R G 1\ 90
p
cs
M044028
G!E !P!aJsUcs Sqruc!IJJtrrf!id Produclls
!EI!Jrope
PC-SW-Gevelelementen.
Research by: Rudger van Halder & Twan Nuijen. Research supervisor: Jan Westra. Faculty of Architecture and Building Technology Eindhoven University of Technology P.O.Box 513 5600MB Eindhoven, the Netherlands Tel. 31(0)40·4726601472682 Fax. 31 (0)40-4524321438595
Inhoudsopgave:
Agenda. Inleiding. Algemeen. Buitenwand en constructie ...................................................................1 Elementopbouw ......................................................................................7 Materiaal, fabricagemethode ..............................................................13 Specifieke kenmerken .........................................................................15 Eigenschappen .....................................................................................16 Spelregels.......................................................................................... 26 Bouwfysische aspecten ................•..deel 1......deel 2. Daglichttoetreding ..........................deel 1..........................................30 Daglichttoetreding en uitzicht. ...............•......deel 2......................... 32 Geluidwering .................................. deel 1.........................................34 Geluidwering .................................................. deel 2 ..........................36 Vochttransport. .............................. deel 1.. ~ .......................................38 Warmtetransport ........................... deel 1...........................................40 Vocht- en warmtetransport. ......................... deel2 ............................ 44 Ventilatie ........................................deel 1..•.......................................49 ' Ventilatie .......•...................................•............ deel 2...........................50 Constructieve aspecten deel 1............: ...............................................56 " Constructieve aspecten deel 2.............................................................58 ·~
Bouwfysische en constructieve aspecten deel 2.................................59 Brandveiligheid deel 1........................................................................~62 Brandveiligheid deel 2 ........................................................................64 Bespreking van een bestaande sandwichgevelvulling ...................•.....75
Agenda.
1. Vooronderzoek. Verkennend onderzoek naar de potentiële mogelijkheden van het sandwich-concept, de toepassing van polycarbonaat in combinatie met poly-urethaan schuim en de relatie met de vervaardigingswijze. Dit in samenhang met de positie van gevelelementen met vergelijkbare kwaliteiten en aspiraties. Het vooronderzoek leidt naar globale prestatie-eisen en naar een corresponderende verzameling ontwerpvoorstellen. Het vooronderzoek vormt de basis voor de nadere vaststelling van doel en strategie, hetgeen concreet betekent dat na deze fase een keuze zal worden gemaakt ten aanzien van de oplossingsvarianten in aantal en soort. Daarenboven dient het vooronderzoek inzicht te verschaffen in de opzet en uitvoering van het vervolgonderzoek, zo mogelijk met een aanduiding van de te leveren inspanning en de bijbehorende kosten. 2. Nadere vaststelling van technische eisen conform de geformuleerde uigangspunten met betrekking tot de prestatie-omschrijving uit het vooronderzoek en conform de geldende richtlijnen en normen. Nadere uitwerking van de oplossingsvarianten, door middel van tekening, proefstuk, dummy. 3. Onderzoek naar materiaalaspecten met betrekking tot de (drie)deling en de samenwerking van de sandwich-constructie. Begrenzing van het aantal varianten ten aanzien van schuimsoort en binnenhuid. 4. Definitieve vaststelling van het concept: prestatie, opbouw, vervaardiging, montage, onderhoud, vervanging. Vervaardiging prototy-
pe. 5. Constructieve en bouwfysische beproeving van het element; thermische- en acoustische isolatie, brandwerendheld en brandgedrag; sterkte, stijfheid, delaminatie; hygroscopisch gedrag; montage/demontagegraad. 6. Eindrapport in de vorm van een 'polycarbonaat sandwich atlas' voor opdrachtgevers, ontwerpers en fabriekanten.
Inleiding.
--------
-rei.'t'li~en
- - - --- - -- --
---.......... -,..........__......-~
,:
.-
v~s~i.ngen
-
__
__.....,__...._. ,
...,_.,..:
Oe buitenwand is het vlak, enkel- of meerbladig, dat de scheiding vormt tussen binnen- en buitenruimte en een hoek maakt van 75" of meer met het horizontale vlak. Bij een hoek kleiner dan 75° is er sprake van een dak. Niet tot de buitenwanden worden gerekend: Kelderwanden en funderingsmuren.
Buitenwand en constructie. Eén van de eerste beslissingen die men neemt bij het ontwerpen van een gevel, is welke constructieve functie aan de gevel wordt toegekend. Er wordt in het algemeen onderscheid gemaakt tussen dragende gevels, zelfdragende gevels en niet-dragende gevels. Oe dragende gevel is een onderdeel van de hoofddraagconstructie en is dragend of levert een bijdrage aan de stabiliteit van het gebouw. Oe zelfdragende gevel is alleen dragend ten aanzien van hoger gelegen gevelvlakken en is geen onderdeel van de hoofddraagconstructie. Oe niet-dragende gevel vervult alleen een scheidende functie en is bevestigd aan de draagconstructie. Oe constructieve functie die men aan een gevel geeft is afhankelijk van onder andere de invloed die een bepaalde keuze heeft ten aanzien van de kostprijs van het gebouw, de mode in de architectuur, de functie van het gebouw en de materialen die men wil toepassen.
Mede onder invloed van de constructieve functie die men aan een gevel toekent kan men aan deze een plaats toekennen ten opzichte van verdiepingsvloeren en binnenwanden of kolommen. Wordt bij een gebouw een dragende gevel toegepast dan bevinden de geveldelen zich altijd tussen de vloeren en worden al dan niet onderbroken door de kolommen of binnenwanden. Zelfdragende buitenwanden staan vóór de verdiepingsvloeren en worden al dan niet verticaal onderbroken door binnenwanden of kolommen.
1
* Niet-dragende gevels kunnen in principe op vier essentieel verschil-
lende plaatsen ten opzichte van het dragende skelet worden geplaatst. plaats 1: gevel buiten het skelet. plaats 2: gevel gedeeltelijk voor de draagconstructie. plaats 3: gevel tussen de verticaal dragende delen. plaats 4: gevel binnen het skelet.
...... .. . ....
:'
.
;
~··
•'
~-·
....
'
. . .. . ·,:.
'
.: (.: ..: .:
.
.......
'· ·.
. ..
.
.. .
c:.
........
Een gebouw dat bestaat uit een dragend skelet met niet-dragende gevels kan volgens verschillende principes worden ingedeeld. De diverse indelingen vereisen met betrekking tot het ontwerp van de gevel een specifieke benadering. Naast de positie van de gevels in een draagconstructie is ook het type draagconstructie van belang bij het ontwerpen van een gevel. * Er zijn vijf principieel verschillende draagconstructies te onderschei-
den. type 1: kolommen aan de rand van de vloer. type 2: kolommen in het gebouw. type 3: dragende wanden tot aan de vloerrand. type 4: dragende wanden over de vloer stekend. type 5: dragende wanden voor de vloerrand blijvend.
c
c
2
* Gevel in positie één.
Constructief: de gevellast wordt rechtstreeks op de kolommen of wanden overgebracht bij het skelettype één, drie en vier. Indien een draagconstructie van het tweede type wordt toegepast heeft het eigen gewicht een reducerende invloed op het eerste veldmoment waardoor dit veld groter kan zijn. Bij de toepassing van een draagconstructie van het vijfde type in combinatie met gevelplaats één worden extra momenten in de vloervelden geïntroduceerd. Bujmtegebrujk: door de gevel zo ver mogelijk naar buiten te plaatsen is het vloeroppervlak maximaal benut maar kunnen eventuele kolommen hinderlijk in de weg staan. Bouwtechnjsch: de gevelstructuur is ongestoord vóór de draagconstructie aan te brengen; bij de draagconstructies van de types twee, vier en vijf kunnen horizontale leidingen eenvoudig worden doorgevoerd achter de kolommen, wanden of vloeren. Bouwtysjsch: De draagconstructie vormt geen koudebruggen en het gebouw is dus goed te isoleren; draagconstructies van het type vier en vijf kunnen in voorkomende gevallen problemen geven ten aanzien van de geluidisolatie tussen de verschillende verdiepingen van het betreffende gebouw; om de zelfde reden is het van belang om bij skelettype twee de binnenwanden niet gelijk te laten lopen met de kolommen. Brandveiligheid: De skelettypen vier en vijf geven problemen ten aanzien van de brandwerendbeid van de vloeren tussen de verschillende verdiepingen die moeilijk op te lossen zijn; skelettype twee geeft soortgelijke problemen ten aanzien van twee naast elkaar gesitueerde ruimten op de zelfde verdieping als de binnenwanden tegen de kolommen worden geplaatst in plaats van tegen de gevel.
~ H
! 'I
~
~
I
IE
li Rr-
~F
~i__ r-I
I
1!~ ~~r-
3
* Gevel in positie twee.
Constructjef: De horizontaal overspannende gevelelementen dragen de krachten in alle voorkomende gevallen rechtstreeks over aan de verticaal dragende delen. Oe verticaal overspannende elementen rusten in eerste instantie op de vloeren waarna de krachten op de kollommen of wanden worden overgebracht. In die situaties waar draagtype twee wordt toegepast is het ontstaan van een negatief moment ter plaatse van de kolom door het gewicht van de gevel gunstig omdat dit reducerend werkt voor het volgende veldmoment Bij de toepassing van een draagconstructie van het vijfde type in combinatie met gevelplaats twee worden extra momenten in de vloervelden geïntroduceerd. Bujmtegebrujk: De kolommen staan in de gebruiksruimten en kunnen daardoor hinderlijk zijn. E}guwtechnjsch: de gevelstructuur is ongestoord vóór de draagconstructie aan te brengen bij de types één en drie; Wordt er voor een ander type draagconstructie gekozen dan wordt de gevel op diverse plaatsen onderbroken waarbij moeilijk te dichten voegen ontstaan. E}guwtysjsch: De draagconstructie vormt in voorkomende gevallen koudebruggen die moeilijk te isoleren zijn; De wanden of vloeren zijn afhankelijk van de exacte positie van de gevel bij skelettype twee, vier en vijf onderhevig aan grote temperatuurwisselingen waardoor uitzettingen, krommingen en extra spanningen veroorzaakt worden. E}randyeiligheid: Oe brandveiligheid van het gebouw wordt niet aanzienlijk vergroot of in gevaar gebracht door de aansluitingen van de gevel op de constructie.
4
• Gevel in positie drie. Constructief: De gevellast wordt direct overgedragen op de verticale draagconstructie dit is gunstig omdat door de gevel nu een minimum aan momenten wordt geïntroduceerd. Indien verticaal overspannende elementen worden toegepast wordt raakt men het eerder genoemde voordeel gedeeltelijk kwijt. Bujmtegebrujk: De kolommen van de verschillende draagconstructles zijn minder hinderlijk voor het gebruik van de ruimte dan bij de plaatsing van de gevel in positie één. Afhankelijk van de exacte plaats van de buitenwand ontstaat er bij de skelettypen drie en vier een kleinere of grotere al dan niet bruikbare buitenruimte. In die gevallen dat skelettype vier wordt toegepast onstaan in eerste instantie alleen verticale stroken die qua ruimtegebruik geen functie hebben. Bouwtecbojsch: De gevel wordt onderbroken door vloeren en wanden of kolommen waardoor er diverse moeilijk af te dichten voegconstructies ontstaan. Vooral op die plaatsen waar de vloer door een geveldeel heensteekt ontstaan problemen ten aanzien van de afdichting. Boywfysjsch: De vloeren en wanden of kolommen die door de gevel naar buiten doorlopen vormen over grote lengten een koudebrug die moeilijk te vermijden is. Over de constructiedelen die zich deels in het wisselende buitenklimaat en deels in het vrij constante binnenklimaat bevinden staan soms aanzienlijke temperatuurverschillen. Voorts worden constructiedelen soms over een gedeelte aan zonnestraling blootgesteld. Dit maakt de temperatuurverschillen over de constructiedelen groot en sterk wisselend, dit gaat met uitzetting, krommingen en.extra spanningen gepaard. Brandveiligheid: Doordat de gevel steeds wordt onderbroken door de draagconstructie zal brandoverslag minder snel optreden dan bij een gevelconstructie die niet door vloeren en wanden of kolommen is onderbroken. De plaats van de gevel in de constructie kan zo een wezenlijke bijdrage leveren aan de brandveiligheid van het gebouw.
]0§! lDDI1I II
If
5
* Gevel in positie vier.
Constructief: Alleen bij een skelettype met kolommen Is deze positie mogelijk. De gevellast geeft een extra puntlast waardoor een groter moment aan de kolommen wordt overgedragen. Ter beperking van dit extra veldmoment kan men het gevelveld verkleinen. Bujmtegebrujk: De kolommen hinderen niet in het gebouw en er ontstaat een al dan niet bruikbare buitenruimte. Bouwtechnjsch: Indien de vloeren niet doorlopen tot aan de kolommen maar gebruik is gemaakt van horizontale balken waar de vloeren opliggen dan moet de gevel onderbroken worden ten behoeve van de doorvoer van deze balken. Dit kan erg hinderlijk zijn indien gebruik wordt gemaakt van borstweringelementen. Bouwfysjsch: Het gedeelte van de constructie dat zich buiten de gevel bevindt vormt een koudebrug die nauwelijks te vermijden is zonder de gehele draagconstructie aan te passen. De kolommen en vloeren zijn onderhevig aan grote temperatuurwisselingen waardoor uitzettingen, krommingen en extra spanningen veroorzaakt worden. Brandyeilighejd: Daar de vloeren van de draagconstructie de gevel per verdieping onderbreken wordt de kans op brandoverslag naar andere etage·s verkleind. Aan gevels die voldoende diep in een gebouw liggen worden dan ook geen eisen gesteld ten aanzien van de brandwerendbekt ,j
I
I
I
I
I
I
r r
L.
Jmm[ I
L..l..--.
L 1§Wf L , rriI
11
r
6
Elementopbouw. * Opbouw van buitenwanden.
Buitenwanden kunnen zijn gevormd door een: • enkelbladige wand. • dubbelbladige wand: (blad, spouw, blad). Elk blad kan naar de opbouw van de doorsnede worden onderscheiden in een: - enkelschalig blad: (massief al dan niet uit meerdere lagen). - dubbelschalig blad: (niet-massief; b.v. stijl- en regelwerk).
DO DD DO
-
DD on_
K K V "'
: :' i
:
/
* Naar de wijze waarop het buitenblad van buitenwanden is opgebouwd
kunnen de volgende typen worden onderscheiden: 1 .In het werk gestorte wand.
2. Montagewand 3. Blokkenwand 4. Elementenwand 5. Geprefabriceerde wand
7
1 .In het werk gestorte wanden. Deze worden in het werk gestort, van grind- of lichtbeton, in een al dan niet geprefabriceerde bekisting. De in het werk gestrorte wand is meestal een integraal onderdeel van de draagconstructie of vormt de totale draagconstructie.
2. Montagewanden. Deze worden in het werk samengesteld uit, in het algemeen lichte (geprefabriceerde) onderdelen zoals: stijlen, regels, 1- of 2-zijdige bekleding. 3. Blokkenwanden. Deze worden in het werk opgetrokken uit blokken van beperkte afmetingen, meestal met de hand in verband gestapeld en onderling verbonden door specie of lijm; de blokken zijn hoofdzakelijk van steenachtig materiaal. 4. Elementenwanden. Deze worden in het werk opgebouwd uit geprefabriceerde elementen. De elementen zijn verdiepingshoog, borstwaringselementen of worden als grote stapelelementen toegepast. Een veel voorkomend type is een enkelbladige wand opgebouwd uit geprefabriceerde elementen, met een enkelschaliga doorsnede (sandwichconstructie met thermisch isolerende kern en waterwerende buitenlaag). 5 . Geprefabriceerde wanden. Deze worden aJs een geheel aangevoerd en in het werk geplaatst. De wanden kunnen enkelbladig zijn of van een spouw voorzien zijn. PC-SW-gevelelementen vallen onder type vier of vijf afhankelijk van de travee grootte. Gezien de gangbare maten in de utiliteitsbouw zal er meestal sprake zijn van een elementenwand als we gebruik maken van PC-SW-elementen in een gevel.
8
Sa menstelling elementenwa oden. Elementenwanden worden in het werk samengesteld door het aaneenschakelen van geprefabriceerde buitenwandelementen. Naar de wijze waarop een buitenwand uit elementen wordt samengesteld, kunnen deze worden verdeeld in: - verdiepinghoge elementen, - borstweringselementen, - stapelelementen. De buitenwandelementen kunnen dragend of niet-dragend zijn en op basis van hun gewicht nog ingedeeld worden in zware en lichte elementen. PC-SW-elementen zijn niet-dragende, lichte elementen die hoofdzakelijk in de eerste twee van de genoemde categoriên van toepassing zijn.
* Verdiepinghoge elementen. Verdiepinghoge elementen zijn verticaal toegepaste elementen met een lengte gelijk aan een of meer verdieping hoogten. De elementen kunnen afhankelijk van materiaal en opbouw al dan niet dragend zijn en afhankelijk daarvan een bepaalde positie hebben t.o.v. de constructie. Raam- en deuropeningen worden in het element opgenomen of er worden daarop aangepaste elementen toegepast. Grote openingen kunnen worden gevormd door een of meer elementen weg te laten. * Borstweringselementen.
Borstwaringselementen zijn horizontale elementen die aan de vloer en aan dwarswanden of kolommen worden bevestigd. Ze vormen het gesloten vlak, soms in combinatie met verticale penanten, in een buitenwand waarvan het overige deel bestaat uit een of meer kozijnelementen. De elementen worden per project volgens specificatie vervaardigd. Borstwaringselementen zijn veelal traveebreed en niet-dragend.
* Stapelelementen. Als stapelelementen worden vrijwel uitsluitend standaard elementen toegepast die met de lengte horizontaal tegen de draagconstructie van het gebouw worden bevestigd. De elementen zijn niet-dragend en overspannen in het algemeen de afstand tussen de kolommen of dwarswanden. Raam- en deuropeningen worden meestal gevormd door het geheel of een of meer elementen gedeeltelijk te onderbreken. BiJ lichte sandwichelementen kunnen raamopeningen soms in het element worden opgenomen. • Er zijn een aantal buitenwandelementen op de Nederlandse markt die tot op zekere hoogte vergelijkbaar zijn met de te ontwikkelen PC-SWelementen. De vergeleken elementen zijn: 1 . Veldhoen Raalte maakt gebouwhoge standaard Ranox sandwich gevelelementen van glasvezelversterkt beton en PIR-schuim.
9
2. Veldhoen Raalte maakt gebouwhoge standaard sandwich gevelelementen voor de utiliteitsbouw onder de naam Fenox van glasvezelversterkt beton en PIR-schuim. 3.0osthoek en Zoon B.V. maakt gevelelementen van grindbeton en lichtbeton volgens specificatie voor de woning- en utiliteitsbouw. 4. Panelcraft B.V. maakt Panelkraft gelsoleerde sandwich gevelelementen voor complete gevelsystemen in de woning- en utiliteitsbouw van glasvezelversterkte polyesterbeton met een vulling van PU-schuim. De elementen worden naar specificatie gemaakt. 5. Veldhoen Raalte maakt horizontaal en verticaal toepasbare standaard sandwich gevelelementen voor de bedrijfs- en utiliteitsbouw onder de naam Dumex van houtvezelbeton met een buiten- en binnenblad van grindbeton 6. Durox maakt gewapende gasbeton .elementen voor de industriële bouw en de utiliteitsbouw. De elementen zijn massief homogeen en leverbaar in verschillende afmetingen. De elementen zijn zowel horizontaal als verticaal toepasbaar. 7 .Hebel maakt soortgelijke elementen als Durox. 8 .Siporex maakt gevelelementen van gasbeton die soortgelijk zijn aan de elementen van Durox. 9 .Forton maakt o.a. sandwich gevelelementen van polymeergemodificeerd glasvezelversterkt cement (PGVC). De elementen worden per project in overleg met Forton ontworpen. 10. J.M Ballmatt Industries N.V. maakt dubbelschalige, homogene, verticaal en horizontaal monteerbare standaard elementen die men aanbiedt als Wallboard prefab panelen van vezelcement De elementen kunnen geYsoleerd worden met minerale wol en worden toegepast in de woning- en utiliteitsbouw, alsmede in de agrarische setor. 11. Robertsen maakt stalen gevelelementen en brengt die op de markt als Versacor beschermde metalen sandwichelementen. Onder de naam Trisomet maakt men doosvormige zelfdragende standaard elementen gevuld met isocyanuraat-schuim en onder de naam Versawall levert men elementen gevuld met gemodificeerd polyurethaanconstructieschuim.Beide elementen zijn bedoeld voor gebruik in de utiliteitsbouw. 12. Metal Profil Nederland B.V. levert standaard gevelelementen van staal onder de. naam Paniso sandwichpanelen 1003B die toepasbaar zijn in de utiliteitsbouw. De elementen worden gevuld met PURschuim. 13. Unidek maakt standaard stalen gevelelementen in vlakke of geprofileerde uitvoering voor toepassing bij industriële-, agrarische- en sportgebouwen. De kern van de elementen bestaat uit brandvertragend polystyreen hardschuim.
10
14. Lokal B.V. maakt standaard sandwichplaten onder de naam Alucobond. De elementen hebben een aluminium buiten- en binnenhuid en zijn gevuld met poluetheen. De elementen zijn toepasbaar in de woning- en utiliteitsbouw en tevens geschikt voor tentoonstellingsbouw. 15. HunterDouglas maakt aluminium sandwich gevelelementen onder de naam Luxalen die toepasbaar zijn als compleet gevelsysteem in de utiliteitsbouw. De elementen van aluminium kunnen gevuld zijn met polyurethaan hardschuim of minerale wol. * Massieve elementen, homogeen.
Zware elementen: - gasbeton (Durox, Hebel, Siporex), - beton. De lichte elementen zijn ruimtelijk gevormde niet-dragende elementen, met een relatief geringe wanddikte en kunnen vervaardigd zijn van: - glasvezelversterkt cement (GVC)(Forton), - glasvezelversterkt polyester (GVP), - polycarbonaat {PC), - kunstharsgebonden minerale stoffen (polyesterbeton). Deze elementen worden zonder isolerende binnenafwerking alleen als buitenwandbekledingselement toegepast. * Massieve elementen, gelaagd.
De elementen zijn opgebouwd uit een isolerende kernlaag, tweezijdig voorzien van een beschermende al dan niet constructieve deklaag. De deklagen kunnen bestaan uit: zware elementen - gewapend of voorgespannen grindbeton (Oosthoek, Veldhoen), - metselwerk, - natuursteen. * lichte elementen. - glasvezelversterkt cement (GVC)(Forton), glasvezelversterkt polyester (GVP), glasvezelversterkt polyesterbeton (Panelcraft), glasvezelversterkt beton (Veldhoen) polycarbonaat (PC), dunne bekledingsplaten, al dan niet geprofileerd, van staal (Robertsen, Metal Profil, Unidek), aluminium (Lokal, HunterDouglas), kunststof of multiplex.
In de lichte sandwichelementen worden met name kunststofschuimen als isolatiemateriaal toegepast, zoals poly-urethaan (PUR), polyisocyanuraat (PIR), polystyreen (PS) en glasschuim. De keuze hangt o.a. af van de mechanische kwaliteiten, aanhechting met de huiden en het brandgedrag. In steenachtige sandwichelementen worden ook houtbeton en minerale wol toegepast. HunterDouglas past ook minerale wol toe in zijn elementen van aluminium. Bij steenachtige elementen is de isolerende kernlaag, met uitzondering van houtvezelbeton {Veldhoen), in het algemeen niet de constructieve verbinding tussen de schalen van het element. Deze samenhang
11
wordt verkregen door de deklagen aan de randen onderling constructief te verbinden (Forton). Er wordt echter naar gestreefd de binnenen de buitenlaag zoveel mogelijk gescheiden te houden. Dit wordt bereikt door het toepassen van in te storten beugels die door de isolatielaag heen, de binnen- en buitenlaag verbinden en op afstand houden, zodat de isolatielaag een doorgaande laag vormt tot aan de randen van het element. Bij dampdoorlatend isolatiemateriaal kan zo ook een zwak geventileerde luchtspouw tussen isolatie en buitenblad worden gevormd. Deklagen van metselwerk en natuursteen worden in hoofdzaak toegepast in combinatie met een binnenlaag van beton. Bij sandwichelementen van polyesterbeton worden om constructieve en productietechnische redenen, de deklagen aan de randen en bij de plaatovergangen onderling verbonden. In lichte sandwichelementen met deklagen van gevormde GVC- en GVP-elementen of dunne bekledingsplaten, vormt in het algemeen de isolatielaag de constructieve verbinding tussen de deklagen, zo ook bij PC-SW-gevelelementen. De verbinding tussen isolatiemateriaal en deklagen komt tot stand door aanhechting van schuimvormend isolatiemateriaal of door verlijming van deklagen en isolatie. Glasvlakken worden veelal in de elementen opgenomen in zg. peesprofielen. * Dubbelschalige elementen. homogeen.
