.
Strona główna | Technika i technologieBłędy projektowe i wykonawcze świetlików dachowych z płyt poliwęglanowych

Błędy projektowe i wykonawcze świetlików dachowych z płyt poliwęglanowych

Świetliki stosowane w polskich warunkach klimatycznych wymagają starannego projektowania
i wykonania. Niezbędne jest stosowanie rozwiązań systemowych połączeń i styków płyt dachowych zgodnie z odpowiednimi instrukcjami wykonawczymi. Artykuł przedstawia błędy popełnione na jednym z dachów.


Fot. 1. Widok powierzchni dachu nad hallem głównym budynku użyteczności publicznej

Świetliki stosowane w polskich warunkach klimatycznych wymagają starannego projektowania i wykonania. Niezbędne jest stosowanie systemowych połączeń i styków płyt dachowych zgodnie z odpowiednimi instrukcjami wykonawczymi. Zasady prawidłowego budowania świetlików dachowych przedstawiono w artykule „Świetliki dachowe z płyt poliwęglanowych”, DACHY 4/2009 (cz. 1) i 6/2009 (cz. 2).


Fot. 2. Fragment konstrukcji wsporczej przekrycia z płyt poliwęglanowych (widoczny dźwigar kratowy z płatwiami dwuteowymi, na których oparto łukowe belki z ryglami)

Przekrycie i konstrukcja wsporcza dachu analizowanego budynku
Budynek zlokalizowany jest w Beskidach, na wysokości ok. 655 m n.p.m. Świetlik będący przedmiotem opracowania stanowi przekrycie hallu głównego budynku, ma powierzchnię walcową o wymiarach w rzucie ok. 30,5 × 15,3 m i jest wykonany z przeźroczystych płyt poliwęglanowych. Widok ogólny dachu pokazano na fot. 1.


Fot. 3. Zawilgocenie strefy okapu powstałe w wyniku nieszczelności dachu

Na kratowych dźwigarach dachowych o stalowej konstrukcji rurowej z łukowym pasem górnym o rozpiętości ok. 1530 cm oparte są płatwie dachowe dwuteowe PE 220 w rozstawie ok. 255 cm. Stężenia połaciowe podłużne oraz stężenia pionowe między dźwigarami wykonane są z prętów o przekroju okrągłym z regulacją za pomocą śrub rzymskich. Na płatwiach stalowych oparto stalowe łukowe elementy rurowe o przekroju 50 × 50 × 3 mm z profili zimnogiętych, biegnące w sposób ciągły od kalenicy do okapu. Do elementów tych prostopadle zamocowano poziome rygle stalowe o tym samym przekroju będące podparciem dla aluminiowych profili (por. fot. 2). Profile aluminiowe stanowią bezpośrednie podparcie dla tworzących przekrycie dachu płyt poliwęglanowych.


Fot. 4. Miejscowe uszkodzenie górnej powierzchni płyt poliwęglanowych

Przedmiotem artykułu jest właśnie przekrycie dachu oraz aluminiowa konstrukcja wsporcza.

Obecny stan techniczny przekrycia dachowego
Na podstawie oględzin aktualnego stanu dachu oraz rozmów z użytkownikami budynku stwierdzono zalewanie wodą opadową części ścian oraz podłogi w hallu głównym budynku. Nieszczelności występowały w wielu punktach dachu, zarówno w okresie letnim, jak i zimowym (por. fot. 3). Zaobserwowano zewnętrzne uszkodzenia płyt poliwęglanowych, powodujące wewnętrzne zabrudzenia kanałów płyt dachowych (por. fot. 4) i w konsekwencji zmniejszenie ich przepuszczalności światła (fot. 5).


Fot. 5. Zmniejszona przepuszczalność światła spowodowana wewnętrznym zabrudzeniem kanałów płyt


W trakcie eksploatacji na dachu przeprowadzono prace remontowo-naprawcze, polegające m.in. na zamontowaniu dodatkowych rygli podpierających płyty dachowe. Dodatkowe rygle ze względu na zastosowanie drewnianych listew wypełniających nie zostały ściśle spasowane do dolnej powierzchni płyt dachowych (fot. 6).


