Roofs 2017-05-50 Hybride dakopbouw maakt dunner en lichter brandveilig dak mogelijk

Isolatie

De eisen voor de isolatie van daken worden steeds verder aangescherpt. ­Tevens moet het dak naast Broof t1 (vliegvuurbestendig) voldoen aan steeds strengere brandwerende eisen en moet er bij voorkeur licht en dun worden gebouwd. Daarnaast dient het dak goed beloopbaar te zijn. Deze ogenschijnlijk tegenstrijdige eisen worden verenigd in het zogeheten Hybride Dak van Wecal Isolatie Techniek. In opdracht van de leverancier is het hybride daksysteem onderworpen aan uitgebreide brandtesten.

Als men een brandveilig dak wil, wordt dit traditioneel gerealiseerd met behulp van een steenwol isolatie. De minimale warmteweerstand voor platte daken is Rc=6 m2.K/W. Als men dit met behulp van steenwol wil realiseren, is een pakket van minimaal 240 mm nodig. Deze dikte van de dakopbouw is in de meeste gevallen niet wenselijk of vanwege het gewicht niet mogelijk. Wecal Isolatie Techniek heeft daarom gezocht naar een oplossing waarmee een dunnere en lichtere dakopbouw wordt bereikt, maar wel wordt voldaan aan de brandwerende eisen. Dit heeft geresulteerd in een isolatiepakket dat bestaat uit Isoroof SB steenwol (80 mm) en een Xtratherm FR-L T&G PIR-isolatie (100 mm).

Volgens directeur Henk van Schaik levert deze opbouw een aantal aanzienlijke voordelen op ten opzichte van een va­riant die enkel uit steenwol bestaat. De dakopbouw wordt er immers stabieler en stijver door en ook wordt de dakopbouw bij toepassing van deze combinatie beduidend lichter, waardoor ook minder zwaar constructief kan worden gedimensioneerd. Andere opvallende winstpunten met dit systeem zijn een blijvend betere beloopbaarheid (klasse C), een dunner pakket (kortere bevestigers), minder volume, minder verticaal transport en dus ook een lagere prijs per m².

Brandtest

Wat betreft brandwerendheid wilde men minimaal een gelijkwaardig resultaat behalen aan een constructie met steenwol en Rc= 3,5 m2.K/W. Daarom zijn de brandeigenschappen van het systeem in december 2016 getest bij Efectis. Erik de Waard van adviesbureau DWAT verzorgde namens Wecal Isolatie Techniek de voorbereiding en engineering van de test. Hij licht de uitgangspunten van de test toe. “In ­Nederland is Efectis een erkende autoriteit op het gebied van brandtesten,” aldus De Waard. “Het onderzoek had tot doel een zoveel mogelijk op de praktijk afgestemde industriële dakopbouw te testen. Het betreft dus het ‘hybride’ daksysteem met als ondergrond een geprofileerde staalplaat op een staalconstructie. De brandtest werd uitgevoerd volgens NEN-EN 1365 en 1363. Classificatie volgens NEN-EN 13501-2. Daarbij wordt gekeken naar drie gevolgen van een brand:

• R: de stabiliteit van de constructie. De constructie zal als gevolg van de hitte doorbuigen (instorten). De test meet de maximale doorbuiging en de buigsnelheid.
• E: vlamdoorslag. De constructie mag geen vlamdoorslag door of langs de opbouw vertonen, langer dan 10 seconden aaneengesloten (branddoorslag)
• I: intensiteit opwarming bovenzijde: ?T 140°C /individueel 180°C (brandoverslag). Als deze hitte wordt bereikt, zal de bovenkant ook kunnen ontvlammen.

Als E optreedt, dan zal automatisch I ook optreden. En als R optreedt, dan zal automatisch ook E (en dus I) optreden. De test wordt dus stopgezet indien R is bereikt. De maximale tijdsduur tot dat moment is de waarde die men aan het einde van de test aan het systeem kan toekennen.”

