Jellema 3

JELLEMA 3 DRAAGSTRUCTUUR

06950424_voorwerk.indd 1

22-11-2005 10:08:33

II

omslagontwerp Marjan Gerritse, Amsterdam vormgeving binnenwerk Peter van Dongen, Amsterdam opmaak Van de Garde, Zaltbommel tekenwerk Advies en Tekenbureau voor Bouwtechniek ing F. Oomen, Almere-Stad Veltman Bouwkundig Ontwerp- en Tekenburo, Delft De uitgever heeft ernaar gestreefd de auteursrechten te regelen volgens de wettelijke bepalingen. Degenen die desondanks menen zekere rechten te kunnen doen gelden, kunnen zich alsnog tot de uitgever wenden.

ThiemeMeulenhoff ontwikkelt leermiddelen voor: Primair Onderwijs, Algemeen Voortgezet Onderwijs, Beroepsonderwijs en Volwasseneneducatie en Hoger Beroepsonderwijs. Voor meer informatie over ThiemeMeulenhoff en een overzicht van onze leermiddelen: www.thiememeulenhoff.nl

ISBN 90 06 95042 4 Tweede druk, tweede oplage

© ThiemeMeulenhoff, Utrecht/Zutphen, 2004 Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enig andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. Voor zover het maken van kopieën uit deze uitgave is toegestaan op grond van artikel 16B Auteurswet 1912 jo het Besluit van 20 juni 1974, Stb. 351, zoals gewijzigd bij het Besluit van 23 augustus 1985, Stb. 471 en artikel 17 Auteurswet 1912, dient men de daarvoor wettelijk verschuldigde vergoedingen te voldoen aan Stichting Reprorecht (Postbus 3060, 2130 KB Hoofddorp). Voor het overnemen van gedeelte(n) uit deze uitgave in bloemlezingen, readers en andere compilatiewerken (artikel 16 Auteurswet 1912) dient men zich tot de uitgever te wenden.

06950424_voorwerk.indd 2

22-11-2005 10:08:33

III

3

06950424_voorwerk.indd 3

Bouwtechniek Draagstructuur

22-11-2005 10:08:34

IV

De serie Jellema Hogere Bouwkunde bestaat naast het inleidende deel uit drie reeksen boeken: bouwtechniek, bouwmethoden en bouwproces. Tezamen vormt de inhoud de onontbeerlijke basiskennis voor het hoger beroepsonderwijs en wetenschappelijk onderwijs. Ook deze vernieuwde uitgave is ontstaan vanuit de noodzakelijke interactie tussen het onderwijs enerzijds en het bedrijfsleven anderzijds. Beide sectoren leveren auteurs, maar zijn ook bereid tot het leveren van commentaar en kritiek in een voortdurende discussie tussen redactie, auteurs en het onderwijs.

Auteurs deel 3: Ir. T.G.M. Spierings Docent en opleidingscoördinator bouwkunde, Hogeschool Arnhem en Nijmegen Architect, Uden Ir. R.Ph. van Amerongen Course director, Piet Zwart Institute, Willem de Kooning Academy Architect, Rotterdam Ir. H. Millekamp Msc in Architecture Bouwmanager, ASWA Architecten bv, Rotterdam

De redactie: ir. K. Hofkes Docent Bouwkunde, Hogeschool INHOLLAND, Haarlem en Alkmaar ing. N. Zimmermann Architect, Amsterdam ir. A. van Tol Architect, Zwolle ir. M. Bonebakker Adviseur Bouwmanagement, Geesteren H.A.J. Flapper Bouwinnovator, Amsterdam ir. H. Brinksma Docent Bouwkunde, Hogeschool van Utrecht, Utrecht

06950424_voorwerk.indd 4

22-11-2005 10:08:34

V

JELLEMA HOGERE BOUWKUNDE

JELLEMA HOGERE BOUWKUNDE

1

2

7

Inleiding Bouwnijverheid

3

Bouwtechniek Onderbouw

Bouwtechniek Draagstructuur

8

Bouwmethoden Bouwmethodiek

Bouwmethoden Woningbouw

JELLEMA HOGERE BOUWKUNDE

JELLEMA HOGERE BOUWKUNDE

Serieoverzicht

10

Bouwproces

11

Bouwproces

12

Bouwproces

Ontwerpen

Contracteren

www.jellema-online.nl

4

Bouwtechniek Omhulling

9

Bouwmethoden Utiliteitsbouw

A prestatie-eisen / daken

www.jellema-online.nl

4

Bouwtechniek Omhulling

A techniek

12

B gevels

4

Bouwtechniek Omhulling

Uitvoeren

Bouwproces Uitvoeren B organisatie

13

Bouwproces Beheren

C gevelopeningen

5

6

Bouwtechniek Afbouw

Bouwtechniek Installaties A elektrotechnisch en sanitair

6

Bouwtechniek Installaties B werktuigbouwkundig en gas

6

Bouwtechniek Installaties C liften en roltrappen

06950424_voorwerk.indd 5

22-11-2005 10:08:45

VI

Woord vooraf Binnen de reeks Bouwtechniek worden de verschillende onderdelen besproken die in onze gebouwen kunnen worden onderscheiden. Het deel Draagstructuur beslaat hiervan de constructieve onderdelen. In dit boek worden alle voorkomende, verticale en horizontale dragende elementen (wanden of kolommen en vloeren) en de verbinding tussen vloeren door middel van trappen en hellingen beschreven. Ten aanzien van de verticale en horizontale dragende elementen volgt eerst een kort overzicht over de verschillende combinaties tussen de verschijningsvormen en materialen in hoofdstuk 1 ‘Typologieën’. Een keuze voor een van deze combinaties komt mede voort uit de functies die de draagstructuur naast die van het dragen zelf dient te vervullen. Deze functies staan samen met de daaruit voortvloeiende eisen beschreven in hoofdstuk 2 ‘Functies en eisen’.

06950424_voorwerk.indd 6

Als de verschijningsvorm in functionele zin is bepaald, zal een keuze voor de materialisatie moeten worden gemaakt. Alle constructieve onderdelen zelf zijn daartoe apart en gedetailleerd beschreven in de hoofdstukken 3 tot en met 6: Steen, Beton, Hout en Staal. Zoals reeds is aangegeven, heeft de behandeling van de overbrugging van de niveauverschillen een aparte plaats gekregen in hoofdstuk 7 ‘Trappen’. Ook hier is een opsplitsing naar materiaal gehanteerd. Het boek besluit met een register waarin alle relevante gebruikte termen zijn opgenomen. Door deze opbouw kan het boek zowel een basis voor een afgewogen keuze voor verschijningsvorm en materialisatie zijn, als een naslagwerk bij de uitwerking van een reeds bepaalde keuze. De auteurs mei 2004

22-11-2005 10:08:46

VII

Inhoud 1 Typologieën 1 Inleiding 2 1.1 Dragen versus scheiden: continuüm aan mogelijkheden 2 1.2 Massieve structuren 3 1.2.1 Traditioneel metselwerk met houten balklagen/vloeren 4 1.2.2 Lijmwerk in kalkzandsteen en cellenbeton met (cellen)betonnen vloeren 5 1.3 Schijvenstructuren 6 1.3.1 Gietbouw 6 1.3.2 Prefab-betonnen vloerdragende gevels 7 1.4 Kolommenstructuren 8 1.4.1 Houten kolomskelet 9 1.4.2 Betonnen kolomskelet 10 1.4.3 Stalen kolomskelet 11 1.5 Moderne massieve structuren 11 1.5.1 Houtelementenbouw 11 1.5.2 Betonelementenbouw 12 1.6 Relatie bouwmethoden 13 2 Functies en eisen 17 Inleiding 18 2.1 Dragende functie 18 2.1.1 Constructieve eisen Bouwbesluit 18 2.1.2 Belastingen 19 2.1.3 Sterkte en stijfheid 21 2.1.4 Bezwijken gebouw, stabiliteit 22 2.2 Scheidende functie 22 2.2.1 Eisen Bouwbesluit 23 2.2.2 Ruimtescheidende functie 23 2.2.3 Geluidsisolerende eisen 24 2.2.4 Brandwerendheidseisen 27 2.2.5 Warmte-isolerende eisen 28 2.2.6 Vochtwerende eisen 30 2.3 Overzicht eigenschappen constructiematerialen 32 Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 32 3 Dragende elementen in steen 33 Inleiding 34 3.1 Steen 34 3.1.1 Materiaaleigenschappen 34 3.1.2 Elementen en materialen 35 3.1.3 Baksteen 36 3.1.4 Betonsteen 38 3.1.5 Kalkzandsteen 39 3.1.6 Cellenbeton 40

06950424_voorwerk.indd 7

3.1.7 Normen 41 3.2 Voegen 41 3.2.1 Voegfuncties 41 3.2.2 Voegvullingen 42 3.2.3 Metselmortels 42 3.2.4 Voegmortels 43 3.2.5 Speciebereiding 44 3.2.6 Lijmmortels 44 3.2.7 Scheurvorming in metselwerk 44 3.2.8 Dilatatievoegen 46 3.3 Wanden in steen, algemeen 47 3.3.1 Opbouw, muurtypen 47 3.3.2 Metselverbanden 49 3.3.3 Muurdoorbrekingen 51 3.3.4 Lateien 52 3.3.5 Opleggingen 55 3.4 Wanden in baksteen 57 3.4.1 Baksteenformaten 57 3.4.2 Baksteenmortels 58 3.4.3 Maatvoering baksteenmetselwerk 58 3.4.4 Detaillering baksteen 60 3.4.5 Vuistregels baksteen wand-constructies 61 3.5 Wanden in betonsteen 62 3.5.1 Betonsteenformaten 62 3.5.2 Betonsteenmortels 64 3.5.3 Betonsteenverbanden en opbouw 65 3.5.4 Maatvoering betonsteen 66 3.5.5 Dilataties betonsteen 66 3.5.6 Detaillering betonsteen 66 3.5.7 Vuistregels betonsteenwanden 69 3.6 Wanden in kalkzandsteen 69 3.6.1 Kalkzandsteenformaten 69 3.6.2 Kalkzandsteenmortels 71 3.6.3 Kalkzandsteenmetselwerk, verbanden en opbouw 71 3.6.4 Kalkzandsteenlijmwerk 73 3.6.5 Maatvoering kalkzandsteen 74 3.6.6 Dilataties kalkzandsteen 77 3.6.7 Detaillering kalkzandsteen 78 3.6.8 Vuistregels kalkzandsteenwanden 81 3.7 Wanden in cellenbeton 82 3.7.1 Formaten cellenbetonblokken 84 3.7.2 Cellenbetonmortels 84 3.7.3 Maatvoering cellenbeton 85 3.7.4 Dilataties cellenbeton 87 3.7.5 Detaillering cellenbeton 87 3.7.6 Vuistregels cellenbetonwanden 89 Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 89

22-11-2005 10:08:46

VIII

4 Dragende elementen in beton 93 Inleiding 94 4.1 Beton 94 4.1.1 Betonsoorten 94 4.1.2 Beton als constructiemateriaal 96 4.1.3 Ter plaatse gestort versus prefab-beton 97 4.1.4 Normen 99 4.2 Ter plaatse gestorte betonnen vloeren 99 4.2.1 Vloeren op zand 99 4.2.2 Vlakke plaatvloeren 100 4.2.3 Koker-, bollenplaat-, ribben- en cassettevloeren 101 4.2.4 Paddestoelvloeren 102 4.2.5 Balkenvloeren 103 4.2.6 Vuistregels ter plaatse gestorte betonnen vloeren 104 4.3 Halfgeprefabriceerde betonvloeren 104 4.3.1 Breedplaatvloeren 104 4.3.2 Verzwaarde strokenvloeren 106 4.3.3 Vuistregels halfgeprefabriceerde vloeren 107 4.4 Prefab-betonnen vloeren 107 4.4.1 Rib(cassette)vloeren 108 4.4.2 Combinatievloeren 109 4.4.3 Kanaalplaatvloeren 111 4.4.4 Massieve plaat- en leidingvloeren 112 4.4.5 T- en TT-plaatvloeren 113 4.4.6 Vuistregels prefab-betonnen vloeren 115 4.5 Prefab-betonnen galerij- en balkonplaten 115 4.5.1 Galerij- en balkonplaten 116 4.5.2 Opleggingen galerij- en balkonplaten 117 4.6 Betonnen wanden 119 4.6.1 Typologie en toepassingsgebieden 119 4.6.2 Ter plaatse gestorte betonwanden 120 4.6.3 Halfgeprefabriceerde holle wanden 123 4.6.4 Geprefabriceerde wanden in betonelementenbouw 124 4.6.5 Geprefabriceerde betonnen vloerdragende gevels 125 4.6.6 Vuistregels dimensionering betonwanden 127 4.7 Betonnen kolommen en liggers 127 4.7.1 Betonkolommen 129 4.7.2 Betonnen liggers 129 4.7.3 Betonportalen 130 4.7.4 Verbindingen bij ter plaatse gestorte kolomskeletten 131 4.7.5 Verbindingen bij prefab-kolomskeletten 132

06950424_voorwerk.indd 8

4.7.6 Vuistregels dimensionering betonkolommen en liggers 136 Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 138 5 Dragende elementen in hout 139 Inleiding 140 5.1 Hout 140 5.1.1 Houtsoorten 140 5.1.2 Algemene materiaaleigenschappen 141 5.1.3 Hout als constructiemateriaal 143 5.1.4 Conserveringen 144 5.1.5 Normen 144 5.2 Houten balklagen 145 5.2.1 Balklagen 145 5.2.2 Sparingen 146 5.2.3 Verankeringen 146 5.2.4 Vloerhout 148 5.2.5 Ontwerp balklagen 150 5.2.6 Begane-grondbalklaag 151 5.2.7 Verdiepingsbalklaag 155 5.2.8 Dakbalklaag 158 5.2.9 Samengestelde balklagen 158 5.2.10 Geprefabriceerde vloerconstructies 159 5.2.11 Vuistregels houten balklagen 161 5.3 Houtskeletbouw 161 5.3.1 Algemene beschrijving 161 5.3.2 Houtskeletbouwmethoden 162 5.3.3 Vloerconstructies 163 5.3.4 Wandconstructies 167 5.3.5 Dakconstructies 170 5.3.6 Ontwerp 170 5.4 Houtconstructies 171 5.4.1 Houten kolommen 172 5.4.2 Houten liggers 172 5.4.3 Houten spanten 175 5.4.4 Stabiliteit 177 5.4.5 Vuistregels houten kolommen, liggers en spanten 179 5.5 Verbindingen in houtconstructies 179 5.5.1 Mechanische verbindingsmiddelen 182 5.5.2 Kolom-funderingverbindingen 184 5.5.3 Kolom-liggerverbindingen 184 5.5.4 Spant-funderingverbindingen 185 5.5.5 Spanthoekverbindingen 187 5.5.6 Spantnokverbindingen 188 5.5.7 Ligger/spant-liggerverbindingen 189 5.5.8 Verbindingen voor stabiliteitsconstructies 190 5.5.9 Opleggingen dakelement 191 Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 193

22-11-2005 10:08:46

INHOUD IX

6 Dragende elementen in staal 195 Inleiding 196 6.1 Algemeen 196 6.1.1 Eigenschappen staal 198 6.1.2 Fabricage en bewerkingsmethoden 199 6.1.3 Corrosiebestrijding 201 6.1.4 Basisproducten 203 6.1.5 Normen 205 6.2 Staalskelet 205 6.2.1 Opbouw staalskelet 205 6.2.2 Stabiliteit 207 6.3 Kolommen 210 6.3.1 Kolomvormen 210 6.3.2 Kolommen en leidingen 211 6.3.3 Vuistregels dimensionering kolommen 212 6.4 Liggers 212 6.4.1 Liggers en vakwerkliggers 212 6.4.2 Staalbetonliggers 216 6.4.3 Liggers en leidingen 218 6.4.4 Vuistregels dimensionering stalen liggers 218 6.5 Vloeren in staalskelet 219 6.5.1 Stalen vloerconstructies 219 6.5.2 Steenachtige vloeren 221 6.5.3 Cellenbetonelementen en houten dakdozen 221 6.5.4 Roostervloeren 221 6.5.5 Vuistregels dimensionering stalen vloerconstructies 222 6.6 Verbindingen in staalskelet 222 6.6.1 Verbindingsmiddelen 222 6.6.2 Kolom-funderingverbindingen 225 6.6.3 Kolom-kolomverbindingen 226 6.6.4 Kolom-liggerverbindingen 227 6.6.5 Ligger-liggerverbindingen 228 6.6.6 Stabiliteitsconstructiesverbindingen 230 6.7 Brandbeveiliging 230 6.7.1 Brandbeveiligingsprincipes 231 6.7.2 Brandwerend bekleden 232 6.7.3 Brandwerend scheiden 232 6.7.4 Samenvatting brandwerendheid 233 Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 233

06950424_voorwerk.indd 9

7 Trappen 235 7.1 Inleiding 236 7.1.1 Standaardisatie 236 7.1.2 Benamingen traponderdelen 237 7.1.3 Trapvormen 240 7.1.4 Algemene voorschriften betreffende trappen 241 7.1.5 Maten voor trappen 242 7.1.6 Trapleuningen en balustraden 243 7.1.7 Materiaalkeuze 245 7.1.8 Voorzieningen voor integrale toegankelijkheid 246 7.2 Gewapendbetontrappen 247 7.2.1 In het werk gestorte betontrap 249 7.2.2 Geprefabriceerde betonnen bordestrap 249 7.2.3 Voorgespannen betontrap 252 7.2.4 Betonnen spiltrap 253 7.3 Metalen trappen 253 7.3.1 Metalen vluchttrap 254 7.3.2 Open stalen trap met hoekbordes 256 7.3.3 Stalen bordestrap 259 7.3.4 Stalen spiltrap 259 7.4 Houten trappen 259 7.4.1 Rechte steektrap met details 260 7.4.2 Houten trap met kwarten 262 7.4.3 Houten spiltrap 264 7.4.4 Houten bordestrappen in woningrenovatie 266 7.5 Bijzondere trappen 266 Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 267 Bijlagen (conform Bouwbesluit 2003) 268 Register 271

22-11-2005 10:08:47

X

06950424_voorwerk.indd 10

22-11-2005 10:08:47

Typologieën

1

ir. T.G.M. Spierings

Bouwen kan op veel manieren. Ook de draagstructuur kan op veel manieren worden samengesteld. Er wordt gebouwd in steen of beton, hout of staal, met dragende wanden dan wel gevels of met kolommen. Om voor de dragende onderdelen tot een afgewogen keuze te komen, wordt in dit hoofdstuk een overzicht gegeven van de vele mogelijkheden. De groepering die hiervoor worden gehanteerd, is die naar de invloed van de draagstructuur op de ruimtevorming in de plattegrond. Een keuze voor een kolommenstructuur geeft meer vrijheid voor indeling dan een schijvenstructuur. De andere afweging die een bouwer moet maken is die van de materiaalkeuze, vooral die voor de draagstructuur.Omdat sommige combinaties van materialen elkaar beter verdragen dan andere, geeft dit hoofdstuk ook een overzicht van voor de hand liggende combinaties van materialen voor de draagstructuur.

06950424_hfdst01.indd 1

22-11-2005 10:09:54

2

Inleiding Als er voor een gebouw een type draagstructuur moet worden gekozen, komen er direct twee vragen naar voren: • welke vrijheid in de indeling van het gebouw moet de draagstructuur laten? • welke materialen zijn het meest geschikt? De eerste vraag komt voort uit de primaire functie van bouwen: het omhullen van ruimte. Zoals in hoofdstuk 2 wordt uitgelegd, kan er worden gekozen voor het meer of minder samen laten vallen van de dragende en scheidende functie van de verschillende constructieonderdelen. Een wand kan de bovenliggende vloer dragen, maar tevens de scheiding tussen twee ruimten vormen. Een keuze voor een al dan niet verdergaande integratie van deze twee functies wordt dus beïnvloed door het gewenste gebruik.

behoeft enige nuancering. Enerzijds blijkt dat de oudste bouwwerken van de mens een verregaande splitsing tussen dragen en scheiden kenden; vanuit materiaal en techniek maakte de mens eerst een houten draagstructuur die daarna werd bekleed met bijvoorbeeld leem en stro. Anderzijds toont het hedendaagse bouwen bijvoorbeeld in de toepassing van geprefabriceerde, vloerdragende gevelelementen en in de houtskeletbouw, zeer moderne, geïntegreerde bouwmethoden, figuur 1.1.

1

traditionele niet-geïntegreerde kolommenstructuur; skelet van houten palen

2

moderne, geïntegreerde schijvenstructuur; dragende prefab-betonnen gevel

De keuze voor de materialisering wordt door meerdere factoren bepaald. Hier spelen de eigenschappen en de beschikbaarheid van het materiaal een rol, alsmede de techniek en kennis daarvan bij de uitvoerende partij. Om tot een goede afweging te komen volgt in dit hoofdstuk een overzicht van mogelijke combinaties van materialen. Daarbij worden de verschillen besproken in de mate waarin die constructies de plattegrond vastleggen.

1.1 Dragen versus scheiden: continuüm aan mogelijkheden

Figuur 1.1 Traditionele, niet-geïntegreerde structuur: skelet van houten palen; moderne, geïntegreerde structuur: vloer-

Als de verschillende mogelijkheden van integratie dan wel splitsing van draagstructuur en omhulling worden beschouwd, is er een zekere historische ontwikkeling waarneembaar.Traditioneel bouwen is bouwen met blokken, de zogenoemde stapelbouw. Deze methode levert een geïntegreerde oplossing van de dragende en scheidende functies, dit in tegenstelling tot moderne skeletbouwmethoden waarbij een hoge vrijheid van indeling wordt gerealiseerd. De veelgehoorde opvatting dat traditioneel bouwen alleen geïntegreerde, en modern bouwen alleen niet-geïntegreerde oplossingen levert,

06950424_hfdst01.indd 2

dragende, prefab-betonnen gevel

In dit hoofdstuk wordt onderscheid gemaakt naar de mate waarin de draagstructuur de plattegrond bepaalt, figuur 1.2: • massieve structuren: draagstructuur legt plattegrond in twee richtingen vast; • schijvenstructuren: draagstructuur legt plattegrond in één richting vast; • kolomstructuren: draagstructuur laat plattegrond in twee richtingen vrij. Bij de beschrijving van de huidige bouwtechnieken inclusief de technieken van de huidige

22-11-2005 10:09:55

1 TYPOLOGIEËN

moderne massieve structuren

3

traditionele massieve structuren

kolom structuren

schijven structuren

Figuur 1.2 Invloed constructie op plattegrond

bouwvoorraad worden de oudste skeletbouwvormen buiten beschouwing gelaten. Onderscheiden wordt dan een zekere ontwikkeling, die loopt van traditionele massieve structuren, via schijven- en kolomstructuren terug naar moderne, massieve structuren voor verdiepingen hoogbouw. In de volgende paragrafen worden tevens per groepering de verschillende materiaaltoepassingen beschreven. ▶▶ Zie ook deel 7 Bouwmethodiek, deel 8 Woningbouw, en deel 9 Utiliteitsbouw.

1.2 Massieve structuren Eeuwenlang heeft de mens gebouwd in massieve structuren. Met de hand werden muren en gevels opgetrokken uit stenen of blokken, waarna de vloeren (bestaande uit houten balklagen) werden toegevoegd. Deze methode had een aantal belangrijke voordelen: • handmatige verwerking; • flexibiliteit tijdens de uitvoering, maar ook daarna tijdens het gebruik; • weinig voorbereiding; • gebruik materialen uit de omgeving.

06950424_hfdst01.indd 3

Met flexibiliteit wordt de mogelijkheid van het aanpassen op de bouwplaats bedoeld en het aanbrengen van wijzigingen ook tijdens het gebruik. Deze voordelen zijn door moderne bouwmethoden en hoge loonkosten achterhaald. Omdat echter een groot deel van de bestaande bouwvoorraad nog volgens deze methode is gebouwd, wordt ze nog wel besproken. Daarnaast heeft deze stapelbouw in aangepaste vorm haar plaats in de moderne tijd behouden. Nieuwe materialen en nieuwe verwerkingsmethoden deden hun intrede en er vond een verschuiving plaats van geschoolde arbeid op de bouwplaats naar ongeschoolde arbeid in de fabriek. Op de bouwplaats is het mechanisch verwerken van de groter formaat blokken van kalkzandsteen en cellenbeton te zien. De houten balklagen zijn vervangen door geprefabriceerde grotere elementen in beton met aanzienlijk betere scheidende eigenschappen. Door arbeidsbesparende maatregelen vervalt hiermee het nadeel van de hoge loonkosten. Door de flexibiliteit en geringere voorbereiding is de moderne stapelbouw in vooral kleinschalige projecten een volwaardige concurrent van moderne industriële bouwmethoden.

22-11-2005 10:09:55

4

Toepassingen • aanpassingen bestaande bouwvoorraad; • incidentele zeer kleinschalige woningen en utilitaire bouwwerkjes; • bergingen, schuren, enzovoort.

De samengestelde bouwwijzen die hierna afzonderlijk worden behandeld, zijn: 1 Traditioneel metselwerk met houten balklagen/vloeren; 2 Lijmwerk in kalkzandsteen- c.q. cellenbetonblokken met (cellen)betonvloeren. 1.2.1 Traditioneel metselwerk met houten balklagen/vloeren Het vanouds bekende metselwerk uitgevoerd in baksteen, zowel voor schoon- als voor vuilwerk, gaf voor een gebouw een constructief goede oplossing. Door namelijk in één materiaal te bouwen, worden problemen voorkomen die ontstaan door verschillen in materiaaleigenschappen zoals uitzettingscoëfficiënt, krimp en elasticiteitsmodulus. Met de opkomst van moderne materialen is de toepassing van baksteen voor het vuile binnenwerk verdrongen. Voor het buitenwerk blijft schoon werk uitgevoerd in baksteen vanuit esthetisch en onderhoudstechnisch oogpunt vooralsnog vaak toegepast. Vloeren van houten balklagen met eveneens houten afwerkvloeren waren prima te combineren met het metselwerk, materiaal was voorhanden en de flexibiliteit onbeperkt, figuur 1.3.

Voordelen • eenvoudige uitvoering; • eenvoudige materiaalkeuze; • weinig coördinatie op de bouwplaats nodig; • geringe bouwvoorbereiding; • onbeperkte flexibiliteit. Nadelen • slechte geluidsisolatie; • brandgevaarlijk. Massief steens metselwerk voor gevels heeft bovendien slechte warmte- en vochtregulerende eigenschappen. Dit werd in latere tijden ondervangen door de introductie van de spouwmuur, waarbij het binnenblad droog bleef.

dragend metselwerk in betonsteen par. 3.5

geprefabriceerde houten vloerelementen par. 5.2.10

houten vloerplaten par.5.2.4

houten stroken vloeren par. 5.2.4

balklaag verdieping par. 5.2 begane grond houten balklaag par. 5.2

dragend metselwerk in baksteen par. 3.4

Figuur 1.3 Traditioneel metselwerk met houten balklagen

06950424_hfdst01.indd 4

22-11-2005 10:09:56

1 TYPOLOGIEËN

1.2.2 Lijmwerk in kalkzandsteen en cellenbeton met (cellen)betonnen vloeren Tegenwoordig is er naast baksteen een uitgebreide materiaalkeuze voor wanden, het zogenoemde opgaand werk, voorhanden. Voor dragende wanden kan kalkzandsteen of betonsteen worden gebruikt. Voor laagbouw is bovendien het materiaal cellenbeton geschikt. Specifieke materiaaleigenschappen, verwerkingsmethode en/of kostprijs bepalen doorgaans de uiteindelijke keuze. Voor vloeren gaf de introductie van beton een scala van nieuwe mogelijkheden. Grote geprefabriceerde elementen als breedplaatvloeren en kanaalplaatvloeren zijn geëigende toepassingen voor verdiepingsvloeren. Voor de beganegrondvloer zijn er veel uitvoeringen met al dan niet geïntegreerde isolatie beschikbaar.

Toepassingen • laagbouwwoningen in serie en kleine schaal; • verdiepingbouw tot circa zes bouwlagen; • kleinschalige utiliteitsbouw. Uitvoering De uitvoering is afhankelijk van de grootte van de elementen. Duidelijk is de verregaande mechanisering van de arbeid, blokken van zand-

5

steen of beton en zelfs hele wandelementen worden met kleine kranen geplaatst en veelal verlijmd. Ook de vloeren worden elementsgewijs op de wanden geplaatst, waarna de volgende bouwlaag volgt, figuur 1.4. Deze moderne stapelbouwmethoden hebben voor- en nadelen: Voordelen • flexibiliteit; • snelle bouwtijd; • ook geschikt voor kleinschalige bouw; • goede bouwfysische eigenschappen. Nadelen Wanneer er voor het buitenwerk vanuit esthetisch en onderhoudstechnisch oogpunt baksteen wordt gekozen, ontstaat er een probleem door de toepassing van twee materialen in dezelfde constructie; het zogenoemde bonte bouwen, met de gesignaleerde problemen van ongelijke werking. Wordt daarentegen bijvoorbeeld alleen betonsteen toegepast, dan is het voordeel dat deze steen zich het beste aanpast bij andere concellenbeton vloerelementen par. 3.7.3

breedplaatvloer par. 4.3.1

kanaalplaatvloer par. 4.4.3

cellenbetonblokken par. 3.7 kalkzandsteenblokken par. 3.6 cellenbetonelementen par. 3.7 combinatievloer par. 4.4.2

ankerloze spouwmuur in kalkzandsteenelementen par. 3.6

Figuur 1.4 Gelijmde blokken met (cellen)betonnen vloeren

06950424_hfdst01.indd 5

22-11-2005 10:09:57

6

structieve onderdelen van beton zoals prefabbetonlateien, balken en eventuele kolommen.

1.3 Schijvenstructuren Wanneer de functie van een gebouw om grotere vrijheid in de plattegrond vraagt, wordt er minder massief gebouwd. Beperkt de gewenste vrijheid van indeling zich tot één richting van de plattegrond en is in de andere richting juist een scheiding gewenst, dan is een schijvenstructuur de geëigende methode van bouwen. Voor een paar specifieke categorieën gebouwen zijn schijfvormige cascobouwmethoden ontstaan. Op de eerste plaats is dat de seriematige woningbouw, waarbij de grote aantallen naast en boven elkaar liggende woningen zich perfect leenden voor een schijvenstructuur. De flexibiliteit per woningtravee is onbeperkt en de woningscheidingen krijgen direct vorm. Een andere specifieke toepassing is die voor kantoren. Worden veelal voor de flexibiliteit in twee richtingen kolommenstructuren toegepast; efficiënter kan het zijn de, meestal vaste, dieptemaat te vertalen in een dragende gevel met van

gevel tot gevel dragende vloeren, wat een aanzienlijke bouwtijdwinst kan opleveren. Hierna worden afzonderlijk behandeld: 1 Gietbouw voor de woningbouw; 2 Vloerdragende, prefab-betonnen gevelelementen voor de kantoorbouw. 1.3.1 Gietbouw Met de toepassing van beton als materiaal voor zowel de wanden als de vloeren kon in de jaren zestig een enorme bouwproductie op gang komen. Veel van de acute woningnood is hiermee destijds opgelost. Maar ook vandaag de dag is voor de seriematige woningbouw de ter plaatse gestorte betonconstructie een zeer efficiënte oplossing. Alle woningscheidingen zijn al aanwezig met voldoende geluid- en brandscheidende eigenschappen en de verdere invulling van woningbouw en gevels kan daarna in al zijn variaties plaatsvinden.

Toepassingen • laagbouw: woningen in serie; • verdiepingbouw: woningen in serie en hotels; • hoogbouw: woningen en hotels. ter plaatse gestorte betonvloer met tunnelbekisting par. 4.6.2

half geprefabriceerde betonvloer met breedplaten par. 4.6.1 en par. 4.3.1

ter plaatse gestorte betonvloer met tafelbekisting par. 4.6.2

rib(cassette)vloer par. 4.4.1

half geprefabriceerde holle betonwand par. 4.6.3

fundering deel 2 onderbouw

ter plaatse gestorte betonwand met tunnelbekisting par. 4.6.2 ter plaatse gestorte betonwand met wandbekisting par. 4.6.2

Figuur 1.5 Gietbouw

06950424_hfdst01.indd 6

22-11-2005 10:09:58

1 TYPOLOGIEËN

Uitvoering Gietbouwmethoden voor woningbouw, figuur 1.5, kunnen naar bekistingsmethodiek worden onderscheiden in drie soorten: 1 wand- en tafelbekisting, met afzonderlijke bekistingen voor wand en vloer; 2 wandbekisting met breedplaatvloeren, waarbij gestorte betonwanden worden gecombineerd met prefab-breedplaatvloeren; 3 tunnelbekisting, waarbij zowel wanden als vloeren in een arbeidsgang volledig ter plaatse worden gestort.

waarborgd. Hiervoor moeten aanvullende voorzieningen worden getroffen. Daarnaast vraagt de bouwmethode veel coördinatie en voorbereiding en is er van flexibiliteit in de uitvoering en zeker in (her)gebruik geen sprake.

Voordelen • arbeidseconomie en bouwsnelheid, doordat casco snel en volledig gemechaniseerd wordt opgetrokken; • materiaaleconomie, doordat woningscheiding direct is ingevuld.

1.3.2 Prefab-betonnen vloerdragende gevels In de utiliteitsbouw wordt sinds jaar en dag het kolommenskelet met zijn maximale flexibiliteit voor de plattegrond toegepast. Voor een steeds groter wordend aantal kantoortypen is de keuze voor een zuiver kolomskelet echter achterhaald. Doordat vooral de lineair opgebouwde gangen cellenkantoren een vaste dieptemaat van 10 à 15 m kennen, is hiervoor een bouwmethode geïntroduceerd die het toch al aanwezige vaste, binnenspouwblad dragend uitvoert. Extra gevelkolommen worden zo gemeden en de binnenafwerking aan de gevel kan eenvoudiger zijn.

Nadelen Inherent aan schijvenstructuren is dat de stabiliteit loodrecht op de schijven niet vanzelf is ge-

Toepassing • cellenkantoren en vergelijkbare zorggebouwen in laag-, verdieping- en hoogbouw.

Gietbouw heeft de volgende voor- en nadelen:

7

prefab kolom en ligger par. 4.7.1 en 4.7.2

kanaalplaatvloer par. 4.4.3

TT- plaatvloer par. 4.4.5

geïsoleerde kanaalplaatvloer par. 4.4.3

prefab betonnen vloerdragend sandwichelement par. 4.6.4 fundering deel 2, onderbouw

prefab betonnen vloerdragend gevelelement par. 4.6.4

Figuur 1.6 Vloerdragende prefab-betonnen gevels

06950424_hfdst01.indd 7

22-11-2005 10:09:58

8

Uitvoering Deze (kantoor)bouwmethode kent vloerdragende prefab-betonnen gevelelementen, die onderling worden verankerd en (al dan niet gecombineerd met middenkolomrij) vervolgens veelal kanaalplaatvloeren dragen, figuur 1.6.

Nadelen • beperkte flexibiliteit door starre gevelindeling; • beperkte materiaalkeuze bij toepassingen van volledig geïntegreerde gevel; • lange en gedegen voorbereidingstijd.

Het is daarnaast mogelijk de klimaatscheidende functie in de gevelelementen verder te integreren door de toepassing van sandwichelementen, die niet alleen een binnenspouwblad, maar ook isolatie en gevelafwerking herbergen.

1.4 Kolommenstructuren

Deze methode heeft de volgende voor- en nadelen: Voordelen • zeer snelle bouwtijd; • materiaaleconomie door integratie van dragen en scheiden; • stabiliteitsfunctie in langsrichting verzorgd door onderlinge koppeling van de gevelelementen.

Kolommenstructuren worden veelal vereenzelvigd met modern bouwen. Vooral in hout wordt er echter al eeuwenlang met kolomskeletten gebouwd. Met de introductie van staal en beton zijn vervolgens de belangrijkste hedendaagse materialen genoemd die in kolomskeletten worden toegepast. Door de maximale vrijheid in de plattegrond is de geschiktheid voor de utiliteitsbouw optimaal. Grote vrije overspanningen noodzakelijk voor zalen, werkplaatsen maar ook optimale flexibiliteit voor de vaak veranderende indeling van kantoren kunnen aan de keuze voor een kolomskelet ten grondslag liggen.

houten vakwerkligger par. 5.4.2

gelamineerd houten ligger par. 5.4.2

cellenbetonelementen par. 3.7 houten dak- en vloerelementen par. 5.2.10

prefab-beton kanaalplaat par. 4.4.3

ribcassettevloer par. 4.4.1

stabiliteitsverband

massief houten liggers par. 5.4.2

houten kolom par. 5.4.1

gelamineerd houten spant par. 5.4.2

Figuur 1.7 Houten kolomskeletten

06950424_hfdst01.indd 8

22-11-2005 10:09:59

1 TYPOLOGIEËN

Naar materiaalsoort wordt onderscheiden: 1 Houten (kolom)skelet; 2 Betonnen (kolom)skelet; 3 Stalen (kolom)skelet. 1.4.1 Houten kolomskelet Zoals al is vermeld, is het houtskelet de oudste vorm van bouwen met kolommen. Ook voor spanten in bijvoorbeeld dakconstructies wordt hout veel gebruikt, figuur 1.7. Door de eenvoudige productie en bewerkingsmethode is hout juist geschikt voor kleinschalig gebruik. Daarnaast wordt soms uit esthetisch of milieutechnisch oogpunt de voorkeur aan hout gegeven.

Toepassing • zowel klein- als grootschalig; • laagbouw in utiliteitsbouw: hallen, loodsen, paviljoens; • overkappingen tot zeer grote overspanningen met behulp van gelamineerde liggers en spanten.

