Ciepłochronne stropodachy

Zasady projektowania i wykonywania

Odeskowanie pełne lub szalowanie dachowe z drewna

Szalowania z drewna to nośne elementy w płaszczyźnie połaci dachu wykonane z desek, bali lub z płyt drewnopochodnych, które niosą ciężar pokrycia dachu, obciążenia od wiatru i śniegu oraz obciążenia montażowe przy sprzątaniu, pracach remontowych i konserwacyjnych.

Ugięcie szalowań dachowych ogranicza się przy pełnym obciążeniu do 1/200, a pod ciężarem własnym i obciążeniem siłą skupioną 1 kN (osobą) do najwyżej 1/100 (rys. 1). Poszczególne elementy konstrukcji drewnianej mogą być wykonane z:

• drewna litego w postaci desek z drewna iglastego, łączonych na pióro i wpust, d > 24 mm (przy rozstawie krokwi a < 75 cm), szerokość desek 8–16 cm,
• wodoodpornych, klejonych materiałów drewnopochodnych, np. w formie płyt wiórowych lub sklejki budowlanej, d > 19 mm lub według wymagań statycznych.

W przypadku materiałów drewnopochodnych długość ich krawędzi nie powinna przekraczać 2,5 m. Ze względu na zmiany długości zachodzące w płytach o dużych rozmiarach w wyniku skurczu i pęcznienia należy zostawiać między płytami szczeliny:

• 2 mm/m długości krawędzi dla płyt wiórowych,
• 1 mm/m długości krawędzi dla sklejek.

Krawędzie płyt, które nie są oparte na konstrukcji nośnej (krokwie, płatwie), należy łączyć na pióro i wpust. Styki płyt powinny być wzajemnie przesunięte, tak aby nie spotykały się ze sobą cztery narożniki układanych płyt. Przed ułożeniem na powierzchni z płyt kolejnych warstw pokrycia dachowego lub paroizolacji należy szczeliny między płytami osłonić w sposób nieprzesuwny paskami z papy o szerokości b = 20 cm. Płyty należy natychmiast po wbudowaniu osłonić przed opadami atmosferycznymi. W przeciwnym razie w przypadku płyt wiórowych należy się liczyć nawet z 12% spęcznieniem na grubości.

Sposób wykonania szalowania dachowego z desek i bali

Zwyczajowo rozpiętości dla szalowań z desek wynoszą przy lekkich dachach od 80 do ok. 120 cm, a dla szalowań z bali, np. o grubości 60 mm, do ok. 3 m. Deski muszą mieć minimalną grubość 24 mm i powierzchnię przekroju poprzecznego co najmniej 14 cm² (jeżeli elementy łączące i niezbędna nośność nie wymagają większych przekrojów).

By zapewnić rozłożenie obciążenia przy obciążeniu skupionym, deski i bale należy łączyć ze sobą na pióro i wpust (lub w sposób równoważny) zgodnie z wymaganiami normy DIN 1052-1 [1]. Równoważnym połączeniem może być użycie metalowych łączników poprzecznych (tzw. łączników sczepnych). 

Deski i bale należy mocować na każdej podporze. Styki przebiegające równolegle do podpór można wykonywać jedynie na podporach pośrednich (krokwiach, płatwiach, dźwigarach – rys. 3).

Przenoszenie obciążeń poziomych w płaszczyźnie dachu jest możliwe w kierunku podłużnym desek. Odeskowanie pełne lub szalowanie z pojedynczych desek można wciągnąć do współpracy z górnymi pasami drewnianych wiązarów dachowych, jeśli zachowane są następujące warunki według normy DIN 1052-1 [1]:

• rozpiętość wiązara wynosi maksymalnie 12,5 m,
• odstęp wiązarów wynosi maksymalnie 1,25 m,
• szerokość pasa górnego wynosi co najmniej 40 mm,
• stałe obciążenie wiązara jest mniejsze niż 50% całkowitego obciążenia,
• długość połaci jest większa o 80% od rozpiętości wiązara, jednak mniejsza niż 25 m,
• szerokość pojedynczej deski wynosi co najmniej 120 mm,
• pojedyncze deski mocowane są na każdym pasie i na każdym styku desek co najmniej dwoma gwoździami,
• styki desek są wzajemnie przesunięte o co najmniej dwa pola między wiązarami, szerokość styku na pasie górnym wynosi najwyżej 1 m.

Deski mają przenosić obciążenia tylko w kierunku poziomym wzdłuż ich rozpiętości. By obciążenia były stale przenoszone na podpory, należy łączyć odeskowanie w sposób zdolny do przenoszenia sił z tężnikami lub tarczami dachowymi (rys. 2 i 3).