Dakopbouw

Tijdens de test werd een opbouw van 4x3 meter boven de oven geplaatst, op stalen liggers (HEA 200) en tegen een gasbeton wand. Het model werd aan de kopse zijden (4 m) mechanisch bevestigd. Aan de zijde van de betonnen wand werd het model niet bevestigd om de meting van de doorbuiging mogelijk te maken. Dit is dus een ongunstigere situatie dan in de praktijk.

Het hybride dak bestaat zoals gezegd uit een gecombi­neerde isolatieplaat. De onderlaag bestaat uit een Isoroof SB steenwol isolatie (80 mm, dikte afgestemd op ­bovendal staalplaat). Het betreft een systeem uit platen van 1,2 m x 2,0 m die een lambda-waarde van 0,038 W/m.K ­hebben. Voor deze afmeting is o.a. gekozen omdat op deze manier de tilnorm niet wordt overschreden (de platen zijn lichter dan 25 kg per stuk). Daar bovenop is de Xtratherm FR-L T&G isolatie aangebracht met plaatafmeting 1,2 m x 2,4 m. Hierdoor is het mogelijk de platen te verleggen in halfsteensverband over de Isoroof SB isolatie, waardoor de naden zoveel mogelijk afgedekt zijn. De PIR-platen worden onderling verbonden via een tand-groefverbinding, zodat er geen luchtlekken kunnen ontstaan. Ter plaatse van de gasbeton wand werden de platen voor de test zo strak mogelijk tegen de wand gelegd. De isolatieplaten zijn verticaal onderling aan elkaar verbonden met een kliksponning en aan de geprofileerde staalplaat mechanisch bevestigd met door VRF Europe aangeleverde gegalvaniseerd stalen bevestigers, omdat verondersteld werd dat bij gebruik van een kunststof tule voor bevestiging van de PIR-isolatie de stijfheid van de dakopbouw en daarmee het eindresultaat nadelig beïnvloed zou kunnen worden.

Onder het isolatiesysteem is overigens ook een standaard ­PE-folie T200 als dampremmer aangebracht. Het isolatiesysteem is vervolgens afgewerkt met behulp van met door VRF Europe aangeleverde kunststof tules in de overlap mechanisch bevestigde AlkorPlan F, 1,2 mm PVC dakbedekking. De overlappen van de dakbedekking zijn thermisch gelast. Ter plaatse van de gasbeton wand is de dakbaan licht ­omhoog opgezet, maar niet bevestigd (geen kimfixatie).

Aan de onderzijde van de staalplaat, ter plaatse van de oplegging, is de oplegging op de stalen balk afgedicht met op maat gemaakte Wecal Firestop (een indrukbare flexibele minerale wol met een breedte van 200 mm). Er is geen cannelurevulling toegepast omdat dit in de praktijk in veel situaties ook niet het geval zal zijn. Doordat het dal van de staalplaat hierdoor ‘open’ blijft, zal dit normaal gezien een nadelige invloed hebben op het eindresultaat van de brandeigenschappen van de dakopbouw en zal toepassing van cannelurevulling in de praktijk enkel een verbetering opleveren.

Verloop test

De temperatuur in de dakopbouw en de mate van door­buiging werden tijdens de test gemonitord met behulp van sensoren. De doorbuiging werd bovendien verzwaard door een tegel als ballast. In totaal zijn er verspreid over het oppervlak drie voelers voor de meting van de doorbuiging geplaatst en zeven thermokoppels bovenop het model. “We schrokken wel even toen al direct aan het begin van de test de PE-folie vlam vatte,” vertelt De Waard. “Dit leverde namelijk aan het begin een kortstondige branddoorslag op omdat aan de (open) kopse kanten ter plaatse van de stalen balk vanaf minuut 2 tot ongeveer de 12de minuut lichte vlamverschijnselen waarneembaar waren.” (Zie foto 1)