De elementen zijn gemaakt van één materiaal en zijn inwendig voorzien van holle ruimten. Dubbelschalige. homogene elementen zijn nietdragend en worden veelal als verdiepinghoge c.q. gebouwhoge elementen en als stapelelementen toegepast. De elementen sluiten in de breedterichting met een messing- en groefverbinding aaneen. De elementen worden vervaardigd van voorgespannen beton of vezelcement (J.M.Balmatt). Afhankelijk van het fabricageproces zijn de holle ruimten geheel omsloten of hebben ze de vorm van kanalen die tot de rand van het element doorlopen. Deze kanalen kunnen met thermisch-isolerend materiaal worden gevuld. De elementen zijn glad of worden voorzien van een oppervlakte-afwerking van bijvoorbeeld natuursteenkorrels of sierbeton. * Dubbelschalige elementen, samengesteld.
De elementen zijn samengesteld op basis van een frame van houten of metalen profielen. Het frame is voorzien van doorzichtige en nietdoorzichtige panelen, of is tweezijdig voorzien van bekledingsmateriaal en opgevuld met een thermisch isolerend materiaal. ....-· ~ . .........
)/ :
..."~
'
~
(:~ ~~ I
~~ ...., ~~
~.
:
12
Materiaal.
fabricagemethode
De materialen waaruit gevelelementen worden samengesteld zijn bepalend voor de fabricagemethoden die men toe kan passen. • Elementen van beton en gasbeton worden in een mal gestort. • Elementen van polyesterbeton, GVC en GVP. Polyesterbeton (Panelcraft). De elementen worden vervaardigd van een mengsel van polyesterhars en zand, volgens de lay-up methode op vlakke tafels, in meerdere lagen met een wapening van glasvezelmatten. Het buitenoppervlak wordt voorzien van een oppervlaktelaag van grind of natuursteenkorrels. Voor het vervaardigen van ruimtelijke vormen kunnen tijdens het uitharden andere vlakke stukken worden aangestort. Isolatiemateriaal in de vorm van platen PU-schuim, kunnen tijdens de fabricage worden ingestort. De randen en plaatovergangen worden geheel in polyesterbeton uitgevoerd (koudebruggen). GVC en GVP (resp. glasvezelversterkt cement en polyester). GVC bestaat uit een mengsel van cement, zand, water en Glasvezels. De glasvezels zijn alkalibestand of worden door toevoeging van een polymeer aan het mengsel tegen inwerking van bestanddelen uit het cement beschermd. GVP bestaat uit een mengsel van polyesterhars en glasvezels. Voor beide materialen geldt dat fabricage van elementen kan geschieden middels de lay-up of spray-up methode. Bij de lay-up methode word het mengsel in lagen op een mal aangebracht, waarna telkens glasmatten door middel van rollen met de hand wordt geïmpregneerd. Bij de spray-up methode wordt het mengsel onder toevoeging van gesneden glasvezels op de mal gespoten en door middel van rollen verdicht. Beide methoden worden veelal toegepast voor het vervaardigen van ruimtelijke elementen. Forton past beide methoden toe voor het vervaardigen van ruimtelijke elementen van PGVC. Isolatiemateriaal wordt tijdens de fabricage van het element opgenomen of achteraf tussen dunwandige schalen geschuimd. GVC wordt ook vervaardigd in de vorm van vlakke platen die tot sandwichpanelen worden samengesteld. • Sandwichelementen met dunne deklagen. De deklagen van metaal, hout of kunststof kunnen op verschillende manieren met het kernmateriaal worden samengevoegd. Kernmateriaal wordt als plaatmateriaal met de deklagen verlijmd (Unidek) of tussen de deklagen geschuimd: - in een discontinu proces worden op maat gesneden en eventueel geof vervormde deklagen in een mal geplaatst, waarna in de tussenruimte vloeibaar kunststofschuim wordt geïnjecteerd, dat onder druk uithard en hecht aan de buitenlagen (Metal Profil, HunterDou· glas). - in het discontinu proces wordt over de onderste deklaag een schuimmengsel verdeeld, waarna de bovenste deklaag op de opkomende schuim wordt gedrukt zodra de gewenste expansie is bereikt.
13
Elementen met een buitenlaag van beton kunnen glad uit de kist worden toegepast zonder oppervlaktebehandeling. Veelal worden deze elementen echter uitgevoerd in sierbeton: een oppervlaktelaag waarin toeslagmaterialen door uitwassen, zuren, stralen, boucharderen of schuren en polijsten zichtbaar zijn gemaakt. Bij het vervaardigen van sierbeton kan, afhankelijk van de korrelgrootte van het toeslagmateriaal, de afwerklaag als eerste dan wel als laatste laag (alleen bij fijne korrel) in de mal worden gestort. Met name worden toegepast: speciale grind- of natuursteenkorrels, porfier, basalt, kwarts. Behalve door toevoeging van speciale toeslagstoffen kunnen de elementen ook door een oppervlaktebehandeling worden voorzien van een structuur: b.v. door bewerking van het nog niet verharde beton (bezemstreek) of door bewerking van verhard beton, zoals het zgn. bruut bewerken van gecanneleerde oppervlakken. Elementen van polyesterbeton worden in het algemeen voorzien van een oppervlaktelaag van al dan niet gebroken natuursteen. Elementen van GVC kunnen eveneens worden voorzien van een fijnkorrelige sierbetonlaag. Veelal worden deze elementen echter, evenals elementen van GVP, glad of licht gestructureerd uitgevoerd en voorzien van een gekleurde coating. De elementen worden ook wel zonder oppervlakte behandeling toegepast. Sandwichelementen met dunne deklagen van metaal, kunststof of multiplex kunnen worden voorzien van een coating. In het algemeen kan worden gesteld dat de afwerking uit natuurlijke, slijtvaste, onderhoudsarme materialen bestaat. Bij veel standaard elementen kunnen pas- en aansluitelementen gele· verd worden. zoals: dakrandelementen, rechte en ronde hoekelemen· ten, druiplijsten, beglazingsprofielen maar ook bevestigingsmiddelen en voegafdichtingsmiddelen zîtten vaak in het gevelpakket Dat betekent dat de elementen deel uitmaken van een totaal pakket dat als gevel/dat sluitend wordt aangeboden. Het is interessant om te onder· zoeken in welke mate dit ook van toepassing kan zijn op een PC-SWgevel. Van de niet standaard gevelelementen die vergeleken zijn (Oost· hoek, Panelcraft en Forton). zijn minstens standaard details beschikbaar.
14
Specifieke
kenmerken.
Standaard buitenwandelementen zijn nagenoeg altijd vlak en rechthoekig. Elementen die in een mal vervaardigd worden op basis van: beton, GVC, GVP en polyesterbeton, worden in het algemeen per project naar tekening vervaardigd. Vele vormen zijn hierbij mogelijk. De vorm moet echter zodanig zijn dat het element uit de mal gelost kan worden. De vorm van sandwichelementen wordt grotendeels bepaald door de vormmogelijkheden van de deklagen. Elementen op basis van een frame zijn in het algemeen vlak en rechthoekig. PC-SW-elementen hebben soortgelijke vormmogelijkheden als elementen die in een mal vervaardigd worden maar t.o.v. deze elementen zijn PC-elementen een stuk lichter. De huidige lichte sandwichelementen zijn meestal vlakke standaard elementen. De afmetingen van projectgebonden elementen worden vrijwel uitslui· tend beperkt productiemogelijkheden, handelbaarheid, maximaal toelaatbaar gewicht en transportmogelijkheden. De maximale afmetingen van niet-standaard vlakke sandwichpanelen worden in het algemeen bepaald door de maximale afmetingen van de voor de deklagen toegepaste plaatmaterialen. Verdiepingshoge elementen hebben vaak een breedte van n x 300 mm. PC-SW-elementen worden in hun afmetingen beperkt door de afmetingen van de gebruikte vacuomvormmachine. De oppervlaktestructuur van een elrmentenwand als geheel is in sterke mate afhankelijk van de vorm en de afwerking van de elementen en het patroon van de aansluitvoegen tussen de elementen. De oppervlaktestructuur van elementen op basis van beton wordt bepaald door de gekozen oppervlakte afwerking: glad, korrelstructuur, metselwerk, geglazuurde tegels of een keuze uit het grote aantal mogelijkheden in de vorm van structuurbeton. Elementen van GVC kunnen glad zijn, voorzien zijn van een korrelstructuur door middel van een sierbetonlaag of diverse andere ondiepe structuren of verkregen door structuurmallen. Elementen van polyesterbeton hebben een korrelstructuur. Elementen van GVP zijn glad of voorzien van een ondiepe oppervlaktestructuur. De oppervlaktestructuur van sandwichelementen met dunne deklagen wordt bepaald door de structuur van deze deklagen: glad, gehamerd, geprofileerd of gestructureerd. De oppervlaktstructuur van de binnenzijde van de elementen is vrijwel steeds glad. De kleur van buitenwandelementen wordt bepaald door het materiaal van het element of door de kleur van de oppervlakteafwerking. De kleur van betonelementen zonder afwerking is in het algemeen (vlekkerig) grijs. De kleur van elementen in sierbeton is afhankelijk van de kleur van de toeslagstoffen, (grind, natuursteenkorrels) en het cement (grijs, wit, eventueel zwart, rood).
15
Eigenschappen. Buitenwanden moeten weerstand kunnen bieden tegen op gebouwen werkende krachten. In het algemeen wordt gerekend met permanente, veranderlijke en evt. dynamische belastingen. Niet-dragende elementen brengen in het algemeen windbelasting en eigen gewicht op de achterliggende draagconstructie over, soms ook het gewicht van hoger gelegen elementen. Voor de sterkte berekening zijn NEN 3850, NEN 3851, NEN 3852 en de voorschriften beton van toepassing. Voor de berekening van de stijfheid kunnen de lagere waarden van NEN 3661 worden toegehanteerd. Voor de berekening van bevestigingsmiddelen waarmee de elementen aan de hoofddraagconstructie verankerd worden, kan met name de windzuiging bepalend zijn. De mechanische eigenschappen van de sandwichelementen worden be~ paald door de samenstelling van de deklagen, het kernmateriaal en de onderlinge samenhang. Verschillende grootheden zijn hierbij van belang als deze bekend zijn kan in principe de stijfheid, sterkte, en spanningen worden berekend. Een probleem hierbij is dat niet alle grootheden constant zijn zodat een veiligheidscoêfficiênt moet worden aangehouden. De drie dimensionale vorm van het te ontwikkelen ele· ment vergroten de onzekerheden in de berekeningen en daarmee de veiligheidscoêfficiênt die aangehouden dient te worden (vergelijk SBR 111,veiligheidscoêfficiênt 6 à 7). Voor vrijwel alle standaard elementen worden door de fabrikant tabellen en grafieken met betrekking tot de maximale ondersteuningsafstanden beschikbaar gesteld. Voor PC-SW-gevelelementen is het onmogelijk om standaard maten te hanteren daar er geen sprake Is van standaard elementen. Wel zijn er globale rekenmethoden te geven zodat architecten globaal de vereiste afmetingen kunnen vaststellen. Er zal een controleberekening door de fabrikant moeten plaatsvinden. * Brandveiligheid.
Veel van de basismaterialen die voor het vervaardigen van buitenwandelementen worden toegepast zoals: grindbeton, lichtbeton, gasbeton, GVC en metaalplaat zijn onbrandbaar in de zin van NEN 3881. Polycarbonaat valt niet in de klasse onbrandbaar waardoor de toepassingsmogelijkheden enigzins beperkt zijn t.o.v. de meeste andere sandwichbuitenwandelementen. Materialen voor buitenwandelementen die in principe sterk bijdragen tot de brandvoortplanting, kunnen door toevoegingen tijdens fabricage of door coatings vrijwel steeds zodanig worden aangepast dat ze ten aanzien tot de bijdrage tot brandvoortplanting vallen binnen de klassen I en 11 van NEN 3883, deze klassen zijn vaak een minimaal vereis· te. Polycarbonaat valt in klasse 11 waardoor het beperkt toepasbaar is. Dit resultaat is nog vrij gunstig in vergelijking met de Luxalonsandwichelementen van HunterDoulas, deze vallen namelijk in klasse 111 t.a.v. de bijdrage tot brandvoortplanting er zijn echter ook elementen verkrijgbaar met een vulling van minerale wol deze behoren waarschijnlijk tot klasse I. Van de sandwichpanelen die Hoechst verkoopt onder de naam Trespa-volkern type SE behoort het oppervlaktemate-
16
riaal tot klasse I (trespa) en het vulmateriaal tot klasse I, 11 en lU naar keuze. Volgens NVN is vooral de klasse waartoe het bekledingsmateriaal behoort van belang. Oe brandwerendbeid van buitenwand elementen wordt in sterke mate bepaald door de opbouw van de toegepaste materialen. De relatief zware elementen op basis van steenachtige materialen hebben vrijwel steeds een ruim voldoende brandwerendheld volgens de gestelde eisen. Bij PC-SW-elementen is de warmtecapaciteit gering en daarmee de opwarmtijd van het element kort. Van de Luxalon-sandwichelementen van HunterDoulas zijn geen gegevens beschikbaar ten aanzien van de brandwerendheld maar door de geringe warmtecapaciteit van staal zullen deze elementen minder goed scoren dan vergelijkbare elementen met een buitenhuid van polycarbonaat. volkern-elementen hebben bij minimale afmetingen een brandwerendheld van ten minste 28 minuten {PS/SE schuimvulling). Naast voldoende brandwerendheld van de buitenwandelementen is vooral een goede afdichting van de naad tussen de vloer en de voor de vloer doorlopende elementen van belang om vlamoverslag naar hogere verdiepingen te voorkomen. Afdichting kan geschieden met minerale wol of speciale brandwerende materialen; (een goede afdichting is ook om acoustische redenen van belang). De onderzochte gevelelementen hebben de volgende eigenschappen t.a.v. brandveiligheid: Fenox: brandvoortplanting klasse I, brandwerendheld 64 minuten, Ranox: brandvoortplanting klasse I, brandwerendheld 64 minuten, Oosthoek: geen gegevens beschikbaar, Panelcraft: brandvoortplanting klasse I en 11 is mogelijk. brandwerendheld 30 tot 45 minuten, Dumex: brandvoortplanting klasse I, brandwerendheld 120 minuten bij een onbekende dikte, Duro x: brandvoortplanting klasse I, brandwerendheld 360 minuten bij een dikte van 200 mm, Hebel: Voldoet aan de basiseis vanNEN 3892 (lage eis), Siporex: brandvoortplanting klasse I, brandwerendheld 360 minuten bii een dikte van 150 mm, Forton: geen gegevens beschikbaar, J.M.Balmatt: brandvoortplanting klasse I, brandwerendheld >11 0 minuten, Robertson: brandvoortplanting klasse I, Trisomet brandwerendheld 90 minuten zonder temperatuurels, Metal Profil: brandvoortplanting klasse 111, Unidek: brandvoortplanting klasse 11, Lokal: geen gegevens beschikbaar, Hunter: brandvoortplanting klasse 111 en waarschijnlijk klasse I indien het element gevuld is met met minerale wol. • Buitenklimaat. De mate waarin buitenwanden door regen en wind belast worden, hangt af van de oriêntatie en hoogte van de wand en de plaats in Nederland waar het gebouw gerealiseerd wordt (voor stuwdrukwaarden en coêfficiênten zie: NEN 3850).
17
In het algemeen zal een buitenwand water- en wjnddjcht moeten zijn, met name bij voor het verblijf van personen bestemde gebouwen. De meeste buitenwandconstructies zijn voldoende winddicht. Een goede waterdichtheid is veel moeilijker te realiseren, vooral bij enkelbladige constructies. Indien in enkelbladige buitenwanden materialen worden toegepast, die als gevolg van hun eigenschappen niet zonder meer een waterdichte constructie mogelijk maken (b.v. baksteen, beton), dient de detaillering hierop afgestemd te worden. Hiervoor bestaat een aantal mogelijkheden: - het materiaal een zodanige dimensie geven dat het slechts in extreme gevallen aan de binnenzijde nat wordt. - een speciale uitvoering van het materiaal toepassen met betere eigenschappen (b.v. verdichte beton, gevelsteen). - het materiaal voorzien van een regenkerende of waterafstotende afwerking. Indien de afwerking dampdicht is, kan inwendige condensatie optreden. - de buitenwand uitvoeren in samenhang met een binnenspouwblad. Bij dubbelbladige buitenwanden waarborgt het buitenspouwblad over het algemeen de regenkering en het binnenspouwblad de windkering. Eventueel door het buitenspouwblad doorgeslagen vocht wordt in de spouw naar beneden afgevoerd. PC-SW-elementen gedragen zich anders omdat polycarbonaat in principe waterdicht is. Dit geeft dus voordelen t.o.v. sandwichelementen die gemaakt zijn van steenachtige materialen. In het algemeen zijn de voegen in bultenwanden de zwakke schakel t.a.v. waterdichtheid zo ook bij PC-SW-gevelelementen. Waterpenetratie kent drie essentlêle elementen: - water - een opening en - een kracht op het water. Wanneer één van deze drie elementen ontbreekt zal geen lekkage optre-
den. Water; Het is moeilijk te voorkomen dat een gevel nat wordt. Door leklijsten, neggen, overstekende balkons, luifels en dergelijke kan worden geprobeerd de regen plaatselijk van de gevel weg te houden. Bij laagbouw wil dit nog wel eens goede oplossingen opleveren, maar bij hoge gebouwen kan het bij windvlagen zelfs voorkomen dat de wind het water langs de gevel omhoog stuwt waardoor deze maatregelen niet meer volstaan. Qpenjngen: Het is een lastige opgave alle openingen blijvend af te dichten. Er zijn kleren tussen het vaste kozijn en het beweegbare deel en naden tussen de gevelelementen onderling en tussen de bouwkundige aansluitingen. Door temperatuurschommelingen verandert de lengte van de gevelelementen voortdurend, de kleren en naden zijn dus steeds in beweging; ze worden wijder en nauwer. Dit stelt hoge eisen aan de elasticiteit van rubbers en aan de elasticiteit en hechting van kitten die bovendien -behalve aan regen en wind- ook zijn blootgesteld aan Inwerking door ultra violette straling door het zonlicht, aan veroudering, aan aantasting door de luchtvervuiling etc. Door capillaire werking zal water door zeer nauwe openingen dringen. De afdichting moet dus bijzonder zorgvuldig plaatsvinden, want zelfs kleine openingen in de orde van grootte van 0,5 mm kunnen aanzienlijke waterlekkage veroorzaken.
18
Krachten: er kunnen zes krachten of natuurkundige verschijnselen worden onderscheiden die waterlekkage kunnen veroorzaken. - Capillaire werking: kleine openingen kunnen het water als het ware opzuigen. Dit verschijnsel vindt plaats bij openingen met een af- · meting van 0,01 tot 0,5 mm. Een duidelijke grens is moeilijk aan te geven, het hangt o.a. van de temperatuur af. Om waterlekkage door cappilaire werking te voorkomen kan men de gehele opening groter maken dan 0,5 mm of plaatselijk verwijden. Zwaartekracht: door het· eigengewicht kan het regenwater in openingen dringen die recht of schuin naar beneden lopen. Bij het construeren dient ervoor te worden gezorgd dat zich dergelijke situaties niet kunnen voordoen door bijvoorbeeld goede overlappingen of leklijsten toe te passen. Oppervlaktespanning: door de oppervlaktespanning en adhesie van het water kunnen druppels langs een horizontaal oppervlak als het ware voortkruipen. Dit verschijnsel vindt ook plaats als het vlak absoluut horizontaal is en het niet waait. Door een leklijst, atdekkap of een waterhol kan dit voortkruipende water worden tegengehouden. Kinetische energie: regendruppels krijgen door de wind en hun eigen val soms een aanzienlijke snelheid, slaan tegen de gevel en spatten dan uiteen in talloze kleine waterdruppeltjes die door hun snelheid en massa over kinetische energie beschikken, waardoor zij in openingen kunnen binnendringen. De hoeveelheid water die op deze wijze in een gevelconstructie kan penetreren, hangt af van de invalshoek van de regendruppels, de diepte van de opening en de windsnelheid. Waterlijsten of lekdorpels kunnen de opening afschermen. - Winddruk: in de bovenstaande punten wordt ervan uitgegaan dat er geen drukverschil bestaat tussen de binnen- en de buitenkant van de .gevel. Als de windvlagen drukverschillen teweegbrengen, kan het langs de gevel afatromende water door openingen worden gedrukt die eerst door de waterstroom werden overbrugd. Als de vlaag voorbij is, wordt er weer een waterfilm gevormd die de opening afsluit en het binnengedrongen water verhindert naar buiten te stromen. Bij de volgende vlaag wordt er weer een kleine hoeveelheid water naar binnen gestuwd. De afmetingen van de opening en de kracht van de wind spelen hierbij geen rol. Wanneer er water is aan de ene kant van de opening en de luchtdruk aan die kant is groter dan aan de andere kant, dan zal er water door de opening gaan, hoe klein deze ook is. Door ervoor te zorgen dat de druk aan weerszijden van de waterkering even groot is, kan deze vorm van waterpenetratie worden voorkomen. • Luchtstroming: door drukverschillen en openingen aan weerszijden van de gevel kunnen er luchtstromen ontstaan. Dat gebeurt al als de openingen zeer klein zijn. Hierdoor kunnen kleine waterdruppeltjes worden meegenomen en kan het water dat langs de gevel afstroomt. naar de opening worden gezogen. Men dient daarom te voorkomen dat luchtstromen ontstaan.
19
Een geringe !ychtdoorlatendhejd en een goede regendjchthejd is in het algemeen voldoende gewaarborgd door de dichtheid van de toegepaste materialen, de afwerking of de gekozen opbouw zo ook bij de elementen die in het kader van dit onderzoek zijn bestudeerd. Indien de regendichting wordt verzorgd door rubberprofielen moet gelet worden op de levensduur van deze profielen. Door de hoge uitzettingscoêfficiênt van Polycarbonaat zullen eventuele rubberprofielen door de vormveranderingen die de elementen ondergaan een hoge slijtagegraad vertonen. De luchtdoorlatendheid en waterdichtheid van een elementenwand als geheel wordt in hoofdzaak bepaald door de afdichting van de aansluitingen rondom glas- en ventilatie-openingen in het element, de voegen tussen de elementen en de aansluitingen met andere bouwdelen. NEN 3661 stelt eisen ten aanzien van de maximale luchtdoorlatendheid en de waterdichtheid van de kozijnaansluitingen. Naast de waterdichtheid moet ook de waterafvoer goed geregeld zijn. De waterafvoer langs de gevel kan per element, per stramien of per gevelvlak plaatsvinden. Door djffusje van waterdamp kunnen condensatieverschijnselen ontstaan: oppervlaktecondensatie ontstaat op relatief dampdichte binnenoppervlakken bij een geringe thermische isolatie of plaatselijke koudebruggen. De thermische van de meeste buitenwandelementen is zodanig te kiezen dat condensatie op grote oppervlakken niet zal optreden. Oppervlaktecondensatie ten gevolge van koudebruggen kan optreden wanneer thermisch isolerende materialen door een goedgeleidend materiaal worden onderbroken: - oplegnokken en neuzen bij betonelementen, - randverbindingen bij sandwichelementen, - doorgaande bevestigingsmiddelen (ankers, bouten). De meeste bouwmaterialen zijn poreus en kunnen een hoeveelheid vocht opnemen, die afhankelijk is van de relatieve vochtigheid van de lucht en het regenaanbod. Onder het evenwichtsvochtgehalte van een materiaal wordt verstaan het bij een bepaalde relatieve vochtigheid behorende vochtgehalte van dat materiaal. Onder het maximaal hygroscopisch vochtgehalte van een materiaal wordt verstaan het vochtgehalte van dat materiaal bij een relatieve vochtigheid van 98%. Bij een relatieve vochtigheid van 100% is het materiaal met water verzadigd. Sterk hygroskopische materialen, zoals kalkzandsteen en hout, zijn materialen met een relatief hoog evenwichtsvochtgehalte; ze hebben relatief veel kleine poriên. Niet-hygroskopische materialen, zoals baksteen en steenwol, hebben een relatief laag evenwichtsvochtgehalte en relatief veel grote poriên. Polycarbonaat heeft een laag evenwichtsvochtgehalte en is daardoor winig gevoelig voor zwelling door vochtopname, stukvriezen en vermindering van de thermische isolatie. De maximale veranderjog in afmetingen t.g.v. opwarmjog van een materiaal hangt af van: - Materiaaleigenschappen zoals uitzettingscoêfficiênt, absorptiecoêfficiênt en reflektiecoêfficiênt. - Buitenklimaat; uiterste temperaturen in Nederland zijn -20 en
oe
20
oe.
