Stropodachy płaskie na blachach fałdowych z pokryciem z tworzyw sztucznych

Stropodachy płaskie o dużych powierzchniach wykonywane nad pomieszczeniami ogrzewanym, wymagają właściwego ocieplenia oraz odpowiedniego doboru materiałów pokryciowych i termoizolacyjnych. Ze względu na lekką konstrukcję wsporczą wykonaną z blach fałdowych stropodachy te są podatne na odkształcenia i przemieszczenia, dlatego wymagają odpowiedniego projektowania, montażu i wykonania aby zapewnić ich niezawodną pracę podczas eksploatacji budynku.

Tablica 1. Rodzaje materiałów izolacyjnych na bazie tworzyw sztucznych

Materiały paroizolacyjne i pokryciowe
Z tworzyw sztucznych wykonywane są:

Warstwy izolacyjne, czyli paroizolacja, termo- i hydroizolacja są układane luźno na konstrukcji nośnej i następnie dociążane warstwami ochronnymi i użytkowymi lub też są mo­cowane mechanicznie do podłoża. W ten sposób stropodach zabezpiecza się przed działaniem wiatru.

Powłoka pokrycia dachowego jest reali­zowana z tworzyw sztucznych w postaci pojedynczej warstwy. Ta jednowarstwowa hydroizolacja musi spełniać wszystkie wymaga­nia stawiane pokryciom dachowym, m.in. musi się charakteryzować:

Szczególne znaczenie ma sposób moco­wania pokrycia do podłoża i jego odpor­ność na działanie wiatru, w sytuacji, gdy nie stosuje się ciężkiej warstwy balastowej lub użytkowej. Takie rozwiązanie jest czę­sto stosowane zwłaszcza na stropodachach lekkich, o wiotkiej konstrukcji no­śnej (np. z blach fałdowych).

Do izolowania przeciwwodnego stropodachów należy stosować materiały i po­włoki z tworzyw sztucznych, których pro­dukcja i sposób stosowania jest określony polską normą lub aprobatą techniczną ITB.

Pod powłokami pokryciowymi z tworzyw sztucznych, które nie są odsłonięte od spodu warstwą ochronną, należy stoso­wać dodatkową warstwę rozdzielczą (w postaci np. tkaniny z włókna szklane­go) w sytuacji, kiedy możliwa jest niepo­żądana interakcja chemiczna materiału pokrycia i warstw niższych. Takie oddzia­ływanie jest możliwe np. pomiędzy powłoką z miękkiego PCV i styropianem lub drewnem impregnowanym środkami ole­istymi. Warstwa ta może spełniać również funkcje ochrony przeciwogniowej stropodachu.

Tablica 3. Wymagane właściwości wełny mineralnej stosowanej do ociepleń stropodachów wg [5]

(2) paroizolacja
W tym przypadku funkcje takiej warstwy może spełniać luźno rozłożona na podłożu warstwa paraizolacji, np. folia polietylenowa (PE) o grubości min. 0,25 mm.

(3) izolacja termiczna
Mają tu zastosowanie płyty styropianowe typu EPS 100÷200 wg tabl. 2 i 3 oraz płyty z polistyrenu ekstrudowanego XPS 200÷700. W izolacji termicznej może być wykształcony spadek stropodachu, przy grubościach większych niż 240 mm należy stosować dwie warstwy izolacji termicznej, klejone wzajemnie pasmowo przy uży­ciu kleju bez rozpuszczalników, (np. klej poliuretanowy).

Przy pokryciach z tworzyw niebitumicznych izolacja termiczna układana jest luźno na podłożu, z przesunięciem między kolejnymi warstwami, bez odpowietrzenia.

(4) warstwa wyrównująca ciśnienie i rozdzielcza
Stosuje się tkaninę z włókna szklanego o gramaturze 120 g/m², z 8 cm zakładem, luźno ułożoną na izolacji termicznej, stanowiącą dodatkowo warstwę ogniochronną.

(5) pokrycie wodochronne – hydroizolacja
Pokrycie jednowarstwowe, np. z miękkiego PCV z wkładką z włókna syntetycznego, o grubości 1,5 mm, luźno układane na izolacji termicznej, zakłady o szerokości 5 cm, łączone zgodnie z zaleceniami producenta.

Jeśli pokrycie nie jest dociążane od wierzchu warstwą balastową, to należy je mo­cować mechanicznie do podłoża w obszarze zakładów poszczególnych pasm pokrycia, przebijając na wylot wszystkie warstwy stropodachu, zgodnie z wyma­ganiami w tabl. 6.

