

Prestaties

Mechanische eigenschappen van dakelementen, sandwichelementen

Productsterkte

Dakelementen met een klein eigen draagvermogen vormen uitsluitend het dakbeschot. Voor de sterkte en stijfheid kan worden uitgegaan van de door de fabrikant opgegeven maximaal toelaatbare overspanningen.

Dakelementen met een groot eigen draagvermogen vormen naast het beschot tevens de dakconstructie. Deze elementen moeten dus voldoen aan de eisen die gesteld worden aan de sterkte, stijfheid en stabiliteit volgens NEN-EN 1995 (hout) en NEN-EN 1993 (staal).

Ook de folies spelen een rol in de bepaling van de trekstijfheid en treksterkte van de spaanplaat.

Dakelementen die geleverd worden met een KOMO attest moeten voldoen aan BRL 0101 Houtachtige dakconstructies.

Fabrikanten van dakelementen vermelden per type wat de maximale overspanningslengte is en op welke manier de elementen bevestiging moeten worden.

Vuur, explosie en dakelementen, sandwichelementen

Voor het bereiken van een brandwerend dakelement of sandwichelement wordt isolatiemateriaal op basis van kunststof vaak brandvertragend behandeld. Minerale wol is van nature brandvertragend. Om de totaal gewenste brandwerendheid te bereiken wordt in het dakelement of sandwichelement bijvoorbeeld ook een plaat op basis van gips verwerkt.

Met dakelementen en sandwichelementen kan voldaan worden aan B-s1-d0 (NEN-EN 13501-1).

Gassen, vloeistoffen, vaste stoffen en dakelementen, sandwichelementen

Waterdichtheid

Elementen met een basisplaat zijn voorzien van een beschermlaag tegen de gevolgen van het binnendringen van stuifsneeuw of opgestuwd regenwater. Als beschermlaag worden toegepast dampdoorlatende folie (PVC) en speciaal ontwikkelde folies.

Diffusie

Bij toepassing van warmdakconstructies of dakconstructies boven ruimten die geen natte cel bevatten, heeft de dampdoorgang geen invloed op de dakelementen.

Voor zogenaamde kouddakconstructies of toepassing van dakconstructies boven een natte cel kan dit wel het geval zijn. In die gevallen is het van belang de waterdampdoorlatendheid of het diffusieweerstandsgetal van de dakconstructie te kennen. Bij de toepassing van cacheerlagen daarentegen wordt in de regel de dampremmende waarde van deze lagen uitgedrukt in het product van de μ-waarde van het betreffende materiaal en de dikte in meters (μd of Sd). 

Onderstaande tabel geeft een indicatie van de dampweerstandsgetallen:

De bovenplaat moet dampopen zijn (lage Sd-waarde), zodat waterdamp en bouwvocht weg geventileerd kunnen worden. Hoe meer damp-open, hoe beter vocht en damp uitdrogen.

De onderplaat moet zodanig dampopen zijn, dat wel het damptransport van binnen naar buiten afgeremd wordt. Daarmee wordt condensatie en schimmel voorkomen. Dat kan bereikt worden door de Sd-waarde van de binnenkant minimaal 5 maal hoger aan te houden dan de Sd-waarde aan de buitenzijde.

Bestandheid

De isolatiematerialen moeten zodanig afgeschermd worden verwerkt, dat ze niet door vogels en knaagdieren kunnen worden aangetast.

Voor dakplaten in een vochtige omgeving zijn varianten ontwikkeld die daartegen bestand zijn.

Luchtdichtheid

Platen onderling kunnen met luchtdichte veren op elkaar aangesloten worden. De aansluitingen op kopgevels en muurplaten verdiend in het ontwerpstadium al aandacht, om ervoor te zorgen dat op die plaatsen de juiste afdichtingsmethode (PUR-schuim, compressiebanden, luchtdichte tape) wordt toegepast.

Thermische eigenschappen van dakelementen, sandwichelementen

Om aan de huidige strenge eisen te kunnen voldoen, is een dakelement of een sandwichelement met een Rc-waarde lager dan 6,0 m²K/W in nieuwbouw niet meer toe te passen (Bouwbesluit tabel 5.1).

Om aan de strenge eisen te voldoen van passiefhuis, Nul-op-de-meter en het toekomstige BENG (per 2020) hebben fabrikanten elementen op de markt gebracht met Rc-waardes van 9,0 – 10,0 m²K/W.

Akoestische eigenschappen van dakelementen, sandwichelementen

Ra-waarde voor wegverkeer: 23 - 41 dB(A).

De waarde is afhankelijk van het gebruikte isolatiemateriaal en de dikte van het isolatiemateriaal. Door de onderplaat of bovenplaat van extra beplating te voorzien (zie "Elementopbouw/materiaal") kan de geluidsisolatie met een paar dB worden verhoogd. Hierdoor verandert de maximaal toelaatbare overspanning en moet dus in een vroeg stadium worden meegenomen in de berekeningen.

Toepassing

Functionele bruikbaarheid van dakelementen, sandwichelementen

Dakelementen en sandwichelementen vormen het dakbeschot voor hellende daken en dienen als draagconstructie voor de dakbedekking van pannen, leien of geprofileerde platen. Zowel in de woningbouw als in de utiliteitsbouw worden ze toegepast en niet alleen in nieuwbouw. Er zijn ook dakelementen ontwikkeld voor renovatieprojecten (hoofdzakelijk woningbouw).