Fot. 6 Dodatkowy rygiel z nadbitką drewnianą, nie przylegającą ściśle do dolnej powierzchni płyt poliwęglanowych

Połączenia płyt na długości w kalenicy oraz w styku poprzecznym wykonano z zastosowaniem listew kryjących z uszczelkami gumowymi, które ze względu na przecieki doszczelniono silikonem (por. fot. 7).


Fot. 7. Styk poprzeczny płyt dachowych nad ryglem (widok od dołu). Widoczne zabrudzenia płyt zostały spowodowane okresowym spiętrzaniem wód opadowych, wnikających do wnętrza budynku (widoczne są również próby doszczelnienia od wewnątrz styku belka stalowa-profil aluminiowy)

Uszczelnienie przebić płyt poliwęglanowych wokół przewodów kominowych wykonano za pomocą samoprzylepnych taśm butylowych w sposób niestaranny, nie gwarantujący szczelności połączenia styku płyt dachowych ze ścianami komina (fot. 8).


Fot. 8. Obróbka komina za pomocą taśmy butylowej nie gwarantuje szczelności połączenia

Krawędź płyt poliwęglanowych wzdłuż okapu zabezpieczono za pomocą listew dociskowych, widocznych na fot. 9. Listwy zamocowano niestarannie, tworząc nierówną krawędź okapu (fot. 9). W linii okapu widoczne są nieprawidłowo zamontowane i obluzowane łączniki (fot. 10) oraz źle zamontowane listwy uszczelniające (fot. 11). Obróbki krawędziowe w okapie zostały wykonane niedokładnie, przez co wysuwają się spod listew kryjących z powodu braku ich zamocowania (fot. 12). Fragmenty okapu z rynnami zostały wykonane niepoprawnie; rynny pod wpływem zsuwającego się śniegu uległy uszkodzeniu (fot. 13).    


Fot. 9. Okap z listwami kryjącymi, tworzącymi nieliniową krawędź dachu

Uwagi o brakach w projekcie
Forma i kształt dachu budynku jest rozwiązaniem atrakcyjnym architektonicznie. Ze względu na funkcję powierzchni wewnętrznej budynku (hall główny) zastosowano nowoczesne, systemowe rozwiązania przekrycia przezroczystego dachu dla uzyskania maksymalnego doświetlenia wnętrza. Rozwiązanie takie wymaga jednak innej lokalizacji, w bardziej przyjaznym klimacie zewnętrznym.


Fot. 10. Nieprawidłowe zamocowanie listwy dociskowej przy okapie dachu (obluzowane i ukośnie mocowane łączniki)

Ponieważ analizowany dach znajduje się na wysokości ok. 650 m n.p.m., podlega on wpływom klimatycznym charakterystycznym dla okolic górskich (strefa opadów śniegu IV wg [5] lub 3 wg [6]). W klimacie górskim zaleca się realizować obiekty o stromych dachach oraz o pokryciach zapewniających odpowiednią trwałość i wytrzymałość na obciążenie śniegiem lub wiatrem. Powyższych wymagań zaprojektowany dach nie spełnia. 


Fot. 11. Za krótka listwa kryjąca połączenie podłużne płyt poliwęglanowych. Po prawej stronie widoczna źle zamontowana (przesunięta) uszczelka – krawędzie uszczelek zostały zgniecione


Błędy projektowe
  • Zaprojektowany dach ma za małe nachylenie połaci jak na górską lokalizację – dach powinien być dachem stromym.
  • Zaproponowane rozwiązanie materiałowe pokrycia dachowego jest nieprawidłowe.