9

Uitvoering De uitvoering kan zeer divers zijn en loopt uiteen van de eenvoudige samenstelling uit kolommen en liggers, via spantconstructies voor de kap naar gelamineerde liggers en spanten voor enorme overspanningen. Het houten kolomskelet heeft de volgende vooren nadelen: Voordelen • zeer snelle bouwtijd, weersonafhankelijk; • milieuvriendelijk; • licht van gewicht; • grote overspanningen mogelijk met gelamineerde liggers; • brandveilig; • goede akoestische en thermische eigenschappen. Nadelen Onderhoudsgevoelig, afhankelijk van plaatsing, detaillering en oppervlaktebehandeling. Lage prefabbeton kanaalplaten par. 4.4.3

geprefabriceerde betonliggers en portalen par. 4.7.2 en 4.7.3

TT- plaatvloer par. 4.4.5

verzwaarde strokenvloer met breedplaten par. 4.3.2

ter plaatse gestorte betonnen paddestoelvloer par. 4.2.4

prefab betonkolommen par. 4.7.1 ter plaatse gestorte betonnen kokervloer par. 4.2.3 ter plaatse gestorte betonnen ribbenvloer par. 4.2.3

ter plaatse gestorte beton kolom par. 4.7.1 ter plaatse gestorte betonnen plaatvloer par. 4.2.2

Figuur 1.8 Betonnen kolomskeletten

06950424_hfdst01.indd 9

22-11-2005 10:10:00

10

Uitvoering • ter plaatse gestort met behulp van speciale of standaardbekistingen; • prefab aangeleverd en gemonteerd in de bouw.

thermische massa bij de toepassing van lichte gevel- en dakplaten. Meestal zijn er aanvullende voorzieningen noodzakelijk voor horizontale scheidende functies. 1.4.2 Betonnen kolomskelet Omdat bij verdieping- en hoogbouw veruit de meeste vloeren in beton worden uitgevoerd, is het veelal voor de hand liggend ook de kolommen in beton uit te voeren en door dezelfde producent te laten maken. Voor de fabricage zijn er twee mogelijkheden: geprefabriceerd aanleveren en monteren op de bouwplaats of (gezamenlijk) met de vloeren ter plaatse storten (in situ). Door deze twee mogelijkheden en de variaties in bekistingen is er een zeer uitgebreid scala van voorkomende kolommen en liggers waaruit kan worden gekozen, figuur 1.8.

Toepassingen • vooral grootschalige bouw, bij standaardelementen ook kleinschalige bouw mogelijk; • laagbouw utiliteit: hallen, zalen; • verdiepingbouw: kantoren, enzovoort; • hoogbouw utiliteit: kantoren, enzovoort.

Liggers en vloeren kunnen eveneens zowel in ter plaatse gestort of geprefabriceerd zijn, hoewel het voor de hand ligt een keuze hieruit zo consequent mogelijk te hanteren. Het betonnen kolomskelet heeft de volgende voor- en nadelen: Voordelen • flexibiliteit in gebruik; • grote overspanningen mogelijk; • hoge thermische massa van de betonnen vloeren; • bij prefab: snelle bouwtijd; • onderhoudsongevoelig. Nadelen • grote constructieve afmetingen, groot eigen gewicht;

raatliggers par. 6.4.1

vakwerkliggers par. 6.4.1

staalplaatvloer par. 6.5.1 cellenbetonplaten par. 6.5.3

staalbetonvloer par. 6.5.1

stalen portalen par.6.6.2

stabiliteitsverbanden par. 6.2.2 stalen liggers par. 6.4

ribcassettevloer par. 4.4.1 vloeren op zand par. 4.2.1

prefab-beton kanaalplaat par. 4.4.3 en par. 6.5.2

stalen kolommen par. 6.3

Figuur 1.9 Stalen kolomskeletten

06950424_hfdst01.indd 10

22-11-2005 10:10:01

1 TYPOLOGIEËN

•

niet flexibel in uitvoering en bij wijzigingen veel voorbereiding; • koudebrug bij plaatsing in de gevel; • aanvullende voorzieningen noodzakelijk voor horizontale scheidende functies. 1.4.3 Stalen kolomskelet Bouwen in staal betekent snel en licht bouwen. Voor utiliteitsprojecten waar weinig eisen worden gesteld aan de esthetische kwaliteit zoals hallen en werkplaatsen zijn de standaardprofielen zeer geschikt. Wanneer echter ook de constructie juist een esthetische rol krijgt toegedacht is staal een goede optie door de vele bewerkingsmethoden waardoor zeer fraaie constructies en detailleringen mogelijk zijn, figuur 1.9.

Toepassingen • zowel klein- als grootschalige bouw; • laagbouw utiliteitsbouw: hallen, kantoren, zalen, kiosken, paviljoens; • verdiepingbouw utiliteitsbouw: hallen, kantoren; • hoogbouw utiliteitsbouw: kantoren. Uitvoering Uitgaande van veelal standaardprofielen die zijn samengesteld tot kolommen en liggers wordt het skelet gelast of gebout. Daarna volgen de geprefabriceerde vloeren. Bijzondere vormen zijn stalen (ruimte)vakwerken en spanten die respectievelijk voor grote overspanningen en dakconstructies worden gebruikt. Stalen kolomskeletten hebben de volgende vooren nadelen: Voordelen • zeer snelle bouwtijd; • flexibiliteit in gebruik, uitvoering en wijziging; • grote overspanningen, met relatief kleine afmetingen; • gering gewicht; • grote mate van hergebruik materiaal en elementen. Nadelen In verband met het snel bezwijken zijn afhankelijk van de eisen brandbeschermde maatregelen noodzakelijk. Daarnaast is staal onderhoudsgevoelig door het gevaar voor corrosie. Ook hier is

06950424_hfdst01.indd 11

11

speciale aandacht nodig voor de bescherming en blijvende behandeling van de constructieonderdelen. Staal is zeer gevoelig voor temperatuurwisselingen zodat hiermee in de detaillering rekening moet worden gehouden. Door de kolomskeletvorm zijn aanvullende voorzieningen noodzakelijk voor horizontale scheidende functies.

1.5 Moderne massieve structuren Naast de massieve structuren die met moderne bouwmaterialen zoals kalkzandsteen, in stapelbouw worden gerealiseerd , zie paragraaf 1.2.2, wordt in deze paragraaf de systeem- of grote elementenbouw onderscheiden. Hierbij worden vloer- en wanddelen geprefabriceerd en op de bouwplaats gemonteerd waarbij zowel de draagstructuur als de gevels en eventueel zelfs de binnenwanden worden gerealiseerd. Het zal duidelijk zijn dat hiervoor een grondige voorbereiding noodzakelijk is en een grote afstemming tussen deze bouwdelen. Om beide redenen is de productie en montage hiervan dan ook ondergebracht bij specifieke bedrijven waardoor het ontwerp zeer productgericht moet zijn. Afhankelijk van het materiaal wordt onderscheiden elementenbouw in 1 hout, de zogenoemde houtskeletbouw; 2 licht-, cellen- of grindbeton. Elementenbouw in staal komt in Nederland maar zeer sporadisch voor en valt in dat kader buiten dit basisboek. 1.5.1 Houtelementenbouw De elementenbouw in hout is oorspronkelijk afkomstig uit Scandinavië en Canada. De afgelopen jaren wordt deze bouwmethode in Nederland steeds meer toegepast. Dit komt enerzijds door de zeer snelle bouwtijd en relatief geringe kosten bij kleinschalige bouw, anderzijds door de uitstekende warmte en vochtregulerende eigenschappen. Over het algemeen wordt voor deze elementenbouw de term ‘houtskeletbouw’ gebruikt. Omdat er geen dragende kolommen, maar

22-11-2005 10:10:01

12

systeemwanden worden toegepast, wordt in dit overzicht de term ‘houtelementenbouw’ gehanteerd, figuur 1.10. Toepassing • laagbouw: vooral kleinschalige woningbouw. Uitvoering De dragende en niet-dragende wand-, vloer- en gevelelementen worden volledig geprefabriceerd en daarna gemonteerd op de bouwplaats. Door de prefabricage en de verregaande integratie van ruwbouw en afbouw is een zeer snelle bouw mogelijk. Na de montage volgt de verdere inbouw van installaties en de gevelafwerking. Houtelementenbouw heeft de volgende voor- en nadelen: Voordelen • zeer snelle bouwtijd; • zeer flexibel in gebruik; • goede isolerende en vochtregulerende eigenschappen; • gemakkelijk in te bouwen installaties.

Nadelen Door de toepassing van zowel houten binnenspouwbladen als vloeren is er weinig thermische massa. Houtelementenbouw is vochtgevoelig, waardoor de detaillering zeer zorgvuldig moet zijn met voldoende ventilerend of ademend vermogen, en heeft geringe geluidsisolerende en brandwerende eigenschappen, waardoor dubbele, gescheiden constructies en veel aandacht voor de detaillering noodzakelijk zijn bij de toepassing van woningscheidingen. 1.5.2 Betonelementenbouw Vanwege de uitstekende scheidende eigenschappen van beton is de betonelementenbouw zeer geschikt voor de woningbouw, figuur 1.11.

Betonelementenbouw komt voor in zowel grindcellen- als lichtbeton. Door de grote voorbereidingskosten en starre productiewijze met standaardmallen is de bouwmethode vooral toepasbaar bij grotere series. Uitzonderingen hierop zijn die methoden waarbij cellenbetonpanelen van beperkte afmetingen worden toegepast, waardoor op een eenvoudige manier verschillende woningen zijn te realiseren. Daarnaast is door de verdergaande automatisering de koppe-

prefab-houten dragend wandelement par. 5.3.4 stabiliteitswand

rib(cassette)vloer par. 4.4.1

prefab-houten gevelelement

fundering deel 2, onderbouw

prefab-houten vloerelement par. 5.3.3

Figuur 1.10 Houtelementenbouw

06950424_hfdst01.indd 12

22-11-2005 10:10:02

1 TYPOLOGIEËN

prefab-betonnen niet-dragende scheidingswand par. 4.6.4 stabiliteitswand

cellenbeton wandpanelen par. 3.7.3

bouwmuurelement prefab-beton par. 4.6.4

13

cellenbetonvloer par. 3.7.3 kanaalplaatvloer par. 4.4.3

ribcassettevloer par. 4.4.1

gevelelement reeds voorzien van (stel)kozijnen vloer prefab-beton par. 4.4.4 fundering deel 2, onderbouw

gevelelement niet-dragend par. 4.6.4

Figuur 1.11 Betonelementenbouw

ling van ontwerp- en productiemethoden mogelijk, waardoor ook kleinschalige woningbouw in vooral lichtbeton mogelijk is. Toepassingen • laagbouw: woningbouw in vooral grotere series; • verdiepingbouw: woningbouw in vooral grotere series. Uitvoering De uitvoering is zeer afhankelijk van de materiaalsoort. Alle elementen worden door dezelfde fabrikant geleverd. Grindbetonnen elementen worden in grote mallen gestort die een volledig (woningscheidende) wand-, vloer- of geveldeel omvatten en met zwaar materieel naar de bouwplaats worden vervoerd. Elementen worden gemonteerd met droge verbindingen. Lichtbetonnen elementen worden op een vergelijkbare manier, maar met lichter materieel vervoerd en gemonteerd. Cellenbetonelementen zijn veel kleiner en worden paneelgewijs met natte verbindingen tot een geheel verbonden.

06950424_hfdst01.indd 13

Betonelementenbouw heeft de volgende vooren nadelen: Voordelen • zeer snelle bouwtijd; • materiaaleconomie door integratie ruw- en afbouw. Nadelen • niet flexibel tijdens uitvoering en in gebruik; • lange en gedegen voorbereiding nodig.

1.6 Relatie bouwmethoden In dit hoofdstuk zijn de verschillende verschijningsvormen van de draagconstructie gerangschikt naar invloed op de plattegrond. Hierbij was niet het productieapparaat van de aannemer het uitgangspunt van de bespreking, maar de mogelijkheden van de draagstructuren in een functioneel ontwerp. In de beschrijvingen van de verschillende typologieën wordt echter vaak een directe relatie gelegd met de manier van uitvoering. Deze relatie is onmiskenbaar aanwezig,

22-11-2005 10:10:02

14

Bouwmethoden Kenmerken

Belangrijkste toepassingen van materialen

Traditionele bouw

Industriële bouw

Stapelbouw

Gietbouw

Skeletbouw

Elementenbouw

Traditionele, massieve structuren

Schijvenstructuren

Kolommenstructuren

Moderne, massieve structuren

STEEN

Wanden

BETON

Vloeren

Wanden en vloeren Kolommen, liggers, Wand- en vloerelespanten en vloeren menten

HOUT

Vloeren

Kolommen, liggers, Wand- en vloerelespanten menten

STAAL

Kolommen, liggers, spanten

Figuur 1.12 Overzicht overeenkomsten typologieën met bouwmethoden en belangrijkste materiaaltoepassingen

Bouwmethoden

Stapelbouw

Gietbouw

Skeletbouw

Elementenbouw

Kenmerken

Traditionele, massieve structuren

Schijvenstructuren

Kolommenstructuren

Moderne, massieve structuren

Aard van productie op de bouwplaats

stapelen

storten ter plaatse

montage

montage

Voornaamste toepassing

eenvoudige kleinschalige woningen utiliteitsbouw

eenvoudige groot- complexe grootschalige woning- schalige utiliteitsbouw bouw

complexe grootschalige woningbouw

Integratie tussen dragen en scheiden

ja

half

nee

nee

Voorbereidingstijd

kort

langer

lang

zeer lang

Bouwtijd

lang

kort

kort

zeer kort

Hulpmiddelen en materieel

eenvoudig

complex

complex

complex

Arbeid op de bouwplaats

veel

weinig

weinig

weinig

Flexibel tijdens uitvoering

ja

nee

nee

nee

Flexibel in gebruik

ja

nee

ja

nee

Figuur 1.13 Vergelijking typologieën c.q. bouwmethoden

06950424_hfdst01.indd 14

22-11-2005 10:10:03

1 TYPOLOGIEËN

15

vandaar dat in figuur 1.12 de link tussen verschijningsvorm en bouwmethoden is gelegd, aangevuld met de belangrijkste materiaaltoepassingen. Daarnaast zijn ter vergelijking van de verschillende verschijningsvormen c.q. bouwmethoden de eigenschappen zoals in dit hoofdstuk genoemd onder de toepassing, uitvoering, voor- en nadelen samengebracht in figuur 1.13.

06950424_hfdst01.indd 15

22-11-2005 10:10:03

16

06950424_hfdst01.indd 16

22-11-2005 10:10:03

Functies en eisen

2

ir. T.G.M. Spierings

Als er een draagstructuur wordt gekozen, vraagt men zich af welke functies die draagstructuur moet vervullen. Dat kan naast de constructieve functie ook een rol als scheidend element zijn. Beide functies impliceren de nodige eisen: constructieve eisen zoals sterkte en stijfheid van de gekozen elementen en afgeleid hiervan: eisen tegen bezwijken door brand. Ook geluidsisolerende eisen bij de toepassing van een woningscheidende wand kunnen een rol spelen. Om een verantwoorde keuze te maken uit materiaal en opbouw van de dragende elementen, is inzicht in de verschillende functies en daarvan afgeleid het scala aan eisen noodzakelijk.

06950424_hfdst02.indd 17

22-11-2005 10:13:41

18

Inleiding Bouwen is het omhullen van ruimte. Die ruimte wordt gebouwd om mensen en goederen te beschermen tegen (klimaat)invloeden van buitenaf. In algemene zin is de omhullende functie van het bouwen dus primair. De functie van de draagstructuur is daaraan ondergeschikt, maar daarom niet minder belangrijk. De vloerbelastingen van personen en goederen, maar ook die van de omhulling moeten worden afgedragen naar draagkrachtige grond. Ook moet de draagstructuur personen en goederen beschermen tegen dynamische belastingen van buitenaf, zoals wind, figuur 2.1. zon regen, wind

sneeuw, koude

geluid

inbraak

afhankelijk van haar meer of minder massieve verschijningsvorm een rol of zelfs nadrukkelijke functie als scheiding. Deze scheiding kan die tussen twee vertrekken zijn, maar ook die tussen woningen. Zij kan in horizontale zin werken, maar ook in verticale zin. Uiteraard kan deze scheidende functie ook worden vervuld door andere bouwonderdelen, zoals niet-dragende tussenwanden tussen twee vertrekken en vanzelfsprekend de omhulling, de gevel. In dit hoofdstuk worden alleen de dragende elementen behandeld met hun eventuele rol voor de scheidende functie. Deze secundaire, scheidende functie van de draagstructuur brengt veel eisen met zich mee ten aanzien van de bouwfysische functie, zoals warmte- en geluidsisolatie, en met betrekking tot de brandveiligheid. Al deze functies en eisen worden afzonderlijk in dit hoofdstuk beschreven. ▶▶ Voor de functies en eisen ten aanzien van gebouwen als geheel wordt verwezen naar deel 8 Woningbouw, en deel 9 Utiliteitsbouw.

vocht, straling

gedierte

Figuur 2.1 Omhullen als primaire functie van het bouwen in algemene zin, maar soms als secundaire functie van de

2.1 Dragende functie

draagstructuur

Op het niveau van de draagstructuur is de constructieve functie juist primair, figuur 2.2. sneeuwbelasting

vloerbelasting

windbelasting

Figuur 2.2 Dragen als secundaire functie van het bouwen in algemene zin, maar als primaire functie van de draagstructuur

Omdat die dragende delen uit tastbare elementen zijn opgebouwd, hebben zij invloed op de ruimtelijke scheiding. De draagstructuur heeft

06950424_hfdst02.indd 18

Zoals gezegd is de primaire functie van de draagstructuur de dragende functie. Wanneer er een constructief ontwerp voor een gebouw gemaakt wordt, wordt deze functie als eerste onder de loep genomen. In de praktijk maakt de architect een bouwkundig schetsontwerp of voorlopig ontwerp, waarin al bepaalde constructieve uitgangspunten zijn vastgelegd. Die moeten worden uitgewerkt in een verantwoorde keuze voor de draagstructuur. Daarvoor moet eerst beschouwd worden wat de constructie moet dragen en daarna hoe dat zal plaatsvinden. 2.1.1 Constructieve eisen Bouwbesluit Het Bouwbesluit bepaalt in algemene zin dat de in NEN 6702, TGB Belastingen en vervormingen, vastgelegde uiterste grenstoestand bij bepaalde belastingen niet mag worden overschreden, figuur 2.3.

22-11-2005 10:13:42

2 FUNCTIES EN EISEN

19

BOUWBESLUIT 2003 functionele voorschriften veiligheid – gezondheid – bruikbaarheid – energiezuinigheid

1

prestatie-eisen

kwaliteitsverklaring

gelijkwaardigheidsbeginsel

bepalingsmethoden (NEN)

opgesteld door erkende certificeringsinstelling

andersoortige methoden

relatieschema Bouwbesluit TGB 1990 NEN 6700 algemene basiseisen

NEN 6701 namen en symbolen voor grootheden

NEN 6710 aluminiumconstructies

NEN 6720 betonconstructies

NEN 5950 VB technologie NEN 6722 VB uitvoering

2

NEN 6702 belastingen en vervormingen

NEN 6740 geotechniek

NEN 6741/6742 uitvoeringsnormen

NEN 6706 (in voorbereiding) brugbelastingen

NEN 6707 bevestiging van dakbedekkingen

NEN 6760 houtconstructies

NEN 6770 staalconstructies

NEN 6790 steenconstructies

NEN 6761 rekenregels

NEN 6771 stabiliteit

NPR 6791 rekenregels

NEN 6743/6744

NEN 6722 verbindingen

berekeningsnormen

TGB-reeks

Figuur 2.3 Schema Bouwbesluit 2003 en TGB’s

Daarnaast wordt er een uitsplitsing gemaakt naar materiaal: • NEN 6710 en 6770 voor metaal (staal); • NEN 6720 voor beton; • NEN 6760 voor hout; • NEN 6790 voor steen. De uitwerking van deze eisen is een discipline apart en valt buiten de behandeling in deze serie. Ter vereenvoudiging zijn echter wel rekenof vuistregels aan te geven die in de hoofdstukken over de materialen zijn opgenomen. In zijn algemeenheid worden in de volgende paragrafen de begrippen behandeld die hieraan ten grondslag liggen, zoals de diverse belastingen, sterkte, stijfheid en stabiliteit. ▶▶ Voor een uitgebreide behandeling zie deel 7

2.1.2 Belastingen

Gebruik en situering Bij de beschouwing van een gebouw moet men zich direct afvragen voor welk gebruik het geschikt moet worden gemaakt. Wordt het een woon- of een kantoorgebouw? Is al bekend hoeveel mensen er kunnen werken of komt men voor uitzonderlijke gevallen te staan? Kortom,

gebruik

wind

water

Figuur 2.4 Interne en externe invloeden

Bouwmethodiek, en de literatuuropgaven.

06950424_hfdst02.indd 19

22-11-2005 10:13:43

20

sneeuw

wat zijn de interne invloeden op de draagstructuur, figuur 2.4? Een tweede vraag die direct boven komt, is de specifieke situatie van het gebouw. De draagkracht van de bodem oefent uiteraard invloed uit. Ook voor de verdere opbouw van de draagstructuur zijn externe invloeden van belang. Is er bijvoorbeeld gevaar voor aardbevingen? Wat voor extreme windbelastingen kunnen worden verwacht? Al deze vragen zijn van belang.

wind

▶▶ Zie ook deel 2 Onderbouw.

Figuur 2.6 Voorbeelden veranderlijke belastingen

Soorten belastingen Heeft men een beeld van deze interne en externe invloeden op het gebouw, dan kunnen deze worden vertaald naar belastingen. Er is daarbij verschil tussen: • permanente en veranderlijke belastingen; • interne en externe belastingen.

Interne en externe belastingen Naast alle hiervoor genoemde belastingen, die alle extern op de constructieonderdelen aangrijpen, zijn er nog de interne belastingen als gevolg van opgelegde vervormingen. Voorbeelden zijn temperatuurverschillen, krimp en zettingen, figuur 2.7.

Permanente belastingen zijn continu aanwezig: het eigen gewicht van de constructie en de daarop rustende belasting van andere bouwdelen en afwerklagen, figuur 2.5.

temperatuurverschillen

krimp

Figuur 2.5 Voorbeelden permanente belastingen

Veranderlijke belastingen zijn niet continu, zoals belastingen van personen en inventaris, maar ook windbelastingen, figuur 2.6. Een extreme vorm van veranderlijke belastingen zijn dynamische belastingen van trillingen of eenmalige belastingen ten gevolge van bijvoorbeeld een aanrijding (zogenoemde bijzondere belastingen).

06950424_hfdst02.indd 20

zetting

Figuur 2.7 Oorzaken interne belastingen

Deze belastingen leiden tot: • spanningen in constructieonderdelen die niet ‘vrij’ kunnen bewegen; • vervormingen van die constructieonderdelen.

22-11-2005 10:13:44

2 FUNCTIES EN EISEN

In het algemeen kunnen de spanningen door de interne belastingen worden voorkomen door de volgende maatregelen te nemen, figuur 2.8: • vervormingen te beperken, bijvoorbeeld door maatregelen te treffen om de krimp van een betonconstructie te verminderen of door het gebouw goed te isoleren, zodat de temperatuurvariaties afnemen; • lengte constructieonderdelen te beperken, hierdoor worden lengteveranderingen door temperatuurvariaties en krimp verkleind; • stijfheid constructies te verminderen, hierdoor worden ook spanningen verminderd die door de opgelegde vervormingen worden veroorzaakt. isoleren

21

▶▶ In deel 7 Bouwmethodiek, hoofdstuk 2, wordt uitgebreid ingegaan op het onderwerp belasting.

In figuur 2.9 wordt een overzicht gegeven van de maatgevende belastingen bij verschillende gebouwvormen. Vuistregels De maatgevende belastingen voor de verschillende constructieonderdelen zijn verwerkt in de vuistregels in de verschillende materiaalhoofdstukken. Deze vuistregels dienen voor de eerste, globale berekening van de vereiste afmetingen van een gekozen constructieonderdeel. 2.1.3 Sterkte en stijfheid

Bezwijken onderdelen, sterkte Wil een gebouw aan de beoogde functie voldoen, dan moet het voldoende weerstand hebben tegen alle hiervoor genoemde belastingen. Alle afzonderlijke constructieonderdelen moeten dan ook worden bekeken op hun weerstand tegen bezwijken: de sterkte, figuur 2.10.

dilateren

stijfheid verminderen

Figuur 2.8 Voorkomen interne belastingen

Doorbuiging onderdelen, stijfheid Voordat bijvoorbeeld een vloerelement bezwijkt, gaat het als gevolg van een kleinere belasting doorbuigen. Behalve sterk moeten constructie-

Soort gebouw

Maatgevende belasting

Laagbouw

regen- en sneeuwbelasting

Verdiepingbouw

vloerbelasting

Hoogbouw

windbelasting

Kelder

grond- en waterdruk

Figuur 2.9 Maatgevende belasting gebouwvormen

06950424_hfdst02.indd 21

22-11-2005 10:13:45

22

Figuur 2.10 Sterkte: weerstand tegen bezwijken

Figuur 2.11 Stijfheid: weerstand tegen doorbuigen

1

inklemmingen bij funderingen

2

momentvaste knopen

3

schijven

4

diagonalen

onderdelen dus ook stijf zijn. In veel gevallen is de stijfheid maatgevend, figuur 2.11. 2.1.4 Bezwijken gebouw, stabiliteit Voldoen alle constructieonderdelen aan een zekere sterkte en stijfheid, dan is er nog een probleem: de stabiliteit van het geheel dan wel van een constructieonderdeel. Horizontale krachten kunnen alsnog een voldoende sterke en stijve constructie doen bezwijken. Hiervoor moet de stabiliteit worden bekeken, figuur 2.12: • in het vlak; • loodrecht op het vlak; • tegen torsie.

Figuur 2.12 Stabiliteit hoofddraagconstructie

De verschillende oplossingen die hiervoor kunnen worden aangedragen, zijn te onderscheiden naar, figuur 2.13: • momentvaste verbindingen kolommen of wanden met fundering; • momentvaste verbindingen kolommen of wanden met liggers of vloeren; • verstijven wanden of vloeren tot schijven; • aanbrengen diagonalen tussen kolommen en liggers.

Figuur 2.13 Stabiliteitsconstructies

2.2 Scheidende functie De scheidende functie die een constructieonderdeel kan vervullen, kan zeer verschillen. Onderscheiden worden hierin drie groepen van eisen, figuur 2.14: 1 Gebruik te scheiden ruimten en beoogde flexibiliteit daarvan; 2 Wettelijke eisen ten aanzien van geluidsisolatie en brandwerendheid (interne scheidingsconstructie); 3 Grenst desbetreffende ruimte aan buitenlucht of onverwarmde ruimte, dan zijn er eisen ten aanzien van warmte-isolerende en vochtregule-

1

binnen een ruimte / woning

2 tussen twee ruimten / woningen

3

tussen een binnen- en een buitenruimte

Figuur 2.14 Drie groepen van eisen

06950424_hfdst02.indd 22

22-11-2005 10:13:47

2 FUNCTIES EN EISEN

23

buitenruimte

verblijfsgebied

verblijfsruimte

verblijfsruimte

gebruiksoppervakte

verblijfsgebied

verblijfsruimte

verblijfsruimte

Figuur 2.15 Ruimtebegrippen Bouwbesluit

rende eigenschappen (uitwendige scheidingsconstructie). 2.2.1 Eisen Bouwbesluit Deze verschillende eisen zijn ook terug te vinden in het Bouwbesluit. Hierbij maakt het Bouwbesluit onderscheid tussen verschillende soorten ruimten, figuur 2.15, en hun onderlinge relaties, onder andere: • buitenruimten; • gebruiksoppervlakte; • verblijfsgebieden; • verblijfsruimten.

Deze begrippen komen in de volgende paragrafen telkens terug. ▶▶ Voor een uitgebreidere behandeling van

energie-efficiënte woningbouw uitgegeven, zie de literatuuropgaven. Deze bevatten gestandaardiseerde details van bouwkundige aansluitingen, figuur 2.16. 2.2.2 Ruimtescheidende functie Het kiezen van een type draagconstructie in een schetsontwerp wordt bepaald door onder andere, figuur 2.17: • grootte ruimten en de daaruit voortvloeiende overspanningsmaten, inclusief vraag of constructie in één keer overspanningsrichting en ruimte kan overspannen of dat er secundaire of zelfs tertiaire overspanningen moeten worden toegepast; • draagvermogen wanden, dat tevens bepalend is voor richting overspanning; • regelmaat, die tot constructiestructuur kan leiden.

het Bouwbesluit zie deel 7 Bouwmethodiek, hoofdstuk 2.

NPR’s Het eenvoudig vaststellen van een eis levert niet even eenvoudig een daarbij passende constructie op. Ten behoeve van het vertalen van eisen naar de constructie zijn er Nederlandse Praktijk-Richtlijnen verschenen, de zogenoemde NPR’s, afgestemd op de verschillende NEN-normen. In de verschillende materiaalhoofdstukken wordt een aantal principedetails hieruit vermeld. Het in specifieke gevallen naslaan van de NPR blijft echter geen overbodige zaak. Daarnaast heeft de Stichting Bouwresearch (SBR) detailoverzichten voor

06950424_hfdst02.indd 23

Flexibiliteit Zijn de overspanningsmaten en -richtingen vastgesteld, dan is daarnaast de beoogde flexibiliteit van invloed op de manier van dragen, zie ook hoofdstuk 1. Hoe flexibeler een plattegrond moet zijn, des te minder massief de verticale draagelementen moeten zijn. Doorzicht en toegankelijkheid De massiviteit van de verticale elementen, maar soms ook van de horizontale elementen wordt daarnaast ook bepaald door de mate waarin doorzicht of toegankelijkheid de nodige sparingen vereisen. Een belangrijke consequentie van de ge-

22-11-2005 10:13:48

24

Draagstructuur : gietbouw, stapelbouw Gevelopbouw : gemetseld binnenspouwblad en gemetseld buitenspouwblad Variant-detail : bekistingsplaatvloer

401.0.3.01 W

bouwmuur dakpan

40

panlat tengel 11 × 25 mm waterwerende en dampdoorlatende laag sporen 36 × 120 mm, h.o.h. 600 mm minerale wol 120 mm dampremmende laag

45

naaddichting

plaatmateriaal 10 mm

muurplaat

vogel/muisschroot

180

50

verankering i.o.m. constructeur dekvloer stelblokje

behandelen tegen vocht

bekistingsplaatvloer afdichting

isolatie 100 mm

stelblokje t.p.v. anker ondersabelen veeranker en afdichting

100 AANSLUITING STAPELBOUW

40 240

100

100 100

Figuur 2.16 Voorbeeld SBR-detail

vraagde flexibiliteit, doorzicht en toegankelijkheid is dat dit vaak lijnrecht tegenover (wettelijke) eisen ten aanzien van de scheiding van verschillende ruimten of zelfs woningen staat, figuur 2.18. Een open plattegrond met een kolommenstructuur die vervolgens in verschillende brandcompartimenten moet worden verdeeld, stelt hoge eisen aan die flexibele invulling. Een schijvenstructuur voor woningbouw daarentegen heeft meestal in zichzelf de zekere beoogde mate van woningscheiding. Kortom, hoe massiever de constructie kan worden gekozen, des te eenvoudiger het is te voldoen aan de beschermende en isolerende eisen.

06950424_hfdst02.indd 24

2.2.3 Geluidsisolerende eisen

Geluidbelasting van binnenuit Tussen woningen onderling, maar ook binnen een woning of een kantoor gelden eisen aan de geluidwerendheid. Deels zijn deze wettelijk in het Bouwbesluit vastgelegd, deels worden ze door het gebruik zelf bepaald. Onderscheiden worden daarbij twee soorten geluid: 1 luchtgeluid; 2 contactgeluid.

22-11-2005 10:13:48

2 FUNCTIES EN EISEN

3000

3000

schijvenstructuur: niet flexibel, maar scheiding is reeds aanwezig

2

kolommenstructuur: flexibel, maar scheiding vergt veel aanvullingen

3000

4000

4000

2000

3000

1

25

Figuur 2.18 Flexibiliteit versus afscheiden

Figuur 2.17 Van bouwkundig naar constructief ontwerp

1 Luchtgeluid Luchtgeluid is geluid dat in een ruimte de lucht in trilling brengt. Dit geluid kan worden overgedragen door een wand of vloer die op zijn beurt de lucht aan de andere zijde in trilling brengt, figuur 2.19. Er bestaan hierbij drie gevaren voor onvoldoende isolatie: • te geringe massa van wand of vloer, hoe groter deze is, des te beter de geluidsisolatie; • geluidlekken door kleine openingen in en vooral langs scheidingsconstructie; • flankerende geluidsoverdracht om zware scheidingsconstructie heen door het in trilling brengen van bijvoorbeeld relatief lichte puien of binnenspouwbladen. De remedies tegen deze drie gevallen zijn respectievelijk, figuur 2.20:

06950424_hfdst02.indd 25

• voldoende massa in (woning)scheidende constructieonderdelen dan wel aanvullende afschermende of isolerende voorzieningen in de vorm van voorzetwanden of verlaagde plafonds; • vermijden geluidlekken door zoveel mogelijk monoliete constructies dan wel zorgvuldig dichten aansluiting; • vermijden lichte bouwdelen aansluitend op (woning)scheiding dan wel het loskoppelen en verend bevestigen hiervan op zware scheidingsconstructies.

flankerend geluid weinig massa lekken

Figuur 2.19 Luchtgeluid

22-11-2005 10:13:50

26

voorzetwand

voldoende massa

zwaar of verend binnenspouwblad

verlaagd plafond

zwevende vloer gescheiden constructies

Figuur 2.20 Remedies tegen luchtgeluid

Figuur 2.22 Remedies tegen contactgeluid

Het geheel gescheiden uitvoeren van de draagconstructie in een ankerloze spouwconstructie is voor de horizontale scheiding het meest optimaal. Bij gestapelde woningen is dit echter nadelig van invloed op de verticale scheiding doordat de afzonderlijke wanden lichter zijn (flankerende geluidsoverdracht).

Permanente contactgeluidsbronnen zoals liftmachines moeten door bijvoorbeeld rubber opleggingen worden gescheiden van de draagstructuur.

2 Contactgeluid Contactgeluid wordt opgewekt door het direct aanstoten, enzovoort, van de constructie, bijvoorbeeld door lopen of boren, figuur 2.21.

Figuur 2.21 Contactgeluid

Geluidsoverdracht kan hier worden voorkomen of beperkt door, figuur 2.22: • aanrakingsoppervlak te scheiden van constructie, bijvoorbeeld door zwevende vloer of voorzetwand; • afschermen aan ontvangstzijde door bijvoorbeeld verlaagde plafonds; • grotere massa van scheidingsconstructie die daardoor moeilijker in trilling kan worden gebracht; • twee afzonderlijke scheidingsconstructies toe te passen.

06950424_hfdst02.indd 26

Normen woningbouw In de NEN 5077, Geluidwering in woongebouwen, is een isolatie-index vastgelegd. Verschillende toonhoogten worden daarbij, naar het menselijk oor gemiddeld gewogen. Wanneer de geluidsisolatie dezelfde is als de normwaarde, dan is de isolatie-index 0 dB (decibel). Bij een betere isolatie wordt de index positief en bij een slechtere negatief. In het Bouwbesluit worden tussen verschillende ruimten verschillende geluidsisolatie-indexen geëist, waarbij vooral de eis tussen verschillende woningen onderling een grote rol speelt bij de draagconstructie, figuur 2.23. Het eenvoudig vaststellen van een isolatie-eis levert niet even eenvoudig een daarbij passende constructie op. Eerder werd bijvoorbeeld al aangetoond dat een flankerende geluidsoverdracht de isolatie-eigenschappen sterk nadelig beïnvloedt. Zoals in paragraaf 2.2.1.a is vermeld, zijn er ten behoeve van het vertalen van eisen naar de constructie praktijkrichtlijnen verschenen, de NPR’s, afgestemd op de NEN 5077. Geluidbelasting van buitenaf In de NEN 5077 is de karakteristieke geluidwering van een uitwendige scheidingsconstructie omschreven. Voor woningbouw moet die geluidwering minimaal 20 dB(A) zijn en daarnaast de geluidbelasting van de gevel of het dak terug te brengen tot maximaal 35 dB(A). Als de geluidbelasting door verkeer op een gevel bijvoorbeeld 65 dB(A) is, moet de geluidwering van die

22-11-2005 10:13:52

2 FUNCTIES EN EISEN

Scheidingsconstructie Tussen een besloten ruimte van een woning en een niet tot die woning behorend verblijfsgebied

27

Karakteristieke isolatieKarakteristieke isolatieindex voor luchtgeluid, Ilu;k index voor contactgeluid, Ico;k 0 dB +5 dB

Tussen een besloten ruimte van een woongebouw en een in een woning gelegen verblijfsgebied

0 dB

+5 dB

Tussen een besloten ruimte van een woning en een tot een andere woning of woongebouw behorende besloten ruimte die geen verblijfsgebied of gemeenschappelijke verkeersruimte is

–5 dB

0 dB

Tussen in een woning gelegen verblijfsruimten, tenzij deze op dezelfde bouwlaag zijn gelegen en in open verbinding staan met elkaar dan wel door middel van een beweegbaar constructieonderdeel

–20 dB

–20 dB

Figuur 2.23 Geluidseisen woningbouw volgens Bouwbesluit 2003

gevel dus 30 dB(A) zijn. Veelal richt de invloed hiervan zich niet op de draagconstructie, maar op zwakkere plekken, zoals ramen en ventilatievoorzieningen. Alleen bij lichte draagconstructiemethoden, zoals houtskeletbouw, kunnen er aanvullende voorzieningen noodzakelijk zijn. Normen utiliteitsbouw Voor de utiliteitsbouw zijn voor bescherming tegen geluid van binnenuit eveneens eisen in het Bouwbesluit opgenomen, figuur 2.24. Voor geluid van buitenaf moet de geluidbelasting tot 40 dB(A) teruggebracht worden, waarbij de periode van meten is aangepast aan de werktijden. Daarnaast zijn in het Bouwbesluit aanvullende voorwaarden voor luchtverkeerslawaai opgenomen. Scheidingsconstructie

2.2.4 Brandwerendheidseisen Elke (hoofddraag)constructie moet voldoen aan de nodige brandwerendheidseisen. Deze eisen zijn uitgebreid vastgelegd in NEN-normen, waarvan de belangrijkste zijn: • NEN 6702, Belastingscombinaties, hoofddraagconstructie; • NEN 6069, 6071-6073, Weerstand tegen bezwijken; • NEN 6068, Weerstand tegen branddoorslag en brandoverslag.

Onderscheiden worden hierbij drie vormen van brandwerendheid, figuur 2.25, namelijk weerstand tegen: ◆ bezwijken constructieonderdeel zelf;

Karakteristieke isolatieindex voor luchtgeluid, Ilu;k

Karakteristieke isolatieindex voor contactgeluid, ICo;k

Tussen celfuncties

–5 dB

–5 dB

Tussen logiesfuncties

–5 dB

–5 dB

Tussen onderwijsfuncties

0 dB

+10 dB

Figuur 2.24 Geluidseisen utiliteitsbouw volgens Bouwbesluit 2003

06950424_hfdst02.indd 27

22-11-2005 10:13:52

28

◆ branddoorslag door constructieonderdeel heen en brandoverslag langs constructieonderdeel heen.

branddoorslag

weerstand tegen bezwijken

brandoverslag

Figuur 2.25 Drie soorten eisen voor de brandveiligheid

◆ Weerstand tegen bezwijken Als er in een gebouw brand uitbreekt, kan de hoofddraagconstructie bezwijken. Dit kan gebeuren door: • rechtstreekse aantasting, bijvoorbeeld verbranden houten balk; • te hoge temperaturen, vooral bij stalen constructieonderdelen die hierdoor gaan vloeien. De weerstand tegen bezwijken wordt uitgedrukt in de tijdsduur waarin deze constructie stand houdt. Figuur 2.26 geeft de eisen voor woningbouw en figuur 2.27 de eisen voor utiliteitsbouw volgens het Bouwbesluit 2003.