Osłona pokrycia wodochronnego
Jeżeli jest to możliwe ze względów konstrukcyjnych, hydroizolację chroni się ciężką warstwą ochronną w postaci płukanych, wolnych od gliny otoczaków o średnicy od 16 do 32 mm, grubość warstwy przynajmniej 5 cm. Warstwa ta pełni jednocześnie rolę balastu, chroniąc przed ssaniem wywołanym działaniem wiatru bezpośrednio na pokryciu, jako warstwa balastowa dla niezamocowanej mechanicznie powłoki z tworzywa sztucznego. Jeśli kamienie mają ostre krawędzie, na­leży pokrycie osłonić wcześniej tkaniną z tworzywa syntetycznego, ułożoną luźno na pokryciu

Tablica 4. Minimalne grubości izolacji termicznej w stropodachach płaskich na blachach fałdowych

Materiały termoizolacyjne
Obecnie najczęściej do ocieplania stropodachów wykorzystuje się styropian, polistyren ekstradowany XPS lub wełnę mineralną, ponieważ materiały te są najłatwiej dostępne, stosunkowo tanie i mają bardzo dobre właściwości termoizolacyjne.

Płyty styropianowe
Norma PN-EN-13163 w załączniku C podaje klasyfikację wyrobów ze styro­pianu, dla których wymagana jest zdolność do przenoszenia obciążeń.

Klasyfikację styropianu pod względem przydatności wyrobu do określonego zastosowania podaje norma PN-B-20132.

Podział na typy i zalecaną gęstość pozorną z podaną tolerancją oraz informacje o przeznaczeniu poszczególnych płyt styropianowych w stropodachach podano w tabl. 2.

Rys. 2. Schemat fragmentu dachu ze strefami wiatrowymi

Płyty z polistyrenu ekstrudowanego XPS
Jednym z najlepszych materiałów obecnych na rynku budowlanym jest ekstrudowana pianka polistyrenowa, w skrócie XPS, zwana często styropianem ekstrudowanym. Dzięki doskonałym parametrom izolacyjności termicznej, odporności na działanie wilgoci, bardzo dużej wytrzymałości mechanicznej pianka XPS jest uważana za jeden z najbardziej skutecznych materiałów termoizolacyjnych.

Ze względu na odporność na działanie wilgoci oraz na swą wysoką wytrzymałość mechaniczną polistyren ekstrudowany może być stosowany jako ocieplania stropodachów płaskich o odwróconym układzie warstw, tarasów, parkingów dachowych, stropodachów z roślinnością.

Czym różni się ekstrudowana pianka polistyrenowa XPS od zwykłego styropianu? Oba materiały mają podobny skład chemiczny, jednakże wytwarzane są w różnych procesach produkcyjnych. Wynikiem tego jest ich odmienna budowa fizyczna, a w konsekwencji lepsza izolacyjność termiczna, większa wytrzymałość oraz większa odporność na wilgoć polistyrenów ekstrudownaych.

Ze względu na stosowanie płyt XPS m.in. w dachach czy dachach użytkowych (nad podziemnymi parkingami, garażami itp.), gdzie materiał ten poddawany jest dużym obciążeniom, podstawowym parametrem technicznym płyt jest wytrzymałość na ściskanie. Dla płyt z ekstrudowanej pianki polistyrenowej XPS wytrzymałość na ściskanie wynosi od 200 do 700 kPa (dla gęstości objętościowej 28–38 kg/m³). Płyty XPS jak większość materiałów z tworzyw sztucznych poddane działaniu obciążeń długotrwałych wykazują przyrost odkształceń, dlatego dla poszczególnych produktów oznacza się wielkość pełzania przy ściskaniu, który determinuje poziom naprężeń dopuszczalnych w zakresie 80–250 kPa.

Rys. 3. Przekrój pionowy stropodachu z izolacją termiczną zabezpieczoną płytami
z płyt wiórowo-cementowych w celu podwyższenia odporności ogniowej

Płyty z ekstrudowanej pianki polistyrenowej XPS charakteryzują się niskim współczynnikiem przewodzenia ciepła. W zależności od technologii produkcji, do spieniania produktów używane są różnego typu gazy – dwutlenek węgla lub gazy z grupy HFC. Gaz używany do spieniania i szybkość, z jaką dyfunduje on z komórek wpływają na współczynnik przewodności cieplnej ? produktów XPS. Struktura styropianu ekstrudowanego sprawia że przewodność cieplna wykazana w badaniach wynosi ok. 0,026 – 0,028 [W/(mK)]. Obliczeniowa przewodność cieplna zalecana przez producentów może być przyjmowana w zakresie 0,032–0,035 [W/(mK)].