Fot. 12. Wysunięty spod listwy dociskowej w okapie fragment obróbki blacharskiej

Dla pokryć z płyt poliwęglanowych minimalny spadek wynosi 9% (wg [3]) – warunek ten nie jest spełniony w strefie kalenicowej; dodatkowo w przypadku krycia dachu płytami z poprzecznymi stykami uszczelniającymi minimalny spadek połaci dachowych powinien wynosić 20% (wg [4]).
  • Zastosowane w projekcie płyty poliwęglanowe na dachu o tak łagodnym spadku i dużych wymiarach (ok. 30,5 x 15,3 m w rzucie) wymagają ręcznego usuwania śniegu z połaci, zwłaszcza w strefie kalenicowej.


Fot. 13. Odgięta pod ciężarem zsuwającego się śniegu rynna dachowa

Ze względu na wytrzymałość płyt dachowych chodzenie po ich powierzchni zgodnie z [3] jest zabronione. W projekcie nie  uwzględniono lokalizacji pomostów i stref komunikacji w celu umożliwienia odśnieżania dachu bez uszkodzenia płyt poliwęglanowych.
  • Maksymalna powierzchnia okien świetlików wg [8] w związku z przepisami dotyczącymi oszczędzania energii nie powinna przekraczać wielkości:

A0 max = 0,15 Az + 0,03 Aw(1)
gdzie:
Az – jest sumą pól powierzchni rzutu poziomego wszystkich kondygnacji nadziemnych (w zewnętrznym obrysie budynku) w pasie o szerokości 5 m wzdłuż ścian zewnętrznych,
Aw – jest sumą pól powierzchni pozostałej części rzutu poziomego wszystkich kondygnacji po odjęciu Az.


Fot. 14. Odkrywka oparcia płyt dachowych w linii okapu. Widoczny brak taśmy paroprzepuszczalnej na krawędziach płyt oraz otwór po łącznikach wkręcanych przez płyty. Łączniki   mocują płyty w sposób niepodatny na odkształcenia termiczne – jest to niezgodnie z [3]

Wzór powyższy obowiązuje dla okien oraz przegród szklanych i przeźroczystych o współczynniku przenikania ciepła Uk nie mniejszym niż 2,0 [W/(m2K)].
  • Analizowany fragment dachu nie powinien być nazywany świetlikiem ze względu na wymiary oraz funkcję przekrycia całego segmentu budynku (porównaj wzór 1). Zatem powinien spełniać wymagania ochrony cieplnej budynków wg [8], odpowiadające stropodachom.


Rys. 1. Przekrój podłużny przez płytę wzdłuż kanalików z zabezpieczeniem wnętrza kanalików wg [3]

Zgodnie z [8] minimalny współczynnik przenikania ciepła U dla stropodachów budynków użyteczności publicznej wynosi 0,25 W/(m2K), a nie 1,5 W/(m2K) jak w analizowanym świetliku, i to bez uwzględnienia mostków termicznych na licznych podporach płyt. Niska izolacyjność projektowanego dachu powoduje powstawanie zatorów lodowych w strefie okapu (ze względu na  temperatury niższe niż w strefie kalenicy), będących przyczyną zalewania wodą wnętrza budynku w okresie zimowym. Dach o niskich parametrach izolacyjnych wymaga dużych nakładów na ogrzewanie oraz potrzebuje wysokosprawnej instalacji klimatyzacyjnej w okresie letnim.


Fot. 15. Rozstaw mocowania listew kryjących w styku podłużnym płyt dachowych wynosi 29 cm i jest za duży


Błędy wykonawcze
Opisywany dach od czasu realizacji był wielokrotnie doszczelniany, zarówno w okresie bezpośrednio po wybudowaniu budynku (przez wykonawcę w ramach napraw gwarancyjnych), jak również w terminie pogwarancyjnym. Naprawy polegały na zagęszczeniu podpór poprzecznych (rygli) płyt dachowych, na wymianie załamanych w okresie zimowym płyt poliwęglanowych oraz na doszczelnieniu styków płyt.