+35 Door straling kunnen materialen een lagere of hogere temperatuur krijgen. De grootste jaarlijks te verwachten temperatuurverschillen liggen, afhankelijk van het materiaal, tussen de 90 en 120
oe
oe.
Teneinde spanningen te vermijden, moet de te verwachten uitzetting ongehinderd plaats kunnen vinden en opgevangen worden in voegen (ook wel: dilatatievoegen). De mate van uitzetting kan beperkt worden door: - een goed reflecterend materiaal te kiezen, - een materiaal met een lichte kleur te kiezen of het materiaal een lichte kleur te geven. - het materiaal af te koelen door ventilatie van een luchtspouw erachter, - niet te grote afmetingen te kiezen, - een plaatmateriaal met een gunstige profilering te kiezen (om redenen van uitzetten en schaduw). Bij toepassing van volkomen luchtdichte elementen kunnen in de afgesloten ruimte hoge spanningen ontstaan door uitzetting van lucht onder invloed van temperatuurschommelingen en veranderingen in atmosferische druk. Deze spanningen kunnen zich voordoen als overof onderdruk en kunnen zichtbaar worden als een balling van het paneel, waardoor uiterlijke eigenschappen verloren gaan. Deze balling kan voorkomen worden door het element niet luchtdicht te maken. Ook ventilatie met buitenlucht kan een oplossing zijn. Dit is echter alleen mogelijk, indien het kernmateriaal ongevoelig is voor vocht. Een ander gevaar is de eenzijdige opwarming en dus eenzijdige verlenging van panelen waardoor de panelen bol gaan staan. Deze uitzetting moet ongehinderd kunnen plaatsvinden teneinde schade te voorkomen. Aparte aandacht vragen dunne platen als, de buitenhuid, van aluminium, staal, kunststof e.d. in verband met de geringe dikte, relatief hoge uitzettingcoêfficiênt en snelle opwarming door geringe warmtecapaciteit. De invloed van verandering in afmetingen t.g.v. uitzetting kan verkleind worden door: - De plaat te verstijven, d.w.z. er een frame- of sandwichconstructie van te maken (nadeel van sandwichelementen is balling). - een plaat met een zodanige profilering te kiezen, vormveranderingen geen bezwaar opleveren. Indien dit niet mogelijk of ongewenst is, moet met relatief grote uitzettingen rekening gehouden worden in de voegen tussen de platen. De uitzetting van buitenwandelementen is afhankelijk van de uitzettingscoêfficiênt van de materialen waaruit het element is opgebouwd. Lengteveranderingen van het element als geheel moeten in de aansluitingen kunnen worden opgevangen. Enerzijds moeten bij nietdragende elementen de bewegingen door de bevestigingsmiddelen kunnen worden opgevangen, anderzijds moeten de voegen tussen de elementen onderling voldoende breed zijn om bewegingen niet te verhinderen. Bij dubbelschalige elementen moeten luchtdichte tussenruimten worden voorkomen, omdat door uitzetten of krimpen van opgesloten lucht, bekledingspiaten bol of hol kunnen gaan staan. Bij lichte sandwichelementen kan buiging van het element door ongelijke uitzetting van binnen- en buitenlaag worden voorkomen door toepassing van een. kernmateriaal dat in staat is schuifkrachten op te nemen (bijv. PUR-schuim) of door toepassing van flexibele hechtla·
21
gen tussen deklaag en kernlaag (bijv. bij glasschuim). In het algemeen geldt dat bij grote elementen een grotere voegbreedte noodzakelijk is, waarbij overeenkomstig hoge eisen aan de kwaliteit van de voegdichting worden gesteleL Warmteverlies door gelejdjng vindt vooral plaats in de winter wanneer de binnenruimte wordt verwarmd. Het warmteverlies kan o.a. beperkt worden door een thermisch isolerend materiaal toe te passen. Het isolatiemateriaal wordt bij voorkeur aan de buitenzijde van de wandconstructie geplaatst om de volgende redenen: - De wandconstructie wordt in mindere mate blootgesteld aan grote temperatuurverschillen, zodat grote uitzettingen, hoge materiaalspanningen en eventuele schade ten gevolge hiervan voorkomen wor-
den. - Condensatie treedt minder snel op, daar de wand als het ware is ingepakt en relatief warm is. - De binnenzijde van de wand kan een warmtebuffer zijn voor veranderingen in de binnentemperatuur. - De veranderingen in de binnentemperatuur zijn geringer. Aan buitenwanden van gebouwen wordt een minimale eis gesteld t.a.v. de warmteweerstand. De warmteweerstand van buitenwandelementen met een gelaagde opbouw wordt bepaald door de dikte en de 1..-waarde van de afzonderlijke lagen en eventueel door verstoringen in de laagsgewijze opbouw. Voor alle sandwichelementen geldt dat door goed geleidende verbindingen tussen binnen- en buitenlaag koudebruggen ontstaan, die de warmteweerstand van het element negatief beïnvloeden en de kans op plaatselijke condensatieverschijnselen vergroten, waardoor opleggingen c.q. bevestigingen kunnen worden aangetast. Polycarbonaat heeft dit probleem in geringe mate omdat polycarbonaat een relatief lage warmtegeleidingscoêfficiênt heeft. Het probleem van de niet te vermijden koudebruggen is gedeeltelijk te ondervangen door het grootste gedeelte van het oppervlak van de koudebrug aan de warme kant van de constructie te houden. Een andere manier waarop overdracht van warmte kan plaatsvinden is via straling, d.w.z. door elektromagnetische golven. Er kunnen twee soorten straling onderscheiden worden: - Straling van buiten; zonnestraling. Zonnestraling kan er vooral in de zomer toe leiden, dat .een ongewenste stijging van de binnentemperatuur optreedt. Dit verschijnsel doet zich vooral voor bij relatief dunne, lichte buitenwanden, die snel opgewarmd zijn en dan de warmte naar binnen afgeven. De mate van opwarming van het vertrek door zonnestraling is afhankelijk van: - buitenklimaat: duur van bezonning en stralingsintensiteit - bouwkundige omstandigheden: oriêntatie van de wand, materiaalei· genschappen van toegepaste materialen - thermische eigenschappen van de wand: warmteweerstand, warmtecapaciteit - Straling van binnen; verwarmingslichamen worden met het oog op de behaaglijkheid meestal tegen de buitenwand geplaatst. Vooral in de buurt van verwarmingslichamen kan nu warmteverlies door straling optreden. Beide vormen van warmteverlies kunnen tegengegaan worden door materialen met een hoge reflectiecoêfficiênt (in het algemeen metalen, b.v. aluminiumfolie) toe te passen.
22
Een belangrijk aspect van de thermische eigenschappen van buitenwanden is de absorptie of accumulatie van warmte. Warmteaccumulerende lagen worden om de volgende redenen toegepast: - temperatuurschommelingen ten gevolge van niet-continu verwar ming (zonnestraling e.d.) worden genivelleerd. Het binnenklimaat blijft langer behaaglijk, omdat de wand in eerste instantie warmte opneemt of afgeeft, als de luchttemperatuur stijgt, respectievelijk daalt. - indien de binnenruimte niet verwarmd wordt en de wand afkoelt, wordt bij voldoende warmtecapaciteit het tijdstip, waarop de oppervlaktetemperatuur van de binnenzijde van de wand het dauwpunt bereikt en er condensatie optreedt uitgesteld zodat de omvang van de condensatie beperkt blijft en condensatie wellicht in zijn geheel voorkomen wordt. Het warmte-accumulerend vermogen van een materiaal hangt af van de volumieke massa en de soortelijke warmte van het materiaal {0 = p.c). In het algemeen hebben zware steenachtige materialen een groot warmte-accumulerend vermogen. Ten gevolge van een groot warmte. accumulerend vermogen is evenwel veel tijd nodig om de wand op te warmen. Dit kan een nadeel zijn bij ruimten die slecht incidenteel gebruikt worden. Lichte buitenwandconstructies hebben een temperatuurtraagheid van 1,5 uur à 2 uur.Dit geldt ook voor PC-SW-gevelelementen. Zware buitenwanden hebben een temperatuurtraagheid van ca. 5 uur. Indien de buitenwand een grote temperatuurtraagheid heeft, kan de ruimte geventileerd worden met inmiddels koelere buitenlucht wanneer de wand warmte naar binnen afgeeft. Onder invloed van ultra violet licht kunnen de eigenschappen van materialen veranderen; onafgewerkt hout vergrijst, kunststoffen yerou~. Ook kunnen materialen verkleuren. Materialen met een hoge reflektiecoëfficiënt worden minder warm onder invloed van zonnestraling dan materialen met een lage reflektiecoëffjcjënt en zetten dientengevolge minder uit. Buitenwanden die geheel of gedeeltelijk bekleed zijn met materialen met een grote reflektiecoëfficiënt, of met materialen die een spiegel-effect hebben, kunnen hinderlijke schittering veroorzaken. Bij polycarbonaat heeft de hoge reflektiecoëfficiënt een voordelige invloed op de zomerse opwarming door zonnestraling. Ten aanzien van buitenwanden is de term gevelbelasting van belang. Hiermede wordt de geluidbelasting aangeduid die optreedt op een willekeurig deel van de gevel alsof de gevel niet aanwezig zou zijn: de acoustische eigenschappen en omstandigheden van de gevel worden buiten beschouwing gelaten. Bij directe overdracht van luchtgeluid zijn de onderstaande eigenschappen van scheidingsconstructies van invloed: - de massa per m2. - de stijfheid, - de dempingsfactor van het materiaal, - enkelbladige of meerbladige constructie.
23
In theorie neemt de geluidisolatie bij een verdubbeling van het gewicht van de constructie (enkelvoudig) toe met 6 dB. In de praktijk blijkt dat de verhouding tussen gewicht en isolatiewaarde van de enkelvoudige constructie ongunstiger uitvalt. Coïncjdentie treedt op in een scheidingsconstructie, indien de in de constructie opgewekte buigingsgolven zich met dezelfde snelheid voortplanten, als de snelheid van de opvallende golven langs het oppervlak. Een loodrecht op het vlak invallende geluidgolf zal geen langs het vlak voortplantend drukpatroon opleveren. Een geluidgolf evenwijdig lopend aan het oppervlak zal zich met de snelheid van het geluid voortplanten (strijkende geluidgolf). Oe invalshoek van het geluid is dus bepalend voor de snelheid waarmee de golven in de constructie zich voortplanten: a..340 m/s. Het samenspel tussen de buigingsgolven in de constructie en het drukpatroon van het zendsignaal leidt tot sterke plaatselijke amplituden in de wandconstructie en dientengevolge tot een sterke daling van de geluidisolatie. De snelheid van de golven in de constructie neemt toe met de stijfheid en af met de specifieke massa van de constructie en bovendien met de frequentie van de trilling. Snelle trillingen hebben een hogere frequentie dan langzame. Coïncidentie treedt onder bovengenoemde invloeden bij verschillende frequenties op. Een constructie bezit evenwel een frequentie waaronder geen coïncidentie meer plaatsvindt: de grensfrequentie. Het coïncidentie-effect is in de nabijheid de grensfrequentie het grootst. In het algemeen wordt er naar gestreefd, dat de grensfrequentie buiten het hinderlijk hoorbare gebied komt te liggen, dat wil zeggen hoger dan 2000 Hz en lager dan 1OOHz. De dikte en de massa van de beplatingsmaterialen zijn daartoe de belangrijkste parameters. In nagenoeg alle gevallen zullen buitenwanden van gebouwen waarin mensen verblijven niet constant en niet continu van opbouw zijn. Het totale geveloppervlak bestaat immers slechts voor een gedeelte uit de constructie en de materialen die de wand typeren. De zwakste schakels bepalen het nivo van de totale akoestische kwaliteit in hoge mate. Ramen en deuren, maar ook gevelgeleding en -opbouw maken de bepaling van de akoestische eigenschappen tot een zeer complexe zaak. Buitenwanden vormen bij woon- en verblijfsgebouwen de verbindende schakel tussen versehitlende aan de gevel gelegen ruimten, vandaar dat hier neveneffecten kunnen optreden. Neveneffecten bestaan in de vorm van: - geluidlekken (kieren en spleten) - flankerende geluidoverdracht (door gekoppelde wanden en vloeren) - omloopgeluiden (gangen, kokers en spouwen) Evenals bij de invloed van het glaspercentage in de gevel, geldt dat het effect op de resulterende isolatie van de wand groter is naarmate de kwaliteit van de wand met betrekking tot de geluidisolatie hoger is. Een matig isolerende wand is relatief niet zo gevoelig voor neveneffecten; bij goed isolerende constructies (45-60 dB) zijn de effecten bepalend voor de effectieve geluidisolatie. De gelujdjsolatie van een elementenwand is onder andere sterk afhankelijk van de massa van het element. De geluidisolatie van relatief zware elementen op basis van beton, is over het algemeen goed. De isolatiewaarde van lichte, buigstijve sandwichelementen is gering.
24
De aansluitingen van elementen onderling en op de achterliggende constructie moet zodanig zijn dat flankerende geluidsoverdracht zoveel mogelijk wordt voorkomen. Met name bij buigstijve lichte wanden kan bij starre koppeling een sterke flankerende geluidsoverdracht optreden. Polycarbonaat is niet stijf maar staal daarentegen wel. Bij toepassing van borstwaringselementen die voor de vloer doorlo· pen bestaat de kans op het ontstaan van geluidlekken binnen het gebouw (horizontaal en verticaal) en naar buiten. Naden tussen vloeren en elementen moeten, indien mogelijk, met een sponning worden uitgevoerd en evenals openingen ter plaatse van horizontale leidingdoorvoer met geluidabsorberend materiaal worden af· gedicht. In dubbelschalige samengestelde elementen wordt veelal als thermisch-isolerend materiaal minerale wol toegepast. De geluidabsorberende eigenschappen hebben een gunstige invloed op de luchtgeluid· isolatie van het element.
25
Spelregels. Dragende buitenwanden zijn permanent: zij vormen een onderdeel van de draagconstructie. Bij zelfdragende wanden moet bij wegnemen of verplaatsen rekening gehouden worden met hoger gelegen buitenwandvlakken. Niet-dragende wanden zijn in principe wegneembaar; verplaatsbaarheid beperkt zich echter in hoofdzaak tot montagewanden en lichte elementenwanden waaronder PC-SW-elementen vallen (zie Wegneembaarheid, verplaatsbaarheid). Er kunnen drie - aansluitingen - aansluitingen - aansluitingen ment.
soorten aansluitingen onderscheiden worden: van een buitenwandonderdeel op de draagconstructie, tussen de buitenwanden onderling, tussen een buitenwandonderdeel en een secundair ele-
In het algemeen moeten de aansluitingen aan dezelfde eisen voldoen als de buitenwand zelf, teneinde te vermijden dat de aansluitingen de kwaliteit van de wand sterk verminderen. In de aansluitingen moeten maatafwijkingen kunnen worden opgenomen. Er kunnen drie soorten maatafwijkingen onderscheiden worden: - tijdsafhankelijke: - uitzetting en krimp t.g.v. temperatuurschommelingen, - uitzetting en krimp t.g.v. schommelingen in relatieve vochtigheid. - tijdsbeperktafhankelijke: - krimp (hydratatiekrimp), - zetting door mechanische belasting, - kruip. - tijdsonafhankelijke: - fabrikagetolerantie, - montagetolerantie. Oe grootte van de diverse maatafwijkingen wordt bepaald door de specifieke materiaaleigenschappen, de invloeden die uitgeoefend worden en het produktieproces. .. Wegneembaarheid, verplaatsbaarheid. Eisen t.a.v. het wegnemen van een buitenwand kunnen ontstaan bij: - wijziging van de functie van de wand - reparatie of vervanging - uitbreiding van het gebouw. In het algemeen kan gesteld worden dat het uitwisselen of verplaatsen van (gedeelten van) de wand zo moeten kunnen plaatsvinden, dat het demonteren van een element of onderdeel niet leidt tot instabiliteit van de rest van de wand. Toepassing van geprefabriceerde buitenwandelementen kan in het algemeen een verkorting van de bouwtijd betekenen en een minder weersafhankelijke binnenafwerking. Niet-dragende lichte elementen kunnen veelal zonder zware hijshulpmiddelen gemonteerd worden. Bij droge montage zijn de elementen meestal demontabel, opnieuw te gebruiken en te vervangen. Bij projektgebonden elementen is bij kleine series de serie-grootte veelal van invloed op de prijsvorming.
26
Voor de aansluiting van elementen onderling bestaan verschillende mogelijkheden. Aangezien de meeste buitenwandelementen in enkelbladige buitenwanden worden toegepast, moeten de voegen tussen de elementen zowel voldoen aan eisen ten aanzien van regendichtheid als ten aanzien van luchtdoorlatendheid. Verschillende voegvormen worden toegepast: • vlakke voeg, • overlappende voeg, - messing en groef, - afgedekte voeg. .
II
~
n i
l
'
rU I
!
fil :
Uli....J
r~'
i
I
,
.
!
I
:
I
n
Als afdichting van de voegen kunnen de volgende typen worden onderscheiden: - Open voeg, waarbij voornamelijk door de vorm van de voeg zoveel mogelijk regenwater wordt gekeerd. Deze afdichting wordt vrijwel alleen toegepast wanneer de elementen een buitenspouwblad vormen in een dubbelbladige wand. - Enkelvoudige afdichting, waarbij de dichting ten aanzien van regen en wind op één plaats met een voegvulling wordt verkregen. - Tweevoudige afdichting, waarbij regen- en winddichting gescheiden zijn gehouden. Tussen de regenkering voorin en de winddichting achterin de voeg wordt een ruimte gecreëerd, die zo met de buitenlucht in verbinding staat dat geen drukverschil ontstaat. Voegafdichtingen kunnen worden onderscheiden in zg. natte afdichtingen met kit en droge afdichtingen met voegprofielen. Bij enkelvoudige afdichting wordt veelal gebruik gemaakt van voegkit, bij voorkeur aangebracht op een rugvulling met een rond profiel. Daarnaast worden ook wel rubbervoegprofielen als afdichting toegepast. De afdichting wordt meestal zo dicht mogelijk aan de buitenzijde in de voeg aangebracht. Bij tweevoudige afdichting komt de regendichting veelal voorin de voeg en wordt uitgevoerd met een eenvoudige rubberstrip of metalen veerstrip in groeven in de voegwand. Tochtdichting geschiedt dan achter in de voeg met behulp van kit of een voegprofieL De voegen tussen standaard sandwichelementen met lichte bekledingsplaten, worden veelal afgedicht door overlap, messing en groef of met een veer en groef. Voor de verbinding met messing en groef worden in de elementen wel speciale PVC profielen opgenomen, die zowel als verbinding als afdichting fungeren. Bij PC-SW-elementen dient grote aandacht te worden besteed aan de voegen tussen de elementen, niet alleen omdat deze verschillende bouwfysische functies vervult maar ook omdat de voegen van belang zijn voor het uiterlijk van de gevel als geheeL Lichte standaard sandwichelementen kunnen veelal met speciale klemmen blind bevestigd worden aan de balken of kolommen van de draagconstructie. Soms worden ze verticaal bevestigd met klemprofielen of met bouten door en door (koudebruggen}.
27
Tijdens de opslag moeten buitenwandelementen worden afgedekt en worden beshermd tegen beschadigingen. Lichte sandwichelementen moeten over het algemeen ook worden beschermd tegen hitte inwerking. Om roeststrepen te voorkomen moeten uitstekende metalen delen worden beschermd tegen vocht. Voorafgaand aan de montage van niet-dragende elementen worden bevestigings- en stelmiddelen op de hoofddraagconstructie aangebracht. Het is van belang dat de toleranties van elementen, bevestigingsmiddelen en draagconstructie op elkaar zijn afgesteld. De maatnauwkeurigheid van niet-dragende elementen is in het algemeen groter dan die van de draagconstructie. Veelal is dan ook bij bevestigingsmiddelen in drie richtingen een stelmogelijkheid van ca. 10 mm noodzakelijk. Buitenwandelementen worden door de fabrikant, door een gespecialiseerd montagebedrijf of door de aannemer op voorschrift van de fabrikant gemonteerd. Niet-dragende standaard sandwichelementen kunnen veelal met een van buitenaf niet zichtbare bevestiging aan de achterliggende constructie worden vastgezet. Projectgebonden elementen worden in het algemeen niet meer op de bouwplaats bewerkt. Standaardelementen kunnen veelal wel op de bouwplaats pas gemaakt worden. Lichte sandwichelementen zijn afhankelijk van het materiaal wel of niet te bewerken. Er kunnen twee soorten onderhoud onderscheiden worden: In staat houden en in stand houden. In staat houden is het vewijderen van vuil veroorzaakt door: - de omgeving; stof, schimmel, mos, e.d. - de gebruiker. In stand houden betreft bouwkundig ingrijpen, noodzakelijk gemaakt door: - de natuurlijke omgeving: - klimatologische omstandigheden (roesten e.d.) - bodemgesteldheid, (grond)waternivo - schimmels, insekten, bacteriên, plantengroei - de gebruiker: - beschadegingen - onoordeelkundig gebruik - calamiteiten zoals brand, overstroming, aardbeving - intrinsieke factoren: - ongunstige detaillering (b.v. electrolyse van metalen) • chemische verandering van materiaal - vormverandering van het onderdeel entof aangrenzende delen van het gebouw. Het tijdstip waarop onderhoud noodzakelijk is, wordt bepaald door de levensduur van de toegepaste materialen en constructie en de minimaal gewenste kwaliteit van de wand. De levensduur kan op twee manieren verlengd worden: • door renovatie; er moet opnieuw in de wand geïnvesteerd worden - door functieverandering, indien het gebouw of de buitenwand een andere bestemming krijgt en lagere eisen aan de wand gesteld kunnen worden.
28
Bij sandwichelementen met dunne deklagen zijn vervormingen van de deklagen niet of moeilijk te repareren. Deze elementen die droog gemonteerd worden, zijn echter meestal te vervangen. Elementen van GVC en GVP kunnen bij ernstige schade door de fabrikant of een gespecialiseerd bedrijf eventueel ter plaatse worden gerepareerd. Beschadigingen aan het oppervlak kunnen door uitvullen gerepareerd worden. Of PC-SW-elementen bij beschadiging te repareren zijn dient onderzocht te worden.
29
Bouwfysische aspecten deel 1
Dagljchttoetredjng. * Termen en definities.
Belemmerjngshoek; de hoek tussen het horizontale vlak en het vlak, dat raakt aan de bovenkant van de onderdorpel van het raamkozijn en aan de bovenkant van de haaks tegenover het vlak van de desbetreffende raam liggende bebouwing. • Wettelijke eisen en normen. Er worden eisen gesteld aan de openingen, die gemaakt worden in wanden. Dit is het gevolg van de behoefte van personen naar natuurlijk licht eneen uitzicht vanuit het gebouw op de omgeving. De mate waarin het natuurlijk licht en uitzicht gewenst is, is afhankelijk van vele factoren, die buiten dit onderzoek vallen. Zij hebben betrekking op de omgeving waarin het gebouw staat, de vorm van het gebouw zelf, de vertrekken in het gebouw, de activiteiten die in de vertrekken plaatsvinden, maar ook van de personen die in de vertrekken aanwezigenlof actief zijn. Eisen, die relevant zijn voor dit onderzoek zijn de minimum en maximum waarden voor de afmetingen enlof oppervlakten van raamoppervlakken. Dergelijke eisen staan beschreven in de M.B.V., het bouwbesluit, N EN 1069, en het veiligheidsbesluit voor fabrieken en kantoren. • Bijkomende eisen. Bij grote afmetingen bestaat er, naast de eisen m.b.t. de stijfheid en sterkte van het PC-SW-element, ook nog een eis tegen het vallen van personen door het glas. Zowel de M.B.V. als het bouwbesluit schrijven voor, dat men maatregelen dient te treffen om dit te voorkomen en geven daarom een minimale hoogte voor een vertikale afscheiding. Volgens het bouwbesluit kan worden volstaan met een afscheiding of door· valbeveiliging in de vorm van een hek, railing of iets dergelijks, die een hoogte heeft van teminsta 0.85 meter. De M.B.V. maakt in artikel 260 t.a.v. de veiligheidseis onderscheidt in hoogteverschil tussen de vloer en begane grond. Bij een hoogteverschil kleiner dan 5 meter, dient de afscheiding 0.8 meter hoog te zijn. Bij een hoogteverschil tussen de 5 en 13 meter, moet de afscheiding een hoogte van 1.0 meter hebben, terwijl bij een hoogteverschil, groter dan 13 meter, de afscheiding of doorvalbeveiliging tenminste 1.2 meter moet zijn. * Consequenties.