◆ Weerstand tegen branddoorslag en -overslag (WBDBO) Naast het bezwijken van constructieonderdelen eist het Bouwbesluit ook een zekere beperking van het uitbreken van brand. Elk gebouw wordt hiervoor opgedeeld in brandcompartimenten, waarbij een afzonderlijk brandcompartiment wordt gevormd door: • elke woning; • elk vluchttrappenhuis; • elke stookruimte en technische ruimte groter dan 50 m2; • elke 1.000 m2 in kantoren. De weerstand tegen branddoorslag en -overslag wordt ook weer uitgedrukt in minuten, figuur 2.28. 2.2.5 Warmte-isolerende eisen Maakt het constructieonderdeel onderdeel uit van een uitwendige scheidingsconstructie, dan moet het voldoen aan zekere eisen ten aanzien van de energiezuinigheid, figuur 2.29. Tot november 1995 werden er directe eisen aan de warmteweerstand van de uitwendige scheidingsconstructie gesteld, voor woningen op 2,5 m2 · K/W. Vanaf 1 december 1995 geldt hiernaast echter de Energieprestatienorm (EPN),

Bouwconstructie

Brandwerendheid m.b.t. bezwijken

Bouwconstructie (grenzend aan) vluchtroute

30 minuten

Hoofddraagconstructie woning of woongebouw met verblijfsgebieden lager dan 7 m

60 minuten, 30 minuten1

Hoofddraagconstructie van een woning of woongebouw met verblijfsgebied hoger dan 7 meter en lager dan 13 m

90 minuten 60 minuten1

Hoofddraagconstructie van een woning of woongebouw met verblijfsgebied hoger dan 13 meter

120 minuten, 90 minuten*

= 370

< 20 =

maximale opstap 20 mm i.v.m. toegankelijkheid

geen woningscheiding dus geen massa voor geluidsisolatie

3

woningscheiding 2 massa > = 800 kg/m

aansluiting dakterras-leidingvloer

Figuur 4.26 Leidingvloeren

06950424_hfdst04.indd 112

22-11-2005 10:56:34

4 DRAGENDE ELEMENTEN IN BETON

isoleerde dakterrassen opstappen te vermijden doordat daar geen geluidsisolerende massa nodig is, figuur 4.26. Daarnaast is er voor de woningbouw de vollediktevloer, waarin al alle benodigde leidingwerk is opgenomen, figuur 4.27. Deze vloer is in grote breedten tot 3,000 m verkrijgbaar en vraagt geen afzonderlijke afwerkvloer. toplaag

eventuele afwerklaag

3000

1

opbouw volle dikte vloer standaardplaat trapgatplaat pasplaat

2

aanstorten langvoegen

vloerplan

oplegging

sparing

Figuur 4.27 Massieve plaatvloeren

Wapening Alle wapening wordt tijdens de fabricage aangebracht en moet dus volledig afgestemd zijn op overspanningen, sparingen, opleggingen, enzovoort. De wapening bestaat uit betonstaal of voorspanstaal. Ook versterkte wapeningsstroken voor punt- of lijnbelastingen kunnen worden opgenomen. Sparingen en passtroken Zowel kleine als grote sparingen kunnen in de platen worden opgenomen omdat deze tot 3,000 m breed kunnen zijn. Raveelconstructies zijn dan ook niet nodig.

06950424_hfdst04.indd 113

113

De sparingen voor bijvoorbeeld trappen kunnen bij een standaardplaat van 3,000 m niet langer zijn dan 2,400 m omdat er voor de krachtsoverdracht aan weerszijden een strook van ten minste 300 mm nodig is, figuur 4.27-2. Installaties Zoals gezegd kunnen in de prefab-elementen al alle benodigde (woningbouw)installaties worden opgenomen. Dit vraagt een zeer goede en dus langere voorbereidingstijd omdat alle aansluitingen en posities van het leidingwerk bekend moeten zijn. Aanpassingen in het werk zijn dan ook niet of nauwelijks mogelijk. Koppelingen tussen de leidingen in de verschillende platen moeten zeer zorgvuldig worden uitgevoerd. Hiervoor zijn voor elektra, mechanische ventilatie en mantelbuizen cv speciale koppelstukken ontwikkeld. De koppelingen vinden door de speciale profilering aan de langszijden van de platen plaats. Ook voor zak- en stijgleidingen zijn doorkoppeldozen beschikbaar die zoals de centraaldozen in de kist worden meegenomen. Leidingen van riolering, water en gas kunnen niet over meerdere platen doorlopen, maar moeten binnen de plaatbreedte van 3,000 m vallen. Bij de opzet van de plattegrond moet hiermee rekening worden gehouden. 4.4.5 T- en TT-plaatvloeren Vooral in de utiliteitsbouw zijn er veel bouwsystemen op de markt met hun specifieke vloerelementen. Het voert te ver deze complete bouwsystemen hier uitgebreid te behandelen. De in deze bouwsystemen toegepaste vloerelementen zijn veelal een afgeleide van de besproken ribben-, kanaalplaat of massieve plaatvloeren. Daarnaast worden bij grote overspanningen en zeer grote belastingen enkele en dubbele T-plaat-vloeren toegepast. In verband met het algemenere voorkomen worden deze vloeren hieronder wel nader behandeld.

Bij T- en TT-plaatvloeren zijn de ribben niet aan de rand, maar in het midden onder de vloerplaat gesitueerd. Door de statische vorm zijn TT-plaatvloeren zeer geschikt om grote overspanningen te realiseren bij een relatief laag eigen gewicht, figuur 4.28-1.

22-11-2005 10:56:35

114

Enkele T-plaatvloeren hebben geen stabiele oplegging wat tijdens transport en montage en indien niet gekoppeld ook na uitvoering een minder gewenste situatie oplevert. De vloer kan worden voorzien van een afwerklaag of een constructieve druklaag, maar kan ook onafgewerkt worden toegepast. Hierbij is nauwelijks koppeling tussen de vloerplaten aanwezig. eventueel drukverdelende wapening eventueel afwerklaag ruimte voor leidingen

T-vloer element

g gelaste v verbinding detail 1a of 1b

TT-vloer element

1

opbouw T- en TT-vloer

1a

2a

2c

2

stukjes ingestort hoekprofiel (150 - 200 mm lang) in het werk aanlassen

scharnierend

wapening

1b

2b

momentvast

opleggingen TT-platen

Figuur 4.28 T- en TT-plaatvloeren

06950424_hfdst04.indd 114

wapeningsbeugel met wapening meevlechten in het werk aanlassen

scharnierend, met uitsnijding

Een ongelijkmatige belasting kan wisselen van de platen veroorzaken. Als de vloer een stabiliteitsfunctie vervult, kan de constructieve druklaag noodzakelijk zijn. Dit is ook het geval als puntlasten of mobiele belastingen enigszins gespreid moeten worden. Koppeling kan ook plaatsvinden door lasplaatjes in de randen van de vloerelementen aan te brengen, figuur 4.28-1 en 4.28-1b. Wapening De wapening van voorspanstaal bevindt zich voornamelijk in het ribgedeelte. Daarnaast is in de breedte de benodigde wapening opgenomen die de krachtsoverdracht van het vloerveld naar de ribben verzorgt. Als er een constructieve druklaag wordt toegepast, zorgen uitstekende beugels van betonstaal voor de noodzakelijk koppeling van de druklaag. Opleggingen De kopse kanten van de platen kunnen op verschillende manieren worden beëindigd. Naast een standaarduitvoering waarin het profiel normaal wordt beëindigd, figuur 4.28-2a, kunnen om de constructiehoogte te verminderen ook profileringen worden geleverd met een plaatselijke uitsnijding ter plaatse van de oplegging, figuur 4.28-2b. In beide gevallen ontstaat er een scharnierende oplegging. Is een momentvaste verbinding gewenst, dan moet een plaatselijke aanstorting de momentvaste verbinding verzorgen, figuur 4.28-2c. Sparingen en passtroken In de platen zijn beperkte sparingen mogelijk voor zover zij de ribben niet onderbreken. Omdat de vloer in de utiliteitsbouw wordt toegepast, lopen de leidingen veelal onder plafonds en in schachten. Passtroken zijn veelal tot een halve plaatbreedte beperkt, wat noodzaakt tot een zeer systematische opzet gebaseerd op de maatvoering van de platen. Installaties Leidingen in de vloerelementen komen met uitzondering van een bijzondere elektraleiding niet voor. Horizontaal vindt het leidingwerk onder de vloer plaats al dan niet boven een verlaagd plafond.

22-11-2005 10:56:36

4 DRAGENDE ELEMENTEN IN BETON

Constructie-element

Doorsnede en aanzicht

Ribbenvloer

Combinatievloer

Kanaalplaatvloer

Massieve plaatvloer

Verdiepingribbenvloer

TT-plaatvloer

b bb b b b

b bb b b b

b bb b b b bbb b bb bb b b b b b bb b b b

d dd d h =d h 110 h ==d 110 140 110 h= 140 170 140 110 170 h = 170 140 h= 110 170 d 110 140 dd 140 170 170 d d dd dd d d dd dd d d dd dd d d d

l ll l l ll ll l l ll ll l l l ll l l l ll ll l l ll ll l l l

Elementbreedte b in mm

Overspanning ∙ in m

Verhouding d ∙

600/900/ 1.200

4–7

1 1 − 20 25

500–650

4–6

–

600/900/ 1.200

5–15

1 1 1 − − 25 40 35

1.200–3.000

4–7

1 35

600/1.200

4–12

1 25

1.800/2.400

10–30

1 25

115

Figuur 4.29 Vuistregels dimensionering prefab-betonnen vloeren

In de lengterichting kunnen de leidingen tussen de ribben worden aangebracht. Bij de oplegging van de platen moet er rekening worden gehouden met eventueel noodzakelijke koppelingen en doorvoeringen. 4.4.6 Vuistregels prefab-betonnen vloeren In figuur 4.29 zijn de vuistregels voor de bepaling van de constructieve hoogte en de maximale overspanning gegeven.

4.5 Prefab-betonnen galerij- en balkonplaten In de voorgaande paragrafen zijn veel prefab-betonnen vloeren de revue gepasseerd. In het verlengde hiervan wordt hier ingegaan op prefabbetonnen galerij- en balkonplaten. Hoewel deze niet tot de hoofddraagstructuur van een gebouw worden gerekend en eigenlijk buiten het bestek

06950424_hfdst04.indd 115

van dit deel vallen, is er toch een plaats voor deze ‘buitenvloer’ ingeruimd. Galerij- en balkonplaten worden hoofdzakelijk toegepast in de meerverdiepingbouw waar ze respectievelijk de woningen ontsluiten dan wel voorzien in de noodzakelijke buitenruimte. Om een aantal redenen zijn deze platen voor het overgrote deel van beton en niet van hout of staal. Houten balkons werden in de vooroorlogse bouw nog zeer algemeen toegepast. De geringe weerstand tegen branddoor- en overslag is een groot nadeel. Daarnaast is het onderhoud aan de zich permanent in de buitenlucht bevindende elementen een voortdurende zorg. De geringe massa is oorzaak van veel geluidsoverlast naar onderliggende verdiepingen. Staal als materiaal voor de balkonplaat valt om dezelfde redenen af en wordt alleen nog ter ondersteuning van galerij- en balkonplaten gebruikt.

22-11-2005 10:56:36

116

4.5.1 Galerij- en balkonplaten Galerij- en balkonplaten worden meestal geprefabriceerd en op bestelling geleverd. Dit vereist de nodige voorbereiding en overleg met behulp van tekenwerk tussen ontwerpende, uitvoerende en leverende partij. De mallen voor de platen worden meestal speciaal voor een project gemaakt, figuur 4.30. Eind- en pasplaten zijn een variant op de standaardplaat en door eenvoudige veranderingen van de hoofdmal te fabriceren. afgespaand of gerold malzijde glad, eventueel antislip profiel middels mat (loopzijde = bovenzijde balkon)

waterhol moeilijk af te werken

Afschot Galerij- en balkonplaten staan voor een deel bloot aan regen en wind. Hierdoor is het noodzakelijk regenwater af te voeren via het nodige afschot en een aansluiting op een aantal regenwaterafvoeren te maken, figuur 4.31-1a en 4.31-1b. Hemelwaterafvoeren kunnen aan de gevel of aan de buitenzijde worden geplaatst, wat het verloop van het afschot bepaalt, figuur 4.31-2a en 4.31-2b. De gevel is de meest voor de hand liggende plaats omdat hemelwaterafvoeren (hwa) hier eenvoudig kunnen worden bevestigd.

Figuur 4.30 Storten prefab-balkonplaat

1a

Afwerking De malzijde is meestal de bovenzijde van de plaat omdat deze glad kan zijn. De platen worden niet helemaal glad gemaakt omdat het loopvlak spiegelglad zou kunnen worden door regenwater. Daartoe wordt deze zijde voorzien van een anti-slip profilering door in de kist speciale kunststof matten op te nemen. De stortzijde wordt gerold of met een spaan vlak afgewerkt, figuur 4.30.

1b

diagonaal afschot

eenzijdig afschot + afschot in de goot

gevel

raveelijzer maximale opstap 20 mm ivm toegankelijkheid

aansluiting met gevel

hemelwaterafvoer (hwa)

2a

afschot naar de gevel, grote opstap

hwa

2b

afschot van de gevel, kleinere opstap

2c

afschot naar de gevel, aansluiting prefab balkon bij de deur

Figuur 4.31 Hemelwaterafvoer en afschot bij galerij- en balkonplaten

06950424_hfdst04.indd 116

22-11-2005 10:56:39

4 DRAGENDE ELEMENTEN IN BETON

Om het water naar de verticale afvoer te kunnen voeren, kan het afschot bij platen met een kleinere lengte diagonaal worden gemaakt, figuur 4.31-1a. De mal wordt hierdoor wel complexer van vorm. Langere platen krijgen een eenzijdig afschot, het horizontaal transport langs de gevel wordt met een goot opgevangen, figuur 4.31-1b. Ter plaatse van de entree naar de woning moet deze goot worden onderbroken dan wel overbrugd. Een opstand aan alle randen voorkomt dat het regenwater over de plaat de gevelconstructie binnendringt of onderliggende verdiepingen bereikt. In verband met een eventuele verstopping is het van belang dat de opstand aan de buitenzijde van de plaat lager is dan die aan de gevel, vooral ook bij de entree, figuur 4.31-2a en 4.31-2b. Dit is tegenstrijdig met de wens bij meerverdiepingbouw de woningen toegankelijk te maken voor rolstoelgebruikers. Een oplossing kan de toepassing van een geperforeerd metalen rooster zijn dat de overgang van loopvlak naar hoger gelegen dorpel vormt, figuur 4.31-2c. Instortvoorzieningen Tijdens de fabricage van de platen kan een aantal benodigde instortvoorzieningen worden opgenomen: • voorzieningen voor de later aan te brengen hekwerken; • hijsvoorzieningen voor transport en montage; • hemelwaterafvoeren; • eventuele elektra. Omdat de meeste galerij- en balkonplaten later worden voorzien van metalen hekwerken, worden hiervoor vooraf sparingen en eventuele schroefhulzen ingestort, wat een goede voorbereiding vereist. Eventueel kunnen hiervoor op het werk gaten worden geboord; ongewenste beschadigingen van de plaat zijn dan vaak niet te voorkomen.

06950424_hfdst04.indd 117

117

4.5.2 Opleggingen galerij- en balkonplaten De oplegging van galerij- en balkonplaten kan op verschillende manieren gebeuren, in volgorde van de meest voorkomende toepassing zijn dit, figuur 4.32: ◆ door middel van consoles ter plaatse van de bouwmuren; ◆ hoeklijnen bevestigd aan de betonvloer; ◆ aangestort aan de betonvloer; ◆ op kolommen of een andere separate constructie. bouwmuur galerijplaat aanstortnokken

balkon console oplegging

bouwmuur galerijplaat koudebrug onderbreking

loggia oplegging hoeklijn koudebrug onderbreking

Figuur 4.32 Overzicht opleggingen galerij- en balkonplaten

◆ Consoles Vooral bij de doorgaande galerijplaten zijn uitkragende constructies veelal niet te voorkomen. De meest gangbare oplossing is het toepassen van betonnen consoles ter plaatse van de bouwmuren, figuur 4.33-1. Zijn de bouwmuren van (ter plaatse gestort) beton, dan kan de console eenvoudig worden meegestort en door stekken worden verankerd aan de hoofddraagconstructie. Is de bouwmuur van bijvoorbeeld kalkzandsteen, dan moet de console worden ingeklemd. De console is dan langer en loopt van binnen naar buiten door. Zeker bij de laatste constructie is de vorming van een

22-11-2005 10:56:40

118

koudebrug onoverkomelijk. Oplossingen kunnen zijn de insnoering van de console ter plaatse van de gevelisolatie of de toepassing van een koudebrugonderbreking door middel van roestvast stalen stekken.

eventuele koudebrugonderbreking

afwatering en gootje console

1

stekken

opgelegd op console beperkte isolatie

Aandachtspunten bij consoles zijn: • vrije hoogte boven het loopvlak tot onderzijde console, die volgens het Bouwbesluit ten minste 2.100 mm moet zijn; • hoogte van de console, die vooral bij de gevel ten minste 300 mm, maar vaak meer bedraagt. Ter plaatse van de console sluiten veelal meerdere galerijplaten aaneen. De voegen worden afgedicht met een flexibele kit met rugvulling. Om eventueel lekwater alsnog af te voeren, wordt in de console een gootje opgenomen.

hoeklijn

2

opgelegd op hoeklijn en kolommen

betonnok

3

stekken

aangestort met betonnokken

koudebrugonderbrekking

4

◆ Hoeklijnen Ter plaatse van verspringingen in de gevels of bij inpandige balkons (loggias), figuur 4.33-2, kan de oplegging ook op aan de vloer bevestigde plaatselijke hoeklijnen worden uitgevoerd. Ook hier moet een te grote koudebrug worden voorkomen.

rvs staven

aangestort met koudebrugonderbreking

Figuur 4.33 Details opleggingen balkon- en galerijplaten

06950424_hfdst04.indd 118

◆ Aanstorten aan de vloer De platen kunnen ook op meerdere plaatsen aan de vloer worden aangestort. Dit kan gebeuren door middel van nokken die plaatselijk de gevelisolatie onderbreken, figuur 4.32 en 4.33-3. Het gevaar voor een koudebrug is hier zeer groot waardoor de nokken kleiner dan 200 mm moeten zijn. Een alternatief is een bevestiging door middel van een koudebrugonderbreking die in roestvaststaal wordt uitgevoerd, figuur 4.33-4. Met beide manieren kunnen de verbindingen geschikt voor het opnemen van zowel momenten als dwarskrachten worden uitgevoerd. ◆ Separate oplegging op metselwerk Tot een hoogte van twee verdiepingen kunnen de platen worden opgelegd op metselwerk. Als gevolg van temperatuurverschillen ontstaan er krimp- en kruipscheuren, waardoor dit geen algemene toepassing meer vindt. Bij twee verdiepingen kunnen ook vrijstaande stalen kolommen of portalen voor de oplegging van galerijplaten worden toegepast.

22-11-2005 10:56:41

4 DRAGENDE ELEMENTEN IN BETON

4.6 Betonnen wanden Betonnen wandconstructies komen in veel verschijningsvormen voor, zowel in de woning- als in de utiliteitsbouw. Ook hier kan een opdeling worden gemaakt in ter plaatse gestorte en geprefabriceerde constructies. 4.6.1 Typologie en toepassingsgebieden Wandstructuren en zeker de, in twee richtingen geplaatste, massieve structuren bepalen de plattegrond van een gebouw in hogere mate dan een kolomskelet (zie ook hoofdstuk 1). De toe-

flexibel

1

Incidentele wanden Als binnen een skelet een incidentele wand als kop- of stabiliteitswand wordt toegepast, kan de manier van uitvoering in veel gevallen een afgeleide zijn van een van hiervoor beschreven methoden, figuur 4.34-4.

woningbouw: dragende bouwmuren

flexibel

star = klimaatscheiding

2

kantoorgebouw: dragende gevel

star

3

passing van betonwanden in de bouw is dan ook direct gekoppeld aan de functie. Zo is de toepassing van een wandenskelet met wanden in de dwarsrichting kenmerkend voor de woningbouw. Door de honingraatstructuur ontstaan vanzelf de woningscheidingen. De indelingsvrijheid beperkt zich tot de gevel en het binnenpakket, figuur 4.34-1. Andersom is de toepassing van dragende gevels in de langsrichting bijzonder geschikt voor de vaste dieptemaat van kantoorgebouwen waar de gewenste flexibiliteit juist geen dwarswanden verdraagt, figuur 4.34-2. Dragende wanden in twee richtingen zijn geschikt voor hogere woningbouw en voor kleine utiliteitsgebouwen die met een zeer specifiek gebruik geen indelingsvrijheid nodig hebben, figuur 4.34-3.

star = woningscheiding

flexibel

119

casco-woningbouw: dragende bouwmuren en gevel

Bouwmethoden Als er voor de wanden beton wordt gekozen, worden de vloeren nagenoeg ook altijd in beton uitgevoerd. De twee bouwmethoden met betonwanden kunnen twee hoofdgroepen worden onderscheiden: 1 Gietbouw, waarbij de draagstructuur ter plaatse wordt gestort; 2 Montage- of elementenbouw, waarbij de draagstructuur wordt geprefabriceerd en in het werk gemonteerd. Achtereenvolgens worden hiervan behandeld: • ter plaatse gestorte wanden; • halfgeprefabriceerde holle wanden; • geprefabriceerde betonelementenbouw; • geprefabriceerde dragende gevels. ▶▶ Verschillen tussen deze wanden manifesteren zich vooral in de uitvoeringsmethode; daarom wordt hiervoor verwezen naar deel 12a

4

Uitvoeren.

incidentele wand: stabiliteitswand en kern

Figuur 4.34 Overzicht toepassing betonwanden

06950424_hfdst04.indd 119

22-11-2005 10:56:42

120

4.6.2 Ter plaatse gestorte betonwanden De diverse gietbouwmethoden worden onderverdeeld naar de toegepaste bekistingssystemen. Onderscheiden worden daarbij methoden die gebruikmaken van: • aparte wand- en tafelkisten voor vloeren; • aparte wandkisten en breedplaatvloeren; • geïntegreerde wand- en vloerbekisting, de zogenoemde tunnelbekisting.

Wandbekisting Wandkisten kunnen vooral in de woningbouw met zijn standaard bruto-verdiepingshoogte in hun afmetingen zeer uniform zijn en daardoor vele malen worden gebruikt. Daardoor is het dan ook rendabel hiervoor kostbaardere stalen kisten te ontwikkelen die voor een hoge maatvastheid en gladde oppervlakte kunnen zorgen, figuur 4.35-1. Twee zaken waardoor respectievelijk de

ruwbouw en ook de afbouw sneller en eenvoudiger kunnen plaatsvinden. Als een aparte wandkist wordt toegepast, is er voor de vloeren de keuze tussen een tafelkist met volledig ter plaatse gestort beton, figuur 4.352, of de toepassing van breedplaatvloeren als halfgeprefabriceerd element, zie paragraaf 4.3. In beide gevallen ontstaat er tussen vloeren en wanden een volledig monoliete verbinding waarbij een zeker moment kan worden opgenomen. Kim Wandbekistingen worden aan de onderzijde gesteld tegen een al op de vloer aangebrachte betonopstorting, de kim. Deze kim wordt meestal in een gang met de onderliggende wand en vloer meegestort, figuur 4.36-1. Hierdoor is op een eenvoudige manier de juiste maatvoering van de volgende wand gewaarborgd.

leuning randkist

centerpen spant centerpen schoren steigerbuis voor koppeling

dwarsdoorsnede gebouw

1

2

stalen wandbekisting

leuning eindwandkist

tafelbekisting voor vloeren

aansluiting tunnel

ondersteuning consolesteiger

3

tunnelbekisting voor wanden en vloeren

4

halve tunnel en tunnelmoot

Figuur 4.35 Overzicht bekistingen betonwanden en vloeren

06950424_hfdst04.indd 120

22-11-2005 10:56:43

4 DRAGENDE ELEMENTEN IN BETON

Centerpennen Tussen twee tegen over elkaar staande wandkisten wordt de betonwand gestort. Voor de maatvoering en om uiteenspatten van de bekisting tijdens storten te voorkomen worden tussen de wandkisten centerpennen en afstandhouders aangebracht, figuur 4.36-2 en 4.36-3. stalen kimbekisting prefab - betonnen kimblok

121

muur. De toepassing in stenen wandconstructies is daarbij een vaak gerealiseerde optie (zie hoofdstuk 3). Voor de gietbouw is een zogenoemde spouwmuurbekisting ontwikkeld, waarbij in een stortfase beide spouwbladen worden gestort, figuur 4.37-1. De spouwbreedte kan hierbij varieren van 60 tot 80 mm. bekistingsschot afstandshouder hijsoog

staalplaat bekisting

1

kimblok en kimbekisting betonblokje

1 2

traditionele centerpen

kist voor ankerloze spouwwand type "mechanisch" console kopvijzel

kunststofbuisje

3

centerpen stalen buis om centerpen verwarmingskoker

hijsogen

kunststof centerpen

Figuur 4.36 Kimblokken en centerpennen

Kopschotten Aan de kopkanten van de kist zijn kopschotten nodig, enerzijds als beëindiging van de wand, anderzijds ten behoeve van voorzieningen voor eventuele, later aan te brengen gevelelementen of voor het opleggen van een prefab-galerijconsole.

bekistingsschot

2

bestaande of eerder gestorte bebouwing

kist voor ankerloze spouwwand type "vast" tevens sprong in eindkist

Figuur 4.37 Spouwmuur- en spouwwandbekisting

Spouwmuurbekisting Ter verbetering van de contactgeluidsisolatie tussen eengezinswoningen kan er worden gekozen voor de toepassing van een ankerloze spouw-

06950424_hfdst04.indd 121

22-11-2005 10:56:43

122

stortnaad

> = 230

afwerkvloer

schil

> = 250

1b

kleiner moment

groter moment

230

30

1a

> = 250

120

120 50 of bijvoorbeeld

150

150 20

3

dilatatie of ankerloze spouwmuur

Figuur 4.38 Details woningscheidingen ter plaatse gestorte betonwanden

Spouwwandkist Een variant is de enkele spouwwandkist die kan worden ingezet wanneer er direct naast een bestaande belending moet worden gebouwd, dan wel bij de toepassing van dilatatiewanden, figuur 4.37-2. De benodigde tussenruimte varieert daarbij van 80 tot 100 mm.

06950424_hfdst04.indd 122

> = 250

2

wandkist en breedplaatvloer

Tunnelbekisting Kenmerkend voor de tunnelbekisting is dat wanden en vloeren in één gang worden gestort. Hierdoor kan er nog sneller en nauwkeuriger worden gewerkt, omdat het aantal handelingen bij het stellen en verwijderen van de kist de helft is in vergelijking met afzonderlijke wand- en tafelbekisting, figuur 4.35-3. Doordat de bekisting kostbaar is en bij het lossen meer ruimte vraagt, is zij alleen bij grotere series rendabel en alleen mogelijk bij een voldoende groot bouwterrein. De uitvoering gebeurt voor een deel op een vergelijkbare manier met behulp van de hiervoor besproken kimconstructie, centerpennen en kopschotten, zie paragraaf 4.6.2.a. Installaties Voor zowel de wand- als tunnelbekisting geldt dat veel van het leidingwerk op een eenvoudige manier tijdens het storten kan worden meegenomen. Ten opzichte van stenen wandconstructies kan hierdoor arbeidsintensief uitfrezen en afwerken van de leidingsleuven worden bespaard. Vooral in de woningbouw wordt hiervan dankbaar gebruiktgemaakt en worden in de wanden de leidingen voor elektra opgenomen. In de vloeren kunnen elektra, water, cv en in beperktere mate riolering en mechanische ventilatie worden opgenomen. Stijgleidingen worden, in verband met de beperkte inbouwmaat en bereikbaarheid bij reparaties, niet in de wanden opgenomen, maar in aparte schachten en leidingkokers ondergebracht.

22-11-2005 10:56:45

4 DRAGENDE ELEMENTEN IN BETON

Dilataties Zodra er een voldoende grote seriegrootte is, kunnen er systeembekistingen worden ingezet. Afhankelijk van het bekistingstype zijn dit ongeveer twintig woningen voor een tafelkist en veertig bij een tunnelbekisting. De bloklengte is in verband met lengteveranderingen ten gevolge van krimpen en temperatuurverschillen beperkt. Globaal wordt deze maximumlengte op 40 m gesteld. Is de bloklengte groter, dan is er een dilatatie noodzakelijk. Hierbij wordt de wand ter plaatse dubbel uitgevoerd en de vloeren niet doorverbonden en ontstaat een spouwconstructie. De dubbele wand kan worden gerealiseerd met de eerder beschreven spouwmuur- of spouwwandbekisting. Bij een tunnelbekisting kunnen op de eerder gestorte wand stevige isolatieplaten worden aangebracht waarnaast de volgende tunnel kan worden gesteld.

123

dit gedeelte wordt weggeslagen

1 aan te brengen koppelwapening doorlopende wandwapening

Detaillering ter plaatse gestorte wanden Bij ter plaatse gestorte wanden zijn in de detaillering van de aansluitingen met de betonvloeren en de aansluiting op mogelijke gevelwanden van belang, figuur 4.38-1 en 4.38-2. De wanddikte wordt bij toepassing als woningscheidende wand niet door de constructieve functie, maar door de geluidsisolatie bepaald. Bij de huidige normering voldoet hiervoor een dikte van 250 mm. Een spouwmuurconstructie voldoet aan de geluidsisolatie wanneer de opbouw 120-60-120 mm is, figuur 4.38-3. Hier kan echter voor de wanddikte de constructie maatgevend zijn zodat deze meestal op een waarde van 150 à 180 mm uitkomt. De spouwbreedte kan hierbij geringer zijn, maar is tevens afhankelijk van het uitvoeringsprincipe en de inzet van een aparte tussenkist dan wel de toepassing van een isolatiemateriaal. 4.6.3 Halfgeprefabriceerde holle wanden Holle wanden zijn een tussenvorm tussen prefab- en ter plaatse gestorte wanden. Ze bestaan uit twee betonschillen die door middel van tralieliggers aan elkaar zijn verbonden. De wanden worden ter plaatse gevuld, figuur 4.39. Ze zijn bijzonder geschikt voor kelder- en keerwanden.

06950424_hfdst04.indd 123

2 Figuur 4.39 Opbouw holle wand

▶▶ Voor kelder- en keerwanden zie deel 2 Onderbouw.

Als incidentele wanden in een kolomskelet worden holle wanden toegepast als stabiliteitswand of kern. Voor een algehele toepassing in een meerverdiepingswandenskelet zijn vooralsnog de systeembekistingen economischer en rendabeler. De schillen zijn circa 60 mm dik en de tussenruimte varieert van minimaal 100 mm tot 130 mm voor waterkerend werk. De zichtzijde van de elementen is glad afgewerkt.

22-11-2005 10:56:46

124

Wapening De transportwapening bestaat zoals bij breedplaatvloeren uit de tralieligger en een in de schil opgenomen wapeningsnet van betonstaal. Uitstekende stekken van de onderliggende vloer zorgen voor een momentvaste koppeling. De koppeling tussen de verschillende hollewandelementen wordt door een wapeningskorf verzorgd, figuur 4.40. bitumenweefsel (aanbranden)

10

stabiliteitswand

systeem vloer

10

10

prefab vorstrand

hoekwapening

2

hoekdetail

1

voegwapening stelregel (in de fabriek aangebracht)

hor. doorsnede over voeg

2

stelkozijn

Figuur 4.40 Details holle wand

Sparingen en instortvoorzieningen Sparingen kunnen eenvoudig op vooraf bekende plaatsen worden opgenomen, evenals elektradozen en leidingen. 4.6.4 Geprefabriceerde wanden in betonelementenbouw Voor de woningbouw in vooral grotere series zijn er verschillende volledige betoncascobouwsystemen op de markt. Naar materiaalgebruik kunnen die onderscheiden worden in grind- en lichtbeton. Casco’s in cellenbeton zijn al behandeld in hoofdstuk 3. ▶▶ Deze montagebouw leent zich bij uitstek voor de woningbouw, zie ook deel 8 Woningbouw.

Cascobouwsystemen onderscheiden zich door een zeer hoge bouwsnelheid en een homogeen materiaal gebruik, omdat alle dragende, maar ook niet-dragende wanden inclusief de vloeren in hetzelfde materiaal door dezelfde leverancier kunnen worden aangeleverd en gemonteerd, figuur 4.41.

06950424_hfdst04.indd 124

Figuur 4.41 Cascobouw

De vervaardiging van deze casco’s in grind- en lichtbeton vraagt echter een grondige voorbereiding en in het algemeen een hoge seriematigheid in verband met de eenmalige voorbereidings- en productiekosten. Verdergaande automatisering en koppeling van ontwerp-, reken- en productiewerk maakt echter al een beperkte seriematigheid steeds meer haalbaar. Omdat hiervoor een specifieke productiesysteem van belang is, worden deze bouwsystemen geleverd door specifieke fabrikanten en wordt er gesproken van een gesloten bouwsysteem. Casco’s in grindbeton Grindbeton is ten opzichte van lichtbeton aanzienlijk zwaarder en levert daardoor een hogere bijdrage aan vooral de luchtgeluidsisolatie. De zwaardere elementen vereisen echter ook zwaarder materieel op de bouwplaats. Voor een dragende wand is een dikte van minimaal 90 mm vereist terwijl een woningscheidende wand zowel in massieve uitvoering van 240 mm als in ankerloze spouwmuur van minimaal 90-40-90 mm aan de geluidseisen voldoet. De vloeren worden over het algemeen in kanaal- of massieve plaatvloer uitgevoerd voor respectievelijk laag- en meerverdiepingbouw. Stabiliteit De stabiliteit in de montagebouw kan door de niet-monoliete verbinding van wanden en vloeren niet uit de optelling van deze knopen worden verkregen. Doordat in het systeem echter zowel de binnenspouwbladen van de gevels als

22-11-2005 10:56:48

4 DRAGENDE ELEMENTEN IN BETON

ook de scheidingswanden worden opgenomen zijn er voldoende mogelijkheden om het wandenskelet direct stabiel uit te voeren. Installaties Installaties worden al tijdens de fabricage in de wand- en vloerelementen opgenomen. Ankerloze spouwmuur Binnen de montagebouw zijn ook spouwmuurconstructies te realiseren. De opbouw van de spouwconstructie kan daarbij per fabrikant sterk variëren en is afhankelijk van de constructiesterkte, geluidsisolerende werking en uitvoeringsmogelijkheden. Droge en natte verbindingen Bij de vroeger veel toegepaste natte montage werden de constructieve verbindingen gemaakt

prefab kern

1 losse staaf

mortel

korf bestaande uit staaf en beugels

1

natte verbinding doorgaand aanstorten vloerroosterlijn koppelijzer in het werk te lassen

lasplaat

2

droge lasverbinding, plaatselijk

Figuur 4.42 Droge en natte verbindingen betonwanden

06950424_hfdst04.indd 125

125

door ter plaatse gestorte gewapende koppelvoegen. De vloervelden worden rondom voorzien van een ringbalkconstructie en daardoor aan de bouwmuren verankerd. De voor de ringbalk benodigde ruimte werd gevormd door de schuine beëindiging van de vloerelementen. Dergelijke koppelvoegen werden ook verticaal tussen wandelementen en stabiliteitselementen aangebracht, figuur 4.42-1. Thans wordt in de woningbouw hoofdzakelijk de droge montage toegepast. De constructieve koppeling gebeurt door middel van lasverbindingen in staal die in uitsparingen bij de hoeken in de wand- en vloerplaten zijn opgenomen, figuur 4.42-2. Het aanstorten van de verschillende voegen tussen de elementen verzorgd dan alleen nog de benodigde geluidsisolatie en afwerking. Casco’s in lichtbeton Bij casco’s in lichtbeton is in het beton het grind vervangen door een ander, lichter materiaal. Naast het geringere gewicht bij transport en montage is het belangrijkste voordeel van lichtbeton de spijker- en freesbaarheid en het minder milieubelastende productieproces doordat minder cement en water en meer gerecyclede materialen worden gebruikt. De verbindingen worden droog uitgevoerd. Voor een dragende wand is een dikte van 100-150 mm vereist; een woningscheidende wand voldoet alleen in een ankerloze spouwmuur van minimaal 120-40-120 mm aan de geluidseisen. De vloeren worden over het algemeen in kanaal of massieve plaatvloer uitgevoerd voor respectievelijk laag- en meerverdiepingbouw.

Figuur 4.43 geeft als voorbeeld details van woningscheidende wanden. 4.6.5 Geprefabriceerde betonnen vloerdragende gevels In de utiliteitsbouw is vanwege de grote mate van flexibiliteit het kolomskelet een van de meest toegepaste constructievormen. Vooral voor de kantoorbouw waarbij de plattegrond lineair is opgebouwd en een vaste diepte kent tot ongeveer 15 m is de dragende gevel geïntroduceerd. Hierbij wordt de dragende functie gecombineerd met de scheidende functie van de gevel, figuur

22-11-2005 10:56:50

126

230

120 40 120

lichtbeton

90 40 90

grindbeton

gaine aangietopening

stelijzer

cementdekvloer

booranker M16 cementdekvloer

ruimte vullen kanaalplaat 10 mm vilt stekeind

1a

2a

aansluiting verdieping

aansluiting verdieping

gaine aangietopening

elastisch kunststofschuim

plint vrij van vloer

stelijzer

cementdekvloer

booranker M16

ribcassettevloer

ribcassettevloer

fundering

1b

2b

aansluiting begane grond

aansluiting begane grond

Figuur 4.43 Voorbeelden details casco’s in grindbeton

4.44. Een bijkomend voordeel is door het ontbreken van de gevelkolommen, de vlakke binnenzijde waardoor afwerking en aansluiting van de binnenwanden eenvoudiger is geworden.

