Door: Frank Donkers, juli 2010
De bedrijventerreinen zijn de afgelopen jaren volgebouwd met bedrijfspanden op basis van metaalbouw. Licht, snel en kostenefficiënt bouwen zijn belangrijke drijfveren om voor deze bouwmethodiek te kiezen die een substantieel marktaandeel heeft verworven in de hedendaagse bouwsector. Als de staalconstructie eenmaal is ontworpen volgt de keuze voor de geïsoleerde gevel- en dakbekleding. In de meeste gevallen wordt geopteerd voor geïsoleerde (prefab) paneelsystemen zoals metalen sandwichpanelen waarmee uitstekende prestaties behaald kunnen worden. Voor die gevallen waarin men overweegt om metalen gevels en daken traditioneel uit te voeren in een samengestelde constructie, geef ik u ter overweging en ter kennisname onderstaande aandachtspunten.
In 2008 heeft Otto Kettlitz van Kettlitz Gevel- en Dakadvies, in opdracht van Kingspan Duurzame Bouwsystemen, een inventarisatie gemaakt van de technische zwakheden en onvolkomenheden van samengestelde metalen gevel- en dakconstructies. Een samengestelde- of opbouwconstructie bestaat uit diverse losse componenten die op de bouwplaats door verschillende partijen tot een geheel worden samengesteld. In geval van de gevelbekleding wordt hiervoor ook wel de terminologie binnendoosconstructies voor gebruikt.
De inventarisatie spitst zich toe op de volgende aspecten:
• Isolatieprestatie
• Luchtdichtheid
• Vochthuishouding
• Constructieve veiligheid
• Duurzame veiligheid
• Brandwerendheid
• Uitvoeringsrisico’s
Deze aspecten worden benoemd en in perspectief geplaatst voor architecten die op basis van deze kennis en informatie een keuze gaan maken tussen een samengestelde constructie en een geprefabriceerd systeem. Hier gaat het direct om een elementair verschil waarbij een paneelsysteem door de homogeniteit de prestatie-eisen kan garanderen in tegenstelling tot een samengestelde constructie waarbij de eigenschappen van verschillende componenten worden gecombineerd en ruimte voor discussie overlaten inzake de totale prestatie en aansprakelijkheid van een dak of gevel.
Isolatieprestatie
De grootste zwakheid bij samengestelde metalen gevelconstructies zijn de lijnvormige koudebruggen die de isolatieprestatie in hevige mate reduceren. Uitgaande van de huidige Rc=2,5 veroorzaken de lijnvormige koudebruggen 30% reductie van isolatieprestatie in geval van toepassing van een binnendoosconstructie 90/500 met 130 mm minerale wol versus een
reductie van slechts 3% indien een metalen sandwichpaneel van 60 mm PIR wordt gebruikt.
Bij constructies waarbij aan beide kanten van de isolatie lucht aanwezig is en luchtuitwisseling kan plaatsvinden, dient conform de NEN1068 de isolatieprestatie te worden gehalveerd voor samengestelde metalen gevels. Om economische redenen wordt steeds vaker gekozen voor glaswol isolatie zonder insnijding ten behoeve van de binnendoosflens wat resulteert in een matige passing en een ruimte tussen de vlakke zijde van de binnendozen en de isolatieplaten.
Luchtdichtheid
Binnendoosconstructies worden geacht luchtdicht te worden gemaakt door middel van het luchtdicht aansluiten van de binnendozen onderling en die op aansluitende delen zoals de achterliggende staalconstructie. Hiervoor dient men gebruik te maken van band, kit etc maar in de praktijk wordt dit zelden tot nooit gedaan. Sandwichpanelen worden fabrieksmatig voorzien van een afdichting en de wijze van monteren draagt ertoe bij dat de luchtdichtheid simpelweg wordt gerealiseerd zonder aanvullende (lees kostenverhogende) maatregelen.
De reductie van de isolatieprestatie als gevolg van luchtstroming is aanzienlijk. Het huidige Bouwbesluit schiet hierin te kort aangezien in de berekening van de Rc-waarde het warmteverlies door luchtstroming niet wordt meegenomen.