T.a.v. licht zijn er geen specifieke consequenties bij het toepassen van een PC-SW-gevelelement. Slechts bij grote sandwichelementen met een grote afmeting en overspanning, waarin grote ramen geplaatst worden, kunnen problemen verwacht worden. Deze zijn dan constructief van aard. Door de geringe stijfheid en sterkte zouden vervormingen kunnen optreden, t.g.v. het relatief zware glas.
30
.. Conclusie. De eisen t.a.v. de lichttoetreding zijn voornamelijk afhankelijk van factoren die buiten dit onderzoek vallen.
31
Bouwfysische aspecten deel 2 Normen volgens NEN1069, de Model-Bouw-verordening, het ontwerp·bouwbesluit, het veiligheidsbesluit voor fa· brieken en kantoren, en DIN 5043. pagljchttoetredjng en uitzicht. " NEN 1069. Omdat vele eisen afhankelijk zijn van factoren die niet meegenomen kunnen worden in het onderzoek, vervallen de meeste eisen beschreven in deze norm. De factoren zijn afhankelijk van gegevens die pas in de ontwerpfase van het gebouw bekent worden. Er blijft slechts één relevante eis over: - De onderste glaslijn van een raam in een woonkamer mag, over tenminste de helft van de totale glasbreedte, niet hoger liggen dan 1.10 mboven de vloer. • Model-Bouwverordening. Het raamoppervlak is afhankelijk van het vloeroppervlak en van een factor, die beïnvloed wordt door de belemmeringshoek. Het raamoppervlak is minimaal 1/8 x vloeroppervlak bij een belemmeringshoek van 18° of minder. De maximale waarde hiervan is 1/4 x vloeroppervlak. Dit bij een belemmeringshoek van 60° of meer. Bij de bepaling van het vloeroppervlak geldt een maximale diepte van het vertrek van 4.5 meter. Bij scheefstand (afwijking van het vertikale vlak) van het raamoppervlak kan afhankelijk van de afwijking, weer een reductiefactor worden toegepast. Uitzicht: De MBV stelt dat bij hoofdwoonkamers de onderste glaslijn niet hoger mag liggen dan 0.7 meter. De minimale breedte van dit raam, wordt op 1.0 meter gesteld. De bovenste glaslijn mag niet lager liggen dan 1.8 meter. Voor slaapkamers geldt een minimale raambreedte van 0.5 m, een maximale onderglaslijn van 1.0 m en een minimale bovenglaslijn van 1.8 meter. " Bouwbesluit. Volgens het ontwerp-bouwbesluit moet het raamoppervlak tenminste 12% van het vloeroppervlak bedragen. Het minimale raamoppervlak is hierbij 0.6 m2. • Veiligheidsbesluit voor fabrieken en kantoren. Dit besluit geeft voor de utiliteitsbouw enkele eisen t.a.v. de daglichttoetreding. Het stelt dat het oppervlak van de lichtopening tenminste gelijk moet zijn aan 1/20 van het vloeroppervlak van het vertrek. De breedte dient hierbij minimaal 1/10 te zijn van de omtrek van ditzelfde vertrek. Verder wordt een raam niet noodzakelijk geacht wanneer niemand langer dan uur in het betreffende vertrek aanwezig is. T.b.v. het uitzicht stelt men dat de verhouding tussen de raambreedte en de werkplekafstand kleiner of gelijk moet zijn dan 0.5. Met de werkplekafstand wordt hier de afstand bedoeld van de werkplek tot het raam.
32
• DIN 5043.
Oe duitse norm stelt, t.a.v. daglichttoetreding en het uitzicht, minimale afmetingen aan ramen voor de utiliteitsbouw. De minimale raamhoogte moet 1 .3 m zijn en de maximale borstwaringshoogte 0.9 me· ter. Het glasoppervlak is ook afhankelijk van de afmetingen van het vertrek, de ligging c.q. oriêntatie van het gebouw, de zwaarte van het gebouw, de interne warmtebelasting, de zoninstraling, de zonwering, de warmteisolatie, e.d. Met deze gegevens dient de architect rekening te houden. Wij willen dit hier slechts memoreren.
33
Bouwfysjsche aspecten deel 1. Gelujdwerjng " Termen en definities. Gelujdnjyo: Het geluidnivo is het geluiddruknivo dat op een bepaalde wijze is gemeten, waarbij tot op een zekere hoogte rekening is gehouden met de eigenschappen van het menselijk gehoororgaan. Het geluiddruknivo wordt uitgedrukt in dB(A} (de A staat voor rekening houdend met de gehoorgevoeligheid}. Gelyjdbelastjng: Onder de geluidbelasting verstaan we de hoogte van het geluidnivo geproduceerd door de omgeving. Ge!yjdwerjng; Onder de geluidwering verstaan we het vermogen van een constructie om geluid tegen te houden. De geluidwering is het verschil tussen de geluidbelasting op de scheidingsconstructie en de geluidbelasting van de ruimte aan de andere kant van die scheidingsconstructie t.g.v. de eerst genoemde geluidbelasting. Cpïncjdentje: Scheef invallende geluidgolven wekken in een wand gedwongen lopende buigingsgolven op. De voortplantingssnelheid van deze gedwongen buigingsgolven hangt onder meer af van de frequentie van het betreffende geluid. Bij bepaalde frequenties van het geluid zal de voortplantingssnelheid van de gedwongen buigingsgolf samenvallen met de voortplantingssnelheid van de vrije buigingsgolf van de wand. De wand wordt hierbij sterk in trilling gebracht waardoor de geluidisolatie sterk vermindert dit verschijnsel heet coi'ncidentie. * Wettelijke eisen en normen.
In de woningwet, het ontwerp-bouwbesluit en in de M.B.V. worden eisen gesteld t.a.v. de geluidwering van gevels. Er wordt een minimumwaarde voor de geluidwering geêlst, afhankelijk van de geluidbelasting. Hierbij wordt uitgegaan van de gehele constructie (d.w.z. transparante en niet-transparante delen). In de Duitse norm (DIN 41 09) wordt een soortgelijke eis gesteld maar deze geldt slechts voor wanden. * Niet-wettelijke eisen en normen.
Uit het oogpunt van gezondheid is het voor een aangenaam leefmilieu wenselijk, dat er een zekere mate van geluidabsorptie bestaat, waardoor de nagalm en het geluidnivo in een vertrek beperkt blijven. De binnenzijde van de gevel kan een belangrijke bijdrage leveren aan de geluidsabsorptie. ... Berekening. Oe geluidwering van een gevel als geheel is vooraf niet te berekenen. Per onderdeel van de gevel is deze wel te bepalen, maar door kieren, naden, e.d., is de geluidwering van de gehele constructie niet nauwkeurig te bepalen. Deze kan slechts beproefd worden en daana zijn n.a.v. de gemeten waarden berekeningen mogelijk. Vooraf kunnen slechts schattingen gemaakt worden m.b.t. de geluidwering.
34
• Consequenties. Te verwachten is dat de geluidwering van een PC-SW-gevelelement niet veel zal afwijken van een ander soortgelijk sandwichelement met dezelfde opbouw, maar met andere materialen. Om een goede geluidisolatie te verkrijgen bij dit soort constructies, is een zeer poreuse en absorberende kern noodzakelijk, met aan beide zijden bladen met een zo groot mogelijke massa. Deze bladen moeten hierbij zo ver mogelijk uit elkaar liggen. De massa van een PC-buitenhuid is gering en daarom zal het nagenoeg onmogelijk zijn om een goede geluidwering te krijgen. Als we een PC-SW-element vergelijken met andere-soortgelijke-constructies, dan zal de geluidwering, ongeveer 25 dB(A) bedragen. In een omgeving met een grote geluidsbelasting zal de geluidwering een probleem vormen. Een oplossing hierbij zou kunnen zijn het verzwaren van de bladen, door aan de binnenzijde van de sandwich een extra materiaal toe te voegen. Deze verzwaring heeft effect bij een massa vergroting van tenminste 10 kglm2. Hoewel er met betrekking tot contactgeluid geen eisen worden gesteld, moet men er van uitgaan dat travee vullende lichte gevelelementen kwetsbaar zijn m.b.t. contactgeluid. De vervormde plaat kan een voordeel bieden t.o.v. de vlakke sandwich constructie ten aanzien van coïncidentie. * Conclusie.
De minimale eis, zoals gesteld in de voorschriften, voor een PC-SWelement met purkern geen probleem. Anders wordt het wanneer de geluidbelasting groter wordt.
35
Bouwfysische aspecten deel 2 Normen volgens NEN 1070, de Model-bouwverordening, het ootwerp-bouwbesluit en DIN 4109. Ge!ujdwerjng. Oe genormeerde eisen, die gesteld worden aan de gevel ten aanzien van de geluidwering, zijn minimaal. De nederlandse norm NEN 1070 vormt de basis voor vele andere geschriften maar deze norm is in ons geval niet van toepassing, daar de norm handelt over geluidwering in en tussen woongebouwen. In het bouwbesluit en in de woningwet worden wel relevante eisen gesteld t.a.v. de geluidwering van gevels. Oe woningwet stelt dat de geluidwering minimaal 20 dB(A) moet zijn opdat er een geluidbelasting van 35 dB(A) binnen het gebouw niet overschreden wordt. Tot 55 dB(A) geluidbelasting buiten op de gevel hoeven er dus geen geluidwerende maatregelen te worden getroffen. Bij een grotere geluidbelasting moet de geluidwering zodanig zijn, dat de geluidbelasting binnen niet hoger is dan 35 dB(A). Deze 35 dB(A) geldt dus als een maximale geluidbelastiogsnivo. Ten aanzien van vliegtuiglawaai worden ook duidelijke eisen gesteld. Er wordt een minimale geluidwering geêlst bij een bepaalde geluidbelasting, uitgedrukt in KostenEenheden (KE} (figuur 1). Deze eisen kunnen worden verzwaard in geval van geluidgevoelige gebouwen, zoals scholen, ziekenhuizen e.d. Dit betekent een verhoging van 5 dB(A) bij gewoon verkeerslawaai en 3 dB(A) bij vliegtuiglawaai. Oe eisen in ontwerp-bouwbesluit, dat in 1991 van kracht wordt, komen in grote lijnen overeen met de bovenstaande eisen. De geluidwering die moet worden bepaald overeenkomstig NEN 5on, dient tenminste geUjk zijn te aan het verschil tussen de geluidbelasting buiten op de gevel en 35 dB(A), de maximaal toelaatbare geluidsbelasting binnen het gebouw. De minimum waard voor de geluidwering is 20 dB(A). (NB: NEN 5077 geeft berekenings- en bepalingsmetheden voor de geluidwering van gebouwen). Het bouwbesluit stelt verder dezelfde eisen zoals die voorkomen in de woningwet. Dit geldt ook ten aanzien van vliegtuiglawaai, behoudens de afwijkende bepalingen in de luchtvaartwet of de Wet Geluidshinder. Het bouwbesluit stelt verder dat wanneer tegelijkertijd verschillende eisen aan een gevel worden gesteld, dat dan de zwaarste eis als maatgevend moet worden beschouwd. Bij de waarde van de geluidwering wordt een afwijking van 2 dB(A) toegestaan. Tabel II Geluidwer1n9
I
Geluid$belast1n9
1
!~::~
1
meer dan 50
46-50
~n
~n Ke
qeval van luchtvaartlawaai vere1ste qecorriqeerde qeluidwerinq in dB(A) 30 33 36 39
36
Bovenstaande eisen worden gesteld aan woningen en woongebouwen en worden dus niet expliciet gesteld aan utiliteitsgebouwen. Toch lijkt het verstandig deze normen ook van toepassing te verklaren voor deze catagorie gebouwen. De eisen zijn geschreven vanuit het oogpunt van gezondheid. Het lijkt dus logisch deze eisen ook juist in de utiliteitsbouw van toepassing te verklaren. De Model-Bouwverordening stelt alleen een minimale norm van 20 dB(A}. Dit is bij de duitse norm DIN 4109 een minimale waarde van 25 dB. DIN 41 09 maakt onderscheidt tussen de geluidsisolatie van gevels, niet-transparante en transparante gedeelten van een gevel, waarbij de eis aan het niet-transparante deel hoger is dan die aan het transparante deel. Deze norm stelt verder dat wanneer het transparante oppervlak groter is dan 60% van het totale oppervlak van de gevel de eis voor het niet-transparante deel ook voor het transparante deel geldt. De geluidwaringswaarden mogen met 5 dB(A) worden verlaagd indien de wand niet gericht is naar de bron van de geluidsbelasting.
37
Bouwfysische aspecten
deel 1.
vochttransport. " Termen en definities. Relatieve yochtjgbejd (B.V.): De mate waarin de lucht is verzadigd met waterdamp bij een bepaalde luchttemperatuur. De relatieve vochtigheid is de verhouding tussen de heersende waterdampdruk en de maximale waterdampdruk, uitgedrukt in procenten. Dauwpunttemperatuur: Dit is de temperatuur waarbij lucht, die een bepaalde hoeveelheid waterdamp bevat, verzadigd is met waterdamp. De relatieve vochtigheid is 100% indien de luchttemperatuur gelijk is aan de dauwpuntstemperatuur. Condensatje; Als de maximale hoeveelheid waterdamp die een hoeveelheid lucht van een bepaalde temperatuur kan bevatten, wordt overschreden, dan slaat de overtollige hoeveelheid waterdamp neer }n de vorm van water. Dit proces noemt men condensatie. Waterdjchthejd: Dit is de eigenschap van een gesloten gevelvulling om weerstand te bieden aan het binnendringen van water. .. Wettelijke eisen en normen. De Model-Bouwverordening stelt eisen t.a.v. de waterdichtheid van uit· wendige scheidingsconstructies doorNEN 3660 en NEN 3661 van toepassing te verklaren. Het bouwbesluit verklaart de nog niet bestaande NEN 1071 van toepassing in artikel 22 "wering van vocht van buiten". De Duitse eisen t.a.v. de waterdichtheid van gevelelementen zijn vastgelegd in DIN 4108 deel 3 en in DIN 18055, waarvan de laatste soort· gelijk is aan NEN 3661. Het bouwbesluit stelt ook een eis t.a.v. de minimale isolatiewaarde van koudebruggen, om schade door oppervlakte condensatie te voorkomen. Deze eis wordt gesteld met behulp van een temperatuurfactor. DIN 4108 stelt maximum eisen aan de hoeveelheid vocht die zich, t.g.v. inwendige condensatie, in een bouwelement mag ophopen. " Niet-wettelijke eisen en voorwaarden. De eisen, die in DIN 4108 ter beperking van de inwendige condensatie aan bouwdelen worden gesteld, komen niet voor in de nederlandse normen en eisen. Toch is het zinnig om aan de voorwaarden van DIN 4108 te voldoen i.v.m. de levensduur en de veiligheid van bouwelementen. .. Berekening of proeven voor het vaststellen of aan de eisen, zoals die wordengesteld in de wet en/of in de niet -wettelijke eisen en voorwaarden. wordt voldaan. Om vast te stellen of aan de eis t.a.v. de waterdichtheid is voldaan, moet men een proefopstelling maken volgens NEN 3660 en het bouwelement vervolgens testen op waterdichtheid door het te besproeien volgens de voorwaarden genoemd in NEN 3660 en NEN 3661.
38
Men kan een berekening uitvoeren om vast te stellen of er bij een bepaalde opbouw van een constructie oppervlakte condensatie kan optreden. Voor deze berekening moeten de isolatiewaarden en de dikten van de gebruikte materialen bekend zijn. Voor de extreme binnen- en buitentemperaturen en luchtvochtigheden die kunnen optreden, worden of standaard gegevens gebruikt, of de werkelijk optredende temperaturen en vochtigheden. althans voor binnen. Oe berekening geeft inzicht in de oppervlakte temperatuur aan de binnenzijde van de constructie. Is deze lager dan de dauwpunttemperatuur dan treedt oppervlakte condensatie op. Deze rekenmethode staat o.a. in DIN 41 08 deel 5 en gedeeltelijk in N EN 1068. Met de methode "Giaser". zoals uitgelegd in DIN 41 08 deel 5, is te berekenen of er inwendige condensatie optreedt en zo ja hoeveel. Deze methode is toegespitst op de duitse klimatologische omstandigheden. • Consequenties voor PC-SW-gevelelementen. Aan de eisen zoals die gesteld worden t.a.v. de waterdichtheid, kan worden voldaan door het maken van een "goede" detaillering bij de diverse aansluitingen, die in een gevelconstructie voorkomen. Het gebruik van PC-SW-gevel-elementen levert hierbij een extra probleem op t.o.v. niet-kunststof gevelelementen. Door de in verhouding grote mate van beweging van de elementen. als gevolg van thermische vormveranderingen. zijn naden, voegen en kieren meer aan bewegingen onderhevig dan normaal. Oppervlakte condensatie aan de binnenzijde van een PC-SWgevelelement zal niet optreden, als aan de minimale isolatie eisen is voldaan. Het is waarschijnlijk dat er inwendige condensatie zal optreden als er waterdamp in het sandwichpaneel binnendringt. Dit verschijnsel treedt dan op tegen de buitenhuid. Dit kan alleen worden voorkomen door het toepassen van een binnenhuid met een grote waterdampdiffusie dichtheid (kunststof ,metaal). • Conclusie. De aansluitingen die in een gevel bestaande uit PC-SW-elementen voorkomen zijn gevoelig en dienen door de aanbodzijde te worden verzorgd en gegarandeerd. De mogelijkheden t.a.v. de te kiezen binnenhuid zijn erg beperkt.
39
Bouwfysische aspecten deer 1. warmtetransport. * Termen en definities
Warmteweerstand
40
• Niet-wettelijke eisen en normen. De wettelijk vastgesteld eisen zijn niet altijd voldoende of toereikend om een behaaglijk klimaat in een ruimte of gebouw, te creêren of te handhaven. Om een behaaglijk binnenklimaat te verkrijgen, zijn de volgende zaken van belang: - de oppervlakteterneratuur van een scheidingsconstructie mag niet meer dan 3°C afwijken van de luchttemperatuur om een groot warmteverlies van de huid door straling te voorkomen. - de controle over temperatuurschommelingen moet voldoende zijn om snelle afkoeling door openstaande deuren, e.d., of snelle opwarming door zoninstraling, te voorkomen. - er mogen geen grote koudebruggen zijn omdat deze mogelijk tot oppervlakte-condensatie kunnen leiden. Oppervlakte-condensatie dient te worden voorkomen daar deze schadelijk kan zijn voor de constructie en voor de gezondheid van de mens (schimmelvorming).
•
• Berekening of proeven om vast te stellen of is voldaan aan, of de eisen zoals die gesteld zijn in de wet aan de voorwaarden t.b.v. een behaaglijk binnenklimaat Warmteweerstand: De weerstand van een constructie is eenvoudig te berekenen volgens de formules zoals die staan in NEN 1068 en DIN 4108. Hierbij moet opgemerkt worden dat DIN 4108 onderscheid maakt tussen de weerstand lucht-op-lucht en de warmteweerstand van de constructie zelf. Warmteaccumulatje: De hoeveelheid energie die door warmteaccumulatie kan worden opgenomen is eenvoudig te berekenen. De invloed van warmte-accumulatie is in kwantitatieve zin niet eenvoudig te beschrijven. Om de kwantitatieve invloed op het binnenklimaat te kunnen berekenen is een computersimulatie noodzakelijk. Thermische traagheid: De berekening van de thermische traagheid van een constructie is vrij eenvoudig. De invloed van de thermische traagheid op het binnenklimaat is te kwantificeren. Amplitude-dempina: De amplitude-demping van een constructie is te berekenen en het effect te bepalen. Thermjsche ujtzetting: De berekening van de thermische uitzetting is voor samengestelde constructies lastig vanwege de inwendige spanningen die optreden. De spanningen zijn soms van groter belang dan de uitzetting die optreedt. Bij een gecompliceerde vorm is een berekening moeilijk en kan een proef, waarbij de constructie wordt verwarmd, noodzakelijk zijn om de thermische uitzetting te onderzoeken. Zonjnstraling: De maximaal optredende zoninstraling is te berekenen voor elk tijdstip van het jaar. Er dient rekening te worden gehouden met een aantal factoren die de maximale zonintreding verkleinen zoals het gebruik van reflecterend glas, absorberend glas of zonwering. De maximale zoninstraling is slechts enkele uren per jaar effectief.
4 1
• Consequenties voor PC-SW-gevelelmenten. Warmteweerstand: De minimale warmteweerstand, zoals die gevraagd wordt in de Nederlandse en Duitse voorschriften, kan gemakkelijk worden bepaald bij de toepassing van een PUR-vulling. De uitstekende thermische isolatie van het SW-element zal één van de redenen zijn voor de toepassing van het element. ~oudebryggeo: Koudebruggen komen nauwelijks voor door de redelijke warmtegeleidingscoêfficiênt van polycarbonaat. Door een goede detaillering, waarbij een in verhouding klein gedeelte van een koudebrug aan de buitentemperatuur wordt blootgesteld zal oppervlaktecondensatie niet voorkomen.
Warmteaccymulatje: Het warmteaccumulerend vermogen van scheidingsconstructies die een ruimte omsluiten heeft een stabiliserende werking op het binnenklimaat, zowel in de zomer als in de winter. In de zomer kan het warmteaccumulerend vermogen worden gebruikt om invallende zonnewarmte op te nemen waardoor de binnentemperatuur op een aanvaardbaar nivo blijft. In de winter fluctueert de temperatuur minder bij een groter accumulerend vermogen. Dit heeft het voordeel dat de verwarmingsinstallatie niet fijn-regelbaar hoeft te zijn. Een groot warmteaccumulerend vermogen kan als nadeel hebben dat een ruimte slecht/langzaam op temperatuur kan worden gebracht, na afkoeling. Een PC-SW-gevelelement heeft een gering warmte-accumulerend vermogen, waardoor de temperatuur in de aan de gevel grenzende ruimten nogal kan variêren, indien men hiertegen geen maatregelen treft. Het is daarom noodzakelijk om het toepassingsgebied goed af te bakenen. In de wintersituatie is alleen warmteaccumulatie een goede eigenschap om een stabiel binnenklimaat te krijgen. Dit kan men bereiken door de overige scheidingsconstructies "zwaar" uit te voeren, zodat er toch een voldoende groot warmteaccumulerend vermogen aanwezig is. Voor de zomersituatie zijn er verschillende mogelijkheden om een hoge binnentemperatuur te vermijden. De zoninstraling kan verminderd worden door: • het toepassen van een laag percentage glas in de gevel; - het aanbrengen van een buitenzonwering; - het toepassen van zonreflecterend of zonabsorberend glas, i.p.v. blank glas; • de oriêntatie van de transparante vlakken. De opwarming van de binnenlucht kan worden verminderd door: • de overige scheidingsconstructies een groot warmteaccumulerend vermogen te geven; - het afkoelen van de ruimte door uitgebreide (geconditioneerde) luchtverversing; • het niet-transparante deel van de gevel een grotere warmteweer· stand geven.
42
Fasevertraging en amplitude-dempjng: Vermogen van een niettransparant gevelvlak temperatuursschommelingen, die optreden aan het buitenoppervlak, vertraagd en gedempt door te geven naar binnen, is in de zomer gunstig voor het verkrijgen van een goed binnenklimaat. De hoge temperatuur die 's middags aan het buitenoppervlak optreedt, bereikt idealiter ·s nacht het binnenoppervlak. PC-SW-gevelelementen hebben doorgaans een fasevertraging van ongeveer 2 uur en een geringe amplitude-demping. Hierdoor loopt 's middags bij zonneschijn de temperatuur van het binnenoppervlak op. Dit probleem kan gedeeltelijk worden vermeden door het toepassen van elementen met een lichte kleur. De temperatuur van het buitenoppervlak wordt door reflectie beperkt. Thermjsche ujtzettjng: Polycarbonaat heeft een grote uitzettingscoêfficiênt (3,5x 10·5 mm/m.c0 ), zodat de uitzetting van de buitenhuid o.i.v. zonnestraling groot is. Omdat er sprake is van een sandwichelement levert dit inwendige spanningen op. Dit is vooral een constructief probleem en daarom is de thermische uitzetting ondergebracht in het hoofdstuk "constructieve aspecten". Zonjnstraling: De problemen die kunnen optreden bij zoninstraling door transparante vlakken, staan in beginsel los van het materiaal waar de gevel van is vervaardigd. Een PC-SW-gevelelement kan weinig van de door zoninstraling binnenkomende energie opslaan door warmteaceurn ulatie. " Conclusie. Een PC-SW-gevelelement met een PUR-kern biedt uitstekende mogelijkheden tot het beperken van energieverliezen. Een PC-SWgevelelement kan in de zomersituatie het binnenklimaat niet in stand houden zodat maatregelen om het binnenklimaat goed beheersbaar te houden noodzakelijk zijn.