Płyty z polistyrenu ekstrudowanego mogą być stosowane w przedziale temperatury dopuszczalnej (od -50°C do +75°C). Jeżeli poddane są działaniu temperatury wyższej, mogą tracić swoje właściwości fizyczne.

Tworzywo polistyrenowe XPS jest odporne na działanie wilgoci dzięki zamkniętokomórkowej strukturze. Sprawia ona, że nasiąkliwość płyt XPS w bezpośrednim kontakcie z wodą jest bardzo niska. Przy długotrwałym, całkowitym zanurzeniu w wodzie, uzyskuje się nasiąkliwość 0,5–0,7% objętości. Przy badaniu nasiąkliwości poprzez długotrwałą dyfuzję pary wodnej przez produkt, uzyskuje się dla płyt XPS wyniki nasiąkliwości na poziomie 0,5–1,5 % w zależności od grubości płyt. Zgodnie z PN EN 12524 współczynnik oporu dyfuzyjnego ? polistyrenu ekstrudowanego XPS niezależnie od warunków użytkowania wynosi 150.

Tablica 5. Klejenie i mocowanie mechaniczne do podłoża warstwy pokrycia w stropodachu płaskim wg [1], por. rys. 2

Wełna mineralna
W stropodachach płaskich mają zastosowanie płyty twarde z wełny mineralnej o masie objętościowej przekraczającej 110 kg/m³.

W tabl.4 przedstawiono kody oznaczeń wełny mineralnej zgodnie z PN-EN 13162:2002 odpowiadające wyrobom termoizolacyjnym odpowiednio do ich zastosowa­nia.

Rys. 4. Przekrój pionowy przez styk stropodachu i ściany zewnętrznej z płyty warstwowej wg [1]. Oznaczenia: 1 – obróbka attyki z ocynkowanej blachy stalowej, 2 – uszczelka samoprzylepna z miękkiej pianki na bazie tworzyw sztucznych, dobrana wymiarem tak, aby po wci­śnięciu w szczelinę stanowiła dobre uszczelnienie dla wody deszczowej, 3 – wewnętrzna obróbka attyki ze stalo­wej blachy ocynkowanej, pokrycie z PCV wysoko wywinięte na blachę i przyklejone do niej na dole, 4 – blacha powlekana PCV, służąca do zgrzania pokrycia, mocowana do drewnianych kantówek (liniowe mocowanie pokrycia), 5 – impregnowane kantówki, mocowane do warstwy konstrukcyjnej, 6 – ścienna płyta warstwowa z dwóch warstw powlekanej blachy stalowej i spienionej wewnątrz izolacji termicznej, 7 – uszczelka samoprzylepna z miękkiej pianki na bazie tworzyw sztucznych, dobrana wymiarem tak, aby po wci­śnięciu w szczelinę stanowiła dobre uszczelnienie dla wody deszczowej i barierę dla powietrza wnikającego pod obróbkę, 8 – krawędziowe usztywnienie blachy tra­pezowej blachą ocynkowaną

Aktualne wymagania izolacyjności cieplnej stropodachów
W aktualnym rozporządzeniu ministra infrastruktury z 6 listopada 2008 (Dz.U. 208 nr 201, poz. 1238) w sprawie warunków technicznych, jakim powinny podlegać budynki i ich usytuowanie maksymalne wartości współczynników przenikania ciepła U dla stropodachów w porównaniu z poprzednimi wymaganiami zostały zaostrzone do wartości U = 0,25 [W/(m²K)]. Wartość ta dotyczy budynków nowowznoszonych tzw. standardowych. Dla porównania dla budynków energooszczędnych wartość współczynnika przenikania ciepła U dla stropodachu powinna wynosić min. 0,15 [W/(m²K)]. Obliczenia minimalnych grubości izolacji termicznych przeprowadzono zgodnie z [2]. W tablicy 5 pokazano minimalne grubości termoizolacji dla różnych rodzajów płyt termoizolacyjnych dla uwarstwienia stropodachu jak na rys. 1.

Zasady projektowania i wykonywania stropodachów
Nachylenie i odwodnienie dachu
W stropodachach, w których zastosowano blachę trapezową, spadek uzyskuje się poprzez nachylenie warstwy konstrukcyjnej w kierunku wpustu. Ze względu na wiotkość tych konstrukcji (podatność na ugięcia od obciążeń pionowych), minimalny spa­dek pokrycia wodochronnego, gwarantu­jący skuteczne odwodnienie, powinien być większy o 2% niż ten wyma­gany dla sztywnych konstrukcji. Wpu­sty dachowe należy umieszczać w najniż­szych punktach dachu i mocować mechanicznie do warstwy konstrukcyjnej (por. rys. 5).