Vochthuishouding
Op samengestelde metalen daken wordt nog regelmatig geopteerd voor de volgende opbouw: geprofileerde stalen dakplaat, dampremmende laag, steenwol isolatieplaten en een 1 of meerlaags dakbedekkingsysteem. Uit een recente publicatie van Nico Hendriks blijkt dat de invloed van vocht op de druksterkte en beloopbaarheid van platte daken met steenwol isolatie aanzienlijk is. PIR hardschuimisolatie en PIR platdakpanelen scoren op dit aspect uitmuntend omdat zij ongevoelig zijn voor vocht.
In samengestelde metalen gevels leiden de aansluitingen niet alleen tot warmteverlies en tochtklachten maar de stroming van vochtige binnenlucht naar de spouw kan inwendige condensatie veroorzaken. Daarnaast is onderkoelingscondensatie onvermijdelijk. Condensatie kan leiden tot het nat worden van de isolatie waardoor de prestatie-eigenschappen van het materiaal drastisch worden verminderd (tijdelijk of permanent). Sandwichpanelen zijn door de wijze waarop ze in de fabriek worden vervaardigd 'spouwloos' op grond waarvan de genoemde condensatieverschijnselen niet kunnen optreden.
Constructieve veiligheid
Bij toepassing van samengestelde metalen gevels in de horizontale richting is er meestal sprake van het gebruik van tussenprofielen aanvullend op de losse componenten waaruit de opbouwgevel normaliter bestaat. Deze tussenprofielen worden zelden of nooit rekenkundig gecontroleerd. De toepassing van verticale tussenprofielen ten behoeve van horizontale gevelbekleding sluit niet aan op de theoretische onderbouwing van binnendoosconstructies.
In dit geval wordt er immers van uitgegaan dat de lijnlast op de binnendoosflenzen wordt overgedragen vanaf de buitenbeplating. Bij tussenprofielen is er echter sprake van geconcentreerde puntlasten uitsluitend ter plaatse van deze profielen. Van deze beschikbare binnendoosoplossingen met minerale wol kan met aan zekerheid grenzende waarschijnlijkheid worden gesteld dat ze niet aan het Bouwbesluit voldoen!
Bij toepassing van 'nieuwe' binnendoosoplossingen zoals 209 of Cladisol is het risico op en de mate van overbelasting als gevolg van het horizontale bevestigingspatroon aanzienlijk toegenomen ten opzichte van de situatie van de traditionele samengestelde metalen gevels.
Binnendozen zijn in principe ontworpen voor een horizontale toepassing met daar direct op gemonteerd een verticale gevelbekleding terwijl tegenwoordig de montage van de gevelbekleding veelal horizontaal plaatsvindt. De belastingssituatie is anders dan daar waar binnendozen op zijn ontworpen dus hiervan dient men doordrongen te zijn.
Als men bij de genoemde isolatieoplossingen de binnendoosdimensies ontleent aan de tabellen van de fabrikanten van glas- en steenwol dan worden deze dozen ondergedimensioneerd en voldoen met grote waarschijnlijkheid niet aan de NEN 6702/ 6773 en daardoor niet aan het criterium ‘veiligheid ‘ conform het Bouwbesluit.
Duurzame veiligheid
Dit begrip houdt in dat aannemelijk gemaakt moet kunnen worden dat de in de ontwerpfase bepaalde oplossingen en materialen, de conform de NEN 6700/6702 optredende belastingen gedurende de referentieperiode kunnen blijven opnemen met inbegrip van eventueel kwaliteitsverlies door veroudering en gebruik gedurende deze periode. Voor industriële gebouwen bedraagt deze periode 15 jaar en voor alle andere gebouwen 50 jaar.
De bestaande toepassing van samengestelde metalen gevels is niet afdoende om de 50 jaar referentieperiode aannemelijk te maken zoals uit een aantal praktijkvoorbeelden is gebleken.
Oplossingen worden gezocht in het toevoegen van voorzieningen aan de constructieopbouw en een gewijzigde materiaalkeuze.
Bij toepassing van metalen sandwichpanelen in hoogbouw is de situatie minder complex aangezien de gevel spouwloos is en er geen moeilijk te inspecteren en te onderhouden geveldelen in voorkomen: het is immers een homogeen systeem.