43
Bouwfysische aspecten deel 2 Normen volgens de Model-bouwverordening, DIN 4108, de duitse Wärmteschutzverordnung en het bouwbesluit Vocht- en warmtetransport. *
Inhoud DIN 4108 DIN 4108 destaat uit 5 delen, die allemaal handelen over de thermische isolatie in de hoogbouw. De titels luiden als volgt: - DIN 4108 teil 1 Wärmteschutz im hochbau; Grössen und Einheiten; DIN 4108 teil 2 Wärmteschutz im hochbau; Wärmtedämmerung und Wärmespreidung; anforderungen und hinweis für planung und ausfü hrung; DIN 4108 teil 3 Wärmeschutz im hochbau; Klimabedingterfeuchteschutz; anforderungen und hinweis für planung und ausführung; DIN 4108 teil 4 Wärmeschutz im hochbau; Wärme-und feuchteschutztechnische kenwerte; DIN 4108 teil 5 Wärmeschutz im hochbau; Berechnungsverfahren.
* Eisen t.a.v. de warmteweerstandlwarmtedoorgangscoêfficiênt van uit-
wendige scheidingsconstructies, volgens DIN 4108 deel 2. Deel 2 van DIN 4108 stelt een eis aan de warmtedoorgangscoêfficiênt van niet-transparante delen van een gevelconstructie. De maximale kwaarde is hierbij afhankelijk van het gewicht van de constructie, aan de binnenzijde van de isolatielaag. De tabel met de precieze eis t.a.v. de maximaal toelaatbare k-waarde, is hieronder afgedrukt. Voor gevelconstructies met een groter glaspercentage dan 50%, geldt de eis uit de categorie "zwaarder dan 300 kg/m2." Ten aanzien van ramen en deuren met glas geldt de volgende eis: Ramen en deuren met glas, in een uitwendige scheidingsconstructie, moeten tenminste voorzien zijn van isolatie- of dubbelglas. Tallette 2.
Mlncleetwerte der Wlnltedurallldwlder• stinde 1f,\ und Me•~• der Wlnnedtftll9efi9Poefllzleftlen Ar für Aue-ent~e.
-
•t Ats PlrCfteftOIII008 MMM
---0---· in-
SclltCftiOft. ... _ _ _ _ ...
AIOO_QIII _ _ _ ....
Dec118ft untet'nleht 1111.....,ten0eetlrturnert und Dich• mil . . _ fllcfterlllaovenen Ge.-me... unt• 300 lleJm~ (lelcllte Beutellet
i
I
Fläcnent~eo
i ' 1Wlinnedun:n·t
zoqene Malse! ta8wtder· stenddes derraums8J· tigen Bautetl· , Beutetts sententen •, 7) I lt.\ ')'I i m: >
.t~s;O.tWI(fft·K· unct 1!1\~0.25ml K(W
- · · 0UC11 B - A
(Y.,..
5.31.
- ... a....- - o - l r . B . -
..,.,
tMG...,...... ... ..,......
Wlinnlldun:llqM!qskoetfi· Zlent des Sauteds
wera- ate~Ntell r.-.. 2 berettl won etMr ooer meMereft ScNcftlen DH laul•t - uno ,.,., unaottlnttt von rtwer Laqe- ~t. 8. bel Vemecft• táSIIIUftQ
W/(m~·K)
oer Mllll und dM Wlnnec:turcftta~Wtder•
stanon ..,.., oamm~entenn erfütll. 10 or•ucnt llettt ..,....,., N8CftWetl geiUhrt
I
l
S.utede m11 S.utede m11 nocnt ninter· ninter· tütteter tütteter Au8enhlut , AU8enhlut
i
I
lU...,.,.
f~
IUCII
SetSCMM 8 tn AbscftmU 5.31. Holr uftd Hof,...,ldtotte durfen n•henl,..,...... '"'' crem ::1acraen wen ihrer Ma... ,,. Rechnunq
2ntettl werden. '1 Z*etcnenwerte ourten
oerec~~tnto
tntervonen
wfJf·
den.
1.7!5
0.52
!
0.51
1,40
0.64
! I I
0.62
I
1.16
wenn Hetrunqt• und Wannwe•errahre en Aulenw*Mett anqeorctn.t we«<en. ••• auf der raumeDQewlnctten Sette "" Roftre etne e,nahte wa'"'eammt1n9 o"enuoer Clett Wetten nach Tabel.. I, Zette t. '" aer A"el erforderten ,, 1stene aucn AbtCftrnn • 2.t.7l
50
1.10
I'
1()()
o.eo
I
I
1.03
0.65
!
1.22
150
sfnd In Aecttnunrg tu
.- ...-~------
0.79
5.2.1
WIMe
8lt ...... St..e vorNftd~ oeneten u. e. lueft NlectMifl unt• Fettttern. F'enttererustunqeft von Ft'ftlt~ett. F'lftaterslurze. AoHklslen etMCMeltlctl AOIHcaatenraec~&et. Wandbetetefte aut eter Aullens..te von H•rtcörDem Uftd Aetwtcanale ms~tesoncterefûra............... wtAul....ancMft anoeorctnete
Oer Mlndfttw8flftftCftUIZ mul tetn HtetZU
0.76 0.99
11V8111tf'futwen0e .....""'"".
I
200
0.60
I
1,30
i
1.23
300
0.55
I
1.39
I
1.32
5.2.2
oer
A_MI_.,. __
WlnNC~VtCI'IIat..aerst•nct
det Autenscftate und aer Lutt.ctltc:ttt von beluiteten 8autetlen fOuertenmtt der Zu-
44
* Eisen t.a.v. de warmtedoorgangscoëfficiënt van uitwendige scheidingsconstructies en gebouwen volgens de Wärmeschutzverordnung.
De Duitse Wärmeschutzverordnung stelt een tweetal eisen t.a.v. de warmteisolatie. Deze twee eisen gelden niet tegelijkertijd, maar het is niet duidelijk welke eis gekozen dient te worden bij een berekening. De 'verordnung' geeft een maximale waarde voor de warmtedoorgangscoëfficiënt van de gehele gevelconstructie, inclusief ramen. Deze is voor gevels met alle zijden korter dan 15 meter maximaal 1.2 W/m2.K. Voor gevels met één of meerdere zijden groter dan 15 m, is deze maximaal 1.5W/m2.K. De tweede eis geldt voor de warmtedoorgangscoëfficiënt van het gebouw als één geheel. De hoogte van de k-waarde is daarbij afhankelijk van de verhouding tussen de buitenoppervlakte en het volume van het gebouw. De berekening van de gemiddelde k-waarde vindt plaats m.b.v. de formule, zoals die hiernaast is weergegeven, samen met een tabel waarin de maximaal toegelaten k-waarden staan. Bei Gcbáwc:n mie normal.:n lnn.:nrcmpct:~tun:n ·se der Nat:hwci5 der BeR,n:nzunK des WirmedurdtPngs :aln:mativ na.:h ltWei Vmahren móg· lidi. Jem Getûlultttkhnrwr(.zhrtft und Jcm &iluttilvtrio~hr<'n.
mo-t
Bcim Gebáudeiläc:henverf:llum die Fcsdo:gung Jes m:txtmalm miniefm Wirme• durcbpngskoeffizientcn in _?bhángigkcir vom Verhiltnts Jer Umf:assungsfbclw A zu dcm won dicscr Fliçhe ~inges<:hloss.:nm BauwerltJYOiu· mm V. DaJurch wird dem Einilu8 der Gro&: und der Form Jes B:tuwcrks auî Jen spcztfisçh.:n Wärmcbcdarî Re.:hnung gerragm. lm cmzelnen diitîen die in T:~bc:lle l.l ;angq:eben.:n Wme fiir Jen mrnlc:ren Wiirmcdurc:hpllJtskoeifizi.:n. ren in Abhängiglu~ir von AtV nichr ûbmduinen werden. T.ziHl/t 1..! M:aximalc morrlcrc W'irmc.lurchplf!(S• kocifizicntc~t At,..- m Abhan(llpCJt vom Verhàltnos A{V bei Gcbiiuo.lcn mat normalen ln...,..ccmpcracvrcn.
o.60
1.20 1.00 O..S6 0,78 0.13
o.so
0.66
~o..u
OJO
0.40
o.so
0,70
0,69
1,00
0,63 0,62
~1.10
0.60
0.90
Zwischcnwene sind nac:h folgmder Glcidlung (14) zu ermirreln: 1 lt.,........ 0,45 •0.!65 · AiV (W/(m1 · Kll
!141
Die wirmciibettragc:nde Flii<:he A wird wie folge berec:hner:
A • Aw + A,. + A0 + Ao ... A01.
US!
D:abc:l bcdeurm: Aw die Flät:he der an die Aulimluit angrenu:n· Jen Aulicnw:im.lc. im :&USJWuten Dachge· sçholi .1u<:h die Fl:îche Jer Absenenw:inde zum ni.:hr wärmegcdiimmrcn Dac:ht:~um: es gelten Jic G.:biiudc::aulimm:~!Sc. Oercc:hner wird von der Obcrk:anre des Ocb:iuJn oolcr, falls die unrenre De<:kc übcr der Oberkante des Gcbiiu..Jn liegt, von der Obcrlc:lnte diner o..-ckc bis ZU der Ober· bnre Jc:r obcnren De~:kc: ooler der Ober· bntc der wirlesamen Dimmsc:hic:hc; A,. die Fensrertliic:he (fenstcr, Fc:nsrenüren, D:~chfc:nscc:r) sic wird aus Jen lichten Roh· baumabnahmen c:rminelt; A0 die wiirmegediimmten Dac:h· odcr Dac:h· dcdcc:niliic:hen: A0 Jie Grundfliic:he des Gcbiiudn. sofem sic nicht :m die Aulimluft :~ngrc:rrzr: sic wird aus den Gcbii.udc::~ulimmOIIicn bcstimmt. Gercc:hnct wird die: Bodenrliche auf Jem Erdreich odc:r bei unbcheium Kellc:rn die Kellctdcc:kc. Werden Keiler bchcizt. sind in der Gebiiudqrundflädw A 0 nebm der Kc:llergrundfliic:bc auc:h die erdbmihrten Wandflii.cbmanteill'.' zu bctiidtsic:htigen: A01. Die Dcckeniliiche, Jie d.u Gcbiiudc nach unren gegen die Au~enluit abgrcnzt: Der Quotime AtV wird crmittC'It, indcm m:an die wiirmcübenragmdc: Umfassunptliic:he A einn Gebiiudcs durc:h das won dicscr Umîassungsilii· chc c:ingcschlosscne B:auwerltsvolumcn V reilt. Für den mirtleren Wiirmc:durc:hg:mgskocifi· zienten lt., gilt:
Wobei ltw,lt.,,.i: 0 ,k0 undk01. die Wärmcdurch· pngskoctfizicnren der ::ugeböri&m Tcilc bc· deuren.
45
* Eisen t.a.v. de warmteweerstandlwarmtedoorgangscoëfficiênt van uit-
wendige scheidingsconstructies, volgens de Model-Bouwverordening en het bouwbesluit De MBV stelt als eis voor de minimale warmteweerstand van niettransparan-te delen van de gevel R= 2.5 m2.KJW. Voor utiliteitsgebouwen eist de MBV een isolatie-index van minimaal 10. De manier waarop de isolatie-index (lt) moet worden berekend, staat hieronder aangegeven. Ten aanzien van ramen en deuren met glas geldt dezelfde eis als gesteld in DIN 4108. Het bouwbesluit heeft op het voorgaande een aanvullende eis, die oppervlaktecondensatie aan de binnenzijde moet voorkomen. Er wordt een minimale temperstuursfactor geëist van 0. 7. Deze komt overeen met een minimale warmteweerstand van de constructie van 0.47 m2.K/W. - Ao/V (m-'): -
W&lla&n in de norm geen term is gebOnelen (Speçffiek vertiesgevend OOJ)efVIak):
-lf (Wim z·K): de
.
gemiMielde watmtec1o0r{JIIIgseoffflt:Mnt van een ge.t10uw (ZJe
3.4.2);
- 4 (-): de t1Jelmi$dle traNuni~naex., 3.8.2 AoiV. k. 4 . Het begrio Ao/V krijgt in de norm geen naam; men zou dit 'spec;fielc Vflrli~ oppervtak' kunnen noemen, OOk de minder goede naam 'vomrtactof' wordt gebi'Uilct. Ao is het afkoelentl oppeMaJc van het gebouw: d.w.z. alle buitenopl)ltrvtalclfen, zous gevels en daken (gevels vanaf de onoerziioe van de begane-grond-vlOer. csa.koYer· stekKen etc. tellen niet mee), alle be;ane-grond..YIOeren lof die vloeren die ais zooarng kunnen woroen beschouwd).
V is het volume van ®C~ervtakken.
net g«>ouw (buitenwerkS gemeten), beDUid door de burten-
AoiV heeft de dimensie m_,.
k is de gemitlelelde wermtfltiOOtVant~aeoêffieiènt van het gehele gebouw: aeze vinden we met behulp van de formule: - A, ·8·/1:, +At ·• ·k7+ A3· a ·/1:3 + ... A"· a· ka
k•
Ao
.
(3.18)
A,,A,.~.A.. • de bulrenQPC~ervtakken van diverse buitenc:on~ttucties in m2 1c,,k2,k3,ka •de wermtetiOOrgangscafffieiênten (k-waardel benerende bij dtt oooervlakken A,, At. A3, A..; k heeft dtt dimensie (W/m= . KI a • een W1H9fac:or. die bii constructies tussen en de waarde 1 heeft. en Oij beganfl-l}f'QMNioeren: 1 a• - . {binnen 6 m van de buitengevel)
r. r.
1 •.c-
Ao
•
l • 0.2 voor overig& began~rondVIoeren (a iS dimensieiOOSI de 3011'1 van A,.A 2.A,,,_A.
Oe formule ia eenvouoit; be9riil)baal'; men bedenKe:
r.-
stelt het temC~eratuurversctrilvoor over een constructie bij T,1 K; - A, • a • k,; iS áan het ttamml$$1evet'ties bij AT• 1; voor Oe begane..grondVtoeren IS
• a:
dus een AT ingevoerd die, bij de vtoenanCien, afhanKelijk 11 van k; 1 K. wat gelijk gesteld iS
- XA· a· k: is ous het totale tranami&SICWerties bij T. -
r. •
aan k·Ao.
Oe gemiCit:Jftltle wermtiHJOOffl~fflcilnt Ik) is ous een getal. dat oergemidCietOe gebouw de tnanamuie !bilt "C temperatuurveracnil) voorsteiL Als dit getal gecomOineen:t WOrdt met het begno Ao/V. dat ungeett hoe efficiênt de ruimten (ml) In het geoouw geon:sencs %Jin om :o mm fi'JOt1fll#k Vkoelend ODPfii'VISk te krijgen, ontstaat Mn nieuw begno. de l$011tie-lnaex (IJ. In tonnute:
m2 van het
4•
80·Ao/V·(1-il +30
"·AoiV+ 1
(dimensieiOOSI
* Vergelijking van de isolatie-index met de gemiddelde k-waarde, zoals
die in Duitsland maximaal toelaatbEI~r is.
46
Hieronder staat een tabel, waarin is weergegeven, hoe groot de isolatieindex is als de grootst toegelaten k-waarde volgens de Duitse eis wordt gehanteerd. In deze tabel is tevens het verschil in maximaal toelaatbare k-waarde te zien, volgens de Nederlandse en Duitse eis. In eerste instantie lijkt de Duitse eis strenger dan de Nederlandse, maar dit verschil wordt gedeeltelijk vereffend door het verschil in de berekening van de gemiddelde k-waarde. Daardoor is het verschil in de "zwaarte" van de twee eisen alleen te berekenen per gebouw.
Ic,Duits
Ic,gevraa~d
~.:nax in t.;/m:.K
1,20
14,1
10
1,00 0,36 0,78
L3,b
10
l,ó4 1,33
13,3 12,9 12,6 . 12,5 12,3 12,3 12,1 12,1
10 10 10 10 10 10 10 10
A/V in m-1
tm.~x in
o,:z
0,30 0,40 0,50 0,60 0, 70 0,80 0,90 1,00 1,10
•tm:.K
0, 73 O,ó9 0,66 0,63 O,ó2
O,óO
1,13 1,00
0,92 O,S6 0,81 0, i8 0,75 0,73
" Eisen t.a.v. de beperking van de inwendige condensatle volgens DIN 4108 deel 3. Inwendige condensatie is, volgens DIN 4108, onschadelijk indien door verhoging van het inwendige vochtgehalte van de gebruikte bouwstoffen, de standzekerheid van het bouwdeel, niet in gevaar komt en de isolatiewaarde van dat bouwdeel niet daalt. Aan deze eis is voldaan indien: - de tijdens de condensatieperiode onstane hoeveelheid vocht, weer verdwijnt uit het element door verdamping tijdens de verdampingsperiode; - de bouwstoffen die met het condensatiewater in contact komen, niet beschadigd worden door corrosie of blaasvorming; - bij dak- en wandconstructies niet meer dan 1 kg water per m2 huidoppervlak ontstaat. Dit laatste qeldt niet als één van de volgende punten van toepassing is: " de condensatie die optreedt bij een grensvlak van materialen die capillair geen water kunnen opnemen mag niet groter zijn dan 0.5 kg/m2 huidoppervlak; " bij hout, mag de massa door vochtopname met niet meer dan 5% toe nemen en bij houtprodukten met niet meer dan 3%. De hoeveelheid vocht die in een constructie ontstaat is te berekenen met de methode van Glaser. Deze rekenmethode is beschreven in deel 5 van Dl N 41 08. De klimaatgegevens die men gebruikt voor deze berekening staan hieronder weergegeven.
T1• tz•c; R.V.•70% Te• lZ•c; R.V.siQ% tljdsduur 3 maanden het klimaat voor het gedeelte waar condensat1e heeft plaatsgevonden 1s:
toets1ngscondit1ea volgens DIN 4108 deel 3 --- drogingsperiode: -- condensatieperiode: T1• !0°C; R.V.:50: Te•-to•c; R.V.•85% tljcisduur 2 maancien.
Tv• 1:•c; R.V.stoo:
47
* Eisen t.a.v. de beperking van inwendige condensatie volgens de Model-
Bouw-verordening. De MBV stelt geen eisen om de inwendige condensatie in bouwdelen te voorkomen. Omdat de problemen die kunnen optreden als gevolg van inwendige condensatie wel worden onderkend, past men vaak de methode Glaser toe. Men gebruikt dan de berekeningsmethode zoals aangegeven in DIN 41 08, maar met andere randvoorwaarden als gevolg van afwijkende klimatologische omstandigheden. De waarden zijn afgestemd op het Nederlandse klimaat, dat vochtiger is. De precieze klimaat gegevens staan hieronder afgebeeld.
toer.stngscondities voor Yederlanse omstandigbeden -- condensatieperiode: !i•20•c; R.V.•50%
Te• 3°C; R.V.•85: (p8 •o45) tijdsduur 5 maanden. - :!rogl.ugsperiode:
•Pd•Z50Nim:; t:ijdsduur: Z maanden naar binnen 5 maanden naar buiten
* Aanwijzingen voor de bescherming van wanden tegen slagregen vol-
gens DIN 41 08. De maatregelen die afdoende zijn om waterpenetratie te vermijden zijn afhankelijk van de klimatologische omstandigheden.
48
Bouwtysjsche aspecten deel 1 ventilatie,
• Wettelijke eisen en voorwaarden. De Model-Bouwverordening stelt eisen aan de luchtdoorlatendheid van gevelconstructies door de NEN-bladen 3660 en 3661 van toepassing te verklaren. Het bouwbesluit stelt voorwaarden aan de luchtdoorlatendheid van woongebouwen in het geheel en verklaart NEN 2686 van toepassing op de meetmethode voor de luchtdoorlatendheid. T.a.v. de luchtverversing worden zowel in de Model-Bouwverordening als in het bouwbesluit verwezen naar NEN 1087 maar het bouwbesluit stelt wel andere eisen aan de grootte van de volumestromen. • Niet-wettelijke eisen en voorwaarden, De ventilatie-eisen zoals die van toepassing zijn op schoolgebouwen kunnen worden gebruikt voor het afschatten van de toekomstige ventilatie-eisen voor de utiliteitsbouw (zie hiervoor NEN 1089). • Berekeningen of proeven voor het vaststellen of aan de eisen is vol-
daan. De luchtdoorlatendheid van een gevelconstructie moet onderzocht worden m.b.v. een proef volgens NEN 3660 of door een proef volgens NEN 2686 als dit in een toekomstig bouwbesluit voor utiliteitsgebouwen wordt geêist. Men kan een berekening maken om te bewijzen dat de vereiste volumestroom voor de ventilatie wordt behaald, voor woongebouwen geldt een uitvoering volgens NPR 1088 als bewijs voor een goede ventilatie. • Consequenties voor PC-SW-gevelelementen, Een polycarbonaat-gevelelement kan goed aan de eisen die aan de maximale luchtdoorlatendheid van een gevel worden gesteld, voldoen. Dat vergt een zorgvuldige detaillering van de aansluitingen. De thermische vervorming van de constructie kan tot prestatievermindering leiden. De eisen die gesteld worden ta.v. de ventilatie hebben geen bijzondere invloed op een gevel van PC-SW-elementen. De doorbrekingen in de gevel zullen van invloed zijn op het bouwfysisch gedrag met betrekking tot het vochttransport door de gevel en de thermische isolatie van de gevel. • Conclusie. Let op de duurzaamheid van de luchtafdichting van de gevelconstructie en op de eventuele noodzaak van ventilatie-openingen in de gevel.
49
Bouwfysische aspecten deel 2 Normen volgens NEN 1087, NEN 1089 en NEN 2686.
venWatje. In de normen NEN 1087 en NEN 1089 worden eisen gesteld t.a.v. de ventilatie van woongebouwen en van schoolgebouwen. T.a.v. de utiliteitsbouw bestaat een dergelijke norm niet. In normblad NEN 2686 worden eisen gesteld, die gelden voor het meten van de luchtdoorlatendheid van gebouwen. Deze norm wordt hier verder niet behandeld, maar kan wel van belang worden als in een toekomstig bouwbesluit voor de utiliteitsbouw eisen aan de luchtdoorlatendheid van een gebouw als geheel worden gesteld, i.p.v. verschillende eisen aan verschillende bouwonderdelen. • Termen en definities. ventilatie: Luchtverversing. Natuurliike ventilatie: Ventilatie die tot stand komt onder invloed van wind eo/of de invloed van het temperatuurverschil tussen de lucht buiten en binnen. Mechanjsche ventilatie: Ventilatie die tot stand komt door een motorisch aangedreven ventilator. Luchtkubus: De ruimte inhoud gedeeld door het aantal aanwezige personen. Luchtdoor!atendheid: Eigenschap van een te beschouwen object om lucht door te laten, indien over beide zijden een drukverschil aanwezig is. • NEN 1087 "Ventilatie van woongebouwen eisen". In de norm worden eisen gesteld aan de hoedanigheid van de ventilatielucht (zie 4.1 hieronder). Ook worden er eisen gesteld t.a.v. de volumestromen in een ruimte (zie de tabel hieronder). De volumestromen zoals 'die hierin vermeld staan, worden in het bouwbesluit (artikel 26) vervangen door andere volumestromen. Allerlei soorten van voorzieningen waarmee de bewoner de volumestroom kan beperken, zijn toelaatbaar en kunnen vanuit het oogpunt van energie besparing gewenst zijn. Bij natuurlijke en mechanische ventilatie wordt geacht te zijn voldaan aan de eisen, indien aan de in NPR 1088 genoemde constructieve uitvoering van de ventilatievoorzieningen is voldaan. Andere dan de in NPR 1088 genoemde constructieve uitvoeringen van natuurlijke ventilatievoorzieningen, dienen aan de eisen te voldoen onder de volgende klimatologische condities: a. bij een windsnelheid tot ten hoogste 2 m/s loodrecht op één van de gevels; b. bij een temperatuurverschil van ten hoogste10K tussen binnen en buiten.