Ochrona drewna

Drewno należy zabezpieczyć przed korozją biologiczną, chemiczną, przed owadami i ogniem stosownie do szczegółowych zasad dla danej konstrukcji i warunków środowiska. Środki zabezpieczające nie mogą jednak wpływać negatywnie na inne materiały wbudowywane w stropodach.

Nachylenie i odwodnienie dachu

W przypadku stropodachów o konstrukcji drewnianej odpowiedni spadek uzyskuje się przez nachylenie konstrukcji wsporczej i nośnej. Ze względu na wiotkość tych konstrukcji i możliwe duże ugięcie minimalny spadek pokrycia wodochronnego, gwarantujący skuteczne odwodnienie, powinien być większy o 2% od wymagań normowych. Wpusty dachowe umieszczane są w najniższych punktach dachu i mocowane mechanicznie do warstwy konstrukcyjnej.

Wodochronne pokrycie bitumiczne

Do wykonywania pokryć mają zastosowanie rolowe lub wstęgowe materiały bitumiczne. Powłoka rozdzielająca i wyrównująca, paroizolacja i warstwy pokryciowe składają się zawsze z wkładki zbrojącej i obustronnych powłok bitumicznych. Wkładki zbrojące stanowią warstwę nośną dla powłok bitumicznych i decydują o właściwościach mechanicznych całego produktu, a szczególnie o:

• wytrzymałości na rozrywanie podłużne, poprzeczne i ukośne,
• wydłużeniu względnym,
• wytrzymałości na rozdarcie po przybiciu gwoździami itp.

Stosowane są specjalne warstwy zbrojące w celu ochrony przed:

• dyfuzją pary wodnej, w formie np. folii aluminiowej,
• przebiciem przez korzenie roślin, w postaci np. powłoki miedzianej,

ewentualnie w kombinacji z innymi warstwami zbrojącymi w celu uzyskania lepszych właściwości mechanicznych. W tabeli 1 zestawiono najczęściej stosowane materiały dla wkładek zbrojących. Na podłożu drewnianym najpierw rozkładana jest warstwa podkładowej papy bitumicznej o zwiększonej wytrzymałości na rozerwanie, przybijana gwoździami papowymi w odstępach co 10 cm, początkowo tylko w obszarze zakładów poszczególnych pasm. Tuż przed wykonaniem warstwy paroizolacji dodatkowo przybija się ją również w środku w odstępach co 25 cm. Do tak przygotowanego podłoża klejone są następne warstwy, co przedstawia rys. 4. Przy czym ze względu na podatność konstrukcji także pierwsza warstwa pokrycia powinna być wykonana z materiału o dużej wydłużalności.

Obrzeża stropodachu i połączenia z przyległymi ścianami

Ze względu na możliwe przemieszczenia wszystkie połączenia tego typu powinny być wykonywane jako przesuwne. W celu ewentualnego przeniesienia sił poziomych warstwa pokrycia powinna być w tych obszarach silnie zamocowana do konstrukcji (zamocowanie liniowe – rys. 5).

Ochrona przed wiatrem

Mocowanie pokrycia dachowego powinno być wykonywane zgodnie z wymaganiami podanymi w tablicy 6 zamieszczonej w publikacji „Stropodachy płaskie na blachach fałdowych z pokryciem z tworzyw sztucznych” [2]. Krawędzie stropodachów z warstwami mocowanymi mechanicznie do podłoża, bez warstw balastowych lub z nimi, należy szczelnie zamknąć. Dzięki temu uniemożliwia się podnoszenie pokrycia na skutek oddziaływania wiatru.

Odporność ogniowa

Stropodachy o drewnianej konstrukcji i izolacji termicznej ze styropianu można oceniać jako odporne na rozprzestrzenianie ognia, jeśli: pokryte są przynajmniej dwiema warstwami pokrycia bitumicznego, jednowarstwowym pokryciem z tworzywa sztucznego o wymaganej odporności i warstwie ochronnej z tkaniny szklanej o gramaturze 120 g/m², pokrycie jest dowolne, ale dodatkowo osłonięte warstwą żwiru o uziarnieniu 16/32 mm i grubości powyżej 5 cm.

Takie stropodachy nie mają jednak sklasyfikowanej odporności ogniowej. Jeśli jest ona wymagana, należy konstrukcję nośną osłonić:

• od spodu odpowiednią okładziną ognioodporną
• lub od góry warstwą żwiru o grubości powyżej 5 cm.