Fot. 16. Nieprawidłowe zamocowanie listew kryjących w okapowym styku poprzecznym przy rozstawie łączników ok. 36 cm

Podczas przeprowadzonej inwentaryzacji dachu i wykonanych odkrywek zaobserwowano następujące usterki:
  • Rozwiązanie podparcia podłużnego i poprzecznego płyt jest wykonane z zastosowaniem elementów niesystemowych (niezgodnie z projektem, który zalecał systemowe rozwiązania oparcia mocowania płyt na podporach).


Fot. 17. Nieliniowo przykręcone listwy styku poprzecznego płyt oraz błędne doszczelnienie styków poprzecznych, powodujące zatkanie odpływu wody z powierzchni płyt


Zgodnie z projektem do mocowania płyt poliwęglanowych należało zastosować systemowy profil termoizolacyjny (ciepły profil). Na podstawie odkrywki stwierdzono zastosowanie aluminiowych profili zamkniętych bez przekładek termoizolacyjnych. Ponadto zastosowano niesystemową listwę kryjącą. Rozwiązanie niesystemowe nie gwarantuje szczelności połączeń płyt (fot. 18). Rysunek prawidłowego mocowania płyt na podporze przedstawiono w artykule [2].
  • l Pierwotny układ podparcia płyt został zrealizowany niezgodnie z dokumentacją projektową i był przyczyną załamania płyt poliwęglanowych pod wpływem obciążenia śniegiem.
Projektowany rozstaw podparć płyt dachowych nie został wykonany podczas pierwotnej realizacji dachu – projekt zakładał podparcie płyt co 1,5 m. W strefie kalenicowej płyty pierwotnie podparto w układzie podpór ok. 1,2 × 3,0 m, co nie spełniało warunków nośności płyt pod normowym, obliczeniowym obciążeniem śniegiem S = 2,2 kN/m2 wg [5], a tym bardziej wg [6]
(S = 4,0 kN/m2). Spowodowało to zagrożenie bezpieczeństwa użytkowników pod wpływem załamania i zsunięcia się z podpór płyt dachowych.
  • Zastosowany układ styków poprzecznych płyt (styk w kalenicy, styk pośredni w odległości ok. 3 m od kalenicy oraz styk w okapie w odległości ok. 6 m od poprzedniego styku jest nieprawidłowy.


Fot. 18. Odkrywka profilu aluminiowego stanowiącego podporę podłużną płyt dachowych. Widoczny jest brak profilu izolacyjnego. Widoczne wielokrotne miejscowe przebicie profilu aluminiowego podpory z powodu wielokrotnego mocowania listwy kryjącej (przebicie i rozszczelnienie profilu) 


Styk pośredni znajduje się w strefie małego pochylenia dachu (znacznie poniżej 20% wg [4]), co powoduje spiętrzenie wody opadowej w miejscach styku i przecieki w wyniku hydrostatycznego parcia wody w połączeniach płyt. Odległości między stykami poprzecznymi płyt w dolnej strefie dachu wynoszą 6 m ,co ze względu na podłużne odkształcenia termiczne powoduje odkształcenia łączników na podporach. Przy założeniu przegubowego podparcia w dolnej podporze płyty (por. fot. 14), odkształcenie termiczne obliczone zgodnie z [7] wynosi ok. 9,8 mm, a wg [3] może wynosić 18 mm.
  • Zastosowany rozstaw łączników mocujących listwy kryjące w stykach podłużnych i poprzecznych jest za rzadki.

Maksymalny rozstaw łączników w stykach podłużnych i poprzecznych wg [4] wynosi 25 cm. Zmierzone rozstawy łączników wynoszą ok. 29 cm dla styku podłużnego płyt, a w szczególnie narażonych na przeciekanie stykach poprzecznych – ok. 36 cm (por. fot. 15 i 16).
  • Odkrywka wykazała brak zastosowania taśm paroprzepuszczalnych w dolnej strefie płyt poliwęglanowych zalecanych w [3].
Zgodnie z [3] w górnej i dolnej krawędzi płyt należy stosować taśmy uszczelniające. Taśmy te mają zabezpieczać przed kondensacją pary wodnej w płytach oraz chronić płyty przed przeciekami wody z i do kanałów płyt. Na fot. 14 pokazano niezabezpieczoną taśmą krawędź dolną płyty dachowej. Na rys.1 przedstawiono przekrój podłużny przez płytę wraz z taśmami zabezpieczającymi.
  • Rozwiązanie okapu zostało wykonane nieprawidłowo.
W okapie dachu nie zastosowano kapinosów jak na rys. 1, co jest przyczyną zamakania ścian (porównaj fot. 12).
  • Doszczelnienie styków poziomych wykonano nieprawidłowo.