50
De ventilatle-openingen in de gevel dienen te bestaan uit te ope.nen ramen of uit afzonderlijk regelbare ventilatie-openingen. De ventilatie-openingen dienen traploos regelbaar te zijn, behalve als in NEN 1078 ( GAVO ) of in NEN 3028, een niet- afsluitbare openingen worden vereist. Deze mogen dan ook als ventilatie-openingen worden beschouwd. De plaats van de opening moet zodanig zijn. dat tochthinder wordt voorkomen.
Hoedanigheid van de ventilatielucht Voor kamers moet de toetradende lucht voldoende zuiver zijn. Voor de hoofdwoonkamer is aanvaardbaar dat de ventilatielucht uit andere kamers. gang. hal of trap. portaal afkomstig is. Voor de keuken. badruimte. wasruïmte. WC, bergkasten e.d. mag de toetredendelucht uit kamers. gang, hal of trapportaal afkomstig zijn. Verder is het -nselijk dat: a. de ventilatie in etke ruimte kan worden geregeld: b. de ventilatie ven andere ruimten hierbij niet ingrijpend worden bainvloed: c. geen geuren zich vanuit de keuken en de WC kunnen verspreiden: d. de toetredende lucht, vooral voor de badruimte en de WC. niet geheel onverwarmd is.
z..~,......~.
~
.. ".. ... .......u,,.....,... ...,.. •
~IU.Itl .._ ~ IIM:
ot ...........
6. ~net •J.)f. . UC. ~. ~ ~ IA .........b,UnlS8tit . . .
wa.Ü'U'!ia&~~U
....u.• ....a•. ur ...,. • ...- - . ......J.a ......u.wt.• ._ ..........
1. 111 . . .
•t. u.• .....,..
opeu.a.p~&&u waor .,. --~ ...uu. • :ua -...en• tGc ua -.u"Ce o.t:' .t/e u,a. •c • • "............, OR ._. aaneu o,o1.t
•t.•\.Mn ... _.
'*'• ... ftra.u.,ra-
.....-~ ....., • ~u~•• ...-........._ .....n• aa,a ._r Mt. ...,....,.._. ".. a ..... .....a..ut." ..,.,.._ • laDOitU. . ...a.4toft ,._ liDI 'tftf ea
. . ~-~..................~ . . . . . . 9CN.-.c tu.~.uar
Jeu....-.........,.,.,_ ...... ........_ • ...,..n.......
u••t. ..r•ulll...,._....,..
. ,..
......,. . . . . . . - - · o.,f014 all• ,...
·~ ~- biK . . . . . . . . ~. dlll.O . . . . OJIIIII~~
.,.....w................... u .u,,........... .1.11 ..,, J.:a.e ..-..la
.a .... •
..,..a.U1'1 M.t _....,., . . . . .te U
....r ... ll:......,..nel ........ •
&l)a Ma 0,021
IJIK .....
ca~-
t.ea.
.....-r 't'aa
5& De ...rtl.a&.a9t . . . . .14 &A ~ ..,_'ttl l&4t MIK .._, .tHft't .....,
...a ...:r.o.u.,f~. u - - . ...".,. 01
*"-'
ue
u-&
"""'111ft .. UI.~
-·
•• la . . . U-. . . . . . . . . . . . . . .~ . . . . . .
. _ . . . . . .. . . . . . . . .
llfiOá,. . of~--
~. ~ .....". ... lWC -..a. ._.. at~• •• •t:.M* ftt'OI\VGn'•• 11<.\.'ft:• -.al.aca"C., .............. ..,._ _.........., :u.')Q. &u OJW*iU.n' au• ... o.eru•u~.- _.....,. .. ~ ."....".l.Uw t a JU.Aat• 9t.U.lk u &all
.,.....u,• ...
",... Me .........., ot dat . . . . . .-. • ..-t cu.•o ..rtütweft&J. . . . - .... o.r.~ct.J.• ....., MB •J1t.U'jt•n.t.au 0,.2:$ • oppu9.l.UU: aán
~~uv
• .....,.. ac u ..
Mll
an......&.lMJftc
. _ .-....J..a
&1. of
. . . . . ., ... .u.• .............lea . . ~ ~...-c. ........... ~...
vaa co aa.•au o.oo' .Sta fJM' wil ~.i&kUJ .,.. . . -..r•u,t•~~ -.& ti.ft . .nuao. aoc eb.• -..c1Mn .,.. - - - . . . .lt)k ~ &l)e ..,. o.D07 aJ1• .. a.t.ft ~ ......Ct. u dU o,ow .:Sta~ CQ.• ~
MU..,.....,.. ~- ot
..ar ••ur.-....
~
....- •
ndlu
u., ...... _. ........,. ... ~ -..oa.wn.......,..,. ....
o. 0,007 al/a ...., ... co.t..L........ . 1 .. l)t &hoer "_ ~.u. .......\a u MC ....,.... Uil, • • M.ft naar .-n uMn -...... .. tiOit.Ui9 of liiR _ . . . , _ 941.,.. ...10t:.Wl nuau ~~~".,...
t\ • - •
* ....,.,
otiiJH~U9~&aOIID.
•
•• Cl. OM alle .._.. -
). Ir. ._,.u....,....a, --~• a.a •• ..nu u,4, ~ .....- • ~ •a DUUAlMM . . . . . . . . ~Jih)f . . . .leè~ e.~ .._.... .,.,..., ._,. a.....i_,.'f. ~t ut. f&hM MU' . . . ~ !"~laU ot uar ~-~ ...., óatMen•u
._ . . . . .~ .... a
............. ...
' · De .aol"~ . . . . . . . . . . . . Me~ 1~
&u .... Mnllt ~
.. a.c ................ 2. OltH
*"' ...,. ... ...,.n
. .,. qa • ...,..n:C4lt ._... de .,..... .._ 1110fR. ............. ot . . . . . . ......, .... p.t.an....... ~
....,.C'lUJ.t. ._.....
aa.,.
rwmte
-~~
...
--
0. v•nrua"- van oe hOO'-onklmer .. 91lijk
lift -
-
overtg<~.....,_,
Oeft _
V...
lcauken
II
...... mao niet
0.021 "...,, 175 m'lhl"" hOeft.,... 0.042 .".,. (150 ........ over•oe ..",..,..1
~inQ
lag<~r ~ijn
hOg
dan:
te ~in dan:
0.001 m"ls o•r m.i vto.ro~ met een m1n. v•n 0.007 m•ts 13.6 m'-h oer m• Yloerooo.l
vtoerooo. :ï10 nr
0.021 m'ls I 1$ "...!hl
-ooo. >lOm'
0.028 m•ls 1100 m'llol
....,..... kooi
0.021 m•ts 175 m'lhl • venllla.....,un. van Ce ..ancleto rullfttllnl"
lOOI< kitenenene Q--01 in.." WOOMeniiiiCI'J
0.001 "...,, oor m' viOoroooeNial i - e t Ce orm.. '" ooen vorDonoong stance ruomtolnl met.." monuftum van 0.014 m'ls 150 m'lhl on oen max......." van 0.028 m'ls (100 m'lhl
kooiOQIIIIJOfthlld
uatllu.Jtend d.m.v.
.... """'"""'ICh YfJn· llllltiiiiVsteem u.awuu:end d.m.v. nn mec:nantscn ven· IHIIIHIS.,_em
51
badn.11mta
_
w••· -ot
bttdru•mte ct
wc
0.014 m•ts ISO m'lhl
-·
0,014 m•ls ISO m'thl
eftlot
0.007 m'lt I:Z$ m'lhl
bad•.- of droooruornta on com· binetoetne~WC
-met . .,
ber911Ut. IMflltuimre. kelder ol
.,.......*"" 2m
0,014 m•ls ISO m'lhl
betOPiutS.
vtoeroo•
0.014 m•ta tSO m'lhl 0.001 m•/s c:ter m.z vtoetepoervtai: m•t Nn mtn. van 0.007 m'll !25 m'lhl
41 1.5 m' en Ilooer
...,__
N
VOOt
11-uo-ngNAA 1088 gemeeniiCIIaDpelltlltr_u,. antot ganq
1 x rultl'lt•1nnouct oer uur
~petijk gesloten treDpeftuia -ot gang _,..., noet -
1 x tuunre.tnhe>ud per uur
ultslu•tend
d~ft"l.v.
"...
cnaniiiCIIe ventaet,.
orene<:t -nel.
door " " buitenhelzij ,..... gre- ..... de bultenluel'lt
vuilston·
""""'
..:; 10 i-ro-openingen
0.09 m'ls 1325 m 11hl
11·15~-open•ngan
0.11 m'ls 1395 m'llll
1&.20
enz.
·~nongen
0.13 m'ls 1465 m'll'll enz. 0.1 m'll 1360 m'lhl
-oruornta voor vuil IÎftiCI'IIICI'It ~n IÎftiCI'IIICI'It-
... 4.2.1.5
liftkOOi oaraoe
-
zie NEN 1081
bra-iftlln 0.001 m'ls per D
I
viOetOOP. lli 40 m'
Z~eNêN J892 an aieNEN3893
I
Y l - . >40m'
zie NEN 3122
ges!O-
hiwvoor dient del• kundig advoes te wor· dan inoewonnen
~··-
'I 0.. term heelt dezelfde bataUn"' 11111 in llt'l. 72 van de ModelbOuWVerordenong. • 1 811 voor-d be!aaruentenu~Z~n. sNGantentlats e.d. wur in de wooneanlll
* Ventilatiesystemen en klasse-aanduiding.
Er zijn een viertal ventilatiesystemen te onderscheiden volgens NEN 1087, die niet op elke plaats voldoen. Daarom stelt de norm een eis aan het toe te passen ventilatiesysteem (zie tabel 2 hieronder).
Tabel 2- Indeling van de ventilatiesystemen in klaasen. mede afhankelijk van de gebouwhoogte
klasse''
SVSteetn
aanduiding
naam
tot13mboven peil') Oage woongebouwenl2 )
meer dan 13 m boven peil') (hoge woongebouwenl
A
natuurlijke vendiatie
voldoendall
onvoldoende
s
mechanische toevoer en natuurti jke afvoer
ruim voldoende
onvoldoende'!
c
mechanische afvoer en natuurlijke toevoer
ruim voldoende
voldoende
0
mechanische toe· afvoer
goed
goed
en
'! Onder peil wat111 verstaan: a. voor een _ . a , wearvan de noofdtO
'I Woningt>ouw waervan de VIOet van de hoogste woantug op niet ' " " ' dan 13 rn - n peil is getegen. >) In liet gevat dat een open -.erbindinq tuaHn uuun illOOktultntel en andere ruinltetnl unwa11g is, zie 4.2.1.%.
•J 5_,., 8 Onvoldoende geaclll VOOt wontngbouw WilNaR de vloer van de IIOOQite woonlaag OP metrr dan 13 m baVen peil ia gelegen om<:tat bij van een ,.."., de mogelijllhetdvan terugsrromong via een venttlatiettanaaa ntet iSI.ntgMIOten.
het_"
52
... NEN 1089" Ventilatie van schoolgebouwen eisen " Ook in deze norm worden eisen gesteld aan de samenstelling van de ventilatielucht ( zie tabel 4.1 ). Deze eisen wijken af van de eisen voor woongebouwen en waarschijnlijk beter toepasbaar voor de utiliteitsbouw. De eisen die in deze norm aan de volumestromen in de verschillende ruimten worden gesteld ( zie de tabel), zijn in de meeste gevallen gegeven per persoon of per m2. Daar er voor de utiliteitsbouw geen genormeerde ventilatie-eisen bestaan is het misschien mogelijk om de ventilatie-eisen van NEN 1089 te vertalen naar eisen voor de utiliteitsbouw, zoals die in een toekomstig bouwbesluit zullen worden gebruikt. Voor ventilatie-openingen geldt hetzelfde in deze norm als in de norm voor woongebouwen. In deze norm is een gelijke klasse-indeling gemaakt voor de indeling van ventilatiesystemen. Hiernaast staat de tabel afgedrukt met de klasse-indeling van ventilatiesystemen voor schoolgebouwen met de vermelding, welke systemen al dan niet voldoen in bepaalde situaties. 4.1
Samenstelling van de ventilatielucht
Voor letrUimten moet de toetredende lucht directvan buiten afkomstig zijn. indien de luchtvia aan andere ruimte intreeclt. mag desamanstelling van de lucht hierdoor niet nadelig beînvload worden. Voorwas- en kleedruimten, wc's, bergkasten, gang, hal of trapportaal e.d. mag de toetntdande lucht uit lesruimten afkomstig zijn. Verder Is het noodzakelijk dat de ventilatie in elke ruimte kan worden geregeld en is het wenaalijk dat: a. de samenstelling van de tucht in andere ruimten hierbij niet ingrijpend wordt beïnvloed; b. zich geen geur vanuit keuken(s), wc's en wg. en kleedruimten kan verspreiden; c. de toetntdande lucht. vooral voor wg. en kleedruimten en wc's niet geheel onverwarmd Is.
Tabel1 - Ventl1atie-eisen voor diverse ruimten ruimte
volumestrOom
opmerkingen
lesruimte
5,5 drrrls per leerling
werkplaatsen b.v. spu1terijen, la$Serijen, motorvoertuigentechniek
10 dm
zuurkast van scheikunde practicum
200 drn2/s per mi werkopening van de zuurkast
sport/ gymzaal
1 dm"'s per mi Yloeropp.
bureau/kantoorruimte
10 àmlfs per persoon
zie 4.1 en 4.2. 1.2
vergaderruimte/docentenkamer
15 dmlfs per persoon
ten minste d.m.v. mechanische afzuiging zie 4.1 en 4.2. 1.2
gemeenschapsruirme vloeropp. lit 1,5 mi per persoon vloeropp. > 1.5 mi per persoon
6 àmlfs per mi vloeropp. 3 àrrrls per m.! vloeropp.
zie 4.1 en 4.2.1.2
keuken (geen lesruimtel met een vloeroppervlakte lit 10 mi
21 dm'ls
voor k.aukens met aan vloeropp. > 10 mi dient daskundig advies te worden ingewonnen
wc
7 ànr1s per closet of urinoir
wasruimte
14 dm'IS per douche 7 àmlfs per warmwatertappunt
2Js per leerling
zie 4.1. en 4.2.1.2 voor de afvoer van verontreinigin· gen in de lucht dient een lokale, mechanische ventilatie voorziening te worden getrOffen tie 4.1 en 4.2..1.2 ten minste d.m.v. mechanische afzuiging
.
I
uitsluitend d.m.v. mecllani1che ah:uiging zie 4.2.1.5
5 3
garoerobe
,,13
x ruimte-inhoud per uur
I
traopenhuiS I gang
11 x ru1mte·inhoud per uur
I
gasmeterkast
I
kleeoruimte
I
dm)1s per ",: vloeropp.
zie 4.2.1.7
Dostelruimte gasapparatuur
zie NEN 1078 en NEN 3028
I
lihschac:ht
zie 4.2.1.6 zie NEN 1081
lihschaeht voor brandweerliften 1
• liftkooi"
ómlls per persoon
zie 4.1. en 4.2.1.2
1l AJhoewe! oe lit1schaellt niet all ""ntU.t,...anaat m•g d~an.., Izie 4.2.1.61 :al toch aan oe
"'"""--'*
van e1e lift· kooi worden votoMn aangezten oe luchtkubus van oe llttsèh&Cht ~malen grotet lS eten c:be van ae liftkoot en er bovena..n ooor oe k..,•n v•n oe scNcntoeur•n luCI'IIW..-..nQ p~a...,.not.
Tabel
2-
Klaae-indeling ven ventilatiesystemen voor ruimten in lage schOOlgebouwen"
ruimte
ventilatiesysteem
ligging van de ruimte
B
A
c
0
lesruimte
aan de
VOidOf>nde onvo•doenoe
voldOlinde vOidoanoe
n.~im voldoende onVOidoanoe
Ooed goed
sport•/ gymzaal
aan de gevel .npandlg
voldoende onVOldoende
onvoldoende onvotdoanae
voldoende onv0lo08nde
ooed goed
was·/ kleedruimte bij SI)OM•Igymzaal
aan de geval inpandig
onvoldoende onvOlooenoe
onvoldoende onvoldoanoe
voldoende rum voldoende
goed goeo
bureau/ kantoorruimtel doc:entenkamer
aan de gevel inoano1g
voldoende onvoldoende
ruim voldoende ruim votdoenae
ruim voldoende VOldOende
aoed goeo
aan de oevel int:~anoig
VOldoende onvoldoanóa
voldoende votaoenoe
ruim voldoende onvoldoanae
goeo goeo
keuken met vlOer· oppervlak .;; 10 ml
aan de gevel inpandig
voldoende onvOldoende
onvoldoende onvoldoenoe
ruim voldoende voldoende
goed goed
wc;
eendeoevel 1npandig
voldoende voldoende
onvoldoenae onvotaoenoe
goed goeo
n.v.t. n.v.t.
garderobe
aan de gevel inpandig
voldoenee voldoende
onvoldoende onvOIOoende
ruim voldoende ruim voldoende
aoeo goea
trapoanlluisl gang
aan de gevel inpanoig
voldoende vOldoende
ruim voldoende ruim voldoende
ruim voldoende voldoende
ooed goed
gemeensc:haos· ruimte/ vergaderruimte
!
I
I
I
I l
I
I
I
-•g
11 Onaertage se~ -relen get>o- __.n -•tv•n oe a~- van de hoogste op ntet mHr dan 13 m IS gelegen boven: a. vOOt een - r k waarvan de IIOofdtoeganv direct un de weo gr-: Cle vutgHtlllde l'tool;te van de PIHtse """ die noofdtoegang; b. voor .... I)Ou-k _....,." de IIOofdtoegang niet direct un de plaatse van die hoofdtoegang bij voltooting van oe bouw.
weo ter weo grenst: de l'tool;te van het terrein ter
54
Tabel 3 - Klasse-indeling van ventilatiesystemen voor ruimten in hoge schoolgebouwen"
ventilatiesysteem
ligging van de ruimte
ruimte
A
I
c
B
0
voldoende Z> onvoldoende
onvoldoende onvoldoende
voldoende onvoldoende
ooed goed
aan de gevel inpandig
onvoldoende onvoldoende
onvoldoende onvoldoende
voldoende onvoldoende
goed goed
was-/kleedruimte bij spon-/gymzaal
aan de Qevel inpandig
onvoldoende onvoldoende
onvoldoende onvoldoende
voldoende ruim vOldoende
QOed goea
bureau/ kantoorruimte/ docentenkamer
aan de gevel inpandig
onvoldoende onvoldoende
voldoende voldoende
ruim voldoende voldoende
goed goed
gemeenschaos· ruimte/ vergaderruimte
aan de gevel inpandig
onvoldoende onvoldoende
onvoldoende I onvoldoenae
voldoende onvoldoende
goed goed
keuken met vloer· oppervlak ' 10
aan de gevel inpanaig
onvoldoende onvoldoende
onvoldoende onvoldoende
rÜim voldoende voldoende
goed goed
wc
aan de gevel inpandig
onvoldoende onvoldoende
onvoldoende onvoldoenae
goed goed
n.v.t. n.v.t.
garderobe
aan de oevel inpandig
voldoende vOldoenee
onvoldoende onvoldoenae
ruim voldoende ruim voldoenee
~ed
aan de gevel inpandig
voldoende voldoende
ruim voldoende ruim voldoende
ruim voldoende vOldoende
goed goed
lesruimte
aan de oevel inpandig
span-I gymzaal
m=
traopenhuist gang
.
goea
11 Onaer noga schOolgebouwen worden g.OOU-n ...maan - n Cle afgewerkte- van Cle hoogsta bouwlaag op",_ aan 13 m ia gelegen boven: a. voor "" bou_,k waarvan oa noofeltoegang elireet aan Cle weg gr-t: Cle vastg-eiele hoogte van Cla weg ter plaatse van O>e noofelt089ang; b. voor "" bouWwerk waarvan oe noofc:tt0119ang niet elireet aan de weg grenst: Cle Moogte van net terrein ter plaatse van Clie noofc:1t0119ang bij voltooiing van Cla bouw. Voor lage geOaaltan van noga scnoOlgabOu-n. zoals soonlgymzalan, geldt tabel 2. 21 Uitsluitend via lucht toa- en afvoer via . .n gevel en i of afzonderlijke aan- en afvoerkanaten voor iellar lokaal tot boven net dak.
55
deel 1.
Constructieve aspecten
" Termen en definities. Yervormjogen: Hieronder worden verstaan doorbuigingen hoekver draaiTogen krommingen. verlengingen, verkortingen, verschuivin gen, torderingen, verplaatsingen, e.d. Zie voor een verder onderscheid art. 4.2.1 van NEN 3850. 4
4
Dynamjsche be!astjog: Een met de tijd variêrende belasting waarin frequenties voorkomen die groter zijn dan 1/3 à 1/2 van de laagste eigenfrequentie van de constructie of het constructie deei(Geen windbelasting). Sterkte en stabiliteit: Deze termen hebben betrekking op het vermogen van een constructie of een constructiedeel om de belasting af te voeren naar ondersteuningen of bevestigingen. Uitwendig evenwicht: Het vermogen van de ondersteuningen of bevestigingen van de constructie om de vereiste oplegraakties te leveren. Stjjfhejd: Dit is de mate waarin een constructie vervormingen onder gaat t.g.v. een belasting op de constructie, waarbij de vervormingen niet van blijvende aard mogen zijn. Een constructie bezit een grote stijfheid indien de vervormingen klein zijn t.o.v. de belastingen. 4
• Wettelijke eisen en voorwaarden. De Model-Bouwverordening verklaart NEN 3850, NEN 3851, NEN 3852, NEN 3853, NEN 3854 en de Voorschiften Beton van toepassing. Voor de woningbouw worden tevens de normen NEN 3660 en NEN 3661 van toepassing verklaard. Het bouwbesluit (deel te bouwen woningen en woongebouwen) stelt in paragraaf 1 art. 2 eisen t.a.v. het draagvermogen van constructies. In dit artikel worden de NEN bladen 6702, 671 o. 6720, 6760, 6no, 6790, 2608 en 6705 van toepassing verklaard voor de constructieve veiligheid van een woongebouw. De laatst genoemde NEN-bladen verkeren nog in het groene concept stadium. 4
* Niet-wettelijke eisen en voorwaarden.
De NEN-bladen 3660 en 3661 kan men zien als niet wettelijke voorschriften t.a.v. de stijfheid van de gevelconstructie in de utiliteitsbouw. NEN 3850 stelt geen kwantitatieve voorwaarde aan .de elastische vervormingen van een gevelconstructie onder invloed van de diverse belastingen. Men zal deze moeten vaststellen aan de hand van de andere eisen die aan de gevel worden gesteld, zoals de waterdichtheid en de luchtdoorlatendheid. Verder zijn er nog esthetische eisen die de toelaatbare vervormingen beperken. Deze zijn verwoord in NEN 3850 maar niet kwantificeerbaar.
56
• Berekening en beproeving van de constructieve aspecten van nietdragende gevelelementen. De belasting waarop men een gevel dient te berekenen of te beproeven, kan men vinden in of berekenen met NEN 3850. De veiligheidsmarge waarmee dit dient te gebeuren kan men vinden in de NEN-bladen 3851, 3852, 3853 en 3854. Door berekening of beproeving moet worden aangetoond, dat de toelaatbare spanningen in een constuctie niet worden overschreden bij de combinatie van belastinggevallen, zoals genoemd in art. 4.1.1.1 van NEN 3850. T.a.v. de optredende vervorming dient een berekening of proef te worden uitgevoerd, waarin wordt bewezen, dat deze vervormingen niet groter zijn dan in par. 4.2 als maximaal aanvaardbaar wordt geacht (kwalitatieve eisen van NEN 3850). In NEN 3661 staan wel kwantitatieve eisen t.a.v. de stijfheid van gevelconstructies, die volgens NEN 3660 beproeft moet worden. Maar deze NEN-bladen worden slechts indirect van toepassing verklaard in het bouwbesluit door NEN 2886, waarin NEN 3660 en 3661 vermeld staan. * Consequenties voor PC-SW-gevelelementen.