In Engeland en Ierland zijn veel gebouwen onderhevig aan een soortgelijke referentieperiode van 60 jaar. Aangezien iedere fabrikant het onmogelijk acht om een dergelijke referentieperiode aan te tonen aan de hand van bestaande projecten, werkt Kingspan met TNO aan een risk-based approach. Deze risicobenadering gaat verder dan het uitvoeren van testen en kunstmatige verouderingsprocessen en combineert dit met de inbreng van ervaring, modellen en expertmeningen. In Ierland is een 70 meter hoge woontoren positief beoordeeld op basis van de 60 jaar referentieperiode met als basis deze risk-based approach van TNO.
Brandwerendheid
De brandwerendheid van metalen daken en gevels vormt regelmatig voer tot discussie. Omdat de brandveiligheid van gebouwen (en gebouwdelen) een uitgebreide en complexe materie is, besteden wij graag aandacht in een andere column aan.
Montage van brandwerende daken en gevels blijkt in de praktijk nauwelijks mogelijk. Om een vooropgestelde brandwerendheid te behalen dienen immers de geselecteerde brandwerende materialen en constructies, op identieke wijze te worden aangebracht als in de brandtest is gedaan die de gewenste/vereiste brandwerendheid in minuten heeft behaald.
Om de montagekwaliteit van brandwerende gevels met sandwichpanelen te garanderen, heeft Kingspan Duurzame Bouwsystemen in samenwerking met Efectis Nederland de Verklaring Brandveilige Gevel ontwikkeld. Deze verklaring faciliteert de gebouweigenaar om zich maximaal te vrijwaren van de wettelijke aansprakelijkheid in het kader van de Wet Economische Delicten. Voor aanvullende informatie kunt u bij de genoemde partijen terecht.
Uitvoeringsrisico’s
Het feit dat bij samengestelde metalen dak- en gevelconstructies de isolatie pas in het werk wordt aangebracht houdt beduidende risico’s in. In weer en wind, en niet te vergeten tijdsdruk, worden isolatieplaten vaak inaccuraat gemonteerd met alle bijbehorende consequenties van dien. Kleine fouten hebben een grote negatieve impact op de isolatieprestatie van het gebouw als geheel.
Zelfs indien er geen sprake is van openstaande naden en ruimten tussen de isolatieplaten onderling, kan er een groot isolatieverlies optreden als gevolg van interne convectie. Dit treedt met name op bij minerale wol indien zich lucht bevindt aan weerzijden van de isolatie.
Naast het plaatsingsrisico betekent het in het werk isoleren ook dat de isolatie tijdelijk (maar vaak wel langdurig) bloot staat aan invloeden van weer en wind. Als gevolg van de dagelijkse bouwpraktijk waarin eerst de montage van de binnendozen over het gehele geveloppervlak plaatsvindt wordt aansluitend pas begonnen met de montage van de gevelbekleding. Dit houdt praktisch in dat de gevelisolatie in de binnendozen dagen tot weken onbeschermd onderhevig is aan weersinvloeden waardoor dit leidt tot vochtige of natte isolatie. Het natuurlijke drogingsproces zal geruime tijd duren met als resultaat dat de gereduceerde isolatieprestatie langdurig zijn (kostenverhogend) effect zal hebben.
Bij toepassing van glaswol vormt de wind een serieuze bedreiging indien de onbeschermde isolatie hieraan wordt blootgesteld. Optredende delaminatie en het loskomen van hele platen hebben een grote impact op de isolatieprestatie.
Toekomstige regelgeving op het gebied van de energieprestatie van gebouwen zal de zwakheden en onvolkomenheden van deze achterhaalde bouwwijze van samengestelde metalen daken en gevels transparant maken. Het realiseren van een papieren (theoretische) EPC-waarde zal in de toekomst pijnlijk worden blootgelegd door thermografische foto’s en kierdichtingstesten.
De keuze voor geïsoleerde paneelsystemen ligt voor de hand. Sandwichpanelen voor daken, gevels en vloeren ontlenen hun populariteit aan hoge isolatiewaardes, bewezen brandveiligheid, relatieve luchtdichtheid, kostenefficiënte- en veilige montage, multidisciplinaire benadering, optimale materialisatie en reductie van de 'verborgen' bouwkosten (faalkosten en bouwfouten).
Om de montagekwaliteit te garanderen stelt Kingspan Duurzame Bouwsystemen een Field Service Engineer ter beschikking om nieuwe relaties te begeleiden of bestaande relaties de fijne kneepjes bij te brengen indien zij een nieuw paneelsysteem gaan monteren. | 