Fot. 19. Blaszany gąsior kalenicowy z wysuwającymi się uszczelkami z tworzywa sztucznego

Listwy styku poprzecznego są mocowane nieliniowo i powodują spiętrzenie wody opadowej (fot. 17). Podstawowym mankamentem powodującym przecieki jest zamknięcie możliwości odpływu wody opadowej wzdłuż styków podłużnych płyt (wzdłuż tzw. profili słupowych). Tego typu rozwiązania dopuszczają pojawienie się wody pod materiałem wypełniającym (w tym wypadku poliwęglan) czy to na skutek lokalnych przecieków, czy też w wyniku kondensacji pary wodnej, przy czym woda powinna spływać z powierzchni rygli na słup, a następnie słupem wypływać na zewnątrz konstrukcji świetlika. W omawianym przypadku odpływ jest zamknięty ciągłą obróbką blacharską, co powoduje przelewanie się wody do wewnątrz. Zewnętrze listwy dociskowe (nie będące elementami rozwiązania systemowego) zostały dokręcone bezpośrednio do słupów nośnych, pełniąc przede wszystkim funkcję docisku, natomiast aby zapewnić szczelność układu należało zamiast aplikowania kitu dekarskiego dodatkowo podłożyć pod listwę na całej jej długości taśmę butylową, która na skutek docisku doszczelniłaby styk poliwęglanu z listwą. W konsekwencji ograniczyłoby to skalę przecieków.
  • Dodatkowo wykonane rygle poprzeczne podpierające płyty dachowe nie przylegały do dolnej powierzchni płyt.

Dodatkowe rygle z wkładkami drewnianymi (por. fot. 6) były rozwiązaniem prowizorycznym ze względu brak dopasowania do dolnej powierzchni płyt.

Uszczelnienie przebić płyt wokół komina wykonano niestarannie  (fot. 8).
  • Uszczelki w stykach płyt zostały zamontowane niestarannie (fot. 11).

Niestaranne zamocowanie uszczelek i ich miejscowe zgniecenie jest kolejną przyczyną nieszczelności styków płyt.
  • Zastosowane rynny zostały zamocowane nieprawidłowo (fot. 13).

ynny były zawieszone w złym położeniu względem krawędzi dachu i zostały za rzadko zamocowane do pasa okapowego (brak rynhaków), czego konsekwencją jest oderwanie ich pod wpływem ciężaru zsuwającego się śniegu.
  • Styk kalenicowy został wykonany nieprawidłowo.

Analizując obiekt, można dojść do wniosku, że firmy realizujące świetlik oraz naprawiające dach w okresie późniejszym nie miały odpowiedniego doświadczenia w wykonawstwie tego typu obiektów. Wskazuje na to sam fakt doszczelniania listew dociskowych masami dekarskimi, które zamykają swobodny odpływ wody z połaci dachu celowymi szczelinami pomiędzy listwą pionową i poziomą (fot. 17). Wiele zastrzeżeń budzi sposób wykonania kalenicy. Ułożono na niej masywną obróbkę blacharską z podłożonymi uszczelkami, które obecnie wysuwają się (fot. 19) i nie zabezpieczają przed wwiewaniem wody, ponieważ krzywizna powierzchni dachu w kalenicy jest znikoma.

Wymienione błędy wykonawcze są najważniejszymi przyczynami nieszczelności dachu. Z powodu ograniczonej ilości miejsca w artykule nie pokazano licznych, mniej istotnych usterek.