Dakelementen voor platte daken vormen de ondergrond voor de dakbedekking op basis van kunststof of bitumen.

Economische bruikbaarheid van dakelementen, sandwichelementen

Door de snelle verwerking ten opzichte van het traditionele dakbeschot, zijn dakelementen arbeidskosten besparend.

Voorschriften voor dakelementen, sandwichelementen

Dakelementen en sandwichelementen moeten voldoen aan de eisen gesteld in NEN-EN 1995 (hout) en NEN-EN 1993 (staal).

Daarnaast moeten ze volgens Bouwbesluit tabel 5.1 een Rc-waarde ≥ 6,0 m²K/W hebben (nieuwbouw).

Ontwerpdetails voor dakelementen, sandwichelementen

Vrijwel alle fabrikanten van dakelementen leveren bij hun producten documentatie waarin principedetails zijn opgenomen van de onderlinge aansluitingen en van de aansluiting van de elementen op andere bouwdelen. Een punt waar in het kader van energiezuinig wonen enorm de nadruk is op komen liggen, is de luchtdichtheid van de gehele constructie. Dat speelt bij dakelementen en sandwichelementen natuurlijk ook een grote rol. Denk maar aan de aansluitingen van de elementen onderling op elkaar, op de muurplaat, op de kopgevel, op de woningscheidende wand, op de nokgording, op dakkapellen en dakramen en de aansluiting van doorvoeringen op het dakelement.

Ten aanzien van de toepassing van dakelementen en sandwichelementen kan nog worden opgemerkt dat de totale dikte veel geringer is dan een dakconstructie met gordingen of sporen met traditioneel aangebracht beschot en isolatie.

In het algemeen kan nog worden gesteld dat:

• toepassingsvoorwaarden van de dakelementen vermeld staan in de bijbehorende KOMO attesten;
• bij de toepassing van kunsthars gebonden platen rekening gehouden moet worden met neveneffecten zoals vermeld staan bij “Milieu en gezondheid”.

Verwerking en montage

Transport, opslag van dakelementen, sandwichelementen

Dakelementen worden doorgaans per vrachtauto door de fabrikant of leverancier droog op het werk aangevoerd. Bij opslag dienen de elementen vrij te zijn van een vochtige ondergrond. Ondersteuningen dienen overeen te komen met de toelaatbare overspanning.

Voorbereiding voor dakelementen, sandwichelementen

De voorbereiding voor de plaatsing van dakelementen moet zodanig zijn dat de elementen zonder stagnatie gelegd kunnen worden.

Verwerking van dakelementen, sandwichelementen

Dakelementen die voorzien zijn van een KOMO attest moeten volgens de bijbehorende verwerkingsvoorschriften worden verwerkt, getransporteerd en opgeslagen.

Dakelementen met een klein eigen draagvermogen

Deze elementen worden met hun lengterichting loodrecht op de ondersteuning aangebracht, onderling verbonden en vastgenageld.

Dakelementen met een groot eigen draagvermogen

Zware dakelementen en daksegmenten worden met behulp van een bouwkraan geplaatst. Lichtere elementen kunnen ook per bouwlift naar boven worden getransporteerd en daar handmatig op de juiste plaats worden gelegd. Geschakelde langspanelen worden een voor een vanaf de muurplaat naar de nog gelegd en verankerd.

Bewerkbaarheid van dakelementen, sandwichelementen

Vrijwel altijd is er sprake van maatwerk. Mocht het voorkomen dat dakelementen bewerkt moeten worden, dan kan dat alleen bij dakelementen met een klein eigen draagvermogen. De standaard elementen kunnen met behulp van een hand- of circelzaag op maat worden gemaakt.

Bescherming van dakelementen, sandwichelementen

Eventuele gootoverstekken en overstekken over kopgevels moeten tegen het indringen van water beschermd.

Milieu en gezondheid

Gezondheid en dakelementen, sandwichelementen

Bij de toepassing van spaanplaat dat is gebonden met een UF-kunstharslijm bestaat de kans op een hinderlijk prikkelende geur. Deze geur wordt veroorzaakt door de niet gebonden formaldehyde die uit de plaat vrijkomt (zg. formaldehyde-emissie). Hierdoor ontstaat er in een ruimte een bepaalde concentratie van deze stof. Om de voorkomen dat dit als hinderlijk en daardoor ook als schadelijk wordt ervaren, is een grens vastgesteld waar deze concentratie onder moet blijven (20 mg/Nm³ – Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu). Ook in het KOMO-attest wordt hier aandacht aan besteed.

Levensduur van dakelementen, sandwichelementen

Gezien de lange ervaring van de bouwindustrie in de ontwikkeling van dakelementen en sandwichelementen, kan worden aangenomen dat onder normale omstandigheden dat de elementen tijdens de economische levensduur van het bouwwerk hun functie blijven behouden.

Referenties

Geraadpleegde bronnen

KIWA BDA Tussen de regels

Buigings- en dwarskrachtvervorming van sandwichelementen, de Groot, W.H.

Houtdatabase

HBO Bouwkunde - Bouwfysica 8^e druk tabellenbijlage, Thiemen Meulenhoff

BRL 0101 Houtachtige dakconstructies

Nieman - Artikel Roofs Hellende daken

Productinformatie van leveranciers

 NEN Normen