Zasady projektowania więźby dachowej
Dach jest zbyt skomplikowaną i ważną częścią budynku, aby można było sobie pozwolić na oddanie go w ręce nie-fachowców. Jednak „wtajemniczeni” wiedza, że jego budowanie nie jest trudne - trzeba tylko znać (i przestrzegać) kilka zasad prawidłowej konstrukcji i wykonania dachu, aby ustrzec się często spotykanych błędów. Błędy takie mogą ujawnić się dopiero pewnym czasie, kiedy zakres szkód przez nie spowodowany jest już znaczny.
Dach należy do najważniejszych elementów każdego budynku. Chroni i osłania, a także nadaje budynkowi indywidualny charakter. Jednak nie zawsze zdajemy sobie sprawę z tego, co w funkcjonowaniu dachu spadzistego zmieniło się w momencie wprowadzenia termoizolacji bezpośrednio pod pokrycie. Dlatego pragniemy przypomnieć kilka zasad prawidłowej konstrukcji dachu, w połączeniu z nowymi funkcjami poddasza użytkowego.
Konstrukcja i jej elementy
Aby łatwiej było nam poruszać w tematyce dachowej, najpierw przypomnienie fachowych nazw kilku elementów. Najczęściej dach ma drewnianą konstrukcję nośną, zwaną więźbą dachową - jest to układ ukośnie ułożonych belek zwanych krokwiami. Łączą się one ze sobą w najwyższym punkcie zwanym kalenicą. Mogą być podparte poziomymi belkami - te nazywamy jętkami lub płatwiami. W miejscu połączenia z ścianami, najczęściej leżą poziome belki, równoległe do ściany - murłaty. Odległości pomiędzy krokwiami ustala architekt lub projektant, najczęściej jest to od 70 cm do 100 cm. Związane jest to z dopuszczalnym ugięciem krokwi pod maksymalnym obciążeniem oraz z typem konstrukcji nośnej. Im większy rozstaw krokwi, tym większa powierzchnia dachu obciąża daną krokiew. Dlatego bez przeprowadzenia obliczeń wytrzymałościowych w konkretnym przypadku układu statycznego nie można podać konkretnych wymiarów krokwi do zastosowania na dachu. A to jest już zadanie dla projektanta- konstruktora.
Ocieplenie i wysokość krokwi
Aby zapobiec ucieczce ciepła z poddasza stosuje się termoizolację. Można ją układać między krokwiami, nad krokwiami lub też podwieszać je pod konstrukcją dachu. Ze względu na oszczędność miejsca i zredukowanie wysokości przekroju dachu najczęściej wybiera się pierwszy wariant. W tym przypadku wysokość krokwi wyznacza grubość zastosowanego ocieplenia - a nie jak się powszechnie - sądzi ciężar pokrycia. Szerokość krokwi jest związana ze stabilnością przekroju na wyboczenie, co ogranicza stosowanie zbyt wąskich i wysokich krokwi. Obciążenia, które mają wpływ na wielkość przekroju krokwi, to suma obciążeń zmiennych (m.in. napór wiatru i ciężar śniegu) oraz stałych (ciężar własny więźby, ocieplenia i wykończenia wewnętrznego i ciężar pokrycia). Tak więc różnice w ciężarze samego pokrycia nie mają tutaj istotnego znaczenia.
W przypadku remontowanych dachów ważne jest odciążenie więźby. Można to uzyskać stosując do ich pokrycia dachówki zakładkowe, np. Sirius lub Mars marki RuppCeramika, które są prawie o połową lżejsze od stosowanych kiedyś bardzo powszechnie dachówek typu karpiówka. Przy porównywaniu różnych pokryć często pod uwagę bierze się ciężar pokrycia jako istotny parametr wpływający na wielkość przekroju elementów konstrukcyjnych. Na pierwszy rzut oka może powstać niesłuszne wrażenie, że pokrycie np. metalowe ze względu na swój kilkakrotnie mniejszy ciężar własny pozwala na zastosowanie znacznie słabszej, a co za tym idzie tańszej konstrukcji więźby dachowej. Jest to jednak pogląd fałszywy, gdyż jak wynika z tabeli zamieszczonej obok, ciężar pokrycia ma niewielki wpływ na konstrukcję więźby dachowej.
Inne obciążenia, jak ciężar ocieplenia, wykończenia oraz działanie wiatru i śniegu są dla wszystkich rodzajów pokryć takie same.
Wyliczone na podstawie tego zestawienia obciążenie elementów konstrukcyjnych więźby dachowej przy zastosowaniu dachówek zamiast blachy jest większe o ok. 18 %, co w rzeczywistości oznacza wzrost wysokości krokwi o kilka milimetrów. Jednak ze względu na warunki ochrony cieplnej budynków, która narzuca w praktyce grubość ocieplenia przynajmniej 23 cm oraz ze względu prawidłowe warunki wentylacji połaci dachowej, stosowane są krokwie o większym przekroju niż wynikałoby to tylko z obliczeń statycznych Więźba może więc przenosić obciążenia większe niż zakładano. Wynika z tego jasno, że zastosowanie dachówek nie oznacza potrzeby specjalnego wzmacniania więźby dachowej.