1

plattegrond

2

doorsnede

Stabiliteit Gevelelementen kunnen bij een beperkte gebouwhoogte meerdere verdiepingen hoog zijn, maar beslaan in het algemeen één verdiepingshoogte, figuur 4.44-2. De gevels kunnen niet alleen de verticale vloerbelastingen overbrengen,

3

aanzicht

Figuur 4.44 Opbouw vloerdragende gevel

06950424_hfdst04.indd 126

22-11-2005 10:56:52

4 DRAGENDE ELEMENTEN IN BETON

maar door de meervoudige koppeling aan de naastliggende elementen in het gevelvlak ook de horizontale krachten naar de fundering. Zo vervullen ze een rol bij de stabiliteit. Oplegging vloeren De elementen worden veelal gecombineerd met prefab-vloerplaten zoals kanaal- en TT-platen, die niet zelden de hele breedte van een verdieping overspannen, zodat er geen afzonderlijke tussenondersteuning noodzakelijk is. Bij gebouwen die niet hoger zijn dan drie bouwlagen is het mogelijk de vloerelementen rechtstreeks op de gevelelementen op te leggen en zo de vloer- en gevelelementen door te stapelen. Bij hogere gebouwen worden de momenten dan te groot en worden de vloerplaten op doorlopende nokken opgelegd, figuur 4.45. Ter hoogte van de bovenzijde van de vloer worden de elementen met stekwapening verbonden. aanstorten

stekeinden in sleuven in de vloerplaten

prefab vloerplaten

127

een drielaagse opbouw met op het dragende binnenspouwblad de warmte-isolatie en daarop de tweede schil van bijvoorbeeld lichtbeton of natuursteen. Door de kant-en-klare oplossing wordt een zeer hoge bouwsnelheid bereikt. Belangrijkste nadeel is de beperktheid in de keuze en uitvoering van de gevelmaterialen die zijn gekoppeld aan de mogelijkheden van de specifieke fabrikant. Afmetingen en gewicht De maximale afmetingen en het maximumgewicht van de elementen worden bepaald door het transport en de hijsvoorzieningen. Grotere elementen geven op de bouwplaats minder montage- en stelwerk en besparen dus arbeid en tijd. Voor het transport over de weg is de breedte beperkt tot 2,500 m en de hoogte tot 3,300 m, bij schuin plaatsen van de elementen is de maximale elementhoogte dan 4,000 m. De lengte is afhankelijk van de manier van vervoer. Op een dieplader is deze 6,800 m. Is het element niet hoger en breder dan 2,500 m, dan kan de lengte oplopen tot 18,000 m. Nog grotere elementen kunnen alleen met speciale transporten worden vervoerd. Het inhijsen van de elementen gebeurt met een toren- of mobiele kraan. In verband met het hijsvermogen verdient het aanbeveling het gewicht van een element tot 100 kN te beperken. 4.6.6 Vuistregels dimensionering betonwanden Figuur 4.46 geeft enkele vuistregels voor de bepaling van constructieve hoogte en maximale overspanning van betonwanden.

d

win

nok bij meer dan drie bouwlagen

Figuur 4.45 Oplegging vloeren

Geïntegreerde elementen De gevelelementen vervullen in eerste instantie de rol van dragend binnenspouwblad. De gevel wordt verder warmte-isolerend en waterscheidend afgewerkt met toegevoegde gevelmaterialen. Isolatie en waterscheiding kan geïntegreerd worden opgelost met behulp van zogenoemde sandwichelementen. Deze elementen kennen

06950424_hfdst04.indd 127

4.7 Betonnen kolommen en liggers In de utiliteitsbouw is de toepassing van kolommen als verticale constructie-elementen een veel voorkomende oplossing omdat dit een maximale flexibiliteit in de indeling van de plattegrond geeft. Binnen het kader van dit boek wordt op elementniveau ingegaan op de verschillende kolomvormen en de al dan niet benodigde liggers. Ook de aansluitingen tussen kolommen en liggers en de opleggingen van de vloeren komen aan de orde.

22-11-2005 10:56:53

128

Woningbouw Wandtype

Aantal bouwlagen

Maatgevend

Minimale wanddikte d in mm

Massieve woningscheidende wand

1–8

geluidsnorm

250 (gietbouw)

9–16

brandveiligheid

> 16

sterkte

1–4

stortbreedte

150

>4

belasting

200

d

d

Enkele kop- of tussenwand

d

d

d

d

bij toepassing consolebreedte console

dd

220–240

d

Ankerloze spouwmuur

d d

sterk afhankelijk van stabiliteitsfunctie en belasting

d

d

d d

Utiliteitsbouw

d d d

Wandtype d

d d

d d

Vloerdragend binnenspouwblad

d

Aantal bouwlagen

Maatgevend

Minimale wanddikte d in mm

d

1–8

belasting

200

d

>8

belasting

250

1–4

stortbreedte

150

>4

belasting

200

stabiliteitsfunctie en belasting

150–250

d

d

d d d

Kopwand

dd d d

dd

Stabiliteitswand

d

d

d

d

Figuur 4.46 Vuistregels dimensionering betonwanden

06950424_hfdst04.indd 128

22-11-2005 10:56:53

4 DRAGENDE ELEMENTEN IN BETON

▶▶ Voor keuze uit de verschillende skeletten met betrekking tot hun toepassingen wordt verwezen naar deel 9 Utiliteitsbouw, hoofdstuk 4, 5 en 6.

4.7.1 Betonkolommen Betonkolommen kunnen, afhankelijk van de bekistingswijze, in veel vormen en afmetingen worden gemaakt. Bij ter plaatse gestorte kolommen, die uiteraard verticaal worden gestort, kan de bekisting worden gevormd door: • rechthoekige, per project ontworpen bekisting van houten platen, figuur 4.47-1 en 4.47-2; • ronde of rechthoekige, standaard stalen bekistingsvormen, figuur 4.47-3 en 4.47-4; • ronde eenmalige bekistingen van karton, figuur 4.47-5 en 4.47-6.

1

vierkante kolom

2

traditionele houten bekisting

3

129

en het materiaal kunnen de kisten zeer bijzondere vormen krijgen, bijvoorbeeld met nokken voor de oplegging van liggers of bijzondere esthetische vormen als een ovale doorsnede, figuur 4.48.

1a

1

rond

1b

rechthoekig

1c

bijzondere vorm

2c

bijzondere vorm

éénlaags kolommen

stalen kist

2a

2

rond

2b

rechthoekig

tweelaags kolommen

Figuur 4.48 Prefab-betonkolommen

4

ronde kolom

5

met spiralobuis

6

stalen kist

Figuur 4.47 Ter plaatse gestorte betonkolommen

Prefab-betonkolommen kunnen zowel horizontaal als verticaal worden gestort in houten of stalen mallen. Verticaal storten is kostbaarder, maar levert rondom een egaler oppervlak op, wat bij in het zicht blijvende kolommen van belang kan zijn. Horizontaal gestorte kolommen kunnen niet volledig rond zijn. Afhankelijk van de seriegrootte

06950424_hfdst04.indd 129

Prefab-kolommen worden voor het doorkoppelen voorzien van stekankers of stekken. Ook krijgen de kolommen stelvoorzieningen die, evenals de hijsankers verdiept worden aangebracht zodat zij tijdens de afbouw eenvoudig kunnen worden weggewerkt. De minimale afmetingen van de betonkolom zijn deels afhankelijk van de constructieve functie. De minimale afmetingen in verband met het storten zijn voor een ter plaatse gestorte kolom 300 bij 300 mm en voor een prefab-kolom ongeveer 200 bij 200 mm. 4.7.2 Betonnen liggers Als de krachten van een betonvloer niet rechtstreeks, of via kolomkoppen, op de kolommen kunnen worden overgedragen, zijn betonnen

22-11-2005 10:56:53

130

liggers noodzakelijk. Vorm en afmetingen zijn sterk afhankelijk van de manier van produceren, overspanningen en vloertype. In beginsel is de hoogte van de ligger constructief bepaald, waarbij het van belang is of de vloerhoogte hierbij kan worden meegeteld. Bij ter plaatse gestorte betonconstructies is dit laatste in het algemeen het geval. Bij prefab-liggers en -vloeren is de hoogte van de ligger zelf maatgevend. Ter plaatse gestorte liggers hebben meestal een rechthoekige doorsnede en worden toegepast bij: • incidentele afwijkingen in een skelet; • grotere overspanningen die afmetingen vragen die niet kunnen worden getransporteerd; • kleinere seriegrootte of afwijkende vormen.

0,3 - 0,8 m

1a

rechthoekige ligger

0,5 - 1,6 m

1b

randligger

0,5 - 0,8 m 4,8 - 12 m

1c

1

Hoe groter het aantal afwijkingen in ter plaatse gestorte onderdelen van het skelet is, hoe logischer de toepassing van een ter plaatse gestorte ligger is. In andere gevallen worden er prefabbetonnen liggers toegepast die door een hogere beton- en wapeningskwaliteit slanker van afmeting kunnen zijn. De vorm kan afhankelijk van seriegrootte en toepassing variëren, figuur 4.49-1 en 4.49-2: • vierkant of rechthoekig; • al dan niet met een verlopende hoogte in verband met afschot van een dak, dan wel krachtenverloop bij opleggingen.

middenligger

vloerliggers verdieping

0,3- 0,8 m

4 - 20 m

2a

rechthoekige ligger

0,9 - 1,8 m

8 - 30 m

2b

I - vormige ligger

0,9 - 2,1 m

Een bijzondere vorm is die van vloerdragend borstweringselement, figuur 4.49-3. 4.7.3 Betonportalen Portalen ontlenen de stabiliteit aan de momentvaste verbinding van de kolommen met de fundering dan wel met de liggers. Omdat ter plaatse gestorte skeletten door hun monoliete karakter deze momentvaste verbindingen, inclusief die met de vloer vanzelf verkrijgen, is hierbij niet echt sprake van een afzonderlijk portaal. Met geprefabriceerde betonnen kolommen en liggers kunnen echter goed portalen worden gemaakt, die zowel in dwars- als de langsrichting horizontaalkrachten kunnen opnemen. Deze portalen ontlenen in het algemeen de stabiliteit aan de momentvaste verbinding met de fundering, figuur 4.50. Deze verbinding kan zowel met

06950424_hfdst04.indd 130

12 - 45 m

2b

I - vormige ligger met afschot

2

dakliggers

3

borstweringligger

Figuur 4.49 Prefab-betonliggers

22-11-2005 10:56:54

4 DRAGENDE ELEMENTEN IN BETON

stekken als met inkassingen worden uitgevoerd, zie paragraaf 4.7.5. scharnier

inklemming

Figuur 4.50 Geprefabriceerd betonportaal

De portalen zouden nog stijver worden als de kolommen ook momentvast met de liggers worden verbonden. In de praktijk worden de liggers echter veelal scharnierend verbonden met de kolommen. Dit heeft als voordeel dat in de kolommen door de verticale belastingen geen momenten ontstaan waardoor deze slanker kunnen worden gedimensioneerd. 4.7.4 Verbindingen bij ter plaatse gestorte kolomskeletten Verbindingen bij een ter plaatse gestort betonskelet zijn monoliet van aard, dat wil zeggen, de constructieonderdelen vormen één geheel. Wel wordt de constructie in verschillende (stort)fasen opgebouwd.

Stekken De koppeling tussen de onderdelen van verschillende stortfasen wordt voor de drukkrachten verzorgd door het beton zelf. Daarom moet deze

aanstorting goed worden uitgevoerd. Afhankelijk van de benodigde krachtenoverbrenging zijn er stekken nodig om de trek en of buiging te kunnen overbrengen, figuur 4.51. Scharnierend of momentvast Door het monoliete karakter is de verbinding in principe momentvast. Afhankelijk van de afmetingen van het raakvlak en de wapening kan de verbinding dan ook een kleinere of grotere rol spelen in de stabiliteit van de hoofddraagstructuur. Zeker bij balkstructuren, waarbij in feite portaalconstructies ontstaan, kan tot maximaal zes bouwlagen en voldoende aantal knopen per verdieping, de stabiliteit uit dit raamwerk worden gehaald, figuur 4.51. Bij een grotere hoogte of relatief kleine oppervlakten blijven stabiliteitswanden of kernen noodzakelijk. Zuiver scharnierend is een ter plaatse gestorte verbinding alleen met kunstgrepen, zoals oplegvoorzieningen, te vervaardigen. Geprefabriceerde onderdelen liggen dan meer voor de hand. Oplegging vloeren De toe te passen vloeren kunnen zoals in paragraaf 4.2 tot en met paragraaf 4.4 is besproken in principe zijn: • ter plaatse gestorte vloeren; • halfgeprefabriceerde breedplaatvloeren; • geprefabriceerde systeemvloeren. Als ook de vloeren ter plaatse worden gestort, is er geen sprake van een oplegging, maar is een monoliet geheel ontstaan. De schijfwerking van

wapening kolom tot bovenkant vloer stekken (haarspeldvormig) stortnaad

1

randkolom met dakligger

stortnaad

stortnaad

stortnaad

2

131

randkolom met verdiepingsligger

wapening kolom tot bovenkant vloer

stortnaad

3

middenkolom met verdiepingsligger

Figuur 4.51 Verbinding kolom-ligger, ter plaatse gestort

06950424_hfdst04.indd 131

22-11-2005 10:56:56

132

kanalen plaatselijk openhakken en aanstorten

1

verbinding ligger-vloer volledig ter plaatse gestort

2

verbinding van terplaatse gestorte ligger met breedplaatvloer

3

verbinding van terplaatse gestorte ligger met kanaalplaatvloer

Figuur 4.52 Oplegging vloeren bij ter plaatse gestorte kolommen en liggers

de vloer en daardoor haar rol in de stabiliteit van de hoofddraagstructuur is hierdoor gewaarborgd, figuur 4.52-1. Breedplaatvloeren worden toegepast om dure bekistingen te voorkomen. Ook hier ontstaat een monoliet geheel, doordat het grootste gedeelte van het beton voor de vloer ter plaatse wordt gestort, figuur 4.52-2. De keuze voor de combinatie van ter plaatse gestorte kolommen en liggers met prefab-vloeren ligt, door de verschillen in uitvoering, niet zozeer voor de hand, maar is wel mogelijk. Bij prefabvloeren is deze schijfwerking afhankelijk van het feit of er een constructieve druklaag dan wel een ringwapening, figuur 4.52-3, wordt toegepast. 4.7.5 Verbindingen bij prefabkolomskeletten Verbindingen tussen kolommen en liggers kunnen in een prefab-kolomskelet op verschillende manieren gerealiseerd worden: • natte verbindingen, door middel van aanstorten; • droge verbindingen, door middel van stekken; • droge verbindingen, door middel van aangelaste platen en/of bouten.

bekisten, wapenen en storten vrij veel tijd en deze verbinding kan pas krachten overbrengen als het beton voldoende is verhard. Bij de droge verbindingen worden de elementen niet met betonspecie aangestort. maar koud opgelegd en met bouten, stekken of aangelaste platen verbonden. Deze verbindingen vergen minder arbeid en tijd, bovendien zijn er minder tijdelijke ondersteuningen nodig, zodat de montagetijd korter is. Stekken en gains Bij prefabricage komen de verschillende onderdelen voorzien van wapening aan op het werk. Na de montage moet de verbinding die de krachten over kan brengen tussen deze onderdelen gerealiseerd worden. Voor deze verbindingen kan er gebruik worden gemaakt van uitstekende stekeinden van het ene onderdeel waar overheen vrijgehouden sparingen passen van het andere onderdeel. Deze sparingen bestaan uit mantelbuizen, de zogenoemde gains, die zijn meegestort. Na het plaatsen en stellen van het nieuwe onderdeel wordt de gain verder gevuld

De verbindingen kunnen meestal zowel momentvaste als scharnierend worden uitgevoerd. Scharnierend of momentvast Voor een monoliete verbinding wordt tussen de elementen een ruimte uitgespaard die ter plaatse met beton wordt gevuld, de zogenoemde natte verbinding. Deze verbinding vraagt voor het

06950424_hfdst04.indd 132

1

injecteren van onderaf

ontluchtingsgat

aangietopening

stekken

stekken

gaines

gaines

injecteren vanaf de onderzijde

ontluchting

2

aangieten van bovenaf

Figuur 4.53 Verbinding met stekken en gains

22-11-2005 10:56:59

4 DRAGENDE ELEMENTEN IN BETON

door specie van bovenaf in te gieten dan wel van onderaf te injecteren, figuur 4.53. Aangelaste platen en bouten Een alternatief voor de verbinding met stekken en gains is die door middel van stalen platen die aan de wapening van de betreffende onderdelen worden gelast. De verbinding tussen de platen van verschillende onderdelen kan worden gebout of gelast, waarna de vrijgehouden sparing met beton kan worden aangevuld, figuur 4.54-4.

wapening kolom stekeind mortel

stek

1

2

momentvast met dubbele stekken

scharnierend met enkele stek

D wapening kolom aanstorten kolomwapening gelast aan voetplaat

min. 1.5 D

voetplaat

stelspecie stelmoer

3

momentvast door in sokkel te storten

4

momentvast met stalenplaat en bouten

Figuur 4.54 Verbinding kolom-fundering, geprefabriceerd

Hoewel met de droge verbindingen zowel scharnieren als inklemmingen mogelijk zijn, wordt vaak de voorkeur gegeven aan scharnierende verbindingen. Deze zijn namelijk eenvoudiger te maken en sneller uit te voeren.

06950424_hfdst04.indd 133

133

Verbinding kolom-fundering Voor de verbinding van de kolommen met de fundering is er een keuze uit verschillende uitvoeringen die momentvast of scharnierend kunnen zijn. De meest gebruikte verbinding is die met stekken en gains waarbij het mechanisch gedrag wordt bepaald door de hoeveelheid stekken, figuur 4.54-1 en 4.54-2. Een andere mogelijkheid is de kolom in een uitsparing te stellen en na montage van de ligger in de fundering aan te storten. Hierdoor ontstaat een zekere momentvaste verbinding, figuur 4.54-3. Daarnaast kan de kolom ook met een stalen voetplaat worden uitgevoerd en worden geplaatst op uitstekende draadeinden die aan de funderingswapening zijn verbonden, figuur 4.54-4. Verbinding kolom-ligger Ook voor de kolom-liggerverbindingen zijn legio mogelijkheden afhankelijk van de vorm van de ligger, het gewenste mechanisch gedrag en de uitvoering als droge of natte verbinding. Voor de uitvoering als portaal in bijvoorbeeld laagbouw kan een momentvaste verbinding zijn gewenst die is te realiseren door meerdere stekverbindingen, figuur 4.55-1 en 4.55-2, of eventueel door een aanstorting, figuur 4.55-3. Gebruikelijker zijn scharnierende verbindingen met enkele stekken of bouten. Is het doorstapelen van kolom op ligger ongewenst of is de kolom meerdere lagen hoog dan zijn consoleopleggingen noodzakelijk. De ligger kan hierbij worden vertand om constructiehoogte te besparen, figuur 4.55-4. Verbinding ligger-ligger Bij de toepassing van secundaire liggers bijvoorbeeld als dakligger is de keuze voor het al dan niet stapelen van de ligger belangrijk. Bij plaatsing van de secundaire liggers bovenop de hoofdligger neemt de constructiehoogte onnodig toe maar kan de hoofdligger wel doorgaand worden uitgevoerd, figuur 4.56-1. De constructiehoogte kan worden gereduceerd door toepassing van een consoleoplegging, figuur 4.56-2, of een vertanding, figuur 4.56-3, van de secundaire liggers. Hierdoor ontstaat in principe een ligger op twee steunpunten.

22-11-2005 10:57:00

134

wapening, beugels

1

momentvast met dubbele stekken

2

scharnierend met enkele stek- of boutverbinding

bout ingestorte huls

staalvilt

wapeningsbeugel staalvilt

aanstorten

console

3

momentvast met aanstorting

4

scharnierend op console met tandoplegging

Figuur 4.55 Verbinding kolom-ligger, geprefabriceerd

Opleggingen vloeren Ter plaatse gestorte vloeren in een prefab-kolommenskelet zijn systeemvreemd en liggen dus niet voor de hand. Deze toepassing beperkt zich tot die gedeelten die door de maat en vorm niet met systeemvloeren kunnen worden opgelost. Een kleine in het werk gefabriceerde bekisting op maat is dan noodzakelijk, zie paragraaf 4.2. In prefab is voor de vloerkeuze in principe mogelijk: • half geprefabriceerd, breedplaatvloeren; • geprefabriceerde systeemvloeren.

06950424_hfdst04.indd 134

Plaats verbindingen bij prefabbetonelementen De meest gebruikelijke plaats voor de verbindingen van prefab-betonelementen is het knooppunt van de balken en de kolommen. Achterliggende redenen hiervoor zijn de eenvoudige fabricage en transporten van de elementen die lineair van vorm kunnen zijn. Omdat echter in dit knooppunt, zeker bij momentvaste verbindingen, de grootste krachtsoverdracht plaatsvindt, is het maken van de kwetsbare verbinding aldaar minder logisch dan op het eerste gezicht lijkt. Een alternatief is de verbinding tot stand te brengen in de moment-nulpunten waarbij de aansluiting kolom-balk in de geconditioneerde fabriek wordt gemaakt. De zo ontstane driedimensionale kruisvormige elementen vragen wel meer ruimte bij het transport. Tussen deze elementen worden balken aangebracht met gelaste verbindingen.

22-11-2005 10:57:01

4 DRAGENDE ELEMENTEN IN BETON

1

secundaire ligger boven op primaire ligger

console

2

secundaire ligger op console primaire ligger

aanstorten koppelwapening

vertanding

3

secundaire ligger vertand en doorgaand verbonden met stekken

Figuur 4.56 Verbinding ligger-ligger, geprefabriceerd

Natte versus droge verbindingen Wanneer er toch wordt gekozen voor verbindingen in het werk ter plaatse van de ontmoeting balk-kolom, rest er de keuze tussen natte en droge verbindingen. De natte verbinding heeft hierbij het grote voordeel van het ontbreken van passingsproblemen ten gevolge van maatafwijkingen bij de fabricage dan wel het stellen van de elementen, doordat de aangestorte verbinding deze kan opvangen.

06950424_hfdst04.indd 135

135

Nadelig echter bij grotere hoogte is het aanbrengen van het beton dat de veiligheids(stort)voorzieningen vraagt. Bovendien moeten de elementen tot het moment van volledige uitharding van de verbinding zeer solide op hun plaats worden gehouden/ geschoord, omdat bij de minste verschuiving de verbinding constructief aan waarde verliest. Deze tijdelijke, arbeidsintensieve en dus kostbare fixatie van de prefab-onderdelen gebeurt met stalen bekistingen of met stalen profielen versterkte bekistingen die aan in de prefab aangebrachte schroefhulzen worden bevestigd en na verharding weer worden verwijderd. Het uitharden is door de geringe hoeveelheid beton ook een heikel punt. Bij felle zon is het aanmaakwater snel verdampt en bij vorst is de verhardingswarmte snel verdwenen mede door de koude prefab-elementen. Bovendien heeft de afkoelende wind vrij spel op het kolommenskelet. Daarnaast werkt de verharding ook vertragend op het bouwtempo. Natte verbindingen worden al met al alleen beperkt toegepast en bij voorkeur in de laagbouw.

Breedplaatvloeren in combinatie met prefabkolommen en liggers komen wel voor. Door het grote gehalte aan geprefabriceerde onderdelen kan er enerzijds redelijk snel worden gewerkt en spelen anderzijds de voordelen van de breedplaat, zoals het monoliete karakter, de grotere massa en de mogelijkheid voor het instorten van leidingen een rol. Breedplaatvloeren werken als een schijf mee in de stabiliteitsvoorziening. Voor de afdracht naar de fundering kunnen stabiliteitswanden en/of kernen zorgdragen waardoor de kolom-liggerverbindingen scharnierend kunnen worden uitgevoerd. Door het grotere monoliete karakter van de vloer en de ‘momentvaste oplegging’ wordt een groot aandeel in de stabiliteit geleverd, figuur 4.57-1. De combinatie van geprefabriceerde kolommen en liggers met volledig geprefabriceerde vloeren is het meest systeemeigen. Hiervoor zijn kanaalplaten bijzonder geschikt. De oplegging van de kanaalplaten op de liggers kan zowel bovenop

22-11-2005 10:57:02

136

ter plaatse gestort beton kanaalplaatvloer

breedplaatvloer doorkoppelwapening

trekbandwapening koppelwapening

oplegmateriaal stekken prefab balk

oplegmateriaal stekken prefab balk

aanstorten prefab kolom

1

oplegging breedplaatvloer op rechthoekige balk

prefab kolom

2

oplegging kanaalplaatvloer op rechthoekige balk

kanaalplaatvloer oplegmateriaal trekbandwapening

stekken prefab balk aanstorten prefab kolom

3

oplegging kanaalplaatvloer op omgekeerde T - ligger

Figuur 4.57 Oplegging breed- en kanaalplaatvloeren bij prefab-liggers

gebeuren, figuur 4.57-2, als, ter verkleining van de constructiehoogte op een flens van een T-ligger, figuur 4.57-3. Door het grotere aandeel van de prefab-onderdelen kan de stabiliteit alleen worden verzorgd door een combinatie van een constructieve druklaag of een ringwapening met respectievelijk stabiliteitswanden en kernen of momentvaste

06950424_hfdst04.indd 136

verbindingen van kolommen en liggers bij beperkte gebouwhoogte. 4.7.6 Vuistregels dimensionering beton kolommen en liggers Figuur 4.58 en figuur 4.59 geven de vuistregels voor de bepaling van de constructieve hoogte en de maximale overspanning.

22-11-2005 10:57:02

4 DRAGENDE ELEMENTEN IN BETON

Constructieelement

mmmAanzicht kolom en mmmplattegrond gebouw

ter plaatse gestort beton n

Ronde kolom

Verhouding b

Verhouding d

ℓk

ℓk

1

1 n 25

1 2

1 1 − n 35 40

1

1 1 − n 30 35

1 2

1 1 − n 45 55

1

1 1 − n 25 35

1 2

1 1 − n 40 50

1

1 1 − n 35 45

1 2

1 1 − n 55 65

lk b

d

prefab-beton

l n lk

n b

lk

d

l

b

d l

ter plaatse gestort beton

n

Vierkante kolom

137

lk b d l

prefab-beton

ℓ ≤ 4m Figuur 4.58 Vuistregels dimensionering betonkolommen

Constructieelement

Doorsnede en aanzicht

Ligger ter plaatse gestort

h h

Ligger prefabvoorgespannen beton

h h

I-ligger prefabgewapend beton

h h

Verhouding

Verhouding

h

b

ℓ

h

4–18

1 10

1 1 − 3 5

l l

5–25

1 1 − 10 12

1 1 − 3 5

l l

5–35

1 1 − 20 25

2 5

l l

b b

Overspanning ℓ in m

Figuur 4.59 Vuistregels dimensionering betonnen liggers

06950424_hfdst04.indd 137

22-11-2005 10:57:03

138

Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 1 Boom, G.H. van en J.W. Kamerling (red.), Construeren in gewapend beton, deel 3, Ontwerp en dimensionering. Elsevier. 2 Gevels in prefab. Belton/Bevlon. 3 Handboek prefab beton, Belton/Belvon. 4 Hogeslag, A.J. en J.C. Walraven, Gebouwen in geprefabriceerd beton. TU Delft. 5 Prefab beton in de woningbouw. Belton/Belvon. 6 Prefab beton in detail. Belton/Belvon. 7 Normen en voorschriften TGB Beton - normering mechanische eigenschappen beton NEN 6720 Basiseisen betonconstructies NEN 5950 VB technologie NEN 6722 VB uitvoering

06950424_hfdst04.indd 138

22-11-2005 10:57:03

5

Dragende elementen in hout ir. T.G.M. Spierings

Het gebruik van hout als constructiemateriaal is van alle tijden. Zodra de mens tijdelijke verblijfsplaatsen oprichtte onderkende hij de vele voordelen van dit letterlijk ‘voor de hand liggende’ materiaal. In de traditionele bouw is hout eeuwenlang voor de horizontale en hellende vlakken gebruikt. Hout kent nog steeds in algemene zin een belangrijke rol als bouwmateriaal. Als constructiemateriaal is haar rol tegenwoordig doorgaans meer beperkt tot de kap. In bijzondere gevallen worden er echter nog steeds prachtige houtconstructies gebouwd. Daarnaast deed de snelle houtskeletbouwmethode haar intrede in Nederland. In dit hoofdstuk worden zowel houtconstructies in de bestaande bouwvoorraad als moderne houtconstructies behandeld.

06950424_hfdst05.indd 139

22-11-2005 11:02:49

140

Inleiding Hout is traditioneel een veelvuldig toegepast bouw- en constructiemateriaal. Vanwege de beschikbaarheid en flexibiliteit werd en wordt het veel toegepast in vooral balklagen voor vloeren en kappen. Door de aanscherping van normen en eisen op het gebied van de geluidsisolatie is de rol als constructiemateriaal aanzienlijk teruggedrongen. Momenteel is in de woningbouw nog de toepassing in de specifiek hier op toegesneden

houtskeletbouw te zien. Daarnaast is hout nog zeer geschikt als materiaal voor de kapconstructie, waarbij er zeker in de utiliteitsbouw een scala van mogelijkheden is voor diverse spantvormen. Omdat de bestaande bouwvoorraad voor een niet onaanzienlijk deel nog houten vloeren kent, worden deze in verband met de benodigde kennis ten behoeve van renovatie ook behandeld. Bij de toepassing van hout in de bouw is een aantal categorieën te onderscheiden. Deze onderverdeling komt terug in de verschillende paragrafen: 1 Houten balklagen, als begane-grond- en verdiepingsvloer in de bestaande bouw en in (platte) daken, figuur 5.1-1; 2 Geprefabriceerde houten wanden en vloeren, voor houtskeletbouw, figuur 5.1-2; 3 Houtconstructies, voor utilitaire laagbouw, figuur 5.1-3. ▶▶ Geprefabriceerde houten wanden en vloeren komen ook aan de orde in deel 8 Woningbouw;

1

houten balklagen in bestaande woningbouw

voor houtconstructies voor utilitaire laagbouw zie ook deel 9 Utiliteitsbouw; voor houtconstructies specifiek voor de kap, zoals gording- en sporenkappen, zie deel 4a Daken.

5.1 Hout

2

houtskeletbouw in woningbouw

3

houten spanten in laagbouw utiliteitsbouw

Figuur 5.1 Houtconstructies

06950424_hfdst05.indd 140

5.1.1 Houtsoorten Hout is er in veel soorten, de hoofdindeling is die naar loof- (hardhout) en naaldhout (zacht hout), figuur 5.2. Loofhout wordt opgesplitst in Europese houtsoorten, zoals eiken en kastanje, en in tropische houtsoorten, zoals merbau en bankirai. Hardhout kenmerkt zich in het algemeen door een veel dichtere structuur en een groter gewicht. Het heeft veelal een hogere druk- en treksterkte en een grotere duurzaamheid en kan veelal onbehandeld worden toegepast. Belangrijk aandachtspunt is de milieubelasting. Door de veel langere groeitijd is het toepassen van vooral tropische hardhoutsoorten sinds een aantal jaren sterk ter discussie komen te staan. Hierdoor is het duurzame beheer van tropische bossen een voorwaarde voor een milieuverantwoorde toepassing geworden. Veruit het meeste constructiehout is naaldhout, vooral afkomstig uit Scandinavië,

22-11-2005 11:02:50

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

141

vezelrichting

vooral vurenhout voor balklagen. Daarnaast wordt er voor gelamineerde houtconstructies ook grenen toegepast. In de verdere bespreking wordt vooral hieraan aandacht geschonken.

tangentiale richting

radiale richting

Figuur 5.3 Opbouw naaldhout

harskanalen naaldhout

ringporig loofhout

verspreidporig loofhout

Figuur 5.2 Loof- en naaldhout

5.1.2 Algemene materiaaleigenschappen Om hout toe te kunnen passen, moeten eerst de materiaaleigenschappen worden eigen gemaakt. Daarnaast vinden veel van deze eigenschappen hun weerslag in de verschillende normen ten aanzien van constructiesterkte, brandwerendheid, enzovoort. Hout is een natuurlijk materiaal, waarbij alle belangrijke eigenschappen voortkomen uit de opbouw en de groei van de cellen en de eigenschappen van het celmateriaal. Hout groeit zowel in de lengterichting als in de dikte (jaar- of groeiringen). Doordat het een natuurproduct is, is het niet homogeen van samenstelling, figuur 5.3.

Massa en vochtgehalte De totale massa van het hout is afhankelijk van de dichtheid van de cellen en het vochtgehalte dat wordt uitgedrukt in de massa van het aanwezige water als percentage van het droge hout. Een opgegeven volumieke massa geldt meestal bij een vochtgehalte van 12 of 15% en is voor vurenhout circa 550 kg/m3. Krimpen en zwellen Als het gekapte hout droogt, wordt het niet alleen lichter, maar het krimpt ook. Deze krimp is sterk afhankelijk van de vezelrichting. In de tangentiële richting is deze het grootst, in de radiale richting ongeveer de helft. De krimp in de vezelrichting (axiaal) is zeer gering, figuur 5.3. Omdat de vezelrichting van invloed is op sterkte en krimp, is indirect de manier van verzagen van invloed, figuur 5.4.

kwartiers gezaagd

half kwartiers gezaagd en dosse

Figuur 5.4 Relatie zagen en krimpen stam

06950424_hfdst05.indd 141

22-11-2005 11:03:35

142

Omgekeerd geldt dat bij vochtopname het hout zwelt. Het krimpen en zwellen wordt het werken van hout genoemd. Bij het construeren en verbinden van hout moet er met de (verschillende) werking van hout rekening gehouden worden. Verbindingen van langs- en dwarshout kennen verschillen in krimp. Bescherming tegen vocht Hout moet gedroogd, bewaard en toegepast worden met een vochtgehalte dat vergelijkbaar is met de gebruikstoestand. Daarnaast moet hout ook tegen vocht worden beschermd in de gebruikstoestand, vooral in constructies die in contact komen met buiten. Vooral de kopse einden zijn zeer gevoelig. De maatregelen die hiervoor zijn te nemen, kunnen principieel zeer verschillen, figuur 5.5: • gebouwniveau: toepassen overstekken en

gebouwniveau

toepassen van over stekken en los houden van het maaiveld

2

elementniveau

het aanbrengen van waterkerende en dampremmende lagen

3

elementniveau

afdekken van kopse kanten

1

4

detailniveau

capillaire opzuiging tegengaan met volgplaten van rubber

Figuur 5.5 Bescherming tegen vocht

06950424_hfdst05.indd 142

andere afdekconstructies en loshouden van maaiveld; • elementniveau: aanbrengen waterkerende en dampremmende lagen; • elementdeelniveau: afdekken vooral kopse kanten en vermijden capillaire opzuiging. Daarnaast kan het hout door verf of andere conserveringsmiddelen meer weerbaar tegen vocht worden gemaakt, zie paragraaf 5.1.4. Voor vocht dat toch bij de houtconstructie kan komen, bijvoorbeeld door naden of damptransport van binnenuit, geldt dat dit door ventilatie zo snel mogelijk moet worden afgevoerd, figuur 5.6.

1

ventilatie in langsrichting; tussen de balken

2

ventilatie in dwarsrichting; onder de balken door

Figuur 5.6 Ventileren houtconstructies

Mechanische eigenschappen Ook de mechanische eigenschappen van hout worden door de celstructuur bepaald. In de vezelrichting is hout vele malen sterker dan loodrecht daarop. Hout splijt dan ook gemakkelijk en is loodrecht op de vezelrichting gemakkelijk indrukbaar. De buigsterkte is in de meeste gevallen maatgevend. Daarnaast is de natuurlijke variatie in kwasten en andere houtafwijkingen sterk van invloed. Het vochtgehalte is ook van invloed op de sterkte: hoe lager hoe sterker het hout wordt. Temperatuursveranderingen hebben nagenoeg geen effect op de sterkte. Kwaliteits- en sterkteklasse Omdat de natuurlijke variatie zo groot is, zijn er voor hout genormaliseerde kwaliteits- en sterkteklassen. Voor de kwaliteit is een verdeling van toepassing (KVH 2000), figuur 5.7. Aan de verschillende kwaliteitsklassen kunnen ook minimumwaarden voor de mechanische eigenschappen worden toegekend.

22-11-2005 11:03:39

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

Sterkte

Kwaliteitsklasse

143

Toepassing

–

A

zeer hoge eisen aan uiterlijk (meubilair)

K24

B

zeer hoge eisen aan uiterlijk en sterkte (bijzondere constructies in het zicht)

K 17

C

gangbare kwaliteit bouwhout (kolommen, liggers, spanten)

–

D

geen eisen aan uiterlijk en sterkte (stijl- en regelwerk, tengels)

Figuur 5.7 Houtklassen met kwaliteits- en sterktesortering

5.1.3 Hout als constructiemateriaal De populariteit van hout als constructie- en bouwmateriaal valt zeer goed te begrijpen wanneer de traditionele bouwmethoden nader beschouwd worden: • hout was vrij beschikbaar, door veel bosbouw in Nederland en omringende landen, en transport over korte afstanden; • hout is flexibel, dat wil zeggen, gemakkelijk te verwerken en in te korten. Dit was belangrijk voor de traditionele bouw die niet uitblonk in bouwvoorbereiding en maatvoering; • hout is licht, door het ontbreken van mechanische bouwmethoden was dit een noodzaak voor transport naar en op de bouwplaats.

Tot ver in de Middeleeuwen werd hout toegepast zowel voor horizontale als verticale constructies. Doordat echter de steden steeds dichter bebouwd raakten kwam een duidelijk nadelige eigenschap van hout naar voren: de brandbaarheid. Brandveiligheid Ten aanzien van de brandveiligheid wordt een aantal zaken onderscheiden, figuur 5.8: • brandbaarheid: hout is het enige brandbare constructiemateriaal, waardoor het een negatieve rol in de verspreiding van brand speelt (weerstand tegen brandoverslag); • bezwijken bij brand: hout is hier minder ongunstig dan men op het eerste gezicht zou denken. Belangrijk is hierbij de tijd die een constructie in hout stand houdt. Deze is gunstiger dan een constructie in staal doordat het verkolen van het oppervlak van een houten balk verdere aantasting afremt (weerstand tegen branddoorslag). Zwakke plek is natuurlijk de houten vloer die relatief dun is.

06950424_hfdst05.indd 143

geringe weerstand tegen branddoorslag vanwege geringe dikte en brandbaarheid

geringe weerstand tegen brandoverslag vanwege grote brandbaarheid

grote weerstand tegen bezwijken bij grotere afmetingen vanwege vorming koollaag 20 mm / 30 min.