Otwory na wpusty dachowe powinny mieć średnicę nie większą niż 300 mm lub wymiary 300 × 300 mm. Na górnej powierzch­ni blachy trapezowej są one wzmacniane blachą stalową ocynkowaną > 600 x 600 mm, d > 1,25 jak na rys. 5. Większe otwory, np. na kopuły doświetlające, są również wzmacniane na obrzeżach blachą stalo­wą, zgodnie z wymaganiami statycznymi i rozmiarami otworu. Kra­wędzie blachy trapezowej, które nie są podparte elementami konstrukcyjnymi, wzmacniane są również usztywnieniami brzegowymi z blachy ocynkowanej (por. rys. 4).

Ochrona przed dyfuzją pary wodnej z wnętrza budynku
W stropodachach, w których stosowana jest jako konstrukcja wsporcza blacha trapezowa, a na niej znajduje się izolacja termiczna, paroizolacja w przeciętnych warunkach klimatycznych nie jest po­trzebna. Jednak przy wilgotności względ­nej powietrza powyżej 60% paroizolacja powinna być już zastosowana. W prakty­ce, ze względu na niemożliwe do przewidzenia zmiany wilgotności eksploatacyj­nej w pomieszczeniu, w stropodachach na blasze trapezowej powinno się z zasa­dy stosować paroizolację.

Pokrycie z tworzywa sztucznego
W tym przypadku wszystkie warstwy stro­podachu, układane na blasze trapezowej w trakcie jednej operacji, są mocowane do podłoża przy użyciu specjalnych łącz­ników mechanicznych rys. 1. Każda płyta materiału izolacji termicznej musi być przy tym zamocowana przynaj­mniej w dwóch miejscach.

Ochrona przed wiatrem
Mocowanie pokrycia dachowego powin­no być wykonywane zgodnie z wymaga­niami podanymi w tablicy 5. Krawędzie stropodachów z warstwami mocowanymi mechanicznie do podłoża, lub z warstwami balastowymi, należy szczelnie zamknąć. Dzięki temu uniemożliwia się podnoszenie pokrycia na skutek jednoczesnego parcia i ssania wiatru (porównaj rys. 4.)

Na rys. 2 przedstawiono schemat powierzchni fragmentu dachu ze strefami wiatrowymi.

Zabezpieczenie stropodachu przed dzia­łaniem wiatru, szczególnie przed podno­szeniem pokrycia na skutek ssania wywie­ranego przez wiatr, jest realizowane przez:

Dla budynków o wysokości do 20 m zamiast indywidualnych obliczeń nor­mowych, moż­na sformułować przybliżone zasa­dy praktyczne mocowania pokrycia stropodachu. W tabl. 6 na podstawie podziału powierzchni stropodachu wg za­sad przedstawionych na rys. 2 podano rodzaje zamocowania pokrycia.

W przypadku pokryć klejonych do podło­ża, warstwa do której klejone jest pokry­cie (np. warstwa odpowietrzająca, izola­cja termiczna) musi być tak zamocowana do warstwy konstrukcyjnej, aby w pełni i bez uszkodzeń przenieść obciążenia wy­wołane ssaniem wiatru.

Przy mocowaniu mechanicznym pokrycia, warstwy pośrednie stropodachu są jedno­cześnie zamocowane do warstwy nośnej. Do mocowania powinny być stosowane, zalecane zwykle przez producenta pokry­cia, łączniki stanowiące spójny system z pokryciem dachowym i objęte odpowie­dnią normą lub aprobatą techniczną.

Obrzeża stropodachu i połączenia z przyległymi ścianami
Ze względu na możliwe przemieszczenia, wszystkie połączenia tego typu powinny być wykonywane jako przesuwne. Dla przeniesienia poziomych sił, warstwa pokrycia powinna być w tym obszarze za­mocowana do konstrukcji na wylot po­przez wszystkie inne warstwy (zamoco­wanie liniowe – rys. 4).

Wytrzymałość izolacji termicznej na ściskanie
Izolacja termiczna, podparta tylko na szczytach trapezów blachy, musi bez­piecznie przenosić obciążenia pochodzą­ce od ludzi poruszających się po po­wierzchni stropodachu. Z tego względu grubości styropianowej izolacji termicznej nie powinny być mniejsze niż podane w tab. 6.