Budowa stropodachu pełnego i jego uwarstwienie

Kolejność warstw oraz ich funkcje w eksploatacji dachu zostały przedstawione na przykładzie stropodachu pokazanego na rys. 4. Numeracja poszczególnych odnośników na rys. 4 odpowiada kolejnym warstwom stropodachu, idąc od dołu do góry.

Warstwa nośna

Dla ograniczonych rozpiętości podpór warstwa nośna może być wykonana np. jako sztywna, masywna konstrukcja płytowa z żelbetu. W przypadku dużych rozpiętości stosuje się zwykle lżejszą konstrukcję szkieletową z drewna, stali lub żelbetu z warstwą nośną stropodachu wspartą na szkielecie i wykonaną np. z drewna lub blachy trapezowej.

Warstwa rozdzielająca i wyrównująca

Zadaniem tej warstwy jest zamknięcie drobnych pęknięć w warstwie nośnej, pochodzących np. od skurczu, wyrównanie podłoża i ochrona warstw ułożonych wyżej przed ewentualnymi wpływami chemicznymi tej warstwy.

Paroizolacja

Chroni ona stropodach przed nadmierną dyfuzją pary wodnej do jego wnętrza i dzięki temu ogranicza do akceptowalnego poziomu zawilgocenie wywołane kondensacją pary wodnej pod zewnętrznym pokryciem. Przy normalnych warunkach eksploatacji pomieszczenia, tj. w temperaturze powietrza 20°C, wilgotności względnej powietrza 50% i izolacyjności termicznej zgodnej z aktualnymi wymaganiami, stropodach pełny będzie chroniony przed nadmiernym zawilgoceniem, jeśli wartość sd paroizolacji będzie wynosić co najmniej 100 m. Paroizolacja ułożona luźno na stropie lub klejona pasmowo do podłoża może jednocześnie pełnić rolę warstwy rozdzielającej i wyrównującej. Najczęściej stosowane materiały paroizolacyjne zestawiono w tabeli 2.

Izolacja termiczna

Jej zadaniem jest:

• umożliwianie utrzymania we wnętrzu budynku przez cały rok warunków komfortu cieplnego,
• ograniczanie strat energii przy ogrzewaniu i zysków ciepła przy ew. chłodzeniu wnętrza pod stropodachem,
• ochrona, razem z warstwą paroizolacji, przed nadmiernym zawilgoceniem kondensacyjnym,
• ochrona warstwy nośnej przed nadmiernymi naprężeniami i odkształceniami termicznymi.

Warstwa wyrównująca ciśnienie pary wodnej i rozdzielająca

Ma ona za zadanie:

• stworzyć nieprzerwaną warstwę powietrza między izolacją termiczną a pokryciem, pozwalającą na wyrównywanie ciśnienia pary wodnej na całej powierzchni dachu,
• umożliwić swobodne przemieszczenia i odkształcenia termiczne pokrycia i zapobiegać przenoszeniu naprężeń termicznych z warstwy izolacji termicznej na pozostałe warstwy,
• chronić warstwy izolacji cieplnej i pokrycia przed wzajemnym niekorzystnym oddziaływaniem chemicznym (np. styropian i miękkie PVC),
• chronić wnętrze stropodachu przed ogniem i promieniowaniem w przypadku stosowania pokryć z tworzyw sztucznych nieosłoniętych od góry ciężką warstwą ochronną.

Warstwa pokrycia

Jej zadaniem jest ochrona wnętrza stropodachu przed różnego rodzaju opadami atmosferycznymi i spiętrzoną wodą na połaci dachu. Pokrycia bitumiczne są zwykle układane w dwóch warstwach klejonych na całej powierzchni, aby uzyskać pełną szczelność na penetrację wody i wiatru. Pokrycia z tworzyw sztucznych stosowane są zwykle w postaci jednej warstwy, luźno ułożonej na podłożu i następnie dociążonej warstwą balastową i/lub mocowanej mechanicznie. Pokrycia, luźno ułożone na warstwie izolacji termicznej lub mocowane do niej punktowo lub pasmowo, mogą jednocześnie pełnić funkcję warstwy wyrównującej ciśnienie i rozdzielającej.

Warstwa ochronna

Funkcje tej warstwy to:

• ochrona pokrycia przed uszkodzeniami mechanicznymi, a także przed ogniem lub promieniowaniem cieplnym,
  zmniejszanie różnicy temperatur i ochrona pokrycia przed promieniowaniem słonecznym (szczególnie z zakresu UV), dzięki czemu zwiększa się jego trwałość,
• lekka warstwa ochronna (tylko dla pokryć bitumicznych), wykonana fabrycznie w postaci posypki z drobnego żwirku łupkowego, oprócz funkcji osłonowych może spełniać równocześnie rolę warstwy rozdzielającej dla ciężkiej warstwy ochronnej. Przy powłokach z tworzyw sztucznych zaleca się ewentualnie stosowanie tkanin sztucznych o gramaturze powyżej 300 g/m2 w celu ochrony mechanicznej warstw pokryciowych.