Figuur 5.8 Brandgedrag hout

De eerste bouwverordeningen in Nederland hadden dan ook deze bestrijding van branduitbreiding als doel. De verticale constructies (wanden) werden voortaan in steen opgetrokken. Voor vloerconstructies bleef hout populair en was er lang geen alternatief. Geluidsisolatie In vooral de gestapelde woningbouw had de toepassing van houten vloeren een overheersend nadeel: de geluidsisolerende werking tegen: • luchtgeluid: hier speelt de geringe massa van het hout en vooral de vloer zelf een zeer nadelige rol. • contactgeluid: de holle constructie van de vloer werkt hier als klankkast. Wordt hout toch toegepast, bijvoorbeeld in houtskeletbouw, dan moeten er aanzienlijke maatregelen worden genomen om aan de eisen te kunnen voldoen. Constructieve eigenschappen Voor de draagstructuur spelen de constructieve eigenschappen natuurlijk een centrale rol. Hout valt op door een aantal specifieke eigenschappen, figuur 5.9:

22-11-2005 11:03:39

144

•

relatief laag gewicht, gunstig voor eigen belasting van de constructie; • lagere trek- en druksterkte ten opzichte van staal en beton, dus hogere constructiehoogten; • beperkte overspanning van balklagen: in traditionele balklagen zijn overspanningen te maken tot maximaal 6 m; • bijna onbeperkte overspanning in speciale houtconstructies. Met gelamineerde liggers of spanten zijn door het lage gewicht juist gigantische overspanningen denkbaar tot 100 m of meer; • relatief ongevoelig voor thermische uitzetting. Dragende eigenschappen Druksterkte σ in N/mm2 Treksterkte σ in N/mm

2

Stijfheid E in N/mm2 Volumieke massa in kg/m3

10 10 7.000 550

Toelaatbare druksterkte/gewicht SGR in 1/m Thermische uitzetting α in 10-5 m/m·K

1.200

Thermische geleiding λ in W/mK

0,14

Soortelijke warmte c in J/kgK

1.880 –

Figuur 5.9 Eigenschappen naaldhout

Duurzaamheid Ten aanzien van duurzaamheid, onderhoud en als afgeleide de milieubelasting kan het volgende worden gesteld: • duurzaamheid is sterk afhankelijk van het onderhoud: verschillende houtsoorten vragen een al dan niet verdergaande beschermende behandeling; • gevaar voor rotting door condensvorming en lekkage. Een zorgvuldige detaillering vooral door afdoende inwendige ventilatie is een noodzaak; • geringe milieubelasting. Hoewel de meningen hierover verdeeld zijn, is de algemene opvatting dat door heraanplant, hergebruik en lage afvalresten de balans in het voordeel van de (duurzaam geproduceerde) houtsoorten doorslaat; • hout is ook voor het binnenmilieu een zeer aangenaam bouwmateriaal.

06950424_hfdst05.indd 144

Hout dat vochtig wordt, maar daarna snel kan drogen, wordt niet snel door rot aangetast, daarvoor is de eerder genoemde ventilatie een belangrijke randvoorwaarde. Hout dat permanent onder water staat, komt niet in contact met zuurstof en is daardoor ook ongevoelig. Het meest gevoelig is hout aan de gevel en op de grens van water en lucht. Daar worden dan ook vaak houtsoorten toegepast die een hoge weerstand tegen aantasting bezitten, zoals loofhout, dan wel door verduurzaming of afwerking hiertegen bestand zijn.

0,5

Scheidende eigenschappen

Dampdiffusieweerstand μ

5.1.4 Conserveringen Hout vervormt niet alleen door veranderingen in het vochtgehalte, het vocht kan samen met een aantal andere factoren ook de oorzaak van aantasting door schimmels zijn (de zogenoemde houtrot). Voor het optreden van houtrot moet: • vochtgehalte hoger zijn dan 20%; • zuurstof aanwezig zijn; • temperatuur niet te laag zijn.

Europees naaldhout heeft een lage weerstand tegen aantasting en moet bij voortdurende blootstelling aan vocht worden verduurzaamd. Hiervoor kunnen de volgende methoden worden toegepast: • vacuüm- en drukmethode, met sterk fixerende zouten voor gevelbekleding en tuinbouw; • dompelen gevolgd door diffusie, voor gevelbekleding en kozijnen; • plaatselijk verduurzamen, voor kozijnen. ▶▶ Voor het verduurzamen van hout zie deel 5 Afbouw, hoofdstuk 7.

5.1.5 Normen Voor balklagen wordt vooral vurenhout gebruikt. In de TGB 1990 worden voor vuren-, grenen- en dennenhout dezelfde sterktecijfers aangehouden, waarbij men kortweg over Europees naaldhout spreekt. Hogere toelaatbare spanningen zijn alleen toegestaan bij strengere kwaliteitssortering volgens de KVH. Bij het bepalen van de balkzwaarte moet er rekening worden gehouden met courante handelsmaten, zie de KVH 2000. Doorgaans zijn de lengtematen tot 4,800 m uit voorraad leverbaar; langere maten tot maximaal 6,000 m kunnen niet altijd direct worden geleverd.

22-11-2005 11:03:40

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

5.2 Houten balklagen

145

van begane-grondbalklaag, verdiepingsbalklaag, zolder- of kapbalklaag, enzovoort.

Zoals al is vermeld, worden houten balklagen nog voornamelijk toegepast voor begane-grondvloeren, verdiepingsvloeren en zoldervloeren van eengezinswoningen die in houtskeletbouw worden opgetrokken. Omdat men echter bij verbouw of renovatiewerkzaamheden nog veelvuldig met de bestaande houten balklagen in aanraking komt, kunnen zij niet onvermeld blijven. Daarnaast blijft voor kleinschalige bouwwerken een houten balklaag voor het platte dak een uitstekende toepassing. 5.2.1 Balklagen Voor balklagen wordt veelal vurenhout gebruikt. Bij het bepalen van de balkzwaarte moet rekening worden gehouden met courante handelsmaten.

Balk en bint De termen balk en bint zijn twee benamingen voor hetzelfde begrip; ze worden afwisselend gebruikt. Hetzelfde geldt voor balklaag en bintlaag. Naar het doel van de balklaag wordt gesproken

Overspanning De balken worden bij voorkeur in de richting van de kortste overspanning gelegd. Meestal is dit van bouwmuur tot bouwmuur, waarbij meestal een tussensteunpunt noodzakelijk is, en evenwijdig aan de gevels. De gevels met veelal grote lichtopeningen worden dan niet nog eens door vloerdelen belast. Van deze regel kan worden afgeweken, als bijvoorbeeld de stijfheid van het bouwwerk of het onderlinge verband tussen de muren een andere richting rechtvaardigt. Zolderbalken worden bij voorkeur in de richting van de spanten gelegd, omdat deze dan de zijdelingse druk die de spanten veroorzaken, kunnen opnemen. Onder overspanning wordt de binnenwerkse maat of de dagmaat tussen de muren plus tweemaal de halve oplegging verstaan. Voor het berekenen wordt als lengte de dagmaat plus 150 mm genomen, figuur 5.10-1 en 5.10-2.

voor berekening balkzwaarte: l = dagmaat + 150 mm dagmaat

1

lengte doorsnede balklaag halfslachtige draagmuur

voor berekening balkzwaarte: l = grootste dagmaat + 150 mm dagmaat

2

dagmaat

lengte doorsnede balklaag met ondersteuning

strijkbalk 80 a 150 mm

3

maat hart-op-hart < = 750 mm

dwarsdoorsnede balklaag

Figuur 5.10 Houten balklaag

06950424_hfdst05.indd 145

22-11-2005 11:03:40

146

Hartafstand De onderlinge afstand wordt gerekend van het midden van de balkdikte, aangeduid met hart op hart (h.o.h.), figuur 5.10-3. Deze h.o.h.-afstand wordt mede bepaald door de dikte en de kwaliteit van de vloerdelen die over de balken komen. Gewoonlijk moet vloerhout niet minder dan 20 mm dik zijn bij een balkafstand van maximaal 650 mm h.o.h. Strijkbalken Het is gebruikelijk en bij buitenmuren zelfs noodzakelijk dat de eerste balk, de strijkbalk, wordt vrijgehouden van de muur. Dit gebeurt bij buitenmuren om te voorkomen dat vocht uit de muur in het hout trekt en om staande leidingen langs de muur te kunnen aanbrengen. Als vrije ruimte wordt gewoonlijk 50 tot 120 mm genomen, afhankelijk van de soort en afmetingen van de verticale leidingen. Niet meer, anders wordt het overstek van de vloerdelen te groot. Opleggingen De muren waarin de balkeinden zijn opgelegd, zijn de bouwmuren, of balk- of vloerdragende muren. In het algemeen zijn deze muren ten minste steens dik. Spouwmuren van tweemaal een halve steen worden gewoonlijk gelijkgesteld met een steensmuur. In halfsteensmuren worden gewoonlijk geen balk- of vloereinden opgelegd. Doorgaande balken mogen echter wel steunen op een halfsteensmuur. De muur heet dan balksteunend of ook wel halfslachtige draagmuur. 5.2.2 Sparingen In de meeste vloeren moeten openingen worden gehouden voor het doorvoeren van trappen, rook- en ventilatiekanalen, enzovoort. De balklaag moet plaatselijk worden onderbroken zonder het draagvermogen te verminderen. Deze onderbrekingen heten ravelingen, figuur 5.11.

De doorlopende balken direct naast de opening heten hoofd- of raveelbalk. Deze balken dragen een groter vloerveld en dus ook een grotere belasting dan de andere balken. Deze belastingstoename is uiteraard afhankelijk van de grootte van de raveelopening. Meestal moeten de raveelbalken dan ook zwaarder worden dan

06950424_hfdst05.indd 146

de andere balken. Uit praktische overwegingen wordt de hoogte gelijk gehouden. Ze kunnen dan alleen breder (dikker) worden gemaakt. Een andere methode is twee normale balken tegen elkaar te leggen en ze eventueel met draadnagels of kramplaten en bouten tot een balk samen te voegen. De kortere balken heten kreupele of staartbalken; ook worden ze wel zonder meer staarten genoemd. Ook hier krijgen ze uit praktische overwegingen dezelfde afmetingen als de andere balken. De staarten komen te rusten in het raveelhout. De raveelverbindingen werden vroeger gemaakt met kepen, figuur 5.11-2 en 5.11-3. Deze inkepingen geven aan het geheel een aanzienlijke verzwakking en zijn bijzonder bewerkelijk. Door het toepassen van griphoekankers, of bat-speedy ankers kunnen raveelconstructies worden gemaakt zonder inkepingen. Deze ankers worden gemaakt van ongeveer 1 mm dik gegalvaniseerd metaal. Door de geringe dikte is het niet nodig de metaaldikte in de balken in te laten of uit het vloerhout te kepen. Er zijn drie verschillende griphoekankers, figuur 5.11-4. De gripankers worden met de bijbehorende speciale draadnagels aan het hout genageld. Bat-speedy raveelankers worden voor elke gewenste houtzwaarte vervaardigd, figuur 5.115. Bij het maken van meerdere balklagen leidt de snellere werkwijze ook tot een kostenbesparing. 5.2.3 Verankeringen Balklaag- en vloerconstructies bieden een goede gelegenheid om de muren in horizontale richting te koppelen. De vrije hoogte, dit wil zeggen, de kniklengte van de muren, wordt hierdoor verkleind. Door twee of meer muren aan elkaar te koppelen, wordt dus het gevaar van knikken verkleind, in de normale gevallen zelfs uitgesloten. Muren worden gekoppeld door de balken, om de andere balk, met ankers aan de muur te verbinden.

Bij een begane-grondbalklaag hebben de muren nog geen hoogte die gevaar van knik kan opleveren; daarom wordt deze balklaag niet verankerd. Verankeringen worden aangebracht als de muren hoger dan 2,500 m boven het maaiveld komen.

22-11-2005 11:03:41

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

147

doorgaand kozijn

raveelhout

kreupele balk of staartbalk

1

hoofdbalk of raveelbalk

balkenplan hoofdbalk of raveelbalk

raveelhout

2

traditionele raveelverbinding

4

raveelverbinding met grip - hoekankers

3

traditionele raveelverbinding

5

raveelverbinding met bat - speedy opleganker

Figuur 5.11 Raveelconstructies

Voor het verankeren worden drie soorten ankers toegepast: ◆ haakankers; ◆ strijkbalkankers van stripstaal; ◆ koppelankers. ◆ Haakankers Haakankers zijn in twee materiaalzwaarten in de handel verkrijgbaar. Ze worden aan de uiteinden van de balken bevestigd met ankernagels, met de haak naar boven gericht, zodat deze achter de doorgaande gemetselde lagen boven de balken grijpt, figuur 5.12.

06950424_hfdst05.indd 147

haak o/ 19 mm of / 19 mm

haakanker

veer, breedte 38 a 50 mm dikte 4 a 6 mm

Figuur 5.12 Haakankers

22-11-2005 11:03:41

148

◆ Strijkbalkankers van stripstaal Als een plafond onder tegen de balken komt, worden de ankers meestal ook tegen de onderkant aangebracht, figuur 5.13-2. Wordt het anker boven aangebracht, dan moet de dikte van de strip uit de balken worden gekeept, figuur 5.13-1. Dit verzwakt de balken en er blijft niet veel hout naast het anker over om de vloerdelen te spijkeren. Strijkbalkankers moeten voor elke balklaag apart worden gemaakt. Ze haken achter de tweede of derde balk, gerekend van de muur af. De maat wordt aan de ruime kant genomen. Het overblijvende gedeelte wordt aangevuld met wiggen die, nadat ze vastgeslagen zijn, nog even aan de balk worden vastgespijkerd, omdat

ze anders bij krimpen van het hout los kunnen raken. ◆ Koppelankers Koppelankers worden toegepast als de balken in elkaars verlengde komen te liggen. Ze worden gemaakt van stalen strippen van 4 × 38 tot 8 × 50 mm, of van hout van ten minste 20 × 75 mm met een minimale lengte van 600 mm. Koppelankers bevorderen de geluidsoverdracht. Liggen de balken niet in elkaars verlengde, dan worden elk van de balkeinden van een apart haakanker voorzien, figuur 5.14.

strip, breed 38 a 50 mm dik 4 a 8 mm hout 22 x 75 mm

wiggen

1a

1b

zijaanzicht strijkbalkanker boven op de balklaag

bovenaanzicht strijkbalkanker boven op de balklaag

wiggen

2

zijaanzicht strijkbalkanker onder tegen de balklaag

Figuur 5.13 Strijkbalkankers

06950424_hfdst05.indd 148

Figuur 5.14 Koppelankers

5.2.4 Vloerhout Worden traditionele balklagen toegepast, dan is het feitelijke loopvlak een toevoeging. Deze houten vloeren worden in het algemeen gemaakt van vurenhout, figuur 5.15-1. Door de zachtheid van dit hout, het zichtbaar blijven van de draadnagels en het ontstaan van naden door krimpen van het hout, zijn deze vloeren minder geschikt om zichtbaar te blijven. Het is dan ook gebruikelijk ze met een of andere vloerbedekking te beleggen.

Vloerdelen Vloerplanken of -delen worden aan vier zijden geschaafd, waardoor ze alle even breed en, wat zeer belangrijk is, ook alle even dik worden. Om het wisselen van de vloerdelen te voorkomen wordt aan de beide zijden respectievelijk een groef en een messing geschaafd, figuur 5.15-2. Omdat vloerdelen altijd iets kromtrekken, wordt de hartzijde boven en de holle kant onder genomen, figuur 5.15-3. Geschaafde en geploegde delen

22-11-2005 11:03:42

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

(afgekort: g.g.-delen) zijn ten minste 21 mm dik; voor beter werk ook wel 28 mm. De meest gebruikelijke breedte is 92, 117 of 142 mm. Hoewel vloerhout droog wordt verwerkt, ontstaan er op den duur door het krimpen toch nog naden. Om deze naden zo smal mogelijk te houden, moeten de delen voor het bevestigen worden aangedreven, dit wil zeggen, zo stijf mogelijk tegen elkaar worden geperst. Het aandrijven gebeurt met speciale vloeraandrijvers.

1

1

2

< = 750

vloerplan werkende breedte messing

2

groef

Daarna worden de spijkerkoppen over het hele vloeroppervlak in het hout gedreven. Het is zeer arbeidsintensief werk, daarom wordt er gebruikgemaakt van een spijker- of nietmachine. Liggen de verschillende aansluitingen of naden niet gelijk, dan worden ze met een blokschaaf vlak geschaafd. Een vloerbedekking die op een vlakke en betrekkelijk krimpvrije ondervloer wordt gelegd, slijt minder snel en blijft mooier liggen. Het is daarom beter om de vloeren met 4 mm hardboard of 6 mm spaanplaat te bekleden. De platen worden met behulp van een, met of zonder perslucht aangedreven, nietmachine op de ondervloer geniet. Strokenvloeren Vloeren van een hardere en fraaiere houtsoort worden aangebracht met een onzichtbare, verdekte of blinde vernageling. Zo’n vloer wordt een strokenvloer genoemd, figuur 5.16. Van de betrekkelijk zachte houtsoorten zoals oregon pine en esdoorn worden stroken van kwartiergezaagd hout gemaakt.

doorsnede plank

1

geschaafd en gestroopt

3

doorsnede plank; hartzijde naar boven gelegd

1

pasvoegen tegen muur

4

149

2 500 a 550

vloerplan

3

detail 1; aansluiting vloer aan muur

detail 2 kopse - aansluiting planken

stuiknaad

5

2 detail 2; aansluiting kopse-kanten planken op balk

detail 1; muuraansluiting

( schaal 1 : 5 )

Figuur 5.16 Strokenvloer

Figuur 5.15 Houten vloer met vloerdelen

06950424_hfdst05.indd 149

22-11-2005 11:03:43

150

Hardere tropische houtsoorten zijn echter meer geschikt voor strokenvloeren, ook al zijn ze niet kwartiergezaagd. Ze worden minder gauw vuil en bekrast dan de zachte vloeren. De vloerdelen zijn minimaal 20 mm dik en maximaal 80 mm breed. Bij een houtdikte van 20 mm mogen de balken niet meer dan 500 mm h.o.h. worden gelegd. Als later een strokenvloer moet worden aangebracht, moet daar al bij het ontwerpen van de balklaag rekening mee worden gehouden. Om het eventueel zwellen van de vloerdelen mogelijk te maken, wordt een flinke naad tussen vloerhout en muur gehouden, figuur 5.16-2. De vloerdelen zijn ook aan de einden van een groef en messing voorzien. Het is dus niet noodzakelijk dat de stuiknaad precies boven een balk komt, figuur 5.16-3. Er mogen echter niet twee stuiken naast elkaar komen. Omdat de vloerdelen met verschillende lengten op het werk worden aangevoerd, is het altijd mogelijk de stuiken ten minste een balkafstand te laten verspringen. Als plint kan een vloerdeel van de strokenvloer worden gebruikt, figuur 5.16-2.

1

plaatbreedte

2 3 plaatlengte

1

2

vloer

detail 1

detail 2

Figuur 5.17 Vloeren van plaatmateriaal

06950424_hfdst05.indd 150

detail 3

Vloeren van plaatmateriaal Van spaanplaat of triplex met een dikte van 14 tot 22 mm zijn goede vlakke vloeren te maken, figuur 5.17. De platen kunnen met hun lange zijde evenwijdig aan, of haaks op de lengterichting van de balklaag worden gelegd. Door de draadrichting van de buitenste lagen haaks op de balken te nemen is de doorbuiging van de triplexplaat minimaal. Wanneer de stuiken op de balken verspringen, ontstaat er een zeer vormvast vloerveld. De stuiken van de platen die tussen de balken komen en de randen van de dunnere platen moeten door een balkje worden ondersteund. De ondersteuning van de randen kan bij de dikkere platen of bij een kleine h.o.h.-afstand van de balken achterwege blijven. Als de platen bij de stuiken van groeven met een veer worden voorzien, is een ondersteuning niet nodig. Om zonder veel zagen en plaatafval snel te kunnen werken, moeten de h.o.h.-afstanden van de balken en de afmetingen van de platen met elkaar in overeenstemming zijn. 5.2.5 Ontwerp balklagen Voordat men een balklaag gaat ontwerpen, moet er eerst een zorgvuldige berekening worden opgezet. Deze berekeningen moeten worden uitgevoerd volgens de richtlijnen van de TGB 1990. De houtmaten en sortering naar kwaliteit van de vloerbalken en vloerdelen worden vastgesteld volgens normen van de KVH. Het Centrum Hout heeft om dit regelmatig terugkerend rekenwerk te vermijden Technische Houtdocumentatie samengesteld. Door verschillende soorten vloerhout in uiteenlopende diktematen te combineren met kwaliteit zijn er zowel voor de begane grond als voor de verdieping series tabellen waarin deze combinaties zijn uitgewerkt.

Is een balklaag te ontwerpen door alle balken dezelfde ongeveer maximaal toelaatbare afstanden hart op hart te geven, dan is dit de eenvoudigste oplossing. Meestal moet dan echter de juiste plaats en de grootte van de ravelingen worden verkregen door het aanbrengen van extra raveelen staartbalkjes.

22-11-2005 11:03:44

280

4000 a

a

280

a

a

2445

systeemvloer hal

ruimte voor leidingen meterkast

wc

2390

220

2

9400

kruipluik kruipgat

4

1240

75

830

a

220

1

10 x 620

5080

balken 75 x 200

woonkamer

kruipluik met eventueel de watermeter

151

280

a

keuken

3450

220

120

meterkast

280

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

5

Figuur 5.18 Ontwerp begane-grondbalklaag

Komen in een gebouw verschillende overspanningen voor, dan wordt bij voorkeur geprobeerd toch dezelfde houtafmetingen, gebaseerd op de grootste overspanning, toe te passen. Ditzelfde geldt ook voor de verschillende verdiepingen. De hieruit voortkomende verschillende afstanden hart op hart zijn op een bouwwerk in het algemeen niet zo hinderlijk als het gebruik van een groot aantal verschillende houtzwaarten. 5.2.6 Begane-grondbalklaag Als er voor de begane grond een houten balklaag wordt (werd) toegepast, is dit veelal in combinatie met een betonnen vloer. In het woongedeelte komt een houten vloerconstructie en in het min of meer natte gedeelte van de woning, zoals de keuken en de wc, een stenen vloer. Ook in de entree en de gang wordt dikwijls een stenen vloer gemaakt. Figuur 5.18 geeft een voorbeeld van een begane-grondvloer van een eenvoudige woning. In figuur 5.19 worden hiervan enkele details gegeven.

06950424_hfdst05.indd 151

a

a

130

280

a

130

a a = ventilatie

4125

balken 75 x 200

a a

280

3080

5 x 590

uitmetselen onder de betonplaat

7 x 560

3

( schaal 1:100 )

Bescherming tegen rotting De vaak aangevoerde bezwaren dat een beganegrondvloer van hout kan vergaan door verrotting als gevolg van schimmelaantasting zijn zeker niet denkbeeldig. Deze vloeren zijn dan ook alleen maar te maken als er wordt gezorgd voor: • goede bodemafsluiting van bijvoorbeeld 60 à 80 mm beton; • cementraam (trasraam) van ten minste 600 mm hoogte, namelijk 300 mm onder en evenveel boven het maaiveld. Meestal begint de aanleg iets lager, om bodemafsluiting tegen het cementraam te laten aansluiten; • ventilatie van de vrije ruimte tussen vloer en bodemafsluiting, met als doel de relatieve vochtigheid lager dan 80% te houden. Door het aanbrengen van tegenover elkaar geplaatste ventilatieopeningen, wordt gezorgd dat er geen stilstaande en zeker geen vochtige lucht in de kruipruimte onder de vloer aanwezig is. De ge-

22-11-2005 11:03:45

152

indien afwezig spouw opvullen met isolatie P=0

75 mm isolatie ( opgespoten )

P=0

- 300

muisdicht rooster

+ _ 600

2 22 x 45 h.o.h. 400 mm 100 mm minerale wol folie

1

5a

bodemafsluiting

renovatie koker voor ventilatie indien ventilatieopeningen ontbreken

eventuele uitvlaklaag

ventilatie kruipruimte

3

4

5

( schaal 1: 20 )

Figuur 5.19 Details begane-grondbalklaag

zamenlijke doorlaatopening in elk van de gevels moet bij voorkeur 100 mm2 per m2 vloeroppervlak bedragen; • ligging bovenkant vloeren ten minste 200 mm boven omliggend maaiveld. Bovendien moeten er maatregelen ten behoeve van de warmte-isolatie worden genomen. Ventilatie Ventilatiegaten moeten van muisdichte roosters worden voorzien. De ventilatie van spouw en de kruipruimte moeten van elkaar gescheiden blijven. Dit kan gebeuren door gebruik van speciale kunststof kokers met roosters, figuur 5.19-5a. Brandveiligheid Aan de brandveiligheid en geluidsisolatie van vloeren boven een kruipruimte of boven een tot die woning horende kelder worden geen bijzondere eisen gesteld.

06950424_hfdst05.indd 152

Warmte-isolatie Voor een houten vloer van 21 mm dikte kan slechts op een warmteweerstand R = 0,15 m2 K/W worden gerekend. Daaruit blijkt dat de vroeger veel toegepaste houten vloeren zonder verdere afwerking beslist niet voldoen aan de huidige eisen. Het Bouwbesluit eist t.a.v. de warmteisolatie van de vloer van een woning boven een kelder, berging o.d. besloten ruimte een berekening van de energieprestatie. Hiervoor moet de warmteweerstand R veelal ten minste 3,0 m2 K/W bedragen. Aan deze eis is door het aanbrengen van een isolatiemateriaal wel te voldoen. Luchtdichtheid Ook de luchtdichtheid van een houten vloer is op zichzelf slecht en voldoet niet meer aan de huidige eisen zonder aanvullende maatregelen. Luchtdichtheid begane-grondvloeren Het Bouwbesluit eist dat de luchtdoorlatendheid van begane-grondvloeren niet hoger mag

22-11-2005 11:03:46

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

zijn dan 0,02 dm3 per m2 vloeroppervlak bij een drukverschil van 1 Pa. Dit geldt voor de luchtdoorlatendheid van de hele vloer, dat wil zeggen: • onderlinge aansluitingen vloerdelen; • aansluitingen rondom de vloer aan funderingen en muren; • diverse leidingdoorvoeren en eventuele kruipluiken. De totale c-waarde per m2 begane-grondvloer bedraagt maximaal 0,02 dm3/s · m2 · Pa. Ook moet ervoor worden gezorgd dat geen gassen en schadelijke stoffen uit de ondergrond in de verblijfsruimten kunnen doordringen. In nieuwbouw kan een goede bodemafsluiting van beton worden toegepast. In de renovatie van bestaande woningen met houten vloeren kan een dampdichte folie met voldoende brede overlappen over de bodem van de kruipruimte worden gelegd. Deze folie moet tegen de funderingsmuren worden opgezet, figuur 5.20.

110

50

110

153

Verbetering warmte-isolatie en luchtdichtheid bestaande houten begane-grondvloeren Verbetering van de warmte-isolatie en de luchtdichtheid van bestaande houten begane-grondvloeren is geen eenvoudige zaak. Want er moet toch worden gezorgd voor voldoende ventilatie met de buitenlucht om verstikken van de houten balken te voorkomen. In de SBR 200 wordt hiervoor per gevel een ventilatieopening van 400 mm2 per m2 vloeroppervlak aangeraden. De luchtdichtheid van de houten vloer wordt al sterk verbeterd door het aanbrengen van een uitvlaklaag van plaatmateriaal, dat door de vloerdelen in de balklaag moet worden vastgeschroefd. Extra aandacht vraagt de randaansluiting. De isolatie van de houten vloer wordt verbeterd met platen minerale wol, ten minste 100 mm dik, die tussen de balken op onderlangs de vloerbalken bevestigde tengels h.o.h. 400 mm worden gelegd, figuur 5.20. Optrekkend bodemvocht kan worden gekeerd met de hiervoor al genoemde laag dampdichte folie op de bodem van de kruipruimte. Eventueel moet ook, door

10 stucwerk zonodig aanhelen

naisolatie ca. 50 mm gevelmetselwerk peil = 0

metselwerk kierdichting uitvlaklaag geschroefd op de balklaag vloerhout

maaiveld 125 - p

balklaag minerale wol 100 mm 22 x 45 h.o.h 400 mm

1

bestaande toestand

balkoplegging zonodig aanhelen renovatie ventilatiekoker eventuele kering optrekkend vocht

bodemafsluiting gemetselde fundering

2

verbeterde toestand

Figuur 5.20 Verbetering isolatie en luchtdichtheid houten begane-grondvloer

06950424_hfdst05.indd 153

22-11-2005 11:03:46

154

onderslag

gemetselde poer

1

2

langsdoorsnede

( schaal 1:50 )

dwarsdoorsnede

Figuur 5.21 Onderslag en poeren

3450

2610

70

120 3 x 400

raveelbintanker

120

100 x 200 2250

130

450

2520

betonvloer

2 x 530

6 x 545

200 450

1100

slaapkamer

balken 75 x 200

9400

slaapkamer

3400

slaapkamer

280

280

220

trapgat

2520

4000

110

280

130

280

Onderslagbalken Om voor de begane-grondbalklaag lichter balkhout te kunnen gebruiken en ook om de balklaag stijver te maken (dus minder kans op doorbuiging te geven), kunnen er onder de balklaag onderslagbalken worden aangebracht, haaks op

de balkrichting. De afmetingen van deze onderslagbalken kunnen nog worden verminderd door het plaatsen van tussensteunpunten, in de vorm van kleine kolommetjes van metselwerk of beton. Deze kolommetjes worden poeren genoemd, figuur 5.21. Bij een fundering op palen is er voor de poer een extra paal nodig. De poeren komen dan op een grotere h.o.h.-afstand van elkaar en worden, evenals de onderslagbalk, uitgevoerd in beton.

1130

bijvoorbeeld injecteren in het binnenspouwblad een kering tegen optrekkend vocht worden aangebracht, figuur 5.20.

4180

koppelanker

7 x 560

4900

9 x 530

dubbele balken voor ondersteuning oorspronkelijke inbouwkasten

balken 75 x 200

strijkbalkanker

280

doorgaand kozijn

130

130

280

haakanker

( schaal 1:100 )

Figuur 5.22 Ontwerp verdiepingsbalklaag

06950424_hfdst05.indd 154

22-11-2005 11:03:48

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

5.2.7 Verdiepingsbalklaag Figuur 5.22 geeft de verdiepingsbalklaag voor een eenvoudige woning. In deze tekening is de balkverankering aangegeven. Aan de hedendaagse eisen brandveiligheid en geluidsisolatie, die al dan niet worden gesteld aan verdiepingsvloeren die de scheiding vormen tussen twee woningen of met een niet tot die woning horende ruimte, kan een houten vloer met een verouderde plafondconstructie niet voldoen.

is besteed, in combinatie met een zorgvuldig aangebrachte laag minerale wol. Een gipskartonplaat van 12,5 mm kan daarbij een brandwerendheid van 20 minuten leveren, figuur 5.23-1. Voor woningscheidende vloeren, figuur 5.23-2, is een brandwerendheid van zestig minuten vereist die door hetzij een dubbele gipskartonplaat van 12,5 mm dan wel door een enkele plaat in combinatie met het aanhelen van het bestaande stucwerk op het plafonds wordt bereikt.

Brandveiligheid Afhankelijk van de aangrenzende ruimten kan een brandwerendheid zijn vereist van twintig tot zestig minuten. De brandveiligheid van een bestaande balklaag hangt samen met de dikte van de brandwerende laag die door het plafond wordt gevormd. Hiervoor kunnen gipskartonplaten worden gebruikt waarbij grote aandacht aan naden en kieren

Geluidsisolatie De geluidsisolatie-eisen kunnen worden bereikt door een combinatie van isolatiematerialen (zoals onverpakte minerale wol ter demping in de holle vloerconstructie) met enkele of meerdere gipsplaten al dan niet verend of vrijhangend bevestigd. Als optimum kan een zwevende dekvloer worden toegepast.

155

zwevende dekvloer (vrij houden van wand) houtachtige plaat of 35 mm zand cement estrich 20 mm minerale wol harde persing

minerale wol 0 dB

– 20 dB

2 x 12,5 mm gipskartonplaat

a

1

metalen veerregel

plafond met gipsplaat op rachels

2

a

100 mm onverpakte minerale wol

houten vloer met zwevende dekvloer

bestaand plafond indien nodig aanhelen

minerale wol 0 dB

– 15 dB

b

12,5 mm gipsplaat

1

plafond met gipsplaat op veerregels

1

verdiepingsbalklaag

45 mm minerale wol ( schaal 1: 20 )

U / C - profiel h.o.h. 600 mm

2

b

2

houten vloer met vrijhangend plafond woningscheidende balklaag

( schaal 1: 20 )

Figuur 5.23 Details verdiepings- en woningscheidende balklaag

06950424_hfdst05.indd 155

22-11-2005 11:03:48

156

gelaste strip

6 x 38

koppelanker

1

verzonken halfsteensmuur

klossen

2

3

steensmuur

koppeling balken boven onderslagbalk

( schaal 1:10 )

Figuur 5.24 Onderslagbalken

Voor verdiepingsvloeren, figuur 5.23-1, is de eis –20 dB die door een combinatie van minerale wol en gipsplaat op rachels kan worden bereikt. Toepassing van metalen veerregel brengt een verbetering van 5 dB, figuur 5.23-1b. Voor woningscheidende vloeren, figuur 5.23, is de eis 0 dB. Hiertoe moet of een zwevende dekvloer in droge of natte uitvoering worden toegepast of een vrijdragend plafond op bijvoorbeeld U- of C-profielen. Aansluiting tussenwanden Muren die niet door muren van de daaronder gelegen verdieping worden ondersteund, moeten worden opgevangen door onderslagbalken. Deze balken zijn meestal van staal, figuur 5.24. De verankering van houten aan stalen balken kan gebeuren door koppel- of klauwankers, figuur 5.24-1 of door aangelaste strippen, figuur 5.24-2. De stalen balken moeten brandwerend worden bekleed. Het is van belang de onderkant van de stalen balk iets vrij te houden van de plafondtengels om te voorkomen dat, wanneer de stalen balk meer doorbuigt dan de houten balk, het plafond onder de stalen balk gaat scheuren. Lichte scheidings- of separatiewanden kunnen op een houten vloer worden geplaatst, mits ervoor wordt gezorgd dat onder de separatie een balk ligt, figuur 5.25-2.

06950424_hfdst05.indd 156

Een bezwaar is dat door het krimpen van de balk de vloer iets zakt en dus ook de wand. Hierdoor is de kans groot dat de wand gaat scheuren. Zwaardere scheidingswanden kunnen op een dubbele balk worden geplaatst, figuur 5.25-1.

halfsteens muur metal stud

1

dubbele balk bij bestaande, zwaardere wand

2

enkele balk bij nieuwe, lichte wand ( schaal 1: 20 )

Figuur 5.25 Niet-dragende wand op houten vloer

Van beneden komende, niet-doorgaande muren eindigen enkele centimeters onder de onderkant van de vloer. Dan kan het krimpen van het balkhout geen problemen geven, figuur 5.26. Schone balklagen Men spreekt van vuile balklagen als de balken niet worden geschaafd. Dit is veelal het geval als de onderkant van de balklaag niet zichtbaar is (bijvoorbeeld boven een kruipruimte) of als

22-11-2005 11:03:50

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

157

het doorstuiven van stof voorkomen en kan de elektrische installatie onzichtbaar worden aangebracht, figuur 5.27-2.

eventueel minerale wol tegen omloopgeluid

1

balklaag loodrecht op binnenwand

2

balklaag evenwijdig aan binnenwand

Omdat het Bouwbesluit voor vloeren van bewoonbare ruimten in woningen een brandwerendheid van twintig minuten eist, waaraan een houten vloer met een schone balklaag niet voldoet, is deze ‘schone’ vloerconstructie zeer beperkt toepasbaar.

Figuur 5.26 Verdiepingsvloer met niet-doorgaande wanden

tegen de onderkant een plafond wordt aangebracht. Schone balklagen worden samengesteld uit geheel of gedeeltelijk geschaafde balken, al naar gelang de balken geheel of gedeeltelijk zichtbaar blijven. Ook de onderkant van de houten vloer kan zichtbaar blijven. Deze moet dan zijn geschaafd en de naden worden van een V- of sponningsprofiel voorzien, figuur 5.27-1. A

kistbalk A

1

schone balklaag

klossen

1a

doorsnede A - A

traditionele spouwconstructie B

Stenen vloeren op houten balklaag Een van de voorwaarden voor het toepassen van houten vloeren is dat deze vloeren steeds droog moeten blijven. De vloeren van natte ruimten worden daarom minimaal voorzien van een vochtdichte vloerbedekking. Een steenachtige vloer echter is de enige goede oplossing. Het aanbrengen van stenen vloeren bij nieuwbouw is geen probleem. Bij renovatie van woningen is het vaak gewenst dat sommige houten vloeren door stenen vloeren worden vervangen. Als de houten balklaag nog in goede staat verkeert en sterk genoeg is, kan deze dienst doen als draagconstructie voor een daarop aan te brengen dunne betonplaat. De vloerdelen worden verwijderd en vervangen door bijvoorbeeld Lewis-zwaluwstaartplaten. Deze platen fungeren als verloren bekisting en dienen tevens als wapening. De dikte van de betonvloer is afhankelijk van de overspanning, maar kan gemiddeld op 50 mm worden gesteld. Door de vorm van de platen

plinttegel

klossen B

2

schone balklaag met tussenplafond

plinttegel van vloertegel

2a

folie

doorsnede B - B

Figuur 5.27 Traditionele schone balklagen

Het bezwaar van zo’n zichtbare balklaag is dat op de vloer liggend stof bij het belopen van de vloer door de naden naar beneden stuift. Verlichting aan het plafond kan alleen worden aangebracht door ook de elektriciteitsleidingen zichtbaar te monteren. Door het aanbrengen van een plafond (meestal van plaatmaterialen zoals gipskartonplaten) tussen de balken, wordt

06950424_hfdst05.indd 157

ventilatie

vloerdikte bestaande balklaag

1

betonvloer los van de muur

2

betonvloer inkassen

Figuur 5.28 Steenachtige vloer op houten balklaag

22-11-2005 11:03:51

158

kan de lucht vrij om de houten balken circuleren. Door de platen met een draadnagel door de hoge ribbel aan de balklaag te bevestigen is ook een geringe werking van het hout mogelijk. Kunnen de balken gaan krimpen, dan moet de betonvloer los van de muren blijven, figuur 5.28-1. Een goede aansluiting wordt verkregen door de betonvloer in de muren in te kassen, figuur 5.28-2. 5.2.8 Dakbalklaag De belangrijkste toepassing van houten balklagen tegenwoordig is die in een plat dak. Achterliggende redenen zijn de eenvoud van uitvoering enerzijds en veelal de lage eisen aan de scheidende functie. Alleen de warmte-isolerende functie van het dak moet met aanvullende maatregelen worden vervuld. Omdat de belasting van het dak geringer is dan die van vloeren, kunnen er lichtere balken dan wel een grotere h.o.h.afstand worden toegepast.

1

muurankers

moerbalk

1

2

vloerplan

8 x 38 mm

o/ 10 mm

betonnen moerbalk

▶▶ Houten platte daken worden besproken in deel 4a Daken, hoofdstuk 4.