De belasting waarop PC-SW-gevelelementen berekend of beproefd moeten worden is groter dan normaal doordat o.a. art. 2.3.7.1 van NEN 3850 van toepassing is op deze "lichte" gevelelementen. Berekening van de sterkte en stijfheid van PC-SW-gevelelementen is gecompliceerd i.v.m. de driedimensionale vormgeving van de elementen en onzekerheden met betrekking tot verschillende materiaalconstanten. Deze onzekerheden worden nog eens vergroot door het produktieproces en het veranderen van de materiaalconstanten in de tijd. Voor PC-SW-elementen is het aan te bevelen, een berekening uit te voeren t.a.v. de thermische belasting als gevolg van opwarming door zonnestraling. Deze berekening is volgens NEN 3850 alleen vereist voor de dragende constructie. Een veiligheidscoêfficiênt voor samengestelde constructies uit diverse materialen is niet vastgelegd. Omdat in de meeste gevallen de stijfheid van de sandwichconstructie bepalend zal zijn voor de opbouw van het element, zal de veiligheidsfactor t.a.v. de mogelijke bezwijkvormen onnodig groot zijn. Omdat in de meeste gevallen maar één type PC-SW-element zal worden gemaakt voor de gehele gevel van een gebouw, zullen de meeste elementen onnodig stijf en sterk zijn. Dit komt omdat aan elementen die op een hogere plaats aan het gebouw of op de hoeken van het gebouw bevestigd zijn, zwaardere eisen worden gesteld dan aan de overige elementen. * Conlusie.
Het zal niet éénvoudig zijn om een goede stijfheid/sterkte verhouding te krijgen. De werkelijke veiligheidsfactor van het PC-SWgevelelement is moeilijk te bepalen. De meeste stijfheidseisen worden afgeleid van bijkomende eisen die aan een gevelconstructie worden gesteld.
57
Çonstructieye aspecten deel 2 Normen volgens NEN 3850.
* Inhoud van NEN 3850. NEN 3850 geeft de technische grondslagen voor de berekening van bouwconstructies. Het normblad geeft algemene bepalingen voor het verkrijgen van een goed inzicht in het gedrag van een constructie, stelt vast welke belastingen er kunnen optreden en wat de gevolgen mogen zijn van deze belastingen. * Artikelen die betrekkingen hebben op niet-dragende gevelconstructies en hun bevestiging aan de draagconstructie.
1. Algemene bepalingen: - alle artikelen zijn van toepassing op o.a. gevelconstructies (1.1 Vm 1.8). 2. Karakteristieke belastingen: - 2.1 Permanente belastingen: art.2.1 en 2.1.1 - 2.2 Veranderlijke belastingen: art. 2.2 - 2.3 Wind belastingen: art. 2.3, 2.3.1, 2.3.1.1 ,2.3.1.4, 2.3.1.5, 2.3.2, 2.3.3, 2.3.3.1 Vm2.3.3.5, 2.3.4, 2.3.4.1, 2.3.4.2, evt. 2.3.4.3, 2.3.7, 2.3.7.1, 2.3.7.1.1. - 2.4 Andere belastingen: art. 2.4, evt. 2.4.1 en 2.4.2. 3. Bijzondere invloeden: - niet van toepassing. 4. Berekening: - 4.1 sterkte, stabiliteit en uitwendig evenwicht: art.4.1, 4.1.1.1, 4.1.2 en 4.1.2.1. - 4.vervormingen: art 4.2, 4.2.1, 4.2.2, evt.(4.2.2.1, 4.2.2.1.1, 4.2.2.1.2 en 4.2.2.1.3). - 4.3 invloed van vervormingen op krachtsverdeling en draagkracht: evt. art. (4.3.1 en 4.3.2). * Aanvullende artikelen.
Bij de veranderlijke belastingen, zoals die in paragraat 2.2.1 worden genoemd voor vloeren, balkons, trappen, enz., is het verstandig om art. 2.2.1.2 van deze paragraat toe te passen op gevelelementen. Tot de veranderlijke belastingen kan men tevens een vertikale puntlast van 1 kN per element rekenen, zodat tijdelijke belastingen, zoals die van leunende personen, kunnen worden opgenomen. In SBR-rapport B25.1 is dit ook gedaan voor de berekening van de bevestingen van gevelelementen.
58
Bouwfysische en constructieve aspecten deel 2. Normen volgens NEN 3660 en NEN 3661. In de normen NEN 3660 en NEN 3661 worden een aantal eisen gesteld aan gevelvullingen. Het gaat hierbij t.a.v. de waterdichtheid, luchtdoorlatendheid, sterkte en stijfheid. * Termen en definities.
Kjer Cbii een raam of deur): Dit is een niet gevulde voeg die de beweegbaarheid van één of twee aangesloten bouwdelen mogelijk maakt. ~
Al dan niet gesloten ruimte tussen twee aangesloten bouwdelen (SBR 111 ) bedoeld ten behoeve van uitzetting en passing.
Luchtdoorlatendhejd: Eigenschap van een te beschouwen object om lucht door te laten, indien over beide zijden gemeten een drukverschil aanwezig is. Waterdjchthejd: Eigenschap van een gesloten gevelvulling om weerstand te bieden aan het binnendringen van water. Waterlekkage: Het voortdurend of herhaald binnendringen van water, dat met delen in contact komt, die niet nat mogen worden. Toetsjngsdruk: Het drukverschil uit een reeks waarbij wordt bepaald of aan de gestelde eisen wordt voldaan. * Geldigheid van de beide normen.
De normen hebben geen betrekking op de naden tussen gevelvulling en de omringende bouwconstructie, en geldt niet voor schuine wanden. Norm NEN 3660 die handelt over de beproevingsmetbode voor gevelinvullingen geldt niet voor vliesgevels en gevelvullingen, die in de utiliteitsbouw worden toegepast, maar kan wel van toepassing worden verklaard door de betrokken partijen. Norm NEN 3661 die een waarde geeft waaraan een gevelvulling moet voldoen t.a.v. de eigenschappen waterdichtheid, luchtdoorlatendheid, sterke en stijfheid, geldt wel voor vliesgevels en gevels in de utiliteitsbouw. Dezelfde norm vermeldt tevens dat de eis t.a.v. de waterdichtheid en de stijfheid door de betrokken partijen per geval overeen dient te worden gekomen, waarbij de stijfheid evt. wordt beproefd volgens NEN 3660, indien er sprake is van een vliesgevel of een gevel in de utiliteitsbouw. Tevens vermeld norm 3661 dat voor bovengenoemde gevels de eis t.a.v. de sterkte bepaald moet worden volgens de normen NEN 3850, NEN 3851, NEN 3852 en NEN 3854. Hierbij wordt de gevel als een bouwkundig element beschouwd. De algemene geldigheid van NEN 3661 blijft dus alleen overeind voor de eis die betrekking heeft op de waterdichtheid van de gevelinvulling, maar de beproevingsmetbode hiervan hoeft niet te voldoen aan NEN 3660.
5 9
De conclusie die men uit het bovenstaande kan trekken is dat de genoemde normen niet van toepassing zijn op gevels in de utiliteitsbouw en dat een ieder hiervoor dus eisen kan opstellen t.a.v. de genoemde aspecten. * Klasse-indeling volgens NEN 3661.
Ten behoeve vanNEN 3661 worden gevelvullingen naar gebied en hoogte van de dakrand boven het maaiveld, in klassen ingedeeld ( zie tabel 1, hieronder ). Klasse "K" dient te worden toegepast in de volgende gebieden: De provicie Noord-Holland, het Waddengebied, het IJsselmeergebied en een zêne van 2,5 km vanaf het Noordzeestrand. Klasse "B" dient te worden toegepast in overig Nederland. "H" is de hoogte van de dakrand boven het maaiveld.
klasse
h m
B B
40 tot 40
8
100 tot 100
K
15 tot 15 40 tot 40 100 tot 100
I< K
15 tot 15
* Eisen t.a.v. de luchtdoorlatendheid.
Bij de toetsingsdruk zoals in de tabel hieronder aangegeven, geldt voor de luchtdoorlatendheid door de kieren van het proefelement een maximum van 2,5 liter lucht per meter per seconde. De naden dienen in principe dicht te zijn, waarbij als "dicht" geldt een maximale lucht doorlatendheid van 0,14 liter lucht per meter per seconde., Plaatselijk geconcentreerde lekken zijn toegestaan tot een maximum van 0,5 liter lucht per seconde per 100 mm. NEN 3661 geeft hierop een aanvulling door te vermelden dat er in het geval van gebalanceerde ventilatie in woningen uitgegaan zou moeten worden van de eis die geldt voor een gevelvulling uit klasse K 100 ongeacht de klasse waarin de woning eigenlijk valt. * Eisen t.a.v. waterdichtheid.
Bij de toetsingsdrukken zoals die gelden voor de toetsing van de waterdichtheid van het proefelement (zie de tabel hieronder), mag het proefelement geen waterlekkage vertonen. Ruiten, ramen en kozijnen mogen aan de binnenzijde niet nat worden (behoudens speciaal daarvoor ontworpen opvanggoten voor water, zo die aanwezig zijn). De constructie van de gevelvulling dient zodanig te zijn dat het zich in de sponning bevindende water niet zodanig spat dat delen nat worden die droog moeten blijven.
60
* Eisen t.a.v. sterkte.
Bij de beschouwing van de sterkte van een gevelvulling dient men deze te zien als een bouwkundig element, en deze te berekenen volgens de normen NEN 3850, NEN 3851, NEN 3852 en NEN 3854. Na de beproeving op sterkte volgens N EN 3660 mag bij de hieronder vermelde toetsingsdrukken geen blijvende vervorming optreden. * Eisen t.a.v. stijfheid.
Bij de beproeving op stijheid volgens NEN 3660, mag de doorbuiging van een stijl of regel t.g.v. de toetsingsdrukken voor de stijfheid, zoals hieronder genoemd niet meer bedragen dan 0,005 x de lengte van die regel of stijl. Bij de toepassing van enkel glas geldt bovendien de eis, dat de doorbuiging bij de genoemde drukken over dat gedeelte, waarover de stijl of regel het glas ondersteunt, niet meer is dan 10 mm. Bij de toepassing van meerbladig geprefabriceerd glas geldt bovendien de eis, dat de doorbuiging bij de genoemde drukken over dat gedeelte van de stijl of regel dat het ondersteund niet meer is dan 0,0028 x de lengte van bedoeld gedeelte met een maximum van 8 mm.
p
p
Pa
Pa
klasse luchtdoorlarendheid
B
water-
:
p
Pa klasse
.a
15 40
75 lSO
200
9 100
300
250
15 B 40 B 100
I< 15
300
300
K 40
300 450
350
e
K JO'O
sterkte
dichtheid
150
450
.
SbJ~•d I
950
700
1150
1000
1450
1400
K 15
1200
1000
K 40
1400 1600
1200 1500
I< 100
Brandyei!igheld
deel1.
* Termen en definities.
Zie voor de termen en definities deel 2. * Wettelijke eisen en normen.
In de Model-Bouwverordening worden een aantal eisen gesteld aan de brandveiligheid van gevelconstructies. door een aantal norm-bladen van toepassing te verklaren, waaronder NEN 3892. Het bouwbesluit verklaart t.b.v. de brandveiligheid de norm-bladen NEN 3881, NEN 3883, NEN 3886 en NEN 3892 van toepassing op de woningbouw. * Niet-wettelijke eisen en voorwaarden.
NVN-blad 3895 stelt eisen t.a.v. de brandveiligheid in de utiliteitsbouw. Deze norm wordt waarschijnlijk van toepassing verklaard in het bouwbesluit voor de utiliteitsbouw. Daar dit alsnog niet het geval is wordt norm 3895 nog niet wettelijk voorgeschreven. * Proeven die in verband staa.n met de eisen t.a.v. de brandveiligheid.
In de diverse normen staan proeven vermeld volgens welke het rookgetal, de bijdrage tot vlamuitbreidlng, de bijdrage tot vlamoverslag en de eventuele onbrandbaarheid kunnen worden vastgesteld van de verschillende materialen, die worden toegepast. Vervolgens staan in NEN 3884 de proeven voor de bepaling van de brandwerendbeid van de gevelconstructie in zijn geheel. De controle of aan alle eisen t.a.v. de brandveiligheid wordt voldaan berust in zijn geheel op het doen van proeven, die moeten worden gedaan of al ooit zijn gedaan. * Consequenties voor PC-SW-gevelelementen.
PC-platen ( PD-1134 dik 2.5 mm ) vallen volgens eerder uitgevoerde proeven onder brandvoortplantingsklasse 2. Dit heeft tot gevolg dat. bij toepassing van NEN 3892 of eventueel NVN 3895, PC-platen niet geschikt zijn voor gebruik in elk type gevel. Dit maakt o.a. de toepassing van, van vloer-tot-vloer overspannende gevelelementen onmogelijk. Wil men de laatst genoemde elementen toch toepassen, dan moet PC onder brandvoortplantingsklasse 1 vallen. Omdat de proef zoals die eerder is uitgevoerd voor de bepaling van de brandvoortplantingsklasse waaronder PC-platen vallen, niet overeenkomen met het werkelijke gebruik van de platen is het mogelijk dat bij een volgende proef waarbij de platen wel worden getest overeenkomstig het gebruik, zij terecht komen in brandvoortplantingsklasse 1. Er zal een proef op het gehele element moeten worden uitgevoerd voor het bepalen van de brandwerendheld van de gevelconstructie. Hierbij wordt volgens NEN 3892 een brandwerendheld van tenminste 20 minuten vereist en volgens NVN 3895 in de meeste gevallen een brandwerenheld van tenminste 30 minuten. Of aan deze eis kan worden voldaan is afhankelijk van de opbouw van het PC-SW-gevelelement. Het zal echter zeker de nodige aandacht vergen. De eis t.a.v. de brandwe-
62
rendheid kan vervolgens worden verhoogd omdat het gevelelement de brandwerendMeid van de vloeren niet mag verlagen tot onder de eis die voor vloeren geldt {meestal 60 minuten). * Conclusie.
PC is als materiaal niet bij uitstek geschikt voor het vervaardigen van een gevel met een grote brandveiligheid.
Brandyei!ighejd deel 2. Normen volgens NEN 3881, NEN 3883, NEN 3884 en aanvulling, NEN 3885, NEN3891, NEN 3892, NEN 3893, NEN 3894 en NVN 3895. In bovengenoemde normen worden een aantal eisen gesteld met betrekking tot de brandveiligheid van materialen, gebouwdelen en gebouwen. * Termen en definities.
Onbrandbaarheid: Op grond van het gedrag van een proefstuk dat gedurende 20 minuten in een oven aan een temperatuur van ongeveer 750°0 wordt onderworpen, wordt vastgesteld of een materiaal al dan niet onbrandbaar is. Een materiaal wordt als onbrandbaar beschouwd als in deze 20 minuten het verschil in temperatuur tussen het oppervlak van het proefstuk en de oven niet groter wordt dan sooc en er geen vlamverschijnselen optreden die langer dan 10 seconden aan-
houden. Brandyoortplanting: De bijdrage tot brandvoorplanting van een materiaal wordt vstgesteld op grond van het gedrag van proefstukken bij twee verschillende bepalingen, die beide moeten worden uitgevoerd; namelijk de bepaling van de vlamuitbreiding en de bepaling tot de bijdrage tot vlamoverslag. Vlamujtbrejdjng: Voor het bepaling van de bijdrage tot vlamuitbreiding stelt men een proefstuk zodanig bloot aan stralingswarmte, dat de intensiteit van de invallende straling in een bepaalde richting, over de oppervlakte van het proefstuk een bepaald voorgeschreven verloop volgt. Tegelijkertijd brengt men op de plaats met de hoogste stralingsintensiteit een vlam van bepaalde afmeting in contact met het proefstukoppervlak. De afstanden waarover eventueel aan het oppervlak van het proefstuk optredende vlammen zich gedurende de eerste 90 seconden en gedurende 1o minuten hebben voortgeplant, zijn maatgevend voor de vlamuitbreiding van het materiaal aan de beproefde zijde. Vlamoyerslag: Ter bepaling van de bijdrage tot vlamoverslag worden twee proefstukken in een proefkast verticaal en evenwijdig aan elkaar opgesteld. Door middel van electrische gloeispiralen wordt zoveel warmte aan de kast toegevoerd, dat zo mogelijk vlamoverslag van het ene proefstuk naar het andere plaatsvindt. De electrische energiestromen die na 15 en 5 minuten vlamoverslag doen ontstaan, zijn maatgevend voor de bijdrage tot vlamoverslag van het materiaal aan de beproefde zijde. Rookgetal CR): De mate van rookontwikkeling van materialen wordt uitgedrukt met het zogenaamde rookgetal. Gemeten wordt de optische dichtheid van de rook tijdens de proef van de vlamoverslag. Bepalend voor het rookgetal is de grootste optische dichtheid van de rook tijdens de proef.
64
Basjsejs: Als aan een onderdeel van een gebouw de "basiseis" wordt gesteld betekent dit dat het onderdeel niet zodanig mag zijn samengesteld dat dit spoedig na het uitbreken van brand grote hoeveelheden rook ontwikkelt of geheel in brand staat. Ten aanzien van het geheel in brand staan betekent dit dat de bijdrage tot brandvoortplanting van het oppervlak niet valt in klasse 5 volgens NEN 3883. Ten aanzien van het rookgetal betekent dit dat het niet groter mag zijn dan 150. Hier komt binnenkort verandering in omdat het rookgetal slechts een indicatie is voor de rookontwikkeling in een ruimte. Brandoyerslag: Onder brandoverslag verstaat men het zich uitbreiden van een brand via de buitenlucht. Branddoorslag: Dit is het zich uitbreiden van een brand naar een andere ruimte via een constructie of een open verbinding. Branddoorslag zal pas optreden indien de brandwerendheld van een scheidingsconstructie wordt overschreden. * Norm NEN 3881.
In de norm NEN 3881 wordt onderscheid gemaakt tussen onbrandbare en niet-onbrandbare materialen. In andere norm-bladen worden eisen gesteld aan gebouwonderdelen waarvoor het nodig is om te weten of een materiaal al dan niet onbrandbaar is. * Norm NEN 3883.
Het norm-blad NEN 3883 handelt over de bijdrage tot de brandvoortplanting en de mate van rookontwikkeling bij brand van bouwmaterialen. In andere normen worden ten aanzien hiervan eisen gesteld aan bouwdelen en de samenstelling ervan. NEN 3883 geeft een indeling in klassen ten aanzien van de brandvoortplanting. Voor de bepaling in welke klasse een bouwmateriaal valt worden twee proeven uitgevoerd. Met een proef bepaalt men de bijdrage tot vlamuitbreiding en met de andere de bijdrage tot vlamoverslag van het beproefde materiaal. De proef m.b.t. de indeling in klassen van vlamuitbreiding maakt onderscheid in de vlamuitbreiding na 90 seconden en na 10 minuten. Een van de zes proefstukken mag hierbij een wat ongunstiger gedrag vertonen zonder dat het materiaal daardoor in een ongunstigere klasse van vlamuitbreiding terecht komt. De tabel hieronder geeft de klasse-indeling hiervan weer. Als de resultaten van de zes proeven in verschillende klassen vallen dan geldt de ongunstigste. De proef ter bepaling van de bijdrage van een materiaal tot vlamoverslag maakt onderscheid tussen de vlamoverslag na 15 minuten en na 5 minuten. Bij een aantal proeven met verschillende energiestromen wordt vastgesteld na hoeveel tijd er vlamoverslag optreedt. Door grafische inter- of extrapolatie berekent men de energiestroom die na precies 15 minuten vlamoverslag doet optreden. Ugt de berekende waarde van dit punt dat "E 1 s" wordt genoemd minder dan 200 watt boven één van de nominale electrische energiestromen van 190, 750 en 1500 watt, voer dan bij die nominale energiestroom een controle proef uit. Is de vlamoverslagtijd kleiner dan 17 minuten dan moet men nog na een aantal proeven opnieuw inter- of extrapoleren
65
totdat E1s werkelijk is gevonden. Is de vlamoverslagtijd groter dan 17 minuten dan is de gevonden nominale energiestroom bepalend voor de vlamoverslagklasse. Nadat E1 s is gevonden en de waarde daarvan ligt minder dan 375 watt boven één van de nominale waarden, wordt een volgende proef uitgevoerd. Deze proef wordt dan uitgevoerd bij een energiestroom die 375 watt hoger is dan de betreffende nominale waarde. Is de vlamoverslagtijd hierbij groter dan 7 minuten dan staat Es vast. Bij een waarde die tussen de 5 en 7 minuten ligt worden nog twee proeven gedaan waarbij dan laagste van de drie in totaal geldt. Na het uitvoeren van deze proeven is bekend in welke klasse van vlamoverslag het beproefde materiaal valt. De mate waarin het beproefde materiaal bijdraagt tot de brandvoortplanting is de ongunstigste van de eerder gevonden klassen indien deze niet hetzelfde zijn.
I
vlamuifóreid•ng in mm gedurende de eerste 1i "'inuur f'luimaal toelaatbare
lclasseqren.s
overscnr~dinq
<Jedutel'lde dt ee":~ 10 minyf~n
ldasseg~ns
lf'.1Ximaal toelaarbare Ove<SC hr!jdi ng voor e'l!n proefstuk
voor eotn proetsluk
klasse van "lam· uifbreidrng
175
25
175
25
1
250
50
550
50
2
350
50
750
1CO
3
500
50
inaien niet behorend tot l(lasse 1 t.m J
indien niet behorena tot ktasse 1 t.m
s
+
i; 1875
w
< 1875
w
, , 25
w
1500 w
< 1500
klasse van de vlamoverslagantensttell
E,.
E,s
~
w
4'
~
~
750W
< 1125
w
<
750W
>
=
565
w
~
190
w
<
565
w
<
190
w
1
2
3
4
-
66
De verschillende klassen hebben de volgende. betekenis: Klasse 1: Materiaal kan zeer zwak bijdragen tot brandvoortplanting. Klasse 2: Materiaal kan zwak bijdragen tot brandvoortplanting. Klasse 3: Materiaal kan matig bijdragen tot brandvoortplanting. Klasse 4: Materiaal kan sterk bijdragen tot brandvoortplanting maar voldoet aan de basiseis volgens NEN 3891. Klasse 5: Materiaal voldoet niet aan de basiseis volgens NEN 3891. NEN 3883 geeft eveneens een proef voor de bepaling van het rookgetal van een materiaal. De laagst gemeten doorzichtigheid van de rook die eventueel ontstaat tijdens de proef in verhouding tot de doorzichtigheid van de lucht geeft de waarde R volgens de formule R = 100 log ( lollmin ). Er moeten drie proeven worden uitgevoerd waarbij het gemiddelde van de drie gevonden waarden voor R de uiteindelijke Awaarde is. De verschillende rookgetallen hebben de volgende betekenis: Het Materiaal heeft een zwakke rookontwikkeling. R < = 5: R < = 60: Het rnatriaal heeft een matige rookontwikkeling. R < = 150: Het materiaal heeft een sterke rookontwikkeling. R > 150: Het materiaal heeft een zeer sterke rookontwikkeling en voldoet niet aan de basiseis volgens NEN 3891. * NEN 3884.
Norm NEN 3884 handelt over de brandwerendheld van bouwdelen. Een van de bouwdelen die worden besproken zijn wanden, ook de bijlage handelt hierover. De brandwerendheld van een gebouwdeel uitgedrukt in minuten is de tijd welke een bouwdeel zijn functie vervult bij verhitting zoals omschreven in de tabel hieronder. De functie kan zijn dragend, scheidend, danwel dragend en scheidend. Een constructie is niet meer brandwerend als aan één van de volgende eisen niet meer wordt vol-
daan: Dragend;
de constructie bezwijkt; buigt meer door dan 1/300 L of de doorbuigsnelheid is groter dan R, met R • L2/9000xd. Scheidend; de constructie moet vlamdicht zijn en voldoende thermisch isolerend d.w.z.; dat medicinale watten aan de nietverhitte zijde van het bouwdeel geen vlam mogen vatten t.g.v. hete gassen die door ontstane barsten etc. worden geperst; geen vlamverschijnselen mogen optreden die langer aanhouden dan 10 aaneengesloten seconden; dat de thermische isolatie zo groot moet zijn dat aan de niet verhitte zijde van het bouwdeel geen temperaturen optreden die gemiddeld hoger zijn dan 140°C of plaatselijk 180°C. De eis t.a.v. de scheidende functie van buitenwanden omvat de eis die gesteld wordt t.a.v. de thermische isolatie niet. t min
5 10 15
T- T0
. •c
556 659 718
r min
30
60 90
T- T0
•c
821 925 986
Tabel 1 - Temperatuurverloop tn de ovenruimte
67
* Aanvulling op NEN 3884.