Usterki eksploatacyjne
Ze względu na śnieg gromadzący się w okresie zimowym na dachu o małym spadku oraz ze względu na zamarzanie i oblodzenie okapów użytkownik jest zmuszony do odśnieżania jego powierzchni i usuwania sopli. Gromadzący się śnieg powoduje znaczne ugięcia płyt dachowych i zwiększenie przecieków z topniejącego śniegu podczas zimy od ciepła przenikającego z wnętrza budynku przez przegrodę dachową o niewystarczającej izolacyjności cieplnej.

Ze względu na brak powierzchni i pomostów komunikacyjnych na dachu, po dużych opadach śniegu konieczne jest chodzenie po płytach poliwęglanowych w celu jego odśnieżania, co je uszkadza (por. fot. 4) i może być kolejną przyczyną nieszczelności dachu.

Wnioski końcowe
Aktualny stan techniczny dachu nie gwarantuje dalszej bezawaryjnej eksploatacji budynku ze świetlikiem dachowym, dlatego istnieje konieczność zmiany koncepcji projektu dachu, zmiany rozwiązań konstrukcyjno-materiałowych i w konsekwencji przebudowa dachu. Dalsza eksploatacja budynku z dachem w obecnym stanie może prowadzić do dalsze j destrukcji konstrukcji dachu, ścian i stropów wyniku ich zawilgocenia i grozi awarią konstrukcji przekrycia dachu pod wpływem obciążeń śniegiem.

Literatura:
1. Aprobata techniczna ITB AT-15-2182/99. Płyty komorowe z poliwęglanu LEXAN.
2. Byrdy Cz., Byrdy A. Świetliki dachowe z płyt poliwęglanowych. DACHY 4 i 6/2009.
3. Materiały informacyjne producenta: Płyty poliwęglanowe Lexan-Thermoclean – Zastosowanie
i montaż. GE Plastics. Structured Products.
4. Schnuck E., Oster H. J., Brathel R., Kiessl: Atlas dachów.Dachy spadziste. mdm. Cieszyn 2005
5. PN-80/B-02010 Obciążenia w obliczeniach statycznych. Obciążenie śniegiem.
6. PN-B-02010:1980/Az1:2006 Obciążenia w obliczeniach statycznych. Obciążenie śniegiem.
7. PN-B-02015:1986 Obciążenia budowli. Obciążenia zmienne środowiskowe. Obciążenie temperaturą.
8. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia
6 listopada 2008 zmieniające rozporządzenie
w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. 2008 nr 201, poz. 1238).


dr inż. Czesław Byrdy
dr inż. Aleksander Byrdy
Politechnika Krakowska

Źródło: Dachy Płaskie, nr 4 (5) 2009

CZYTAJ WIĘCEJ

Systemy doświetleń do płaskich dachów
Świetliki dachowe z płyt poliwęglanowych
Optymalne doświetlenie i perfekcyjna termoizolacja - Wyłazy dachowe Lamilux
Naświetla pasmowe typ B systemu Lamilux CI
Doświetlenia dachowe i sys. oddymiania grawitacyjnego
Świetlik kopułkowy
Błędy w mocowaniu warstw dachu płaskiego
Aprobata Techniczna dla przeszklonych przekryć dachowych Schüco



DODAJ KOMENTARZ
Wymagane: Zaloguj się aby dodać komentarz > Zaloguj się
TEMAT MIESIĄCA
Jaka jest wytrzymałość dachu płaskiego i ile ona kosztuje?

Ani na pierwszą, ani na drugą część pytania nie da się odpowiedzieć jednym zdaniem. Jak różne mogą bowiem być warstwy dachu płaskiego - w zależności od konstrukcji, zastosowanych materiałów, wykonawców - tak różne są odpowiedzi na pytanie zawarte w tytule. Dochodzą do tego regionalne różnice cenowe za układanie, transport materiałów itd. Czytaj więcej