5.2.9 Samengestelde balklagen Bij enkelvoudige balklagen is er maar één stel onderling evenwijdige balken, die op twee tegenover elkaar staande muren van een ruimte zijn opgelegd. Samengestelde balklagen zijn noodzakelijk als de te overspannen ruimte te groot is om met normale houtafmetingen een vloerveld te construeren. In één richting, meestal de kortste overspanning van de ruimte, worden dan moerbalken gelegd waartussen of waarover de lichtere kinderbinten komen, figuur 5.29-1 tot en met 5.29-3. In ruimten van openbare gebouwen en ook in grotere woningen bestonden de balklagen vroeger uit een constructie van zware eiken moerbalken waarin de kinderbintjes rustten die de vloerdelen droegen, figuur 5.29-4 en 5.29-5. Omdat hout van grote afmetingen moeilijk verkrijgbaar is, worden nu (door middel van bouten, kramplaten of ringdeuvels) twee of meer balken met courante houtmaten samengevoegd tot een hoofd- of moerbalk, figuur 5.29-6. Ook gewalste staalprofielen, die al of niet brandvrij worden bekleed of omtimmerd, vinden toepassing, figuur 5.24-3.

06950424_hfdst05.indd 158

2

3

detail 1

detail 2

A

moerbint

4

A

traditionele balklaag moer- en kinderbint

kinderbint

5

traditionele balklaag doorsnede A - A

hoekstaal

6

variant, samengestelde moerbint

Figuur 5.29 Samengestelde balklagen

22-11-2005 11:03:52

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

159

triplex. Door het triplex op de houten regels te lijmen of te spijkeren ontstaan er triplexribpaneelvloeren (stressed-skinpanels), figuur 5.30-1.

5.2.10 Geprefabriceerde vloerconstructies Door prefabricage kan het werken op de bouwplaats onder wisselende weersomstandigheden tot een minimum worden beperkt en kan de kwaliteit worden opgevoerd door de betere outillage in de fabriek. Verhoging van de kwaliteit en verkorting van de bouwtijd behoeft dan ook niet duurder te zijn. Wel moeten de specifieke voorwaarden voor prefabricage in acht worden genomen. De elementen moeten eenvoudig kunnen worden getransporteerd en gemakkelijk in het werk zijn aan te brengen.

De randen en stuiknaden van de triplexplaten moeten door vulklossen worden ondersteund. De afmetingen van de vloerelementen en h.o.h.maat van de ribben houden verband met de afmetingen van de platen triplex. Doosvormige elementen ontstaan door ook aan de onderzijde een plaat triplex of spaanplaat aan te brengen. Bij voldoende toezicht op de prefabricage kunnen de vloerelementen worden berekend als een samenspel van T- of I-liggers, figuur 5.30-1 en 5.30-2. De stijfheid van deze doosconstructies maakt overspanningen tot 5,500 m mogelijk zonder te grote doorbuiging. Een veel toegepaste combinatie vormen de ribben h.o.h. 400 mm met triplex ter dikte van 16 mm. Deze vloerelementen kunnen bij de toepassing als dakelement ook worden voorzien van isolatiemateriaal. De klossen worden dan halfhoog uitgevoerd zodat langsventilatie mogelijk is, figuur 5.30-2a.

Het stellen en bevestigen van de vloerelementen in de bouw is doorgaans moeilijker dan het prefabriceren van de vloerelementen zelf. Vooral bij grotere series is deze montage van groot belang. Meestal wordt er constructiehout toegepast, omdat hierop hogere toelaatbare spanningen kunnen worden toegelaten. Na het schaven blijft de maattolerantie beperkt tot plus of min 1 mm. Triplexribpaneelvloeren Voor geprefabriceerde vloerelementen van hout wordt het vloerhout veelal vervangen door

bovenste beplating

rib isolatie

onderste beplating

ventilatie

1a

2a

eenvoudige uitvoering

plaatbreedte is elementbreedte bijvoorbeeld 1200 of 1500 mm

vulklos

1b

plaatbreedte is elementbreedte bijvoorbeeld 1200 of 1500 mm

triplex vulklos

evt. opleglengte

eenvoudige uitvoering zonder onderplaat en isolatie en met overlappende aansluiting

uitvoering met isolatie (en ventilatie)

triplex of spaanplaat

2b

evt. opleglengte

uitvoering met onderplaat en isolatie en met veer tussen de elementen

Figuur 5.30 Triplexribpaneelvloeren

06950424_hfdst05.indd 159

22-11-2005 11:03:53

160

Verhouding

Verhouding

h

ℓ

0,450–0,750

–

1 1 − 25 30

–

2–6,5

1 3

1 20

0,450–0,750

l lll l

2–4,5

1 3

1 15

0,450–0,600

l lll l

2,5–6,5

1 3

1 20

0,300–1,000

2,5–8,0

1 3

1 1 − 25 30

0,400–0,750

Doorsnede en zijaanzicht

ddddd

Constructieelement

Vloerdeel

l lll l h hh h h

b bb b b

Verdiepingbalklaag, bij normale belasting

a aa a a

l lll l h hh h h

b bb b b

Verdiepingbalklaag, bij zware belasting

a aa a a

a aa a a h hh h h

Triplexribpaneel

b

h

H.o.h.afstand a in m

h hh h h

b bb b b

Dakbalklaag

Overspanning ℓ in m

l lll l

a aa a a

Figuur 5.31 Vuistregels dimensionering houten balklagen

Europees naaldhout 75

ongeschaafd

100

125

150

160

ongeschaafd 175 200

225

250

275

geschaafd

38

34

44

40

50

46

63

59

75

71

100

96 75 – – – –

100

125

150

160

175 200 geschaafd

225

250

275

minder courante maten zijn aangegeven met de minst courante maten zijn niet in dit schema opgenomen maximale handelslengte: 5700 à 6100 mm grotere lengten leverbaar als 'bestekhout' of gevingerlast hout

Noordamerikaans naaldhout 64

89

140

184

235

286

38

Figuur 5.32 Handelsafmetingen hout

06950424_hfdst05.indd 160

22-11-2005 11:03:56

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

Toepassingsmogelijkheden triplexribpaneelvloeren In een traditionele bouwmethode zijn de triplexribpaneelvloeren onbruikbaar. Bij het optrekken van gevels en bouwmuren in metselwerk zouden de vloerpanelen gelijktijdig met het opgaande werk moeten worden geplaatst. Dat is in verband met beschadigingen en het nat worden van de panelen ontoelaatbaar. Wel is deze constructie te overwegen voor de vloer onder een kapconstructie. Zoldervloer- en kapconstructie worden dan achter elkaar bracht, zodat bezwaren van vervuiling en nat worden zijn ondervangen. Daarnaast is de triplexribpaneelvloer goed toe te passen in een bouwmethode als houtskeletbouw. De belangrijkste toepassing is de dakvloer voor vooral laagbouw in de utiliteitsbouw.

161

aantal standaardafmetingen. Hiermee worden de wand-, vloer- en dakelementen vervaardigd. De wanden bestaan uit stijl- en regelwerken die in hun vlak onvervormbaar worden gemaakt door middel van een beschieting of een enkele maal door middel van schoren. De stabiliteit van de constructie wordt ontleend aan de combinatie van deze wanden en stijve vloervelden en verder aan de onderlinge koppeling van deze elementen, figuur 5.33.

koppelregel

5.2.11 Vuistregels houten balklagen Voor houten balklagen is er een verband tussen de h.o.h.-afstand en de overspanning voor de vereiste breedte en vooral hoogte van de balken. Voor de toepassing in respectievelijk beganegrondvloeren, verdiepingsvloeren en daken zijn in figuur 5.31 de ontwerpregels hiervoor opgenomen. In figuur 5.32 zijn de handelsafmetingen van Europees en Amerikaans naaldhout gegeven.

5.3 Houtskeletbouw Typerend voor houtskeletbouw is de toepassing van hout voor zowel de dragende als de niet-dragende delen van de constructie (wanden, vloeren en dak). In het bouwkundig taalgebruik is de benaming houtskeletbouw nogal misleidend. De draagconstructie van het bouwwerk wordt immers gevormd door wanden en vloeren, waarbij de horizontale krachten naar de fundering worden overgebracht door de schijfwerking van deze bouwdelen. Er is dus geen sprake van een echt skelet en de term ‘houtsysteembouw’ of ‘houtelementenbouw’ zou meer op zijn plaats zijn. 5.3.1 Algemene beschrijving Houtskeletbouw is een eenvoudige en logische bouwmethode waarbij er voor de constructie gebruik wordt gemaakt van hout in een beperkt

06950424_hfdst05.indd 161

Figuur 5.33 Houtskeletbouw (platformmethode)

De triplexbeschieting van de gevelwanden en het dak wordt aan de buitenzijde voorzien van een laag water- en windkerend, maar dampdoorlatend bouwfolie, zeer toepasselijk wel eens de regenjas genoemd. Hierop komt dan in de afbouwfase de buitenbekleding respectievelijk de dakbedekking.

22-11-2005 11:03:58

162

De binnenbekleding bestaat meestal uit gipskartonplaten waarmee op een goedkope manier een zeer goede brandwerendheid wordt verkregen, die ruimschoots voldoet aan de gestelde eisen. Op deze gipskartonplaten kunnen vrijwel alle gebruikelijke wandafwerkingen worden aangebracht. Om condensatie in de gevelconstructie uit te sluiten, wordt achter de gipskartonplaten een dampremmende folie aangebracht, terwijl er tussen de stijlen ruimte is voor het thermisch en akoestisch isolatiemateriaal.Voor de buitenbekleding ten slotte is er een vrije keuze uit diverse materialen, zoals metselsteen, hout, metaal, plaatmaterialen en stucadoorswerk. Bouwfysisch is deze opbouw optimaal en tevens wordt een duurzame, brandveilige en uitstekend geïsoleerde constructie verkregen. Brandwerendheid en -veiligheid Houtskeletbouw kan ‘ondanks’ het rijkelijk aanwezige hout ruimschoots voldoen aan de brandwerendheidseisen. De vereiste brandwerendheid wordt bij houtskeletbouw voornamelijk verkregen door de juiste dikte en de aard van de afwerklagen (gipskartonplaten). Daarmee wordt de brandwerendheid van elk bouwdeel bewust op het vereiste niveau gebracht. De brandwerendheid berust op de volgende principes:

1

platformmethode: vloer tussen wanden

2

• • •

beplating met gipskarton; vulling spouwruimten met minerale wol; lage inbrandsnelheid hout (40 mm per uur bij eenzijdige inbranding). Bij houtskeletbouw wordt de brandwerendheid dus verkregen door toevoegingen, in tegenstelling tot bijvoorbeeld de steenachtige bouw, waarbij de brandwerendheid van de meeste onderdelen inherent is aan de bouwmethode. Gemiddeld is aan een wand of vloer, voorzien van een gipskartonbeplating dik 12,5 mm, een brandwerendheid toe te kennen van dertig minuten. Bij brandvertragende gipskartonplaten dik 15 mm, is dat circa veertig minuten. Relatief dunne lagen minerale wol kunnen, mits juist toegepast, de brandwerendheid aanzienlijk verhogen. 5.3.2 Houtskeletbouwmethoden In houtskeletbouw zijn diverse methoden ontwikkeld. De belangrijkste zijn: 1 platformmethode, waarbij de belangrijkste karakteristiek van deze methode ligt in de verdiepingshoge wanden, een schema dat zich op elke verdieping herhaalt, figuur 5.34-1; 2 balloonmethode, hierbij lopen de wandstijlen door vanaf de fundering tot aan de dakrand, de

balloonmethode: wand uit een lengte

3

gemodificeerde balloonmethode: wand uit twee lengtes

Figuur 5.34 Verschillende houtskeletbouwmethoden

06950424_hfdst05.indd 162

22-11-2005 11:03:59

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

wanden verkrijgen dus een hoogte van meerdere verdiepingen. Hiertegen worden draagregels voor de verdiepingsvloer aangebracht, figuur 5.34-2; 3 gemodificeerde balloonmethode, waarbij de gebouwhoge wanden zijn vervangen door gekoppelde verdiepingshoge wanden, waardoor er voor de wandstijlen minder lang hout nodig is. De vloerconstructie blijft echter dezelfde, figuur 5.34-3.

De platformmethode biedt meer mogelijkheden bij verdergaande prefabricage, terwijl deze methode ook bij woningen in drie of vier lagen volledig kan worden doorgevoerd. De voorkeur gaat uit naar de platformmethode. 5.3.3 Vloerconstructies

300

1200

400

1000

ankers M10

volgplaat 70 x 70 x 7 draadeind M10

380

800

212

boorankers

950

800

212

2950 1000

120

Opbouw De begane-grondvloer kan zowel in hout als in beton (vanwege de vochtgevoeligheid en dampdichtheid) worden uitgevoerd. De verdiepings- en dakvloeren worden in hout uitgevoerd. Daarbij kan deze geprefabriceerd worden aangeleverd waarbij de opbouw overeenkomsten toont met de in paragraaf 5.2.10 besproken triplexribpanelen.

Bij de balloonmethode is de montage en het transport van de tweeverdiepingshoge wanden lastig. Bovendien zijn, evenals bij de gemodificeerde balloonmethode, de vloeren en de binnenwanden moeilijk te prefabriceren omdat deze naderhand in de constructie moeten worden gebracht. Dat vergt in het algemeen meer arbeidsuren.

400

anker M10

boorankers

booranker M6 lang 100 mm volgring o/ 30 mm

> = 40

11 x 1200

6 x 1200

2

60

60

800

50

ankers M10

900

1200

550

booranker M6

212

3

1

163

( schaal 1:100 ) figuur 1

gedeelte van een ankerplan

( schaal 1:20 ) figuren 2 en 3

Figuur 5.35 Verankering fundering

06950424_hfdst05.indd 163

22-11-2005 11:03:59

164

42,5

9

100

140

12,5 dampremmende laag 120 mm minerale wol 9 mm multiplex water- en windwerend, dampdoorlatend papier onderregel 38 x 120 plint tochtdichting, bijvoorbeeld kit

spouwankers

gemetseld buiten spouwblad

2 x 12,5 mm gipskartonplaat

tochtdichting, bijvoorbeeld kit

spouwventilatie isolatie

ventilatiekoker voor ventilatie kruipruimte muurplaat

vochtkerende laag ondersabeling ankers

open stootvoeg voor afvoer water

ankers

vochtkerende folie ( schaal 1: 20 )

1

2

doorsnede gevel

stijl onderregel triplexplaat isolatie balklaag kopbalk

muurplaat

vochtkerende laag ondersabeling/uitvlaklaag

3

vloeraansluiting funderingsbalk

Figuur 5.36 Details houten begane-grondvloer

06950424_hfdst05.indd 164

doorsnede woningscheidende wand

Fundering Voor de fundering van een houtskeletbouwwoning kunnen de gebruikelijke technieken zoals funderingen op staal of palen worden toegepast. Door het lichte gewicht van de constructie (een houtskeletbouwwoning weegt inclusief de veranderlijke belasting slechts een kwart van een steenachtige woning) kan in het algemeen worden volstaan met een kleiner aantal slankere palen, als ook met een funderingsconstructie van geringere afmetingen. In sommige gevallen zijn voor steenachtige woningen palen nodig en is voor een houtskeletbouwwoning nog een fundering op staal voldoende. De verankering van de houten constructie aan de fundering is voor deze relatief lichte woningen zeer belangrijk. Daarom wordt er een ankerplan gemaakt, waarbij het aantal en het type van de ankers wordt aangegeven. Er zijn hierbij verschillende oplossingen mogelijk afhankelijk van de keuze van het type fundering en begane-grondvloer. Figuur 5.35 geeft een voorbeeld van een dergelijk plan met enkele ankerdetailleringen.

22-11-2005 11:04:00

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

Houten begane-grondvloer Figuur 5.36 toont de aansluiting op de fundering bij toepassing van een houten begane-grondvloer. Op de steenachtige fundering wordt een strook waterdicht materiaal gelegd en daarop wordt een houten stelregel aangebracht, zuiver waterpas gesteld en verankerd aan de ingemetselde of ingestorte ankers. Hierop komt dan de vloerconstructie (meestal geprefabriceerd). Een enkele maal wordt de balklaag opgebouwd uit balken van geschaafd hout in standaardafmetingen, aan de einden gekoppeld door een kopbalk. Over de balken wordt een vloer gelegd van triplex, dik 15 à 16 of 18 à 19 mm, voorzien van messing en groef. Wordt triplex zonder messing en groef toegepast, dan is tegen het wisselen ondersteuning van de stuiknaden nodig. Bij grote overspanningen kunnen onderslagen worden toegepast. Zoals al is opgemerkt, wordt de vloerconstructie tot aan de buitenzijde van het skelet doorgezet.

Betonnen begane-grondvloer Hoewel het voor de hand lijkt te liggen in een houten woning met houten verdiepingsvloeren ook een houten begane-grondvloer toe te passen, is er toch een aantal overwegingen om de woning uit te voeren met een betonnen beganegrondvloer. Enkele van deze overwegingen zijn: • niet alle afwerkingen zijn toepasbaar; • houten vloer is vochtgevoeliger; • warmtecapaciteit stenen vloeren is groter. Figuur 5.37 geeft enige funderingsdetails met een betonnen begane-grondvloer. Verdiepingsvloer Verdiepingsvloeren worden op dezelfde manier geprefabriceerd of een enkele maal samengesteld als de houten begane-grondvloeren, figuur 5.38. Een verhoging van de geluidsisolatie kan worden bereikt door het aanbrengen van extra gipskartonplaten al of niet gecombineerd met minerale wol, figuur 5.39-1. De geluidsisolatie-index, zowel voor luchtgeluid als voor contactgeluid voor houten vloeren zonder adequate voorzieningen is bijzonder laag (-15 dB). Omdat de geluidsisolatie van betonnen vloeren ver boven de eis

De isolatie in een houten begane-grondvloer wordt verkregen door het aanbrengen van isolatieplaten tussen de balken.

42,5

9

100

140

gemetseld buiten spouwblad

165

12,5

2 x 12,5 mm gipskartonplaat

binnenspouwblad in houtskeletbouw boorankers

houtdraadbout

onderregel klossen

tochtdichting, bijvoorbeeld kit ventilatiekoker voor ventilatie kruipruimte

een geisoleerde systeemvloer open stootvoeg voor afvoer water

bodemafsluiting beton of schoon zand op folie

vochtkerende folie

1

prefab beton gevelbalk

funderingsbalk ter plaatse gestort

( schaal 1: 20 )

2

aansluiting bij woningscheidende wand

Figuur 5.37 Details betonnen begane-grondvloer

06950424_hfdst05.indd 165

22-11-2005 11:04:01

166

overspanningsrichting vloerelement

vloerelement-breedte gebaseerd op maten plaatmateriaal ( 3x 2400 en 1x uitzondering )

geprefabriceerde halfopen vloerelementen

trapgat opgenomen in vloerelement balkzwaarte afhankelijk van overspanning

opleggingen op wanden

Figuur 5.38 Geprefabriceerde houten verdiepingsvloer

ligt, is het verstandig de houten vloer van een houtskeletbouwwoning hieraan zoveel mogelijk aan te passen. Dit kan door in plaats van houten regels, tegen de onderkant van de balklaag een metalen veerrail aan te brengen, die het plafond ontkoppelt van de balklaag, figuur 5.39-2. Ook kan een zwevende dekvloer worden toegepast. vloerbalk multiplex

De vloerconstructies die aan de onderzijde zijn voorzien van een gipskarton beplating voldoen aan de hierboven genoemde brandwerendheidseis. Zoals gezegd zorgen de triplexvloerplaten door de bevestiging op balken en kopbalken tevens voor de koppeling van deze onderdelen. Om bij grotere overspanningen de vloeren meer stijfheid te geven en verdraaiing van de balken tegen te gaan, kunnen er andreaskruisen of verspringende klossen worden toegepast. Wordt de vloer in elementen geprefabriceerd, dan bevinden zich daarin al de nodige klossen, figuur 5.40.

houten regel gipskartonplaat metalen veerrail

1 normale toepassing

2

verhoogde geluidisolatie

Figuur 5.39 Opbouw verdiepingsvloer

De eis voor brandwerendheid voor een verdiepingsvloer binnen een woning is twintig minuten. Een toepasbare constructie hiervoor is figuur 5.39: • 15 à 19 mm triplex met messing en groef; • vloerbalken, afmetingen volgens berekening; • metalen veerrail of rachels; • 9 of 12,5 mm gipskarton.

06950424_hfdst05.indd 166

1 andreaskruizen

2

verspringende klossen

Figuur 5.40 Verstijving balklaag

Woningscheidende vloer Voor de geluidsisolatie van een woningscheidende vloer is de eis 0 dB. Deze waarde kan bij een houten vloerconstructie worden bereikt door een vrijhangende plafondconstructie. Door de negatieve invloed van flankerende geluidsoverdracht voldoet dit in een HSB-methode niet. Het

22-11-2005 11:04:04

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT cementdekvloer 50 mm folie isolatieplaten beugels

triplex vloerplaat

vloerbalken

minerale wol minimaal 100 mm

uitvoering met "natte" zwevende dekvloer

+ 5 dB

plaatmateriaal isolatieplaten veerrail

triplex

vloerbalken

platen minerale wol 2 x 50 mm brandisolatiestroken gipskartonplaat 2 x 12,5 mm

2

uitvoering met "droge" zwevende dekvloer

is gebruiksvriendelijker een zwevende dekvloer toe te passen. Figuur 5.41-1 geeft een constructie met een steenachtige zwevende dekvloer. Het nadeel van deze oplossing is dat een ‘natte’ vloer in een ‘droge’ bouwmethode wordt toegepast. Meer afgestemd op houtskeletbouw is het alternatief met een droge zwevende dekvloer, figuur 5.41-2. 5.3.4 Wandconstructies

rachels tegen viltstroken

gipskartonplaat 2 x 12,5 mm

1

167

Opbouw De geprefabriceerde wandelementen worden samengesteld uit stijlen en regels en worden aan de bovenzijde gekoppeld door een koppelregel. De h.o.h.-afstand van de stijlen is in het algemeen 400 of 600 mm. Doordat er gebruik wordt gemaakt van nagelverbindingen, wordt de vaak geringe houtdoorsnede niet verzwakt door verbindingen. De koud op elkaar genagelde delen worden veelal ‘overlapt’ door beschieting, plaatmateriaal, enzovoort, en zo vormvast met elkaar verbonden, figuur 5.42. De afmetingen van de stijlen worden bepaald door de belastingen, maar ook door de gewenste isolerende werking van de stijlen en de isolerende vulling.

0 dB

( schaal 1: 20 )

Figuur 5.41 Details woningscheidende vloer wandbeschieting multiplex nagels h.o.h. 150

dubbele stijl t.p.v. schakeling prefab elementen koppelregel met nagels h.o.h. 300 bovenregel met 2 nagels in elke stijl

nagels h.o.h. 300

nagels h.o.h. 150

latei hulpstijl onderregel

onderregel na montage uitzagen doorlopende stijl

onderregel met 2 nagels in elke stijl

Figuur 5.42 Opbouw vloerdragende wand

06950424_hfdst05.indd 167

22-11-2005 11:04:08

168

Stabiliteit en vormvastheid Bij houtskeletbouw wordt er voor de stabiliteit gebruikgemaakt van (in hun vlak) vormvaste panelen voor wanden en vloeren. De panelen worden vormvast gemaakt door middel van de plaatmaterialen, figuur 5.43-1, of door schoren, figuur 5.43-2. De vormvaste wandelementen zijn te beschouwen als stijve schotten die onderling loodrecht op elkaar worden geplaatst. Door de wanden en vloeren over de hele lengte van de aansluitvlakken aan elkaar vast te nagelen, vormen zij een stabiel geheel. Het is niet noodzakelijk dat iedere vloer op vier stijve schotten rust. Ook al staan de woningen in rijen, ze worden toch steeds qua draagconstructie self-supporting uitgevoerd, omdat de wanden van beide aangrenzende woningen ter wille van de geluidsisolatie los van elkaar worden gehouden.

wandbeschieting

nagels h.o.h. 150 nagels h.o.h. 300

1 stabiel middels plaatmateriaal

2

stabiel middels schoor

Figuur 5.43 Vormvastheid wandelementen

De vormvastheid van wanden en vloeren speelt bij houtskeletbouw een belangrijke rol. Het aantal en de zwaarte van bevestigingsmiddelen, die volgens een vast patroon worden aangebracht, wordt dan ook berekend. Figuur 5.43-1 geeft een voorbeeld van een paneel met draadnagelverbindingen voor triplex. Voor de totale stijfheid van het gebouw is ook de onderlinge verbinding van de wanden en van de wanden met de vloeren van groot belang. Bij prefab-bouw met kleine elementen worden de stijlen om en om tegen elkaar genageld met nagels h.o.h. 150 mm. De onder- en koppelregel worden ook om de 150-300 mm bevestigd.

06950424_hfdst05.indd 168

De stijfheid van een wand kan worden verhoogd door het gebruik van dubbele eindstijlen en een bekleding met triplex aan twee kanten. Als er schoren voor de verstijving worden toegepast, moeten deze zowel op de stijlen als op de onderen bovenregel worden gespijkerd. Warmte-isolatie en dampremmende laag Van groot belang is dat het inwendige van de houtconstructie en de toegepaste isolatiematerialen geen kans krijgen vochtig te worden, noch door condensatie, noch door doorslag van de buitenbekleding. Bij houtskeletbouw wordt hiervoor polyetheenfolie, dik 0,15 mm, aangebracht achter de uit gipskartonplaten bestaande binnenbekleding. Theoretisch is hierdoor het gevaar voor inwendige condensatie uitgesloten; in de praktijk is het door onvermijdelijke onvolkomenheden bij de uitvoering toch nog mogelijk dat enige waterdamp in de constructie doordringt. Deze moet naar buiten kunnen verdwijnen. Daarom wordt bij horizontale triplexbeschieting aan de buitenzijde, op halve verdiepingshoogte, een naad gehouden; bij verticale beschieting moeten er enkele ventilatiegaatjes in de triplexplaat worden geboord. Voor het weren van doorslaand regenwater en wind wordt op de triplex aan de buitenzijde een laag waterkerend bouwpapier aangebracht. De in de wand aanwezige waterdamp moet echter vrij door dit papier kunnen diffunderen. In het algemeen wordt de buitenbekleding op houten regels aangebracht waardoor tussen bekleding en waterkerende laag een spouw ontstaat die licht geventileerd moet worden. Binnenwand De eis voor brandwerendheid voor een binnenwand is twintig minuten. Een toepasbare constructie hiervoor is figuur 5.44-1: • 9 of 12,5 mm gipskarton; • stijl- en regelwerk 38 × 89 mm; • 9 of 12,5 mm gipskarton. Door het aanbrengen van minerale wol of dubbele gipskartonplaten in de wandconstructie wordt de geluidsisolatie verbeterd, figuur 5.44-2. De geluidsisolatie van de binnenwanden ligt minstens in dezelfde orde als bij

22-11-2005 11:04:09

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

gipskartonplaat stijl

169

gipskartonplaat, glasvezelversterkt min. 15 dik of twee lagen gipskartonplaat elk 12,5 dik

gipskartonplaat op half-hardboard minerale wol zonder cachering

stijl

1

binnenwand in normale toepassing

2

minerale wol 90 dik zonder cachering

binnenwand met verhoogde geluidsisolatie

3

spouw

woningscheidende wand

Figuur 5.44 Opbouw binnen- en woningscheidende wand

andere bouwmethoden. Van belang voor de buigslapheid is hierbij de h.o.h.-afstand van de stijlen die bij voorkeur niet kleiner is dan 600 mm. Woningscheidende wand De geluidsisolatie bij houtskeletbouw berust op het principe van de buigslappe wand, in tegenstelling tot de steenachtige bouw, waar de geluidsisolatie berust op massa. Een goede geluidsisolatie tussen de woningen onderling wordt bereikt doordat de woningscheidende wanden consequent tot in de fundering zijn gescheiden, figuur 5.36-2 en 5.37-2. Deze woningscheidende wanden worden opgebouwd uit twee gedeelten, elk bestaande uit stijl en regelwerk, aan de woningzijde bekleed met twee gipskartonplaten dik 12,5 mm en opgevuld met 90 mm minerale wol. De wandgedeelten worden onderling gescheiden door een spouw van 50 mm. Een alternatieve oplossing is toepassing van een brandvertragende gipskartonplaat dik 15 mm, figuur 5.44-3. Hoewel deze wandconstructie een massa heeft van slechts 65 kg/m2, is de gemeten geluidsisolatie in de middenfrequentie van 500 Hz 57 dB. In principe moeten er in de woningscheidende wanden geen wandcontactdozen worden aangebracht ter voorkoming van geluidlekken en onderbreking van de brandwerendheid. Moeten ze er toch komen, dan moeten ze ter weerskanten ten minste een stijlafstand versprongen zijn aangebracht.

06950424_hfdst05.indd 169

De eis voor brandwerendheid van een woningscheidende wand is zestig minuten. De in figuur 5.44-3 getoonde opbouw van de woningscheidende wand kan hier ruimschoots aan voldoen. De gipskartonbeplating van de woningscheidende wand moet ter plaatse van de aansluitingen met bijvoorbeeld de binnenwanden doorlopen. Extra aandacht verdient de aansluiting verdiepingsvloer/woningscheidende wand. Hierin moet een brandstop worden opgenomen om schoorsteenwerking in de spouw tegen te gaan. Verder moeten ten behoeve van geluidwering achter de kopbalk klossen of een strook minerale wol worden opgenomen, figuur 5.45. Lateiconstructies Voor openingen in dragende wanden wordt er gebruikgemaakt van lateien. Deze lateien worden veelal samengesteld uit balken, die worden opgelegd op de kop van een of meer aangespijkerde wandstijlen, figuur 5.46-2. In nietdragende wanden kan soms met een regel van dezelfde houtzwaarte als de stijlen worden volstaan, figuur 5.46-1. Bij grotere overspanningen worden de lateibalken samengesteld uit twee vloerbalken naast elkaar, zonodig gekoppeld met een onder en bovenregel, figuur 5.46-3. Ook worden zelfs gelamineerde liggers toegepast, figuur 5.46-4.

22-11-2005 11:04:10

170

minerale wol dik 120 mm

brandkering (minerale wol)

metalen veerrail

eventueel opvullen met multiplex

brandvertragende gipskartonplaat dik 15 mm tochtdichting klossen 150 gipskartonplaat dik 12,5 mm

1

regel

2

balken

3

balken en regels

4

gelamineerde ligger

stalen strip hart op hart 1200 mm

1

balkrichting loodrecht op de woningscheidende wand

minerale wol dik 120 mm tochtdichting bijvoorbeeld kit minerale wol

metalen veerrail op 150 mm uit zijkant in verband met flexibele hoekaansluiting van gipsplaten

2

metaalstrook + _ 1 mm dik of brandkering van minerale wol kopbalk regel

gipskartonplaat 2 x 12,5 mm

balkrichting loodrecht op de woningscheidende wand (variant)

minerale wol dik 120 mm tochtdichting

brandkering (minerale wol) gipskartonplaten 2 x 12,5 mm

dubbele randbalk regel gipskartonplaat dik 12,5 mm

stalen strip hart op hart 1200 mm

3

balkrichting evenwijdig aan de woningscheidende wand

( schaal 1: 20 )

Figuur 5.45 Aansluitingen woningscheidende wand op verdiepingsvloer

06950424_hfdst05.indd 170

Figuur 5.46 Varianten lateiconstructies

5.3.5 Dakconstructies De dakconstructie kan bestaan uit een platbalklaag, of bij een hellend dak uit gordingen, sporen of spanten. De spanten kunnen worden samengesteld uit houten staven, onderling verbonden door schetsplaten van triplex of metalen nagelplaten, figuur 5.33. De bovenzijde van de constructie wordt in het algemeen bekleed met triplexplaten en een waterkerende dampdoorlatende laag. Daarop komt de afwerking. In het dak respectievelijk de plafondconstructie wordt minerale wol aangebracht en de onderzijde van de constructie wordt bekleed met een laag dampremmende folie en gips kartonplaten, dik 9 of 12,5 mm. De warmteweerstand is, bij een isolatie van 120 mm minerale wol, praktisch gelijk aan die van de houten wand als hiervoor omschreven. 5.3.6 Ontwerp Het maken van een efficiënt bouwkundig ontwerp houdt in dat tijdens het ontwerpproces een aantal financiële afwegingen moet worden gemaakt. Het is daarbij noodzakelijk een aantal varianten tegen elkaar af te wegen. Enkele aandachtspunten zijn: 1 Evenals bij steenachtige vloerconstructies geldt dat een kleine overspanning goedkoper is dan een grote; 2 Grootst mogelijke overspanning, met balken

22-11-2005 11:04:12

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

van handelsafmetingen, bedraagt ongeveer 5,400 m; 3 Bij houtskeletbouw is het mogelijk de vloeren te overspannen van de voor- naar de achtergevel. Er is dan wel een tussensteunpunt nodig (soms wel twee) en er moeten lateiconstructies boven de raamopeningen in de gevel worden gemaakt. Tussensteunpunten kunnen soms gevolgen hebben tot in de fundering. Uitgangspunten bij de keuze van de mate en de plaats van prefabricage zijn: • projectgrootte; • seriegrootte; • verlangde bouwtijd; • beschikbare ruimte op de bouwplaats; • gewicht van de elementen en eventuele benodigde kraancapaciteit. Bij de toepassing van open (aan binnenzijde nog niet afgewerkte) elementen bestaat er minder kans op beschadiging tijdens transport en opslag. De onderlinge verbindingen zijn eenvoudiger in het werk te maken en de leidingen kunnen worden weggewerkt. De toepassing van gesloten (aan beide zijden afgewerkte) elementen loont meer de moeite naar mate de projecten/of de seriegrootte toeneemt. De onderlinge verbinding van de elementen vraagt dan wel bijzondere voorzieningen. De keuze van de mate van prefabricage moet al bij het ontwerp van de woning gebeuren omdat de architectuur erdoor wordt beïnvloed en de hele detaillering ervan afhangt. Modulaire coördinatie Het is van groot belang tot een modulaire maatcoördinatie te komen. In landen waar het metrische stelsel wordt gehanteerd, ligt het meer voor de hand uit te gaan van M = 400 mm, aangepast op de plaatmaten 1,200 × 2,400 m. Is ook hier de beperking van het zaagverlies het uitgangspunt, dan moet worden uitgegaan van een dieptemaat van n × 400 mm (gerekend van de buitenkant stijlen regelwerk van de gevelpanelen) en een overspanning van n × 400 mm + 50 mm (spouw). Bij de nieuwe vrije verdiepingshoogte van 2.600 mm zijn altijd pasplaten nodig.

06950424_hfdst05.indd 171

171

5.4 Houtconstructies Wordt er voor hout als constructiemateriaal gekozen, dan ligt daar meestal een aantal specifieke redenen aan ten grondslag. Dat kan op de eerste plaats een economische of esthetisch bepaalde keuze zijn die met het natuurlijke uiterlijk van het materiaal te maken heeft. Dergelijke constructies blijven dan ook veelal in het zicht. Maar ook de keuze voor een licht constructiemateriaal, waarbij grote en zelfs zeer grote overspanningen haalbaar zijn, kan bepalend zijn, evenals de brandwerende en isolerende eigenschappen. In de huidige bouw wordt hout vooral toegepast in kapconstructies en voor de overspanningsconstructies in laagbouw. In de volgende paragrafen worden achtereenvolgens kolommen, liggers en spanten in hout behandeld. Daarna de verschillende manieren waarop deze constructies stabiel zijn te maken en tot slot volgen enkele vuistregels voor de dimensionering.

1

vierkant

2

5

samengesteld

rechthoekig

3

rond

4

dubbel

Figuur 5.47 Houten kolomvormen

22-11-2005 11:04:13

172

5.4.1 Houten kolommen Kolommen in hout kunnen worden onderscheiden in, figuur 5.47: • vierkante of rechthoekige doorsnede; • ronde doorsnede; • samengestelde doorsnede.

Kolommen met een vierkante of rechthoekige doorsnede zijn het meest gebruikelijk. Zij zijn eenvoudig te zagen en te schaven en daarnaast is de aansluiting op een dergelijke kolom eenvoudiger. Ronde kolommen worden soms vanuit esthetisch oogpunt verkozen en zijn leverbaar in oplopende doorsnede. De aansluiting van liggers vraagt meer aandacht. Samengestelde kolommen bestaan uit twee of soms vier staafdelen met een rechthoekige doorsnede die onderling zijn gekoppeld. Zo ontstaat een kolom met een grotere stijfheid die bovendien een zogenoemd gestapelde aansluiting van een ligger mogelijk maakt, zie paragraaf 5.5.3. 5.4.2 Houten liggers Houten liggers kunnen worden onderscheiden naar: ◆ massieve liggers; ◆ gelamineerde liggers; ◆ vakwerkliggers.

◆ Massieve liggers Massieve liggers bestaan uit uit voorraad leverbare handelsafmetingen van gezaagd hout. Zij worden door de beperkte afmetingen toegepast bij kleinere overspanningen of als secundaire liggers. De afmetingen zijn relatief gering, zie figuur 5.32.

horizontaal gelamineerd hout lopen de lijmnaden horizontaal en worden de grotere lengtes door zogenoemde vingerlassen mogelijk, figuur 5.48-1. Bij verticaal gelamineerd hout lopen de doorlopende lijmnaden verticaal en zijn de horizontale naden verspringend, figuur 5.48-2.

1

horizontaal gelamineerd hout

2

3

normale vingerlas voor het verlengen van lamellen (niet nodig in verticaal gelamineerd hout)

4

volle doorsnede-vingerlas voor een geknikte hoek in een driescharnierspant

verticaal gelamineerd hout

Figuur 5.48 Horizontaal en verticaal gelamineerd hout

◆ Gelamineerde liggers Gelamineerde liggers worden vervaardigd uit gelamineerd hout, dat wil zeggen, hierbij worden meerdere planken aan elkaar gelijmd tot een grotere of bijzondere doorsnede. Deze gelamineerde liggers zijn geschikt voor grotere overspanningen. Door de samenstelling uit meerdere kleine planken, de zogenoemde lamellen, kan enerzijds door sortering het hout beter van samenstelling zijn, anderzijds door de zeer hechte verlijming zijn grote doorsneden en zeer grote lengte mogelijk. Onderscheiden worden daarbij verticaal en horizontaal gelamineerde liggers. Bij

06950424_hfdst05.indd 172

Lijmen Moderne gelamineerde liggers en spanten worden met thermohardende kunstharslijmen opgebouwd uit de verschillende lamellen. De verbinding tussen de verschillende lamellen in horizontaal gelamineerd hout worden door middel van vingerlassen gerealiseerd. Zo ontstaat een vergroot contactvlak tussen de kopse kanten van de lamellen, figuur 5.48-3. Daarnaast wordt de volledoornsnede-vingerlas of blokvingerlas gebruikt voor het aan elkaar lijmen van gelamineerde elementen en onderdelen, figuur 5.48-4.