Deze aanvulling geeft een methode voor de bepaling van de brandwerendheid van boven de vloer gelegen gevelvelden die, bij brand in een gebouw, worden verhit door de uittredende vlammen van een onder die vloer gelegen raam. Deze methode houdt in het verhitten van het gebouwdeel zoals in de grafiek hieronder is weergegeven. De brandwerendheld van het geveldeel is daarbij gelijk aan het aantal minuten dat aan de bovenstaande eisen wordt voldaan bij verhitting volgens de kromme. De beoalif19 van de branow.r.t~Cin.icf van bUitlift naar binnen van de in 1 van OU. aanvulling beCioeiOe gevalóalen dient. in afwiiklno van het g..,..Cia m 5.6 van aa norm. f'Ht ta wordan IMOaald bij varhlmnll VOlgens oa awncsaarotnnolu'Dmma. maar VOltent een ourvan llfwijllllnCI tam~o. Oir temparstuurvaf1000 ia gec:tunlf'lóe oe •me 10 m1nuten van Ge Yethinlng piijll: un Cla atancsaardo branCitromma. oaama -rot de oventemparatUur cormanr ~ t.l:ie onoerswanoa ti;uurl.
659+----r--------•c
'I 300....,._._ _"""'!""_ _.....,._ _ _ _ _ __ 0
10
20
30
t---
llin
40
* NEN 3885.
Norm NEN 3885 handelt over de bepaling van de brandwerendheld van deur-, luik- en raamconstructies. De termen brandwerendheid, vlamdichtheid en bezwijken zijn in deze NEN anders gedefinieerd dan in NEN 3884. De brandwerendheld van een constructie is de eigenschap om een bepaalde tijd weerstand te kunnen bieden aan verhitting volgens NEN 3884 zonder dat daarbij functieverlies optreedt. De vlamdichtheid is in NEN 3885 omschreven als de dichtheid tegen vlammen, stralingswarmte en hete gassen bepaald volgens NEN 3884. Onder bezwijken wordt verstaan het niet meer in staat zijn om het eigen gewicht te kunnen dragen, het niet meer in staat zijn om de opening af te sluiten bij verhitting volgens NEN 3884. De criteria voor de brandwerendheld van de eerder genoemde constructies zijn: Bestandheid tegen bezwijken en vlamdichtheld en worden gedefinieerd zoals hierboven is omschreven. De eisen hiervoor zijn: Bezwijken a de constructie is niet meer in staat om het eigen gewicht te dragen; b een deur, luik of raam springt open doordat het hangwerk niet langer in staat is dit te voorkomen; c de totale oppervlakte van de ontstane openingen bedraagt meer dan 5% van de oppervlakte van de te beproeven constructie.
68
Vlamdichtheid
a een stralingsdichtheid volgens NEN 3884 van 15 KW/m2; b de ontvlamming van de dot medicinale watten zoals bedoeldinNEN 3884; c het verschijnen van de in NEN 3884 genoemde vlammen aan de niet direct verhitte zijde; d het onstaan van doorgaande openingen met een wijdte van 3 mm of groter in de constructies met een geringe warmte-isolatie en in de raamconstructies; e vervormingen van een deur of luik die zodanig zijn, dat in de praktijk vliegvuur naar de niet brandende ruimte kan ontwijken dit is het geval wanneer: 1. een deur of luik zodanig is vervormd dat de randen of de hoeken meer uitwijken dan de diepte van de kozijnsponning, vermeerderd met 3 mm; een grotere uitwijking is toegestaan indien door toepassing van bij hitte opschuimend materiaal doorgaande openingen wijder dan 3 mm, worden voorkomen; Indien geen stofdorpel aanwezig is, wordt de eventuele vervorming van de onderzijde van de deur buiten beschouwing gelaten; 2. de randen of de hoeken van een deur of luik zijn weggebrand over de aanslagbreedte van het kozijn vermeerderd met 3 mm; bij een zogenaamde opdekdeur mag deze maat worden vermeerderd met de breedte van de opdeksponning.
* NEN 3891. Deze norm handelt over de richtlijnen voor de brandveiligheid van gebouwen. Omdat deze norm geen specifieke eisen stelt aan de gevel wordt de norm niet verder behandeld. * NEN 3892, NEN 3893 en NEN 3894.
Bovenstaande norm-bladen behandelen de brandveiligheid van woongebouwen en van logiesgebouwen, zodat ze niet van belang zijn voor het onderzoek. Deze normen worden wel aangehaald bij de bespreking van NVN 3895. * NVN 3895.
NVN 3895 handelt over de brandveiligheid van kantoorgebouwen. Hoofdstuk 4.11 van deze norm gaat over de brandveiligheid van buitenwanden. De tekst van dit hoofdstuk is hieronder integraal weergegeven (tussen vierkante haken uitleg of verwijzingen die noodzakelijk zijn).
4.11.1 Basjsejs. Zie 4.1.1. [ Waar hierna voor een onderdeel van een gebouw als eis is gesteld "Basiseis" betekent dit dat het onderdeel niet zodanig mag zijn
69
samen gesteld dat dit spoedig na het uitbreken van brand grote hoeveelheden rook ontwikkeld of geheel in brand staat. Ten aanzien van het geheel in brand staan betekent dit dat de bijdrage tot brandvoortplanting van het oppervlak van het onderdeel niet valt in klasse 5 volgens NEN 3883. Voor het rookgetal geldt dat dit veelal niet hoger mag zijn dan 150, maar dit is geen vast getal omdat een aantal factoren een rol spelen bij de rookontwikkeling.] 4.11.2 onbrandbaarheid. De buitenzijde van de wand moet (gerekend vanaf de onderzijde) tot 2,5 meter boven het aansluitende terrein uit onbrandbaar materiaal bestaan. Deze eis geldt niet voor borstweringen en voor wanden van kantoorgebouwen behorende tot de categorie A [tot de categorie A behoren kantoorgebouwen met de hoog-ste vloer maximaal 5 meter boven peil]. 4.11 .3 Bijdrage tot brandyoortplantjng en rookgetal
a De bijdrage tot brandvoortplanting van het buitenoppervlak van de wand boven 2,5 meter boven het aansluitende terrein moet voldoen aan klasse 1 (volgens NEN 3883) met uitzondering van dat deel van de wand waarvan de buitenbekleding op iedere verdieping is onderbroken door een strook onbrandbaar materiaal met een hoogte van tenminste 1 meter. Hiervoor geldt klasse 2 (volgens NEN 3883); b. Voor het binnenoppervlak van de wand zie tabel 2 [hieronder weergegeven].
Bljlaca A Tabel 2 -- Etaan Mt becrei
De onbrandbaarheid raapactievelijk da klaaae waaraan de bijdrage tot brandvoorcplanting van vloeren, wandan en plafonds incl. de bekleding ten minste moel: voldoen, alaMde de bijbehorende maximaal coelaacbare percentages van reapeccievelijk de cotale vloer-, wand- en plafond· oppervlakeen in de desbeereffende ruimca. ·
~
"*• v•b.rUMI•
-npl.
brand• en roo&c.pan.a...at.en
100
l.Ut.echachue
100
vel''"t.cala vlucht•
cas.eaor&• A .. I
100
..,.n, c.oeaanaa· alYUen t.oc. U ft.en "' t.ot verc.&cab vlucb...,.aen
..,,
cat...orie C, D
••U.l&belde• Uappellvta
l)
Ia
en
Ix
kle...
I
I Io· I I
100 1
100
--
,uc-. -
..l Cllldeft1Jdl vloer of dû
.~--~~ ..,. tluoo brand· ~-aat,al
I
ltluoo • • .,,...... aet.al
.....1
It1)
waor\p1.
I
3
I
100 I
z
• s
1100
• 10
:,.
I
0 0
• s
.'
0 0
2
30
c
'
: c
i
s
... • s
IS
0
• s
'
2
•10
os s
0
2
...rt.p1.
uo i 100 I
I
1 0
.
CS c ••
I I i i
3
0
: 100 !
0
I i I 1100
100
l
<
uo
I
100
: i
1
:•
r
I><
s
I
0 0
Ii "
5'
I. ,
bepaald volgene NEN 1775.
70
Ipelieb;ing hl! cabcl 2
Het aangegeven pe~centage van de wanden, voo~:ien van een brandbare bek!•· ding, is bestemd voor laun1ngen, balustraden, laabri:erlngen e.d. en dlunt zoveel mogelijk te zijn varspreid in het gehele trappahuis. Er aogen dus geen g~ote aaneengesloten vlakken aet een brandbare bekledln& worden toagepast. Het aangegeven percentage van de plafonds dient zo gelijkaatlg aogclljk te zijn verspreid over alle plafonds en onderkanten van trapplaten. Er 110p,eu geen grote aaneengesloten vlakken met een brandbare beklading worden toa gepast. ln de oppervlakte van vloeren is begrepen de oppervlakte van de boven~lj· den van bordessen, trappan en hellingbanen. In de oppervlakte van wandan ie bag~epan de oppervlakte van zijkanten vnn bordessen, trappan en hallingbanan, de oppervlakte van traphekken en,· In afwijking van paragraaf l.l, de oppervlakte van deuren, raDen en luiken. In de oppervlakte van plafond& is bagrapen de oppervlakte van da onderzij· dan ven leidingen, trappan en hellingbanan. Aan de buitenzijde van leidingen, kanalen en kokars moeten overeenkomstige eisen wordan gesteld als aan de constructies vaar lans• ziJ worden sevoarcl. lij de beoordelias van da bijdrage tot brandvoortplantins .oet rekening worden gehoUC.n mat da totale opbouv van de constructlas waartegen de beoordeelde bekladinaen wordan baveatigd, als.. de mee de wijze van bava•· tigan en mat da wijze waarop naden en aansluitineen worden uitgevoerd.
4.11.4 Brandwerendheid Zie tabel 3 en 4.11.8 en 4.11.9 [het gedeelte van de tabel dat van toepassing is op buitenwanden is hieronder weergegeven].
_,
___ ...._._,._
__ _..r--
--~OCI&IIldm-b•*
.....
I 1-•alti.,...W _
_.,.c,
."
I
-
...
......
-----~• ..-.ua
1~:
I~ ... I
c A
•
c
»? ~ •l
zJ-
l)l)l601) JOl) 110 ,, i»~
il)
1:130
I)
lO I) .,
1- z
:~ '!~ :~ ËÖ
i
I)
z I) i~:: :~ ; l) '> ! :z~ l ) ,,
~~
1)
EO I)
i
'>
I) 10 i 'llll) lil 1>1 120 1>
:ll)
l) ,,
»~I eo ~
~~~~~2) »'>i lO I) I
XI.,
r,ol)
!10 I)
uo I)
4.11 .5 Aansluitingen yan de buitenwand tegen wanden. vloeren en dak Zie 4.1.2. [de aansluiting van een wand, vloer of dak moet zodanig zijn, dat daardoor de vereiste brandwerendheid van de desbetreffende constructie niet ongunstig wordt beïnvloed. Bijzoodere aandacht moet worden geschonken aan de bevestigiogsconstructies en voegvullingeo. Indien de genoemde aansluitingen de vereiste brandwerendheid niet ten ongunstè beïnvloeden, wordt aangenomen dat de rookwerendheid ook voldoende is.]
71
4. 11 . 6 VOorzjeojogen ter voorkomjog van brandoverslag en brandvoortplanting langs gevels.
a. De afstand tussen in de gevel boven elkaar gelegen glasvlakken die niet tot dezelfde bouwlaag behoren en waarvan de brandwerendheld op bezwijken minder dan 60 minuten bedraagt, moet ten minste 0,8 meter bedragen; b. Het gestelde onder a is niet van toepassing indien zich tussen deze onder a genoemde geveldelen een ten minste 0,6 meter buiten de gevel uitstekende plaat van onbrandbaar materiaal bevindt met een brandwerendheld op bezwijken van ten minste 30 minuten; c. Bij kantoorgebouwen waarvan de hoogste vloer is gelegen op meer dan 20 meter boven peil en welke niet geheel zijn voorzien van een automatische blusinstallatie moeten de gevels in verticale zin worden verdeeld in stukken van omstreek 20 meter hoog door één of meer van de volgeode voorzieningen: 1. het ten minste 20 minuten brandwerend maken van de gevels van twee opvolgende bouwlagen; deze gevelgedeelten mogen geen lichtopeningen bevatten behalve indien deze zijn voorzien van glas van vol~ doende brandwerendbeid of indien achter deze lichtopeningen voldoende automatische sprinklers zijn opgesteld; 2. het ten minste 2 meter terugbouwen van de gevels. welke niet brandwerend behoeven te zijn, van 2 opvolgende bouwlagen; de aan de buitenlucht grenzende vloeren daarvan moeten een brandwerendheld hebben van ten minste 60 minuten; 3. het ten minste 2 meter uitkragen van de gevel van een bouwlaag; de aan de buitenlucht grenzende vloeren daarvan moeten een brandwerendheld hebben van ten minste 60 minuten; Toeljchtlng: Tot de in deze paragraaf bedoelde geveldelen dienen tevens de lichtopeningen te worden gerekend. 4. 11 •7 Afstand tot de omejogende bebouwjog De plaatsing van een gebouw ten opzichte van de omringende bebouwing dient op zodanige afstanden te geschieden dat bij brand in het gebouw brandoverslag door straling, vlammen of vliegvuur kan worden voorkomen. Gevaar van brandoverslag door straling kan worden voorkomen door het plaatsen van het gebouw op voldoende afstand van de omringende bebouwing of het maken van de gevels en de daken van het gebouw met een voldoende brandwerendheld en het beperken van de oppervlakte van de openingen ingevels en daken. Aan deze voorwaarden wordt geacht te zijn voldaan indien de bepalingen worden aangehouden welke zijn gegeven in de bijlagen 8 en D [zie hiervoor NVN 3895 ]. 4. 11 . 8 De wand gaat hoger op dan het daaraan grenzende dak van een belendjog entof van een brandcompartjment Onverminderd het gestelde in 4.11.1 t.m. 4.11.7 geldt bovendien nog het volgende: a. indien de wand opgaat dan het daaraan grenzende dak van een beien-
72
ding en/of brandcompartiment moet(en) tot.4 meter boven dit dak: de buitenzijde van de wand zijn samengesteld uit onbrandbaarmateriaal; ramen in de wand voor zover ze groter zijn dan 0,25 m2 een brandwerendbeid bezitten gelijk aan de vuurbelasting in kglm2 van de onder het dak gelegen ruimte doch ten minste 20 minuten; ramen in de wand voor zover ze niet groter zijn dan 0,25 m2, zijn gelegen op een onderlinge afstand van ten minste 5x de grootse afmeting van het raam in de betrokken richting. toelichting Deze eis is gebaseerd op de overweging dat 20 minuten brandwerendheld bepaald bij een brandproef volgens NEN 3884, waarbij de buitenzijde van de wand direct aan verhitting wordt blootgesteld, ten minste overeenkomt met de warmteintensiteit die bij de branddoorslag van het dak gedurende 30 minuten kan optreden. Deze tijd is voldoende omdat na 30 minuten de brandweer verondersteld wordst aanwezig te zijn. Dit geldt ook voor het normale geval van een buitenwand (tabel 3). Voor dit geval geldt het ook voor ramen, omdat de intensiteit van een brand die door het dak uitslaat, groter is dan die van een overslaande brand vanuit onderliggende ramen in een gevel. b. Het gestelde onder a is niet van toepassing indien in het dak van de belending of ander brandcompartiment binnen een afstand van 3 meter van de buitenwand: daklichten met een oppervlak groter dan 0,25 m2 zijn aangebracht; die een brandwerendheld bezitten van ten minste 30 minuten; daklichten met een oppervlak kleiner dan of gelijk aan 0,25 m2 zijn aangebracht die zijn gelegen op een onderlinge afstand van ten minste 5x de grootste waarde in de betrokken richting. 4. 11 •9 Oe wand sluit onder een hoek yao mjnder dan 135° aan de buitenwand yan een belendjog of ander brandçoropartjment aan Onverminderd het gestelde in 4.11.1 t.m. 4.11. 7 geldt bovendien nog het volgende: Indien de wand met een buitenwand van een belending of ander brandcompartiment een hoek maakt die kleiner is dan 135° doch gelijk of groter dan 90° (zie figuur 2) moet(en} over een horizontale afstand van 3 meter uit het hoekpunt: de bijdrage tot brandvoortplanting van het buitenoppervlak van de wand ten minste klasse 1 zijn; ramen in dit wandgedeelte voorzover ze groter zijn dan 0,25 m2 een brandwerendbeid bezitten van ten minste 20 minuten. In de zeldzame gevallen dat de buitenwand van het kantoorgebouw met de buitenwand van de belending of een ander brandcompartiment een hoek maakte die kleiner is dan 90° moet de buitenwand van het kantoorgebouw voor zover de afstand tusen de beide buitenwanden geringer is dan 5 meter, 30 minuten brandwerend worden uitgevoerd en voor zover deze afstand groter is dan 5 meter moet de buitenwand voldoen aan het gestelde in 4.11.5 en 4.11.7.
73
belending of ander compartiment van het kantoor-
~
. -."\, . _, ..... ·,
..
~
,-
1 I
gebouw
'
/
··.'
wandgedeelte volgens bijzondere bepalingen 4.1 kantoorgebouw
>·: ~'
Figuur 2 (zie 4.11.9)
74
Besprekjog van een bestaande sandwjchgeye!yu!llng * Patera-building.
Land: Plaats: Jaar: Type gebouw: Architect: Opdrachtgever:
Groot Brittanniê. Stoke on Trant. 1982. Bedrijfsgebouw. M. Hopkins, John Gringle. Patera products limited.
* Sandwich doorsnede.
De buitenhuid van het sandwichelement bestaat uit een 0,8 mm dikke warmbad-gegalvaniseerde staalplaat, afgewerkt met het PVf2 verfsysteem. De vulling van het sandwichpaneel bestaat uit een stijve minerale wol die los tussen de buitenhuiden wordt aangebracht. De binnenhuid bestaat uit een 0,8 mm dikke staalplaat die poeder gecoated is. * Sandwich productiemethode.
In het binnen- en buitenblad worden 3x8 ribben gedrukt, 18 mm diep m.b.v. een hydraulische pers. Het persen vindt in 3 stappen plaats: Eerst worden aan de randen drukplaten aangebracht. Daarna worden er buiten de strook van acht plooien, twee kleine plooien gedrukt om vervormingen in de rest van de plaat te voorkomen bij de derde procesgang. De derde procesgang is het drukken van de acht grote ribben. De paneelhoeken worden gevouwen met een hydroform randenzetter. De twee huiden van het sandwichelement worden aan elkaar gemaakt met behulp van een derde metalen strook die aan de buitenhuid wordt vastgevouwen en die aan de binnenhuid wordt gepuntlast. Aan de lange zijden van de zojuist genoemde strook, wordt een plaatstalen profiel bevestigd door weerstandlassen en door te bouten. Dit profiel verzorgt de verbinding tussen het sandwichelement en de draagconstructie. De elementen worden in een maatvast juk in elkaar gezet nadat de huiden zijn geplooid en geverfd. Tijdens de assemblage wordt een vulling van mineraalwol aangebracht. * Opbouw van de gevel.
De gevel bestaat uit een stijl- en regelwerk waarop, aan de buitenzijde de sandwichelementen worden bevestigd. De regels bestaan uit stalen kokerprofielen van 1OOx50x3,2 mm met daaraan gelast twee hoekprofielen van 40x40x5 mm (fig. 2). Aan de regels die aan de hoofddraagconstructie zijn bevestigd worden de stijlen vastgebout De stijlen bestaan uit twee stalen hoekprofielen van 40x40x3 mm waaraan de sandwichelementen niet structureel worden verbonden. Oe structurele bevestiging van de panelen in het stijl- en regelwerk vindt plaats aan de regels met behulp van bouten. Zowel aan de binnenals buitenzijde van de geveldraagconstructie worden afwerkstrippen aangebracht. Aan de buitenzijde van de gevel worden de voegen afgedicht met een ethyleen-propyleen-gasket, dat als een band naadloos om het sandwichelement past.
75
_j
I
fig.l
fig.2
* Toleranties.
Het gebouw en zijn onderdelen heeft slechts een tolerantie van plus of min 0,25mm voor de sandwichelementen die 1,2x3,6 meter groot zijn, tot plus of min 1mm voor de totaal afmetingen van het gebouw. Dit is mogelijk omdat alle onderdelen in de fabriek zijn vervaardigd. De kleine toleranties maken de toepassing van gaskets voor de voegafdichting mogelijk. De gaskets zijn in staat om bewegingen op te vangen van plus 1 mm en min 3 mm, de kleinere tolerantie voor het uitzetten van de gasket wordt veroorzaakt door volumevermindering tijdens het aanbrengen. * Sterkte/stij'fheid.
De sandwichelementen werken mechanisch niet als een sandwich maar als een koekjestrommel omdat de vulling niet met de buitenhuid is verbonden. De stijfheid is vergroot door een profilering aan te brengen in de beide huiden de vorm is uitgebreid getest om een optimale relatie te verkrijgen tussen plooigeometrie en diepte, staalpercentage en dikte. Aangenomen wordt dat de gevel als geheel samenwerkt bij het opvangen van windkrachten, door de wijze van bevestiging van de elementen in de gevelconstructie. De regels van de gevelconstructie zijn mede afhankelijk van de sandwichelementen met betrekking tot hun stijfheid. * Waterdichtheid/luchtdoorlatendheid.
Het is de vraag of de gaskets die zowel de waterdichtheid als de luchtdichtheid verzorgen dit ook op langere termijn blijven doen. Het advies dat in de literatuur wordt gegeven om wind- en regenkering te
76
scheiden wordt hier in niet opgevolgd. De horizontale voeg (zie fig. 4) die van nature de grootste kans geeft op waterinfiltratie door langs de gevel aflopend water is zo geconstrueerd dat binnengedrongen water zich iuist dieoer in de constructie zal beoeven.
fig.3
fig.4
• Brandwerendheid. De panelen zijn geheel opgebouwd uit onbrandbaar materiaal. De bevestiging van de elementen aan de constructie ligt ver naar buiten en is dus minder gevoelig voor brand. De uitzetting van de metalen binnenhuid is mogelijk gemaakt door een glijdende oplegging van de korte zijden van het element en door de vorm van de afdekstrip aan de binnenzijde. Door de uitzetting van de panelen worden de afdekstrips tevens vastgeklemd (fig 3 en 4) waardoor deze de constructie langer beschermen. Uiteraard zorgt de isolatiewol er voor dat de sandwichpanelen zich niet te snel opwarmen. Het kritische punt bij de brandwerendheld is de doorlopende staalhuid van het paneel. Berekening van deze constructie heeft aangetoond dat 15 minuten brandwerendheld ( getest volgens de Engelse BS 4n6: part 8 ) kan worden gehaald. • Warmte-isolatie. De sandwichelementen hebben een k-waarde van 0,22 W/m2K en vertonen een koudebrug rondom het element. Met een K-waarde van 5,8 W/m2K. Volgens de nederlandse rekenmethode heeft dit nauwelijks invloed op de totale warmte-isolatie van het element. De fasevertraging en de warmteopslagcapaciteit van het element zijn gering zodat bij zonnestraling de binnentemperatuur snel zal oplopen.
77
-.---X., (lcft) I l'rim"JJ mvaure 2Cov.rSirip 3 IIIJuJ:.riea.fdl
·----- - -
·H'ur!ul 5 Ca~lcl).'ipt diuributioa duet 6 Sc.:ktt outltls · 7 Cruaf.,.". prcoi!la • Sloo•cd r"...,.
* Condensatie.
Aangezien de sandwichpanelen een stalen huid hebben vindt er geen waterdampdiffusie door het element plaats. Wel is het mogelijk dat er waterdamp binnendringt door de naden in het element. Ten gevolge van de aanwezige koudebruggen kan er oppervlakte condensatie optreden. Deze oppervlakte condensatie treedt op in de ruimten tussen stijl- en regelwerk en de sandwichpanelen. De hoeveeheid water die hier neerslaat Is alleen afhankelijk van de hoeveelheid waterdamp die door de voeg tussen afdekstrip en sandwichelement in deze ruimte terecht komt (zie fig. 3 en 4). De lage waterdampspanning in de genoemde ruimte zuigt als het ware waterdamp deze ruimte in. * Geluidisolatie.
Hierover is geen informatie beschikbaar, maar de isolatiewaarde is niet hoog vanwege het geringe gewicht van het element. De trommelvorm van het element is bovendien ook niet bevorderlijk voor een goede geluidisolatie. * literatuur
Architacts Journal, 1 sept. 1982, 51-4 "Patera as product" Winter J. Architacts Journal, 1 sept. 1982, 41-9 "Patera as process" Worthington J. Concepts in cladding, blz 90-10 "Patera System Building", Alan J. Brooks. Gebouwen documentatie 7, nr.140-3 D.D. de Gunst, M.W. Kamerling. lndustrial Architecture in Europe. hrsg von Helmut C. Schulitz.
78
