Instorten van daken door sneeuwval 2011/04.02

In december 2010 werden er over heel België meer dan veertig incidenten met ingestorte daken opgetekend. Deze incidenten hebben niet alleen veel menselijk leed en hoge herstellingskosten veroorzaakt, maar gingen tevens gepaard met heel wat indirecte kosten (bv. inkomstenderving door onbruikbaar geworden infrastructuren in winkelruimten, industrie, …).
We zouden uit dit grote aantal incidenten kunnen opmaken dat de weerstand van de constructies ontoereikend was om de belasting, teweeggebracht door de op de daken opgehoopte sneeuw, op te nemen. Maar is dit wel zo ? De sneeuwbelasting op een dak (sk) is afhankelijk van verschillende parameters :
  • de sneeuwbelasting op de grond (s), die in België op jaarbasis bepaald wordt aan de hand van de gegevens van het KMI. Voor de dimensionering van een gebouw baseert men zich op een karakteristieke sneeuwhoogte (hsnow,k met een terugkeerperiode van 50 jaar)

  • de dakhelling en het daktype. Deze factoren zijn bepalend voor de vormcoëfficiënten en de specifieke belastingsgevallen (bv. het in rekening brengen van de sneeuwophoping door driftsneeuw)
    de plaatselijke topografie van het gebouw die de eventuele door de wind teweeggebrachte accumulatie-effecten kan versterken

  • de warmteoverdracht doorheen het dak, d.w.z. het al dan niet goed geïsoleerde karakter ervan in het geval van verwarmde gebouwen.
De sneeuwhoogten die in december 2010 in België opgetekend werden, overschreden slechts in een beperkt aantal gevallen de sneeuwhoogte die gebruikt dient te worden voor de berekening van het daktimmerwerk (karakteristieke hoogte).
In België wordt de sneeuwbelasting berekend volgens de norm NBN EN 1991-1-3 en zijn Nationale Bijlage (ANB). Voor een hoogte van minder dan 100 m bedraagt de in de stabiliteitsberekeningen te gebruiken sneeuwbelasting op een plat dak 0,6 kN/m², hetzij zo'n 60 kg/m² (inclusief de veiligheidsfactor van 1,5) (*). Deze sneeuwbelasting neemt lineair toe met de hoogte (tot 1,4 kN/m² bij een hoogte van 700 m).

Volgens de metingen van het KMI, voorgesteld in de afbeelding hiernaast, heeft het sneeuwdek in december 2010 de karakteristieke hoogte slechts in een beperkt aantal gevallen overschreden. Hoewel dit nog voor elk geval afzonderlijk moet bevestigd worden, lijkt het ons dus vrij onwaarschijnlijk dat de rekenwaarde van de belasting algemeen overschreden werd. Het lijkt ons daarentegen interessanter om de ontwerper attent te maken op verschillende andere parameters waarvan het samenspel een verklaring zou kunnen vormen voor een bepaald aantal instortingen en die in de toekomst in beschouwing zouden moeten genomen worden bij het ontwerp van daken.

Zo willen we er eerst en vooral op wijzen dat er in december 2010, hoewel we te maken hadden met een uitzonderlijk langdurig sneeuwdek (23 sneeuwdagen tegenover gemiddeld 4,6 in Ukkel), qua sneeuwhoogte eigenlijk geen records gebroken werden. Men dient echter wel in het achterhoofd te houden dat het volumieke gewicht van de sneeuw met de tijd met 1 tot 4 kN/m³ kan toenemen (bv. door latere neerslag, compactering, …).

Ook de verschijnselen van dooi en herbevriezing, die bij een langdurig sneeuwdek kunnen optreden, zijn niet zonder gevolgen. Net zoals afvoerbuizen in de herfst verstopt kunnen raken door dode bladeren, kunnen bevroren sneeuw en ijs er tijdens de winter voor zorgen dat de waterafvoer verhinderd wordt. Indien de normale waterafvoer hierdoor niet langer verzekerd is, zullen het smeltwater en de eventuele latere neerslag zich beginnen op te stapelen op het laagste punt van het dak. Dit kan aanleiding geven tot een ponding effect (vijvervorming), waarbij de doorbuiging en de gelokaliseerde belastingen zullen toenemen door een mechanisme van voortschrijdende vervorming. Dit verschijnsel doet zich vaak voor op platte daken met een lichte draagconstructie (bv. geprofileerde staalplaten), die tegenwoordig erg in trek zijn. Deze constructies worden in de regel gedimensioneerd in functie van hun bezwijklast, maar kunnen - gelet op hun grote flexibiliteit - ook in de gebruiksgrenstoestand een aanzienlijke doorbuiging vertonen.

We vermoeden dat de ontwerpers dit 'ponding effect' tegenwoordig nog al te zelden in rekening brengen, terwijl dit niettemin een cruciaal gegeven is voor de correcte plaatsing van de normale hemelwaterafvoeropeningen en de noodafvoervoorzieningen. We moeten echter ook realistisch blijven en toegeven dat een groot deel van de vastgestelde schadegevallen, zelfs mits een ideaal evenwicht tussen het afvoersysteem en de dakstructuur, niet had kunnen vermeden worden, aangezien het af te voeren water bevroren was.


Volledig artikel


B. Parmentier, ir., hoofd van de afdeling 'Structuren', WTCB
W. Van de Sande, ing., hoofd van het departement 'Technisch advies en consultancy', WTCB
(*) De sneeuwbelasting voor ontwerp op 100 m hoogte bedraagt : hsnow,k (z = 100 m) x volumiek gewicht van sneeuw x vormcoëfficiënt x veiligheidsfactor = 0,32 x 1,5 x 0,8 x 1,5 = 0,6 kN/m².