Wentylacja
Kolejnym ważnym zagadnieniem jest prawidłowa wentylacja połaci dachowej. Ze zmianą funkcji poddaszy z nieużytkowych na użytkowe zawsze wiąże się zabudowa dodatkowych elementów ocieplających i wykańczających. To z kolei powoduje duże zmiany w ruchu powietrza, które wcześniej miało możliwość swobodnego przepływu i odprowadzało w ten sposób wodę wykraplającą się z pary przy zmianie temperatury. Przy dużej różnicy temperatur między zewnętrzną i wewnętrzną stroną połaci dachowej (traktowanej wraz z ociepleniem jako całość), dochodzącej w zimie do 30-40°C oraz przy dużych dobowych różnicach temperatur szczególnie w sezonie jesienno-wiosennym, w pewnym miejscu przekroju występuje temperatura punktu rosy - w której skrapla się zawarta w powietrzu para wodna. Jeżeli woda ta nie zostanie odprowadzona z powrotem do atmosfery, może spowodować duże szkody w połaci dachowej.
Ilość wykroplonej pod pokryciem dachowym wody jest zależna od pojemności czy bezwładności cieplnej materiału zastosowanego na dachu. Najintensywniej kondensacja występuje przy pokryciach o małej masie i dobrej przewodności ciepła, np. metalowych. Zadaniem dobrze skonstruowanego dachu jest odprowadzenie tego kondensatu poprzez kanały wentylacyjne w połaci do atmosfery. Kanały wentylacyjne, czyli dystans pomiędzy pokryciem dachowym a powierzchnią folii wstępnego krycia muszą istnieć w każdym przypadku.
Folia dachowa
Duży wpływ na sposób wykorzystania przestrzeni między krokwiami ma rodzaj folii dachowej zastosowanej jako dodatkowe zabezpieczenie materiałów ocieplających. Rozróżnia się dwa rodzaje folii różniące się oporem dyfuzji pary wodnej, który ma zasadniczy wpływ na tzw. paroprzepuszczalność. Różnica polega na tym, że materiały o małym oporze dyfuzyjnym, przepuszczające duży strumień pary wodnej nie wymagają stosowania dodatkowego kanału wentylacyjnego pomiędzy folią a ociepleniem. Dzięki temu termoizolację można ułożyć na całej wysokości krokwi. W przypadku zastosowania folii o dużym oporze, czyli niskiej paroprzepuszczalności, należy stworzyć pod folią dodatkową szczelinę wentylacyjną o wysokości w najwęższym miejscu ok. 2 cm, a samą folię układać ze zwisem również ok. 2 cm, co w sumie zabiera 4 cm wysokości krokwi - o tyle bowiem należy zwiększyć wysokość przekroju. (Ponownie potwierdza to stwierdzenie, że pod względem wytrzymałości przekroje elementów więźby są przewymiarowane i mogą przenosić większe obciążenia niż wynikałoby to tylko z wstępnych obliczeń statycznych). Przy porównywaniu własności różnych folii należy brać pod uwagę kilka wielkości.
Są to: współczynnik sd, wytrzymałość mechaniczna i okres odporności na promieniowanie UV. Parametr sd służy porównaniu oporu dyfuzyjnego w sposób nie związany z warunkami zewnętrznymi, czyli z temperaturą i wilgotnością. Najczęściej stosowany przez producentów strumień pary przechodzący przez folię w jednostce czasu nie może być porównywany bez podania dodatkowych informacji o temperaturze badania i wilgotności po obydwu stronach badanego materiału. Badania przeprowadzane w różnych warunkach dla tego samego materiału dają różne wyniki. Bardziej obiektywny pod tym względem jest parametr sd, czyli porównanie oporu danego materiału z oporem słupa powietrza o określonej wysokości. Wartość współczynnika sd podaje się w metrach. Materiały uznawane za paroprzepuszczalne mają parametr sd może równy max. 0,3 m.
Kolejna cecha folii to wytrzymałość mechaniczna. Jest to cecha najłatwiejsza do porównania, jednak należy tutaj zachować zdrowy rozsądek. Parametr ten ma znaczenie przede wszystkim podczas montażu folii, natomiast po pokryciu dachu, przy prawidłowym zwisie folii nie jest ona obciążana mechanicznie, tak więc nie wymaga się bardzo dużej wytrzymałości mechanicznej.
Bardziej natomiast istotnym parametrem jest okres odporności na promieniowanie UV. Przekroczenie tego okresu skutkuje utratą własności mechanicznych wskutek rozpadu łańcuchów polimerowych materiału. Jest to o tyle groźne, że początek tego procesu jest niezauważalny gołym okiem, natomiast później, już po pokryciu dachu trwa on dalej niewidoczny z zewnątrz i prowadzi z czasem do całkowitego zniszczenia folii. Bezpieczny okres odporności na promieniowanie UV to ok. 2-3 miesięcy. Taki „zapas” daje pewność, że folia zostanie pokryta na całej powierzchni. Tak więc prawidłowe funkcjonowanie połaci dachowej to z jednej strony kwestie konstrukcyjne, ale z drugiej mocno związane z rodzajem stosowanych materiałów.