22-11-2005 11:04:14

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

hoogte in mm

aantal lamellen

90

2

115

21/2

135

3

180

4

225

5

270

6

315

7

360

8

405

9

450

10

495

11

540

12

630

14

42

56

breedte in mm 66

90

173

115

Figuur 5.49 Voorbeeld afmetingen gelamineerde liggers

06950424_hfdst05.indd 173

22-11-2005 11:04:15

174

Bij horizontale liggers zijn eenvoudig verlopende profieldoorsneden mogelijk, figuur 5.50-1. Met de verticale lijmtechniek zijn ook I-vormige liggers of zelfs holten in de ligger mogelijk, figuur 5.50-3. Figuur 5.49 geeft een overzicht van de verkrijgbare afmetingen van rechthoekige gelamineerde liggers.

1

1

plaatliggers met Ι - en doosvormige doorsnede

rechte ligger

2

plaatligger met golvend lijf

Figuur 5.51 Plaatliggers

2

3

a

3

b

verlopende dakliggers

Ι - ligger

volwandige ligger

Vakwerkliggers Vakwerkliggers zijn geschikt voor zeer grotere overspanningen en zijn er in veel uitvoeringen. Vakwerkliggers bieden het voordeel van een relatief laag eigen gewicht en materiaalgebruik. Nadelig in vergelijking met massieve liggers is de grotere constructiehoogte. Binnen de vakwerkliggers kunnen ook weer verschillende soorten worden onderscheiden, enerzijds naar constructieve opbouw, respectievelijk de N- en de V-vakwerkliggers, anderzijds naar manier van verbinding.

Figuur 5.50 Horizontaal en verticaal gelamineerde liggervormen

Plaatliggers Samengestelde liggervormen kunnen ook door middel van triplexplaten worden gerealiseerd die als lijf aan massief houten regels en stijlen worden genageld of gelijmd. Hierbij kunnen verschillende I- en doosvormige doorsneden ontstaan, figuur 5.51-1. Bij toepassing van meerdere platen worden deze kruislings aangebracht zodat de verschillen in vezelrichting bij de platen worden vereffend. Bijzondere I-liggers hebben een golvend ingelaten plaat waardoor de stijfheid in de hoogte wordt verzorgd en de plooiverstijvingen kunnen ontbreken, figuur 5.51-2.

06950424_hfdst05.indd 174

De boven- en onderrand van de vakwerkligger is doorgaand en loopt van oplegging naar oplegging. De diagonalen en verticalen zijn hiertussen aangebracht. Voor de verschillende verbindingsmiddelen tussen de randliggers en de diagonalen, zie paragraaf 5.5.1. Bij vakwerkliggers kan het volgende onderscheid worden gemaakt, figuur 5.52: • al dan niet gestapelde liggers; • liggers met trek- of drukdiagonalen; • liggers met stalen trekstangen; • kokerliggers met triplexplaten. N-vakwerkliggers Bij een N-vakwerk kent de ligger verticalen en diagonalen die tot het midden van de ligger dezelfde richting kennen. Afhankelijk van de rich-

22-11-2005 11:04:16

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

1

genageld N-vakwerk met trekdiagonalen

2

gestapeld vakwerk met ringdeuvels en drukdiagonalen

3

vakwerk met stalen trekstang (Howe-ligger)

175

Als de verbindingen worden genageld, wordt er vaak gekozen voor trekdiagonalen en verticale drukstaven in een gestapelde constructie. De verticalen liggen in één vlak met de boven- en onderligger. De diagonalen worden aan beide zijden hiertegen genageld, waarbij het gemeenschappelijk oppervlak groot genoeg is om verband tussen alle onderdelen te verkrijgen. De trekdiagonalen kunnen ook worden uitgevoerd in dunnere multiplexplaten verbonden met nagelplaten. Een volledige doosconstructie ontstaat als de platen over de hele doorsnede worden aangebracht en hierbij de functie van de trekdiagonalen overnemen, figuur 5.52-4. Als de diagonalen in de andere richting worden geplaatst en als drukstaven werken, worden de verbindingen met ringdeuvels of krampplaten gerealiseerd, figuur 5.52-2. Ten slotte worden in sommige gevallen de trekstaven vervangen door stalen trekstangen, figuur 5.52-3. V-vakwerkliggers Bij V-vakwerkliggers worden de diagonalen om en om op trek en druk belast. Hierdoor vervalt de mogelijkheid de diagonalen met multiplexplaten uit te voeren. De verbindingen kunnen op verschillende manieren worden uitgevoerd: • bij gestapelde constructies met bouten, stiften, deuvels of krampplaten; • bij niet-gestapelde constructies met staalplaten, figuur 5.53. 5.4.3 Houten spanten Spanten kunnen worden onderverdeeld in drie hoofdgroepen, figuur 5.54: ◆ kapspanten, al dan niet rustend op een bovenste verdiepingsvloer; ◆ tweescharnierspanten of portalen; ◆ driescharnierspanten.

4

genageld vakwerk met triplexplaten (doosligger)

Figuur 5.52 Vakwerkliggers

ting worden de verticalen en diagonalen op trek of druk belast, figuur 5.52-1 en 5.52-2. Dit heeft weer consequenties voor de mogelijkheden voor de verbindingen.

06950424_hfdst05.indd 175

De tweescharnier- en driescharnierspanten kunnen als rechthoekig spant of als boogspant worden uitgevoerd. ◆ Kapspanten Kapspanten worden gebruikt onder hellende daken. Daarbij worden onderscheiden kapspanten die als een variant op de vakwerkligger op twee steunpunten een ruimte overspant en spanten

22-11-2005 11:04:17

176

1

1

a

2

a

niet gestapeld, met nagels of hechtplaten

3

a

sporen- of kapspant als ligger op twee steunpunten

1

b

twee-scharnierspant of portaal

2

b

drie-scharnierspant bij hellend dak

3

b

kapspant op verdiepingsvloer

twee-scharnier boogspant

drie-scharnier boogspant

Figuur 5.54 Schematisering verschillende spantvormen

2

3

niet gestapeld, met ingelaten platen en stiften

gestapeld, met gelijmde diagonalen en nagels

Figuur 5.53 V-vakwerkliggers

die op de bovenste verdiepingsvloer zijn aangebracht die daarbij als onderligger fungeren. Bij de vakwerkliggervariant wordt de horizontale onderrand met de hellende bovenligger verbonden door verschillende diagonalen zoals bij de normale vakwerkliggers. Kapspanten op een verdiepingsvloer moeten zoveel mogelijk zonder

06950424_hfdst05.indd 176

obstakels worden uitgevoerd. De overbrenging van de spatkrachten van de kap op de vloer vraagt de nodige aandacht, figuur 5.54-1b. De verbindingen in kapspanten kunnen op verschillende manieren worden gerealiseerd, zie hiervoor paragraaf 5.5. Kleine spanten kunnen met draadnagels worden verbonden, grotere met bouten of deuvels, figuur 5.55. ◆ Tweescharnierspanten Tweescharnierspanten zijn constructies waarbij de ligger-kolomverbinding momentvast is uitgevoerd, figuur 5.54-2a. De twee kolommen worden door twee scharnieren aan de fundering verbonden. Zo ontstaat een portaal dat in de dwarsrichting al de nodige stabiliteit geeft. Deze momentvaste verbinding, de spanthoek, kan ontstaan door afzonderlijke kolommen en liggers te verbinden dan wel door het bij een gelamineerd spant als een doorlopend geheel uit te voeren. Voor de uitvoering van de verschillende momentvaste verbindingen zie paragraaf 5.5.3. Afhankelijk van de keuze van de verbindingen en van de afmetingen zijn spanten in massief of gelamineerd hout mogelijk. ◆ Driescharnierspanten Omdat een momentvaste verbinding arbeidsintensief is, worden zij meestal geprefabriceerd. Als daardoor de samengestelde elementen te

22-11-2005 11:04:19

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

1

177

eenvoudig nagelspant met platen

oplegschoen

2

zwaardere uitvoering met kramplaten

Figuur 5.55 Kapspanten

groot worden om te vervoeren, kan het toepassen van een derde scharnier in het midden een uitkomst bieden. Driescharnierspanten worden veelal toegepast bij hellende daken waarbij het derde scharnier zich in de nok bevindt. Naar gelang de gewenste gebouwdoorsnede kunnen de spanten gebogen of geknikt worden uitgevoerd, figuur 5.54-3. Gebogen spanten zijn horizontaal gelamineerd. De geknikte spanten kunnen bestaan uit verticaal gelamineerde onderdelen met volledoorsnede vingerlasverbindingen dan wel uit een gestapelde constructie met een dubbele kolom, momentvast verbonden door middel van stiften. Boogspanten Boogspanten hebben een volledig gebogen verloop en zijn alleen met een horizontaal gelamineerde opbouw te realiseren. Zij kunnen zowel als twee- als driescharnierspant worden uitgevoerd. 5.4.4 Stabiliteit Een houtconstructie opgebouwd uit kolommen en liggers dan wel met spanten is van zichzelf niet (geheel) stabiel. Deze stabiliteit kan op verschillende manieren worden gerealiseerd afhankelijk van de toepassing van kolommen of spanten. Bij kolommen is de stabiliteit in beide richtingen niet aanwezig. Deze is te verzorgen door: • inklemming kolommen in fundering;

06950424_hfdst05.indd 177

• •

toepassen schoren; verstijven door middel van vloer-, gevel- en/of dakvlak; • koppelen aan ander, al stabiel gebouwgedeelte. Inklemmen van houten kolommen rechtstreeks in de fundering is geen gebruikelijke oplossing omdat de kolommen in verband met vocht, vrij van de ondergrond worden gehouden. De inklemming moet dan door stalen schoenen of ingelijmde draadeinden worden gerealiseerd. Als er spanten worden toegepast, is de stabiliteit in de richting van die spanten gewaarborgd door de momentvaste verbinding tussen stijl en regel, dan wel het ontbreken van die verbinding in de gebogen scharnierspanten. De stabiliteit in de andere richting is te verzorgen door: ◆ toepassen schoren; ◆ verstijven door middel van vloer-, gevel- en/of dakvlak; ◆ koppelen aan ander, al stabiel gebouwgedeelte. ◆ Schoren Toepassen van schoren is een zeer gebruikelijke methode. Hierbij worden tussen de kolommen en liggers stalen kruisverbanden aangebracht die de horizontale belastingen via trekkrachten naar de fundering afvoeren, figuur 5.56. Deze schoren worden plaatselijk toegepast, afhankelijk van

22-11-2005 11:04:21

178

de lengte van het gebouw in één of meerdere vakken tussen de spanten. Voorwaarde is dat de overige spanten door bijvoorbeeld gordingen zijn doorgekoppeld.

peld aan de liggers en kolommen, kunnen deze eveneens de stabiliteitsfunctie vervullen. Vooral als het dakvlak met grotere stijve elementen (zoals dakdozen) wordt gevormd, kunnen veel, voldoende stijve verbindingen een schijf vormen, figuur 5.57-1. Wanneer het dakvlak met houten delen wordt bedekt kunnen er, door het diagonaalsgewijs aanbrengen, stijve dakvlakken worden gevormd, figuur 5.57-2.

stijve elementen

1

per element voldoende verbindingen

bij scharnierende kolom-liggerverbinding: kruisverbanden in 2 richtingen

1

verstijving met elementen

houten delen

2

bij spanten in dwarsrichting: doorlopend kruisverband

2

verstijving met houten delen

Figuur 5.57 Verstijven gevel en/of dakvlak

◆ Koppelen aan stabiel gebouwgedeelte Een niet-stabiel skelet is door koppeling aan een al stabiel gebouwdeel of enkele stijve wanden stabiel te maken. Dit skelet moet in horizontale zin verband krijgen door kruisverbanden of door uitvoering van de gevels en/of dakvlak als schijf.

2

a

.. eventueel kruisen splitsen over 2 traveeen

Figuur 5.56 Toepassing schoren

De plaats van het stabiliteitsverband tussen spanten kan zowel de dak- en gevellijn volgen dan wel in het midden van het spant op de systeemlijn worden aangebracht. Bij boogspanten moeten in het eerste geval hiervoor de hulpconstructie voor dak en gevel worden benut, figuur 5.76. ◆ Verstijven gevel en/of dakvlak Als gevel en dakvlakken stijve schijven kunnen vormen en deze goed en vaak worden gekop-

06950424_hfdst05.indd 178

Stabiliteit liggers Naast de stabiliteit van de hoofddraagstructuur speelt bij houten liggers met een relatief grote hoogte, dus bij grote overspanningen van gelamineerde of vakwerkliggers, de stabiliteit tegen kantelen van de ligger zelf een rol. Deze zogenoemde kip van de ligger kan op verschillende manieren worden opgelost, figuur 5.58, door: • schoren tussen liggers, een logische oplossing als deze schoren al worden toegepast, figuur 5.58-1; • zogenoemde gaffeloplegging bij dubbele kolom, figuur 5.58-2;

22-11-2005 11:04:22

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

1

schoren

2

gaffeloplegging

3

nagelplaten

• nagelplaten of andere verstijvingen bij enkele kolom, figuur 5.58-3; • kipsteunen verbonden aan gordingen, figuur 5.58-4. 5.4.5 Vuistregels houten kolommen, liggers en spanten Voor de globale bepaling van constructieve doorsnede, lengtes en h.o.h.-afstanden zijn in figuur 5.59, 5.60 en 5.61 vuistregels voor de verschillende houten constructieonderdelen gegeven.

5.5 Verbindingen in houtconstructies Hout is eenvoudig te bewerken waardoor het aantal verbindingen schier eindeloos is in variatie Constructie-element

Doorsnede

4

kipsteunen

179

Figuur 5.58 Stabilisering liggers

en voorkomen. Houtconstructies kunnen juist door deze verbindingen een bijzondere uitstraling verkrijgen doordat het krachtenspel vaak zeer letterlijk is te vertalen in de verbinding. De verbindingen werden vroeger voornamelijk in hout zelf uitgevoerd, de zogenoemde ambachtelijke verbindingen. Door uitsnijdingen van het hout ontstonden er verbindingen, zoals de penen-gatverbinding bij kleinere liggerafmetingen en de tand-en-hielverbinding bij spanten, figuur 5.62. Deze verbindingen kunnen alleen op druk en dwarskracht worden belast omdat zij zonder aanvullende verbindingen tot stand kwamen. Daarnaast zijn ze zeer arbeidsintensief door de bewerking van de houten onderdelen en verzwakken zij deze bovendien. Hedendaagse Kniklengte ℓk in m

Verhouding

d

ℓk

Ronde massief houten kolom

lk lk

d d

2–4

1 1 − 20 25

2–4

1 1 − 20 25

Vierkante massief houten kolom

lk lk

d d

Figuur 5.59 Vuistregels dimensionering houten kolommen

06950424_hfdst05.indd 179

22-11-2005 11:04:25

180

Constructieelement

Doorsnede en zijaanzicht

Massieve ligger

l ll

Gelamineerde ligger

l ll

Overspanning ℓ in m

Verhouding

Verhouding

h

a

ℓ

2,5–8

1 3

–

1 1 − 15 20

–

6–25

1 1 − 6 10

1 1 − 17 20

1 20

2 3

h h h

6–35

–

–

1 1 − 12 15

3–12

h h h

15–40

–

–

1 1 − 7 12

4–15

h h h

6–24

–

–

1 1 − 5 7

4–8

b b b

h h h

b b b

h h h

b

b

b b b l ll

Doosligger

b b b l ll

Vakwerkligger

Verhou- H.o.h.ding afstand h a in m

ℓ

ℓ

b b b

Kapspanten

l ll

Zijaanzicht en doorsnede

Driescharnierspant met geknikte spanthoek

Driescharnierspant met gebogen spanthoek

h h h

b b b ll l

R R R

h h h g g g

Overspanning ℓ in m

Verhouding

h

a

ℓ

6–60

1 1 − 6 10

1 g − 15 H

1 30

4–8

6–60

1 1 − 6 10

1 g − 16 H

1 32

4–8

25–100

1 1 − 5 6

1 40

1 1 − 40 60

6–8

H H H

ll l

h h h

h h h

b b b ll l

g g g

H H H

b

b

Verhou- H.o.h.-afding stand h a in m

ll l h h h

Boogspant

Verhouding

×

Constructieelement

×

Figuur 5.60 Vuistregels dimensionering houten liggers

h h h

b b b

H H H

ll l

Figuur 5.61 Vuistregels dimensionering gelamineerde houten spanten

06950424_hfdst05.indd 180

22-11-2005 11:04:37

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

1

2

lasverbinding

pen-en-gatverbinding

181

bouw uit losse kolommen en liggers in plaats van complete spanten is bij transport een voordeel. Driescharnierspanten zijn in het voordeel ten opzichte van tweescharnierspanten. Steeds is het zoeken naar het juiste evenwicht tussen de bewerkelijkheid van de verbinding in het werk ten opzichte van de afmetingen van het transport, figuur 5.63. >

3,600 - 4,500 m

40 m

Figuur 5.63 Transport gelamineerde spanten

4

overkeping

5

tandverbinding

tand-en-hielverbinding

Figuur 5.62 Ambachtelijke houtverbindingen

verbindingen worden enerzijds gerealiseerd door verlijming, zie paragraaf 5.4.2, anderzijds door zogenoemde mechanische verbindingsmiddelen. Deze worden eerst afzonderlijk behandeld, waarna per situering van de verbinding in de constructies de verschillende alternatieven op een rijtje worden gezet. Montage en transport Voor alle verbindingsonderdelen geldt dat ze zoveel mogelijk al in de fabriek worden aangebracht om een snelle montage op het werk te kunnen realiseren en daarmee arbeid en kosten te besparen. De maximale transportabele afmetingen kunnen echter dwingen tot het aanbrengen van verbindingen in het werk. Hierbij geldt dat momentvaste verbindingen, zoals nagel- en deuvelverbindingen, veelal arbeidsintensiever zijn dan scharnierende verbindingen zoals boutverbindingen. Dit geldt in mindere mate voor de tegenwoordig veel toegepaste stiftverbindingen. Hierbij moet bij de schematische opbouw van de constructie rekening worden gehouden. Op-

06950424_hfdst05.indd 181

Vocht Bij het detailleren van de verbinding moet er rekening worden gehouden met het zwellen en krimpen van de houten onderdelen. Bij aan de buitenlucht blootgestelde constructies moet insluiting van vocht worden voorkomen door het aanbrengen van waterholen of waterkeringen. Kopse kanten moeten worden beschermd tegen wateropzuiging, bij voorkeur door ventilatiespleten. Kepen Ook kepen of insnijdingen in het hout voor verbindingen kunnen leiden tot ernstige verzwakking van de doorsnede ter plaatse. Dit komt omdat de treksterkte loodrecht op de vezel zeer

a

3

> 3a

1

inscheuren bij de keep

2

voorkomen door aangepaste vorm

3

versterken met multiplexplaat

4

versterken met stalen schoen

Figuur 5.64 Kepen

22-11-2005 11:04:40

182

gering is en het gevaar voor splijten groot, figuur 5.64-1. Dit kan al gebeuren bij een keepdiepte van 1/10 van de hoogte van de doorsnede. Als kepen onvermijdelijk zijn, kunnen hiervoor de volgende algemene oplossingen worden gehanteerd, figuur 5.64-2 tot en met 5.64-4: • aanpassen keepvorm door beperking keephoogte en/of door deze af te schuinen; • versterking met opgelijmde of genagelde triplexplaten; • versterking met metalen strippen of schoenen. 5.5.1 Mechanische verbindingsmiddelen Mechanische verbindingsmiddelen zijn voornamelijk van staal. Door de grotere treksterkte van het staal zijn de verbindingen op trek te belasten. Door de perforatie echter verzwakt het hout enigszins en daarnaast neemt de stalen verbinding in zijn algemeenheid pas na enige vervorming van het hout de trekkrachten over. Het draagvermogen wordt, zelfs bij zeer degelijke verbindingsmiddelen, op deze manier teruggebracht tot 60% à 70% van een niet-verzwakte (netto) doorsnede. Naast lijm worden de volgende mechanische verbindingsmiddelen veelvuldig toegepast: ◆ Draadnagels; ◆ Houtschroeven en houtdraadbouten; ◆ Bouten; ◆ Stiften; ◆ Ring- en plaatdeuvels; ◆ Kramplaten; ◆ Hechtplaten; ◆ Knoopplaten; ◆ Stalen balkschoenen en griphoekankers.

◆ Draadnagels Draadnagels zijn de oudste mechanische verbindingsmiddelen. Zij zijn er in verschillende uitvoeringen waarbij vooral de trekweerstand wordt beïnvloed door de profilering van de nagel, figuur 5.65-1. Nagelverbindingen worden in een patroon aangebracht, figuur 5.65-1a, waarbij altijd het dunnere aan het dikkere gedeelte wordt verbonden. Grote aantallen nagels verzwakken het hout, waarmee in de berekening rekening moet worden gehouden. Zowel de onderlinge als de randafstanden moeten aan minimumwaarden voldoen, afhankelijk van de nageldiameter.

06950424_hfdst05.indd 182

Naast normale schietnagels zijn er ook nieten, figuur 5.65-3.

1

nagels

2

houtschroeven en houtdraadbouten

4

bouten

1a

nagelpatroon

3

5

nieten

stalen stift en houten deuvel

Figuur 5.65 Draadnagels, nieten, houtschroeven en houtdraadbouten, bouten en stiften

◆ Houtschroeven en houtdraadbouten Met houtschroeven en houtdraadbouten, figuur 5.65-2, kunnen enkelsnedige verbindingen houtop-hout of hout-op-staal worden gemaakt. De trekweerstand is groter dan bij een nagel, maar zowel het aanbrengen als het noodzakelijke voorboren is zeer arbeidsintensief. ◆ Bouten Bouten kunnen grote krachten overdragen en kunnen daardoor in een klein aantal worden toegepast, figuur 5.65-4. Voor een boutverbinding wordt een passend gat geboord zodat een verbinding met een bout meer vervormt dan andere verbindingsmiddelen. ◆ Stalen stiften Bij een stiftdeuvelverbinding wordt een stalen stift in een passend gat of bij zachter (naald) hout in een iets kleiner voorgeboord gat geslagen, figuur 5.65-5. Hierdoor vervormt deze

22-11-2005 11:04:42

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

verbinding minder dan de boutverbinding. Met stiften kunnen gestapelde constructies worden gemaakt. ◆ Ring- en plaatdeuvels Met ring- en plaatdeuvels kunnen gestapelde constructies en vakwerkspanten worden gemaakt, figuur 5.66-1 en 5.66-2. Plaatdeuvels worden toegepast bij demontabele spanten en de bevestiging van stalen strippen. Met een deuvelfrees worden ringvormige sleuven in het hout gefreesd waarin stalen ringen worden geslagen. Met een bout worden de delen op elkaar geperst.

◆ Hechtplaten Hechtplaten zijn stalen platen met een- of tweezijdig uitgeperste vertandingen, figuur 5.67-1. Eenzijdige platen kunnen voor niet-gestapelde constructies worden toegepast en tweezijdige voor gestapelde constructies. Zij zijn uitermate geschikt voor het vervaardigen van goedkope, geprefabriceerde vakwerkspanten van hout van handelsafmetingen. Een variant is een kunststof plaat met nagels erdoorheen. Deze kunststofplaat is geschikt voor gestapelde constructies. Na aanbrengen vormt niet de plaat, maar vormen de nagels de verbinding.

1

1

ringdeuvel

2

183

a

eenzijdige hechtplaat

1

b

tweezijdige hechtplaat

plaatdeuvel

2

a

uitwendig te bevestigen knoopplaat met houtschroeven / nagels

2

b

inwendig aan te brengen knoopplaat met bouten of stiften

Figuur 5.67 Hecht- en knoopplaten

3

eenzijdige kramplaat

4

tweezijdige krampplaat

Figuur 5.66 Ring- en plaatdeuvels en kramplaten

◆ Kramplaten Kramplaten zijn ronde stalen platen met eenzijdig of tweezijdig vertandingen aan de rand, figuur 5.66-3 en 5.66-4. De eenzijdige kramplaten zijn geschikt voor demontabele spanten wanneer genagelde knopen niet voldoen of voor het aanbrengen van stalen strippen. Tweezijdige kramplaten kunnen bij gestapelde constructies worden toegepast. Na het inpersen van de kramplaten wordt met een bout een blijvende drukkracht uitgeoefend. De verbinding is door de geringe vervorming zeer stijf.

06950424_hfdst05.indd 183

◆ Knoopplaten Elementen van gestapelde, maar ook van nietgestapelde constructies kunnen ook met knoopplaten van triplex of staal worden verbonden. Stalen platen kunnen zijn ingelaten in de profieldoorsnede ten behoeve van de brandwerendheid, dan wel (evenals de triplexplaten) uitwendig worden aangebracht. Uitwendige platen worden aan de houten onderdelen verbonden door middel van nagels, houtschroeven of houtdraadbouten, de inwendige platen door stiftdeuvels of bouten, figuur 5.67-2. ◆ Schoenen en gripankers Al bij de balklagen zijn de balkschoenen en griphoekankers behandeld voor eenvoudige verbindingen van gordingen en primaire liggers, figuur 5.68. Ze worden door houtschroeven of houtdraadbouten verbonden.

22-11-2005 11:04:44

184

Hoewel minder gebruikelijk, is het mogelijk ook momentvaste verbindingen tussen kolom en ondergrond te realiseren met ingelijmde draadeinden. Hiervoor moet het contactvlak met de stalen verbindingsplaten aanzienlijk groter zijn, figuur 5.71.

hoekijzers

Figuur 5.68 Schoenen en griphoekankers

In figuur 5.69 zijn de diverse mechanische verbindingsmiddelen gerangschikt naar geschiktheid voor gestapelde of niet-gestapelde constructies, demonteerbaarheid, hout-op-hout of hout-op-staal, enzovoort.

Nieten

Nagelplaten

Hechtplaten

Plaatdeuvels

Ringdeuvels

Kramplaten

Houtdraadbouten

Toepassingsgebieden

Houtschroeven

Verbindingsmiddel

Draadnagels

5.5.2 Kolom-funderingverbindingen Voor kolom-funderingverbindingen geldt dat vochtopzuiging van de kopse beëindiging van de kolom moet worden voorkomen. De kolom moet dan ook enigszins los van de ondergrond worden gemonteerd. Dit geldt in extremere mate

Stiften

5.5.3 Kolom-liggerverbindingen Kolom-liggerverbindingen zijn er in veel variaties. Hierbij zijn scharnierende en momentvaste verbindingen te onderscheiden. Scharnierende verbindingen kunnen met stalen schoenen of T-profielen aan de kolom worden verbonden, figuur 5.72-1 en 5.72-2, dan wel door middel van een gaffeloplegging bij een dubbele kolom, figuur 5.72-3. Gelamineerd hout wordt in het algemeen met stalen oplegschoenen verbonden door houtdraadbouten of stiften.

Draadeinden

2

balkschoenen

Bouten

1

als de kolom buiten rechtstreeks op het maaiveld staat. Binnen kan een stalen oplegschoen of kunststof slabben worden toegepast bij toepassing rechtstreeks op steenachtig materiaal. De kolommen kunnen met verschillende voetplaten scharnierend worden gemonteerd waarbij de drukkrachten niet via de bouten maar via de oplegdruk worden overgebracht. De bouten dienen tegen opwaartse krachten en verschuiving, figuur 5.70. Versterking van de boutverbinding door middel van krampplaten is mogelijk.

Te verbinden delen in gestapelde bouw Te verbinden delen in één vlak Gemakkelijk te demonteren en opnieuw monteren Bruikbaar bij zeer harde houtsoorten Fabrieksmatige uitvoering vereist Toepasbaar in hout met geringe afmetingen Staal-op-houtverbindingen Staal-op-houtverbindingen in zaagsnede Triplex-op-houtverbindingen Gebruikelijke toepassing

Mogelijke toepassing

Figuur 5.69 Toepasbaarheid mechanische verbindingsmiddelen

06950424_hfdst05.indd 184

22-11-2005 11:04:47

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

1

T - profiel met koker

2

voetplaat met strippen

3

185

stalen schoen

Figuur 5.70 Scharnierende kolom-funderingverbindingen

1

genagelde knoopplaat

2

dubbel U - profiel met bouten / stiften

3

ingelaten stalen plaat met deuvels

Figuur 5.71 Momentvaste kolom-funderingverbindingen

1

met stalen schoen en stiften

2

met T-profiel en eventuele verstijvingsrib

3

gaffeloplegging bij dubbele kolom

Figuur 5.72 Scharnierende kolom-liggerverbindingen

Bij momentvaste verbindingen ontstaan in feite spanten, zie paragraaf 5.5.5. Figuur 5.73 toont enkele mogelijkheden voor momentvaste verbindingen tussen kolom en ligger. 5.5.4 Spant-funderingverbindingen Afhankelijk van de uitvoering van het spant moeten verbindingen met de fundering zwaardere

06950424_hfdst05.indd 185

drukkrachten op kunnen nemen. Bij eenvoudige spanten en kleinere overspanningen kunnen deze krachten door een stalen voetplaat of schoen worden opgenomen. Voor de verankering zorgen de (bout)verbindingen van de voetplaat dan wel de aangelaste strippen of U-profielen, figuur 5.74.

22-11-2005 11:04:50

186

1

niet gestapelde verbinding met hecht- of knoopplaat

4

2

niet gestapelde verbinding met ingelaste platen

3

half gestapelde verbinding met spantbeen en bouten

3

stalen schoen met U-profiel

gestapelde verbinding met stiftdeuvels of stiftbouten

Figuur 5.73 Momentvaste kolom-liggerverbindingen

1

ingelaten staalplaat met voetplaat

2

stalen schoen

Figuur 5.74 Eenvoudige spant-funderingverbindingen

06950424_hfdst05.indd 186

22-11-2005 11:04:53

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

1

stalen plaat met bouten

2

met stalen nokken en strippen

3

187

stalen schoen met bouten

Figuur 5.75 Zwaardere spant-funderingverbindingen

Bij grotere overspanningen ontstaan er grotere druk- en spatkrachten die door het voetdetail moeten worden opgenomen. Om inklemmingsmomenten te voorkomen, is de toepassing van een zo zuiver mogelijk scharnier wenselijk, figuur 5.75. 5.5.5 Spanthoekverbindingen De hoek tussen stijl en regel van een spant, de spanthoek, is maatgevend voor de dimensionering van de doorsnede. Deze spanthoek is op verschillende manieren te realiseren: • geknikte spanthoeken met taps verlopende afzonderlijke stijl en regel, figuur 5.76-1; • gebogen spanthoeken met hulpconstructie voor dak en gevel, figuur 5.76-2; • gebogen spantbenen met V-vorm ter plaatse van spanthoek, figuur 5.76-3; • V-vormige spantbenen, figuur 5.78, met schoorelementen.

Geknikte en gebogen spanthoeken worden het meest toegepast voor eenvoudige constructies, figuur 5.77-1 tot en met 5.77-4. Gekozen wordt meestal voor een driescharnierspant om inklemmingsmomenten door zetting te voorkomen en transportafmetingen te beperken.

06950424_hfdst05.indd 187

= windverband

1

geknikt spant zonder hulpconstructie voor dak en gevel

2

gebogen spant met hulpconstructie voor dak en gevel

3

gebogen spant met extra hoek voor dak en gevel

Figuur 5.76 Gebogen en geknikte spanten in relatie dak en gevel en stabiliteitsverband

22-11-2005 11:04:56

188

Voor de maatgevende krachten in de spanthoek is een gebogen spantvorm optimaal, maar: • transportafmetingen zijn aan maximum verbonden; • secundaire constructie is nodig voor dak en gevel en eventueel stabiliteitsverband (afhankelijk van vorm en dak/geveltype); • vrije hoogte wordt plaatselijk beperkt.

1

gebogen spanthoek

2

sche verbindingsmiddelen in cirkel- of ruitpatroon, bij voorkeur met stiften in verband met de stijfheid, figuur 5.77-4. Een andere mogelijkheid is het veranderen van krachtsrichting door middel van een V-vormig spantbeen, gekoppeld aan de regel. Hierbij is de binnenzijde uitgevoerd met een houten drukstaaf, en de buitenzijde met een houten of stalen trekstaaf, figuur 5.78.

geknikte spanthoek met enkele volledoorsnede vingerlas

1

met enkele stijl en stalen trekstang

2

met versterkte stijl en dubbele houten trekstaaf

Figuur 5.78 Verbindingen V-vormig spantbeen

3

geknikte spanthoek met dubbele volledoorsnede vingerlas

4

gestapelde spanthoek met cirkelvormig stiftpatroon

Figuur 5.77 Spanthoekverbindingen

De spanthoeken van gelamineerde spanten worden fabrieksmatig uitgevoerd met een volledoorsnede vingerlas of ingelijmde bouten, figuur 5.77-2 en 5.77-4. De volledoorsnede vingerlas is het meest gangbaar, vaak uitgevoerd met een dubbele las, de zogenoemde bisschopsmuts, waarmee de hoek tussen krachtsoverdracht en vezelrichting wordt verkleind en de sterkte van de verbinding toeneemt, figuur 5.77-3. Het, in verband met de te grote afmetingen, in delen aan te voeren geknikte spant heeft veelal een enkele regel met een dubbele stijl. Hierbij wordt de verbinding uitgevoerd met mechani-

06950424_hfdst05.indd 188

5.5.6 Spantnokverbindingen De nok van het spant is zelden momentvast uitgevoerd zowel om mechanische als uitvoeringstechnische redenen. De scharnierende verbindingen kunnen op verschillende manieren worden uitgevoerd. Voor zware spanten is een zuiver scharnierende verbinding eerder van belang dan voor een lichte spant. Bovendien kan bij een lichte spant de uitvoering van de verbinding eenvoudiger zijn door de geringere krachten, figuur 5.79 en 5.80.

Een bijzondere verbinding ontstaat als de spanten een radiale structuur vormen, figuur 5.81-1. Hierbij moeten in de nok de vele spanten in een knoop worden opgevangen. Hiervoor zijn verschillende stalen ringen, kruizen en platen geschikt, figuur 5.81-2 tot en met 5.81-4.

22-11-2005 11:04:58

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

1

met ingelaten I - profiel en stalen strippen

2

met drukplaat en boutverbinding

1

2

met stalen schoen en boutverbinding

dubbele regel met ingelaten platen en boutverbinding

Figuur 5.79 Eenvoudige nokverbindingen

Figuur 5.80 Zware nokverbindingen als zuiver scharnier

5.5.7 Ligger/spant-liggerverbindingen Verbindingen tussen liggers en spanten onderling kunnen worden onderscheiden naar: ◆ Ligger-liggerverbindingen in een lijn; ◆ Ligger-ligger- of spant-liggerverbindingen bij tweevoudige liggersystemen.

Momentvaste ligger-liggerverbindingen in een lijn zijn feitelijk een verlenging van een ligger waarbij deze een constructief geheel blijft. Hierbij beïnvloedt de verbinding de sterkte van de ligger wel negatief afhankelijk van de stijfheid van de verbinding, figuur 5.83.

◆ Ligger-liggerverbindingen in een lijn Ligger-liggerverbindingen in een lijn ontstaan bij grotere lengten van de ligger of gordingen die moeten worden verbonden. Scharnierende verbindingen bij de oplegging kunnen hierbij eenvoudig worden gerealiseerd door de liggers afzonderlijk te bevestigen. Bij zogenoemde gerberliggers bevindt dit scharnier zich niet bij de oplegging. Hierbij kan deze verbinding door stalen ingelaten platen of schoenen worden gerealiseerd, figuur 5.82.

◆ Tweevoudige systemen Bij tweevoudige systemen zijn naast de (primaire) hoofdliggers of spanten, (secundaire) gordingen noodzakelijk om de dakelementen te kunnen dragen. Uiteraard is dit afhankelijk van de ligger- of spantafstand en de maximale overspanning. Worden er secundaire liggers toegepast, dan kunnen deze worden geplaatst: • in een vlak, tussen de primaire liggers of spanten; • gestapeld, bovenop de primaire liggers of spanten.

06950424_hfdst05.indd 189

189

22-11-2005 11:05:00

190

Bij de plaatsing boven op het vlak kunnen de gordingen doorgaand over meerdere hoofdliggers of spanten worden uitgevoerd. Ook de verbinding zelf kan hierbij eenvoudiger zijn, figuur 5.85. Wel vraagt deze constructie meer ruimte en voorzieningen tegen kantelen.

1

radiale structuur

2

lichte, stalen ring met ingelaten platen

3

zware, stalen ring met hoeklijnen

4

ster van stalen strippen

Figuur 5.81 Radiale nokverbindingen

Bij de plaatsing in een vlak is de bovenzijde gelijk zodat de dakelementen tweezijdig kunnen worden opgelegd. Bovendien wordt in constructiehoogte bespaard en kunnen de gordingen een stabiliteitsfunctie verzorgen in verband met mogelijke kip van de hoofdligger. De verbindingsmiddelen kunnen ingelaten stalen platen of schoenen zijn, figuur 5.84.

06950424_hfdst05.indd 190

5.5.8 Verbindingen voor stabiliteitsconstructies De verbindingen van stabiliteitsconstructies worden aangebracht nadat de hoofdelementen zijn geplaatst en gesteld. De verbindingen moeten dus op het werk gebeuren en goed bereikbaar zijn. Bovendien moet er de nodige stelruimte zijn in verband met maattoleranties tussen de al geplaatste onderdelen en het eventuele op spanning brengen bij de diagonalen in stabiliteitsverbanden.

Stabiliteitsverbanden De stabiliteitsverbanden tussen de verschillende liggers en of spanten kunnen zowel in hout als in staal worden uitgevoerd. Bij een keuze voor staal wordt de krachtsoverdracht voornamelijk via trek overgebracht en bij hout via druk. Dit is van invloed voor de verbinding en verbindingsmiddelen die respectievelijk deze trek en druk moeten kunnen opnemen. Stalen verbanden worden het meest toegepast, omdat zij slanker kunnen zijn en nastelbaar. Voor de verbanden zijn rondstaal, staven en strippen geschikt. De verbinding kan worden uitgevoerd met aangelaste platen, hoekijzers of schoenen die standaard kunnen zijn of hiervoor speciaal zijn gemaakt, figuur 5.86-1 tot en met 5.86-3. Houten verbanden zijn vierkant van doorsnede omdat ze in beide zijden kunnen knikken. De verbinding kan via stalen ingelaten platen, strippen of schoenen worden uitgevoerd, figuur 5.86-4. Kipsteunen Voor de stabiliteitsvoorziening van de hoofdliggers door middel van kipsteunen zijn ook verschillende uitvoeringen in zowel hout als staal mogelijk. Deze worden voornamelijk gevormd door verbindingen met de secundaire gordingen. Voor de stabiliteit van vooral de vloerbalklagen zelf kunnen zogenoemde andreaskruisen worden toegepast, figuur 5.87.