Warstwy użytkowe

Są one związane ze sposobem użytkowania stropodachu. Pełnią funkcje podobne jak w warstwach ochronnych, a oprócz tego pozwalają na uzyskanie nawierzchni odpowiedniej dla ruchu pieszego lub kołowego, lub warstwy gruntu do uprawy roślin.

Grubości termoizolacji i dobór materiałów termoizolacyjnych – wymagania minimalne

Zgodnie z rozporządzeniem ministra infrastruktury z 6 listopada 2008 r. [3] wartości współczynnika przenikania ciepła U stropodachów nie mogą być większe niż Umax(tabela 3).

W nowych rozwiązaniach mają zastosowanie takie materiały termoizolacyjne, do których można bezpośrednio przyklejać pokrycie papowe. Z tego powodu materiały stosowane do ociepleń muszą charakteryzować się dużą odpornością na działanie wody, wysoką wytrzymałością na ściskanie i zginanie, stabilnością wymiarów i niskim współczynnikiem przewodzenia ciepła. Najczęstsze zastosowanie mają obecnie płyty ze styropianu, płyty z polistyrenu ekstradowanego XPS oraz płyty z wełny mineralnej.

Norma PN-EN 13163 [4] podaje klasyfikację wyrobów ze styropianu pod względem zdolności do przenoszenia obciążeń. Według jej zapisów oraz wymagań normy PN-B-20132 [5] w stropodachach o konstrukcji drewnianej można stosować płyty ze styropianu typu EPS 100 lub EPS 200 odmiany samogasnącej o masie od 20 kg/m³, a w szczególnych wypadkach o masie 30 kg/m³ i więcej. Dokładne kody oznaczeń dla danych klas i poziomy wymagań dla danego typu płyt termoizolacyjnych podane są w normie PN-B-20132 [5].

Lepszym materiałem do ociepleń stropodachów są płyty z pianki polistyrenowej XPS o wytrzymałości na ściskanie od 200 do 700 kPa dla gęstości objętościowej od 28 do 38 kg/m3. W stropodachach płaskich mają również zastosowanie płyty twarde z wełny mineralnej o masie objętościowej przekraczającej 110 kg/m3. Kody oznaczeń płyt z wełny mineralnej zgodnie z ich zastosowaniem podaje norma PN-EN 13162 [6].

W tabeli 4 zestawiono wyniki obliczeń minimalnych grubości płyt termoizolacyjnych dla wartości współczynnika U = 0,25 W/(m²·K) zgodnie z aktualnymi wymaganiami ochrony cieplnej [3] oraz dla porównania dla budynków energooszczędnych przy wartości U = 0,15 W/(m²·K).

Jak wynika z danych zawartych w tabeli 4, mimo tzw. ciepłej konstrukcji wsporczej wykonanej z drewna wymagane minimalne grubości płyt termoizolacyjnych wynoszą dla standardowych rozwiązań dachów ok. 15 cm, natomiast dla budynków energooszczędnych ok. 25 cm. Ponadto, jak łatwo zauważyć, wpływ grubości deskowania pełnego oraz ochronnej posypki żwirowej na grubość termoizolacji jest niewielki.

Szczegóły stropodachu

Wymagania ogólne dotyczące rozwiązań szczegółów stropodachów

W miejscach styku stropodachu z elementami wystającymi ponad jego poziom, jak ściany budynków wyższych, kominy, a także wokół otworów odpływowych czy kominków odpowietrzających, wymagane jest specjalne ukształtowanie połączenia, zapewniające całkowitą szczelność, ale i możliwość przemieszczeń. Szczególnej uwagi i specyficznych obróbek wymaga także całe obrzeże płaskiego stropodachu.

Wszystkie detale muszą być wykonane tak, aby możliwe było łatwe ich konserwowanie, naprawa i kontrola aktualnego stanu. Dla sposobu wykonania połączeń istotne jest, czy połączenie stropodachu z innymi elementami odbywa się na jednolitej, sztywnej konstrukcji nośnej, czy też połączenie osłania niezależne elementy konstrukcyjne. W przypadku styku dwóch konstrukcji możliwe są wzajemne przemieszczenia obydwu części, a w ich następstwie pojawią się w warstwach pokrycia siły rozciągające i ścinające (połączenie ruchome – rys. 5).