Een andere afwijking was het gevolg van het opbollen van de dakopbouw door de hitte (in plaats van door­buigen). Dit kwam door de verhoogde temperatuur, met name in de cannelures en bij de muuraansluiting. ­Hierdoor vond een glooiing plaats: er kwam een knik in het pakket. Dat dit ge­beurde, is opvallend: kennelijk ving de stijve, met kliksponning aangebrachte, PIR-isolatie de beweging van het staal op. Door de knik in het pakket konden de voelers hun metingen niet meer verrichten. De test-engineer heeft deze daarom rond de 19de minuut opnieuw op de bedekking geplaatst, om daarmee de meting van de doorbuiging via voelers weer op de juiste wijze te kunnen blijven uitvoeren. Om een goed beeld te verkrijgen van de snelheid van de doorbuiging, was daarmee wel een manuele berekening van de doorbuiging tussen de 19de en de 26ste minuut nodig.

Daarna bleef het pakket stabiel. Na de 35ste minuut (bij een temperatuur van meer dan 900° C) waren de eerste vlammen zichtbaar aan de open zijde van het staaldak en ter plaatse van de aansluiting met de gasbeton wand tekende zich een verdere beweging van het staaldak af. (Zie foto2)

Vanaf de 38ste minuut was de ‘open’ aansluiting op de stalen balk ook de plek waar de eerste vlammen langer dan 10 seconden tot boven de dakbedekking reikten. Dit betekende het falen van criterium E. (Zie foto 3)

Vanaf de 53ste minuut deed hetzelfde verschijnsel zich voor bij de muuraansluiting met de gasbeton wand, wat het falen van criterium I betekende. (Zie foto 4)

Dit was het signaal om de test stop te zetten, hoewel de maximale doorbuiging van 290 mm in geen van de 3 metingen op de dakopbouw nog was bereikt.

Conclusies brandtest

Als we de drie testcriteria nog eens bekijken, zien we het volgende:

De manuele berekening van de doorbuigsnelheid laat zien dat deze na 22 minu­ten is overschreden. De maximale doorbuiging is echter tijdens de test niet gehaald doordat de test is stopgezet toen de kritische waarden van de andere twee criteria werden bereikt. Extrapolatie van de grafiek levert op dat de maximale doorbuiging van de constructie rond de 75ste minuut zou zijn opgetreden.

Geconcludeerd kan worden dat de leverancier het zich niet eenvoudig heeft gemaakt door de test uit te voeren onder omstandigheden die in de praktijk gangbaar zijn. Met de behaalde testresultaten kan aan het systeem in ieder geval de classificatie REI 30/R45 worden toegekend. Deze waarde geldt dus bij een lichtgewicht dakopbouw (ca. 17 kg/m²) en een Rc = 6 m².K/W. Omdat uit temperatuurmetingen werd aangetoond dat de oppervlaktetemperatuur tot aan minuut 53 niet boven de 60 °C is gekomen, kan verondersteld worden dat het systeem ook toepasbaar is met andere typen dakbedekking, mits Broof t1 (vliegvuurbestendig).

De brandeigenschappen van het ­Wecal ­Hybride dak zijn in de praktijk relatief eenvoudig te verbeteren. Zo is de vlamdoorslag/overslag bij vlakke opleg op de
balk te verhogen door toepassing van ­Wecal FireStop, zowel aan de onderzijde van de cannelure als in de cannelure. In dat geval is de waarde van de vlamdoorslag/overslag naar verwachting te verhogen naar zo’n 60 minuten. Door andere maatregelen (zoals o.a. het ter plaatse van de gasbetonmuur aanbrengen van een 80mm Isoroof SB steenwol randisolatie, het plaatsen van een zetstuk tot juist achter de randisolatie en het opzetten en aftapen van de PE-folie achter de aan te brengen randisolatie op het zetstuk) zijn de brandeigenschappen nog verder te verbeteren. Omdat het hier gaat om praktijkgerichte detailoplossingen, zullen deze toepassingen op aanvraag, en in samenwerking met de marktpartijen, voor specifieke projecten aanvullend getest kunnen worden.