Całkowitą szczelność i ciągłość pokrycia można uzyskać jedynie wtedy, gdy materiał pokrycia i połączeń ma te same lub zbliżone właściwości. Uszczelnienia pokrycia dachowego na obrzeżach, w miejscach styków z elementami wyższymi czy nad szczelinami dylatacyjnymi muszą przenosić siły poziome. Konieczne jest więc ich mocowanie w tej płaszczyźnie (mocowanie liniowe – rys. 5). W przypadku sztywnej konstrukcji nośnej i dodatkowo przy ciężkim pokryciu z warstwą osłonową lub użytkową mocowanie liniowe nie jest konieczne.

Połączenie stropodachu ze ścianami budynków wyższych, attykami, kominami itp.

Wysokość specjalnych obróbek w miejscach połączeń stropodachów z wyższymi elementami budynku powinna wynosić:

• przy nachyleniach poniżej 5° nie mniej niż 15 cm (rys. 5),
• przy nachyleniach powyżej 5° nie mniej niż 10 cm.

W rejonach, w których występują obfite opady śniegu, wysokości te powinny być jeszcze większe. Pionowe elementy obróbek powinny być na całej swojej wysokości całkowicie szczelne dla spiętrzonej wody z topniejącego śniegu, zacinającego deszczu i rozbryzgujących się na powierzchni stropodachu kropli wody. Pionowa warstwa izolacyjna musi być właściwie zamocowana, aby zapobiec obsuwaniu się jej i rozszczelnieniu obróbki. W przypadku pokryć bitumicznych realizuje się to przy użyciu sztywnych profili mocowanych do ściany co 20 cm (rys. 5). Profile te muszą być przerwane w miejscach szczelin dylatacyjnych. Paroizolacja powinna być wywinięta do góry powyżej warstwy termoizolacji (rys. 5).

Przy pokryciach bitumicznych należy unikać zaginania ich pod kątem prostym. Trójkątne profile, wykonane np. ze styropianu, umieszczone w narożach pozwalają zapobiec ostremu zaginaniu warstw pokrycia. Izolacja wywinięta na ścianę przyległą do stropodachu powinna być wklejona pomiędzy warstwy pokrycia i od góry osłonięta tynkiem o dużej przyczepności, aby zapobiec ewentualnej utracie szczelności połączenia. Warstwa izolacyjna połączenia jest dodatkowo osłaniana od wpływów środowiskowych i uszkodzeń mechanicznych blaszanym profilem i ewentualnie warstwą żwiru (rys. 5).

Przy drzwiach tarasowych wysokość pionowego wywinięcia izolacji wodoszczelnej ponad poziom pokrycia powinna również wynosić nie mniej niż 15 cm. Można tę wysokość zmniejszać o 5 cm tylko wyjątkowo, gdy odpływ wody z tarasu odbywa się bez zakłóceń, a kontrola szczelności obróbki jest możliwa na bieżąco. Ponad górną krawędzią obróbki połączenia należy wytworzyć kapinos, który spowoduje odrywanie od krawędzi ściany wody spływającej po niej. Przykładowe szczegóły stropodachów dla wybranych konstrukcji drewnianych przedstawiono na rys. 6, 7 i 8.

Podsumowanie

Długotrwałą niezawodną eksploatację stropodachu pełnego na konstrukcji drewnianej zapewni: dobór odpowiednich materiałów o wysokiej jakości, zastosowanie właściwej kolejności warstw, w tym rozdzielających i ochronnych, poprawne wykonanie detali, a w szczególności obrzeży dachu i przebić dachowych (kominów, włazów, świetlików itp.), właściwe ocieplenie zgodnie z aktualnymi wymaganiami ochrony cieplnej budynków [3].

Literatura

1. DIN 1052-1, „Holzbauwerke Berechnung und Ausführung”, Ausgabe April 1988, Verlag, Berlin 1988.
2. Cz. Byrdy, A. Byrdy, „Stropodachy płaskie na blachach fałdowych z pokryciem z tworzyw sztucznych”, „Dachy Płaskie”, nr 1/2010.
3. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2008 r., nr 201, poz. 1238).
4. PN-EN 13163:2009, „Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie. Wyroby ze styropianu (EPS) produkowane fabrycznie. Specyfikacja”.
5. PN-B-20132:2005, „Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie. Wyroby ze styropianu (EPS) produkowane fabrycznie. Zastosowania”.
6. PN-EN 13162:2009, „Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie. Wyroby z wełny mineralnej (MW) produkowane fabrycznie. Specyfikacja”.
7. „Izolacje styropianowe w budownictwie. Poradnik dla projektantów”, Termo Organika, Kraków 2005.

CZERWIEC 2010

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!