22-11-2005 11:05:02

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

1

2

met ingelaten platen

3

met slis

191

met stalen schoen

Figuur 5.82 Scharnierende ligger-liggerverbindingen in een lijn

1

met ingelaten staalplaat

2

3

met slis en stalen koppelstrippen

gestapeld met stiften of bouten en krampplaten

Figuur 5.83 Momentvaste ligger-liggerverbindingen in een lijn

1

met stalen schoen

2

met ingelaten T-profiel

3

T-profiel verstevigd met oplegstrip

Figuur 5.84 Ligger-liggerverbindingen in een vlak

5.5.9 Opleggingen dakelement Omdat veruit de meeste houten constructies direct de dakvlakken dragen, wordt hier alleen de oplegging van de constructieve dakelementen besproken. De waterkerende en isolerende functies van het dakvlak worden buiten beschouwing gelaten.

06950424_hfdst05.indd 191

▶▶ Zie hiervoor deel 4a Daken.

Voor dakelementen in laagbouw-utiliteit die normaal gesproken geen grote belasting dragen komen bij voorkeur lichte materialen in aanmerking. Zeker bij houten dakconstructies wordt gestreefd naar een laag gewicht. De meest gangbare dakelementen zijn:

22-11-2005 11:05:05

192

1 genageld of geschroefd

2 met klos bij steilere dakvlakken

3 met stalen ankers

Figuur 5.85 Ligger-liggerverbindingen, gestapeld

1

stalen trekstang

2

stalen trekstang met I - profiel

3

stalen trekstangen en drukstaven

4

houten drukstaven met stalen schoen

Figuur 5.86 Kruisverbandverbindingen

• • •

stalen damwandplaten; houten dakdozen; cellenbetonelementen.

Door het geringe gewicht is ook bij platte daken de verankering van de elementen aan de onderliggende constructie een voorwaarde voor het voorkomen van opwaaien. De staalplaten worden verbonden aan de onderliggende spanten

06950424_hfdst05.indd 192

of liggers, figuur 5.88-1. De dakdozen worden, afhankelijk van de dikte, rechtstreeks of met hoeklijnen door houtschroeven of houtdraadbouten verbonden, figuur 5.88-2. Voor de cellenbetonelementen zijn er speciale haken die elk element afzonderlijk verankeren, figuur 5.88-3.

22-11-2005 11:05:08

5 DRAGENDE ELEMENTEN IN HOUT

1

stalen damwandplaten met nagels

2

houten dakdozen met houtschroeven

3

cellenbeton elementen met stalen ankers

193

1 verbinding met gordingen in staal

Figuur 5.88 Opleggingen

Geraadpleegde en aanbevolen literatuur

2 dubbele verbinding met gordingen in hout

3 voor gordingen zelf: met andreaskruizen Figuur 5.87 Kipsteunen

06950424_hfdst05.indd 193

1 Gatz, K. en G. Henn (red.), Holzbauatlas. Institut für internationale Architektur-Dokumentation, 2003. 2 Haan, H. de, en I. Haagsma, Hout in Nederland. Sdu. 3 Haven, W. en J. Koelman, Dictaat Houtconstructies voor het HTO, deel 1 Materiaalkunde. Stichting Centrum Hout. 4 Haven, W. en J. Koelman, Dictaat Houtconstructies voor het HTO, deel 2 Construeren. Stichting Centrum Hout. 5 Haven, W. en J. Koelman, Dictaat Houtconstructies voor het HTO, deel 3 Voorbeelden. Stichting Centrum Hout. 6 Technische houtdocumentatie. Centrum Hout. 7 Normen en voorschriften TGB 1990 KVH 2000

22-11-2005 11:05:10

194

06950424_hfdst05.indd 194

22-11-2005 11:05:10

6

Dragende elementen in staal ir. T.G.M. Spierings

Staal als constructiemateriaal kent zijn oorsprong in de bruggenbouw. Halverwege de 19e eeuw werden ook de mogelijkheden voor gebouwen ontdekt en begon het materiaal aan de opmars in vooral de utiliteitsbouw. Staal werd daarmee, nog meer dan beton, de verpersoonlijking van het industriële bouwen. Staal leent zich bij uitstek voor skeletbouw. Als snel te verwerken materiaal met een grote flexibiliteit in het gebruik vindt het in Nederland vooral in laagbouw zijn toepassing. De wijdverbreide toepassing in de verdieping- en hoogbouw in het buitenland vindt langzaamaan ook zijn weg in Nederland. In dit hoofdstuk wordt vooral het staalskelet met een hoogte van een of enkele bouwlagen besproken. Behandeld worden de verschillende verschijningsvormen van staalconstructie, de aansluitingen onderling en met de constructieonderdelen uitgevoerd in andere materialen.

06950424_hfdst06.indd 195

22-11-2005 11:11:39

196

Inleiding Vanuit de bruggenbouw ontstonden in de 19e eeuw de eerste stalen constructies. In tegenstelling tot steen was staal uitermate geschikt om trekbelastingen op te nemen, waardoor totaal nieuwe constructievormen konden ontstaan met grote overspanningen. Staal en glas waren met beton de nieuwe materialen die het moderne bouwen tussen de twee wereldoorlogen een totaal nieuwe uitdrukking gaven. Het bouwen in skeletten met vrij indeelbare plattegronden en op een zeer industriële manier, dat alles werd

mogelijk met staal door de uitzonderlijke mechanische eigenschappen en de geschiktheid voor prefabricage. In Nederland bleef en blijft de toepassing van staal in de hoofddraagconstructie vooral beperkt tot de utiliteitsbouw met een of meer bouwlagen, figuur 6.1. De belangrijkste toepassingen zijn laagbouwhallen voor opslag, werkplaatsen, showrooms en de wat elegantere laagbouwskeletten voor kleinere bankgebouwen, scholen en kiosken. In toenemende mate wordt ook in Nederland staal als alternatief ingezet in (middel)hoogbouw. Naast de efficiency kan de toepassing van staal ook vanuit esthetisch oogpunt worden verkozen doordat men een uitgebreid scala van standaardprofielen en detailleringen kent.

1

laagbouwhal

In dit hoofdstuk wordt ingegaan op de algemene eigenschappen van staal en de toepasbaarheid ervan in de hoofddraagstructuur. In de volgende paragrafen worden achtereenvolgens beschreven: • algemene materiaaleigenschappen staal; • staalskelet in zijn algemeen; • verschillende constructieonderdelen in staal; • aansluitingen onderling en met andere constructiematerialen; • brandbeveiligingsconcepten. ▶▶ Voor de uitgebreidere toepassingen in staal-

2

dwarsdoorsnede passagierspier Schiphol

constructies en het ontwerpen daarvan zie deel 9 Utiliteitsbouw.

Naast staal zijn ook andere metalen, zoals aluminium, geschikt voor constructies. Als toepassing voor de hoofddraagstructuur voor gebouwen worden deze echter nog zelden gebruikt en ze worden daarom hier niet nader beschreven.

6.1 Algemeen

3

verdiepingbouw Nissan kantoor

Figuur 6.1 Voorbeelden laag- en verdiepingbouw in staal

06950424_hfdst06.indd 196

Om de specifieke geschiktheid als constructiemateriaal te kunnen beoordelen, worden eerst de verschillende eigenschappen op een rij gezet. Staal is een hoofdzakelijk uit ijzer en koolstof samengestelde metaallegering. Er zijn verschil-

22-11-2005 11:11:40

6 DRAGENDE ELEMENTEN IN STAAL

lende soorten samenstellingen. De voor de bouw belangrijkste samenstellingen zijn: ◆ Constructiestaal; ◆ Gietijzer en gietstaal; ◆ Roest- en weervast staal. ◆ Constructiestaal Constructiestaal is zoals het woord zegt de meest gangbare staalsoort die in hoofddraagconstructies wordt gebruikt. Het heeft een zeer hoge trek- en druksterkte variërend van 310 tot 510 N/mm2. Veelgebruikt zijn de staalsoorten met de coderingen S 235 en S 355, waarbij het getal de minimaal geëiste vloeigrens van het materiaal aanduidt. Deze zijn vergelijkbaar met de oude benamingen Fe 360 en Fe 510, waarbij het getal de treksterkte aanduidde. Constructiestaal bevat slechts 0,3% koolstof, waardoor het veel minder broos is dan bijvoorbeeld gietijzer en gietstaal. Deze ‘taaiheid’ heeft als grote voordeel dat een constructie niet direct volledig bezwijkt, maar eerst zodanig vervormt, dat er een waarschuwende werking vanuit gaat. Constructiestaal is prima lasbaar en vervormbaar, figuur 6.2.

197

stof moeilijk lasbaar, maar krimpt daarentegen nauwelijks. Bij gietijzer wordt nog lamellair en nodulair gietijzer onderscheiden. Verschillen hebben betrekking op de manier waarin het koolstof in respectievelijk een laagjes- of bolletjesstructuur voorkomt. De mechanische eigenschappen van de bolletjesstructuur zijn beter. Naast gietijzer is er nog een tussenvorm, gietstaal, waarbij het koolstofgehalte tussen 0,2 en 0,5% ligt. Hierdoor is het eveneens minder broos en wordt bijvoorbeeld toegepast in speciale elementen zoals de knopen voor ruimtevakwerken, figuur 6.3.

Figuur 6.3 Vakwerkknoop uit gietstaal

◆ Roest- en weervast staal Constructiestaal is veelal ongelegeerd, dat wil zeggen, het bestaat nagenoeg geheel uit ijzer en koolstof en de hoeveelheid andere metalen is minimaal. Daardoor gaat het materiaal, blootgesteld aan de buitenlucht, roesten, ook wel corroderen genoemd. Omdat staal hierdoor niet, zoals sommige anderen metalen, zelf een beschermend laagje vormt, kunnen hiertoe andere metalen worden toegevoegd. Roestvast staal is, veelal door de toevoeging van chroom, zeer goed beschermd tegen corrosie.

Figuur 6.2 Verbinding constructiestaal

◆ Gietijzer en gietstaal De eerste, 19e-eeuwse, ijzeren constructies werden opgebouwd uit gietijzer dat circa 3% koolstof bevatte en daardoor vele malen brozer was en een lagere treksterkte dan het moderne constructiestaal had. Deze oude constructies werden niet of nauwelijks op trek en buiging belast. Ze tonen veel meer overeenkomsten met op druk belaste stenen boogconstructies. Gietijzer wordt tegenwoordig toegepast in complexe onderdelen die alleen kunnen worden gegoten. Het is door het hoge gehalte aan kool-

06950424_hfdst06.indd 197

AISI-nummer

Eigenschappen

304

Goede corrosiebestendigheid en vervormbaarheid, niet-lasbaar

304L

Goede corrosiebestendigheid en vervormbaarheid, lasbaar

316

Bestendig tegen vervuilde atmosfeer en zeeïnvloeden, niet-lasbaar Bestendig tegen vervuilde atmosfeer en zeeïnvloeden, lasbaar

316L

Figuur 6.4 AISI-nummers roestvaststaal voor bouwkundige toepassingen

22-11-2005 11:11:41

198

Weervast staal kent het nadeel van de afnemende treksterkte niet of minder. Wanneer de bescherming tegen corrosie minder stringent is, in bijvoorbeeld een droge omgeving, kan worden volstaan met weervast staal dat met koper is gelegeerd. Bekend onder de benaming Cortenstaal is dit dan ook geschikt voor speciale, kwetsbare draagconstructies zoals bruggen. 6.1.1 Eigenschappen staal De verdere behandeling is geconcentreerd op constructiestaal, omdat dit veruit de meeste toepassing binnen staalconstructies vindt, figuur 6.5. Dragende eigenschappen Druksterkte σ in N/mm2

235

Treksterkte σ in N/mm2

235

Stijfheid E in N/mm

2

210.000

Volumieke massa in kg/m3

7.800

Toelaatbare druksterkte/gewicht SGR in 1/m

2.000

Thermische uitzetting α in 10-5 m/m·K

1,2

150

25

buiging worden belast. Grote overspanningen zijn mogelijk met relatief slanke constructies. Wel zijn de relatief grote vervormingen een belangrijk nadeel dat meegenomen moet worden bij de toepassing. Ter vergelijking zijn in figuur 6.6 de afmetingen van een kolom en een ligger met gelijke belastingen gegeven in beton respectievelijk staal.

300

1

Dampdiffusieweerstand μ

2

stalen kolom met brandwerende bekleding

Al genoemd is de taaiheid van het materiaal waardoor het niet direct breekt bij overschrijding van de belasting. Deze taaiheid kan verder worden beïnvloed door de manier van bewerken, zie paragraaf 6.1.2. Brandveiligheid Een van de belangrijkste aandachtspunten is de brandgevoeligheid. Al bij temperaturen vanaf 400 °C gaat het staal vloeien, waardoor het snel bezwijkt. Dit wordt veroorzaakt door de geringe massa en de snelle geleiding van het staal. Van belang hierbij is de profielfactor, figuur 6.7. Dit is de verhouding tussen de omtrek en de oppervlakte van het profiel. Hiervoor moet het standaard brand kromme

41-52 480-530 ∞

temperatuur

Soortelijke warmte c in J/kgK

200

Figuur 6.6 Dimensionering staal versus beton

Scheidende eigenschappen Thermische geleiding λ in W/mK

betonkolom

25

Roestvrij is het niet, extreme omstandigheden als een zure omgeving kunnen alsnog tot roest leiden. Belangrijkste nadeel is de afname van de sterkte. Roestvast staal is zeer kostbaar, de hoofddraagconstructie van een gebouw wordt veelal op andere manieren beschermd tegen corrosie. Specifieke details of verbindingsmiddelen of bijvoorbeeld kleinere afmetingen in staal toegepast in hekwerken of handleuningen zijn meer geijkte toepassingen. Daarnaast worden gevelbekledingen of stalen lateien veelal in roestvast staal uitgevoerd. In figuur 6.4 zijn de meest gebruikelijke soorten roestvast staal opgenomen.

hoge profielfactor hoge opwarmsnelheid

Figuur 6.5 Eigenschappen staal

Constructieve eigenschappen Staal heeft een grote trek- en druksterkte gekoppeld aan een laag gewicht, waardoor het zeer geschikt is voor constructies die op trek en

06950424_hfdst06.indd 198

lage profielfactor lage opwarmsnelheid

tijd

Figuur 6.7 Profielfactor

22-11-2005 11:11:42

6 DRAGENDE ELEMENTEN IN STAAL

staal beschermd worden. Deze beschermingsconstructies kunnen een aanzienlijk deel van het economisch voordeel van staal teniet doen. De totale dimensies blijven echter nog altijd kleiner dan die van een betonkolom. Voor de verschillende brandbeveiligingsprincipes, zie paragraaf 6.7. Bouwfysische eigenschappen Bouwfysisch kent staal enkele belangrijke nadelen. De thermische geleiding is zeer groot waardoor koudebruggen kunnen ontstaan bij verkeerde toepassing. Ook de uitzetting als gevolg van temperatuurverschillen is aanzienlijk zodat hiermee in de detaillering rekening moet worden gehouden, door deze uitzetting mogelijk te maken. De isolatie met betrekking tot contactgeluid is slecht en die voor luchtgeluid kan niet door het staal zelf worden opgelost. Afschermende constructies zijn veelal geboden. Staal als bouwmateriaal Als bouwmateriaal is staal vooral te verkiezen om de zeer grote snelheid van bouwen. Principieel kan een stalen constructie op twee manieren worden opgebouwd, met: • gelaste verbindingen, die daardoor een zekere mate van momentvastheid krijgen; • boutverbindingen, die in principe scharnierend werken. Zeker bij constructies met boutverbindingen is staal enkele malen sneller te bouwen dan beton. Daarnaast is met staal zeer nauwkeurig te werken door de geringe maatafwijkingen. Door het lage eigengewicht is met relatief eenvoudig materieel te werken en leidt het tot een kleinere fundering. Duurzaamheid Vanuit duurzaamheid vallen twee tegengestelde waarderingen op. Vanuit onderhoudtechnisch oogpunt kan staal zeer gevoelig zijn door de kwetsbaarheid voor corrosie. Daartoe moet het staal vaak worden beschermd en frequent worden onderhouden. Een groot voordeel is met staal echter te behalen door de flexibiliteit in gebruik en de grote mate van geschiktheid voor hergebruik. In paragraaf

06950424_hfdst06.indd 199

199

6.1.3 wordt uitgebreid ingaan op de verschillende corrosiebestrijdingen. 6.1.2 Fabricage en bewerkingsmethoden In tegenstelling tot beton is er bij de fabricage van de constructie-elementen, tussen het basismateriaal staal en het ‘eindproduct’ constructieonderdeel, nog een tussenstadium: het basisproduct. Voor veel stalen constructie-elementen moet een keuze worden gemaakt uit de reeks beschikbare standaardprofielen. Achterliggende reden voor deze verregaande standaardisatie is de grote kracht en dus gespecialiseerde machines die nodig zijn bij de vervaardiging van de profielen.

De fabricage van stalen basisproducten is een lange weg met de volgende hoofdstappen: • winning ruwijzer uit ijzererts; • productie stalen halffabrikaten uit ruwijzer in de vorm van plakken; • productie basisproducten als plaat en profielen uit halffabrikaten. De verschillende bewerkingen die stalen halffabrikaten en basisproducten kunnen ondergaan, worden hieronder kort behandeld. Onderscheiden worden daarbij: ◆ Walsen; ◆ Koudvervormen, zoals zetten, kanten en buigen; ◆ Gieten; ◆ Verspanende technieken, zoals boren, slijpen en zagen; ◆ Scheidend vormgeven, zoals knippen en ponsen; ◆ Verbindend vormgeven, zoals lassen en felsen. ◆ Walsen De plakken uit het productieproces worden nagenoeg altijd gewalst. Dit gebeurt onder hoge temperaturen waarbij het staal langs al dan niet geprofileerde rollen wordt gevoerd. Zo ontstaat er of een profiel of een plaat. De profielen zijn er in zeer uiteenlopende doorsneden (die in de volgende paragrafen worden behandeld) en worden rechtstreeks door constructiebedrijven gebruikt en bewerkt. De platen dienen als basis voor het vormen van koudgevormde profielen of al dan niet geprofileerde staalplaat.

22-11-2005 11:11:42

200

1

2

zetten

1

knikken van HE-profiel

kanten

00

3

50

diu

ra

ig bu

s>

rolvormen

2

buigen van UNP 400 over sterke as

buigradius > 600

4

5

rolbuigen

dieptrekken

Figuur 6.8 Koudvervormen van plaat

◆ Koudvervormen De gewalste staalplaten worden ter versteviging van de doorsnede veelal vervormd zodat er door een of meer ribben een stijver profiel of plaat ontstaat. De hiertoe beschikbare technieken zijn: • zetten en kanten, figuur 6.8-1 en 6.8-2; • rolvormen, voor dak- en wandplaten en koudgevormde profielen en rolbuigen, figuur 6.8-3 en 6.8-4; • dieptrekken, voor het vormgeven van onder meer gevelelementen, figuur 6.8-5. Daarnaast kunnen gewalste profielen worden: • geknikt of gerecht, voor bijvoorbeeld geknikte liggers, figuur 6.9-1; • gebuigwalst, voor bijvoorbeeld gebogen liggers, figuur 6.9-2.

vormkasten

3

buigen van UNP 400 over zwakke as

Figuur 6.9 Geknikte en gebogen profielen

◆ Gieten Naast het walsen in profiel en plaat kunnen met behulp van gieten ook zeer speciale vormen worden gemaakt. Hiervoor worden de speciale staalsoorten gietijzer of gietstaal met een hoger koolstofgehalte gebruikt in verband met de minimale krimp van deze samenstellingen. Het principe van gieten is even oud als eenvoudig: op basis van een model zijn mallen vervaardigd die worden volgegoten en daarna gelost, figuur 6.10.

kern

product

Figuur 6.10 Gietmallen en gietstukken

06950424_hfdst06.indd 200

22-11-2005 11:11:45

6 DRAGENDE ELEMENTEN IN STAAL

◆ Verspanende technieken Verspanen van staal betekent weghalen van materiaal door middel van bijvoorbeeld: • draaien of frezen, bijvoorbeeld bij speciale beëindigingen, figuur 6.11-1 en 6.11-2; • boren, bijvoorbeeld gaten voor boutverbindingen, figuur 6.11-3; • zagen, om profielen in te korten.

◆ Verbindend vormgeven Aan het verbinden van stalen onderdelen is paragraaf 6.6 gewijd. Hier wordt volstaan met het noemen van de verschillende technieken: • felsen, mechanisch verbinden van dunne plaat voor vooral afbouwmateriaal, figuur 6.13; • lassen, door hoge temperatuur verbinden van plaat of profielen tot continue overgang; • bouten, klinken en schroeven.

1 staande felsnaad

1

draaien

2

frezen

3

hoekfelsnaad

boren en ruimen

Al deze technieken worden gebruikt om de basisproducten aan te passen aan hun specifieke functie in het staalskelet. ◆ Scheidend vormgeven Scheidend vormgeven kan soms een sneller alternatief vormen voor sommige verspanende technieken: • knippen, in plaats van zagen, gaat vele malen sneller, bijvoorbeeld van plaat, maar ook van hoekstalen; • ponsen, in plaats van boren, in plaat of hoekstaal tot 35 mm dikte mogelijk; • snijden, figuur 6.12, in plaats van zagen, is een veelvoorkomende manier om dikke plaat of profielen geautomatiseerd van de juiste beëindigingen te voorzien.

06950424_hfdst06.indd 201

2

Figuur 6.13 Felsen

Figuur 6.11 Verspanende technieken

Figuur 6.12 Machinaal snijden

201

6.1.3 Corrosiebestrijding Wanneer staal wordt gekozen als materiaal voor de hoofddraagstructuur, dan moet men zich direct bewust zijn van de gevoeligheid voor corrosie. Dat betekent dat de draagstructuur zowel in het geheel als in detail moet worden beschermd tegen vocht, afhankelijk van de condities waar het zich bevindt. Voor deze condities wordt er een onderscheid gemaakt in zogenoemde klimaatklassen, figuur 6.14. Hierbij moet er een duidelijk onderscheid worden gemaakt tussen (binnen)condities met een lage corrositeit (C1 en C2), waarbij het staal niet of nauwelijks bescherming vraagt, en (buiten)condities (C3, C4 en C5). Principieel gezien kan een noodzakelijke bescherming plaatsvinden op de volgende manieren: ◆ Beschermingsconstructies, waardoor contact van staal met vocht wordt vermeden; ◆ Afvoeren vocht zonder dat het schade aan kan richten; ◆ Corrosiebehandelingen, waardoor het staal wordt beschermd tegen alsnog aanwezig vocht.

◆ Beschermingsconstructies Op het moment dat een staalconstructie wordt omhuld met gevel en dak wordt er niet alleen een beschermende huid voor gebruikers van het gebouw gevormd, maar ook voor de stalen draagstructuur. Niet altijd lukt het deze bescherming uit te voeren doordat bijvoorbeeld: • vanuit architectonisch oogpunt de draagstructuur buiten de omhulling staat;

22-11-2005 11:11:48

202

Klimaatklasse/code Voorbeelden buiten

Voorbeelden binnen

Corrositeit

C1 binnen, weinig agressief

verwarmde gebouwen met schoon binnenklimaat, bijvoorbeeld kantoren, winkels, scholen en hotels

zeer laag

laag

C2 binnen, matig agressief

landelijk, droog gebied met weinig luchtverontreiniging

onverwarmde gebouwen waar condensatie kan optreden, bijvoorbeeld opslagplaatsen en sporthallen

C3 buiten, weinig agressief

steden en industriegebieden met beperkte SO2-verontreiniging en in kustgebieden met laag zoutgehalte

matig bedrijfsruimtes met hoge luchtvochtigheid en enige luchtverontreiniging, bijvoorbeeld levensmiddelenbedrijven, wasserijen, brouwerijen en zuivelbedrijven

C4 buiten, matig agressief

kust- en industriegebieden met beperkt zoutgehalte

chemiebedrijven, zwembaden en scheepswerven

C5-I industrie, agressief

industriegebieden met hoge luchtvochtigheid en corrosieve atmosfeer

zeer hoog

C5-M maritiem, agressief

kustgebieden met hoog zoutgehalte en offshore

zeer hoog

hoog

Figuur 6.14 Corrositeit staal naar klasse

•

bevestiging omhulling aan draagstructuur plaatselijk de beschermende werking kan onderbreken; • voordat het gebouw gereed is het weer al zijn invloed heeft. Daarom worden los van de omhulling meestal verdere maatregelen genomen om de staalconstructie te beschermen. ◆ Afvoeren vocht Als het vocht de staalconstructie toch bereikt, moet het zodanig snel worden afgevoerd, dat het niet tot aantasting kan komen, figuur 6.15.

fout

beter

best

Figuur 6.15 Vermijding ophoping vocht en vuil

Daarvoor moet worden bezien wat de meer gevoelige plaatsen zijn: • open ten opzichte van gesloten profielen; • hoeken ten opzichte van vlakke onderdelen in profielen; • aansluitingen door lassen en bouten; • plaatselijke perforaties voor bijvoorbeeld bouten; • aangelaste plaatjes voor verstijving of verbindingen; • aansluitingen onderling bij bijvoorbeeld voetplaten. groter

16 hoeken

kleiner

12 hoeken

4 hoeken

geen hoeken

Figuur 6.16 Onderhoudsgevoeligheid afhankelijk van profieltype

06950424_hfdst06.indd 202

22-11-2005 11:11:50

6 DRAGENDE ELEMENTEN IN STAAL

6.1.4 Basisproducten De warmgewalste en koudgevormde platen en profielen zijn verkrijgbaar in veel soorten en maten. Hierin is echter een grote mate van standaardisatie opgetreden waardoor de kwaliteit, afmetingen en samenstelling worden gegarandeerd.

INP

IPE

UNP

UAP

Figuur 6.18 Profielstaal

Profielstaal wordt hoofdzakelijk toegepast in liggers door de geschiktheid voor het opnemen van dwarskrachten. ◆ Breedflensprofielen Wanneer een profiel op buiging of normaalkracht wordt belast, is in zekere stijfheid in twee richtingen nodig. Daarvoor zijn de zogenoemde breedflensprofielen zeer geschikt. De flenzen hiervan zijn breder, bij afmetingen tot 300 mm ongeveer even breed als het lijf. Daarna blijft de flensbreedte, bij oplopende lijfgrootte, constant op 300 mm, figuur 6.19.

HE - A

h =120-1008

Thermisch verzinken is een proces dat vooraf moet plaatsvinden in de fabriek. Het staal krijgt een beschermende zinklaag Verflagen kunnen van verschillende samenstelling zijn en zowel in de fabriek al zijn aangebracht dan wel op het werk. Bij verven op het werk is het, hoewel arbeidsintensief, mogelijk de lasverbindingen ook op het werk aan te brengen. Bij boutverbindingen kan de beschermende verflaag al aanwezig zijn en moeten alleen de beschadigingen in het werk worden behandeld. Kunststof deklagen van bijvoorbeeld PVC worden in de fabriek al aangebracht. Zij zijn zeer gevoelig voor beschadigingen en lastiger te herstellen.

h = 80 - 300

◆ Corrosiebehandelingen De volgende behandelingen zijn te onderscheiden: • legeringen met bijvoorbeeld chroom, zie paragraaf 6.1, roest- en weervast staal; • thermisch verzinken; • verven al dan niet in de fabriek.

h = 80 - 400

Figuur 6.17 Corrosiegevoelige details

◆ Profielstaal De oudste vorm van profielen is profielstaal. Aan het profiel worden het lijf en de flenzen onderscheiden. De oudste varianten zijn het INP- en UNP-profiel waarbij de flenzen schuin verlopen wat minder gemakkelijke aansluitingen mogelijk maakt. Moderne varianten zijn het IPE en het UAP-profiel met rechte flenzen, figuur 6.18.

h =100-1000

best

h = 80 - 750

beter

geen schotjes

h =96-990

fout

niet doorlopende schotjes

h = 80 - 600

doorlopende schotjes

Binnen de basisproducten worden naar gelang vorm en bewerkingsmethode de volgende hoofdgroepen onderscheiden: ◆ Profielstaal, warmgewalst, met I- of U-vormige doorsnede; ◆ Breedflensprofielen, warmgewalst, met Hvormige doorsnede; ◆ Stafstaal, warmgewalst, met massieve, T- of L- vormige doorsnede; ◆ Buizen en kokers, warmgewalst, met rechthoekige of cilindrische doorsnede; ◆ Koudgevormde profielen en plaat.

H inw = constant

In het algemeen kan worden gesteld dat hoe ‘kaler’ het profiel wordt toegepast, hoe beter het is, figuur 6.16. Daartegenover staat dat hoe meer verbindingen, kopschotjes, enzovoort, er worden toegepast, hoe gevoeliger het is, figuur 6.17.

203

HE - B

HE - M

Figuur 6.19 Breedflensprofielen

06950424_hfdst06.indd 203

22-11-2005 11:11:51

a

h

h =4-25

s =5-60

204

b =14-100

d

b =10-150

h =16-75

h=b

a =30-200 a =20-250

2

s =13-103

stafstaal

a

1

a =8-120

h =30-200

d =8-200

b =20-100

b =15-180

h =80-400

staalprofielen

t

d =145-380

1

De binnenmaat van het lijf, aangegeven door het getal is constant. Dit komt voort uit het walsproces en heeft als voordeel dat profielen met gelijke lijfhoogte gemakkelijk kunnen worden gekoppeld. ◆ Stafstaal Stafstaal is gewalst staal van geringere afmetingen met een massieve, T-, L-, U- of Z-vormige doorsnede. Het wordt veel gebruikt als secundaire ligger, schoor in een vakwerkligger of bij massieve kolommen van een zeer geringe doorsnede, figuur 6.20. ◆ Buizen en kokers Buizen en kokers kunnen worden gemaakt uit staalplaat dat is gebogen en aan elkaar is gelast. Hierdoor ontstaat een lasnaad. Daarnaast zijn tot afmetingen van circa 600 mm warmgewalste ronde en rechthoekige kokers te leveren in veel standaardafmetingen, figuur 6.21.

06950424_hfdst06.indd 204

t

ronde buis

t

d =180-380

2

vierkante buis

t

h

De codering van de breedflensprofielen begint met HE gevolgd door een aanduiding van de lijfhoogte en een -A, -B respectievelijk -M die de relatieve dikte van het profiel aanduidt. HE-Aprofielen zijn het dunst, gevolgd door de HE-Bprofielen. HE-M-profielen worden alleen bij zeer grote belastingen of een vereiste geringe constructiemaat gebruikt.

t

Figuur 6.20 Stafstaal

w

ø

1a

open ronde buis

2a

open rechthoekige buis

Figuur 6.21 Buizen en kokerprofielen

◆ Koudgevormde plaat en profielen Van warmgewalste plaat kunnen de volgende basisproducten worden vervaardigd: • geprofileerde plaat, bewerkt of van oppervlaktebehandeling voorzien; • koudgevormde profielen, standaard of speciaal gevormd. Het niet-behandelen van staalplaat levert een zogenoemde zwarte plaat, die vervolgens kan worden gelakt of gestraald. Daarnaast kunnen platen worden voorzien van een laag metaal of andersoortig materiaal ter verfraaiing en bescher-

22-11-2005 11:11:52

6 DRAGENDE ELEMENTEN IN STAAL

w

h

h

h

t

w

hoekprofiel

w

w

w

U - profiel

C - profiel

Z - profiel

t

t

h

h

t

t

205

omega profiel

Figuur 6.22 Koudgevormde profielen

ming tegen corrosie. Naast geprofileerde plaat kan de plaat ook tot koudgevormde profielen worden gebogen, gekant, gezet, enzovoort, figuur 6.22. Ook hier treedt een sterke standaardisatie op. Omdat deze bewerkingstechnieken minder krachtige machines vereisen, zijn ook speciale profielseries te vervaardigen, zoals de dragerprofielen voor binnenwanden bekleed met gipsplaten (metal-stud). 6.1.5 Normen In de voorgaande paragrafen zijn de meeste standaardprofielseries met afmetingen opgenomen. Een volledig overzicht met alle profielen en hun mechanische eigenschappen zijn te vinden in profielboekjes of het Polytechnisch Zakboekje.

Voor de normering wordt verwezen naar de TGB Staal. De basiseisen zijn opgenomen in de NEN 6770. De overige eisen staan in de NEN-serie 6771 tot en met 6774: • NEN 6771, Staalconstructies, stabiliteit; • NEN 6772, Staalconstructies, verbindingen; in voorbereiding: • NEN 6773, Staalconstructies, koudgevormde profielen; • NEN 6774, Staalconstructies, materiaalkeuze. Daarnaast wordt voor de brandwerendheidsbepaling verwezen naar NEN 6072, Rekenkundige bepaling van de brandwerendheid van bouwdelen, staalconstructies.

6.2 Staalskelet Staal als constructiemateriaal leent zich, zoals gebleken is in hoofdstuk 1, bij uitstek voor de toepassing in een kolommenstructuur, figuur 6.23.

06950424_hfdst06.indd 205

ligger

kolom

verstijvingsconstructie

Figuur 6.23 Schema staalskelet met verschillende constructieonderdelen

Hierbij worden vloeren en daken gedragen door een hoofddraagconstructie van stalen kolommen en liggers. Deze verschillende verschijningsvormen worden in de volgende paragrafen ieder afzonderlijk behandeld: • verticale elementen: kolommen (paragraaf 6.3); • horizontale elementen: liggers (paragraaf 6.4); • stalen vloerconstructies (paragraaf 6.5). ▶▶ Omdat staalskeletbouw vooral zijn toepassing vindt in de utiliteitsbouw wordt verwezen naar deel 9 Utiliteitsbouw waarin ook veel bijzondere stalen draagconstructies worden behandeld.

Hier wordt volstaan met een korte inleiding waarin enkele basisprincipes worden besproken als basis voor de uitwerking van de verschillende constructieonderdelen in de volgende paragrafen. 6.2.1 Opbouw staalskelet De opbouw van een staalskelet begint vanaf de onderbouw, de fundering, uitgevoerd in beton. Op de ruwe begane-grondvloer of rechtstreeks op de fundering worden vervolgens de stalen kolommen gesteld, tijdelijk geschoord en vervolgens verankerd, figuur 6.24. Vervolgens worden tussen de kolommen de liggers aangebracht

22-11-2005 11:11:54

206

die al dan niet rechtstreeks daken en verdiepingsvloeren gaan dragen. Vaak ook worden de hoofdliggers met bijbehorende kolommen eerst op de grond tot een portaal gemonteerd waarna dit als geheel in een keer kan worden geplaatst. Alle onderdelen zijn voorbewerkt en van alle montagevoorzieningen voorzien zodat een zeer hoge bouwsnelheid kan worden bereikt. 4

3

1

Codering Alle onderdelen hebben hun eigen coderingsnummer zodat elke kolom of ligger precies de juiste opbouw kan hebben, geschikt voor zijn

2

Figuur 6.24 Opbouw staalskelet

1

De plaats van de kolommen in de plattegrond is een keuze vanuit de enerzijds de functionele plattegrond anderzijds de constructieve mogelijkheden. De factoren die hierbij een rol spelen zijn: • hoofdvorm plattegrond (vierkant, rechthoekig of gebogen), figuur 6.25; • gewenste vrije indeelbaarheid (kolomvrije ruimte kan functionele eis zijn); • gebruik kolommen in gevelconstructie, hier zijn veelal meer kolommen noodzakelijk dan voor de draagconstructie van het dak; • beperkte constructiehoogte waardoor lagere liggers noodzaken tot kleinere kolomafstanden.

2

vierkant raster

3

gebogen lijn

driehoekig raster

Figuur 6.25 Plaatsing kolommen in plattegrond

v

v

v

v

v

v

1

zonder liggers

2

enkelvoudig met primaire liggers

3

tweevoudig met secundaire liggers

Figuur 6.26 Principes liggersystemen

06950424_hfdst06.indd 206

22-11-2005 11:11:55

6 DRAGENDE ELEMENTEN IN STAAL

specifieke plaats in het staalskelet. Zo is bijvoorbeeld het afschot van het dak veelal opgenomen in het staalskelet zelf om duurdere afschotplaten te kunnen besparen. Hierdoor is het dus noodzakelijk dat een enkele kolommenrij oplopende kolomlengtes kent om dit afschot op te vangen. Omdat het bewerken van de profielen volledig geautomatiseerd kan plaatsvinden, is dit geen enkel probleem. Enkelvoudige, twee- en drievoudige liggersystemen Afhankelijk van de overspanningsmaten kan een geschikt bijbehorende liggertype worden gekozen en gedimensioneerd. Bij zeer grote overspanningen is het niet economisch zeer zware, hoge dus kostbare liggers dicht naast elkaar te plaatsen die rechtstreeks dak- of vloerplaten dragen. Economischer is het met een secundaire of zelfs tertiaire liggerstructuur de overspanning te realiseren. Er wordt dan gesproken van een twee- respectievelijk drievoudig liggersysteem, figuur 6.26. 6.2.2 Stabiliteit Een staalconstructie, die enkel bestaat uit kolommen en liggers, is nog niet stabiel omdat de kolom-funderingverbinding meestal niet momentvast is, maar als een scharnier werkt, figuur 6.27. Dat betekent niet alleen dat tijdens de opbouw van het skelet de kolommen tijdelijk moeten worden geschoord maar dat de staalconstructie als geheel stabiel moeten zijn. De verschillende manieren waarop dit bij een staalskelet is te realiseren, wordt in het kort behandeld.

207

De verbindingen tussen de staalskeletonderdelen kunnen op twee principieel verschillende manieren worden gerealiseerd: • momentvast; • scharnierend. Ongeschoord raamwerk Worden bijvoorbeeld de verbindingen tussen kolom en ligger momentvast gemaakt, dan wordt gesproken van een portaal, dat hierdoor in zijn eigen vlak stabiel is. Een skelet dat met behulp van dergelijke portalen stabiel wordt gemaakt, wordt een ongeschoord raamwerk genoemd, figuur 6.28-1. Zowel de verbinding als kolom moeten momenten en dwarskrachten op kunnen nemen. Dit stelt zwaardere eisen aan onder meer de profielafmetingen. Figuur 6.29 geeft enkele vuistregels voor de afmetingen van portalen.

1

ongeschoord raamwerk

2

geschoord raamwerk

Figuur 6.28 Ongeschoord en geschoord raamwerk Figuur 6.27 Scharnierende kolom-funderingverbinding

▶▶ Voor een uitgebreidere behandeling van het begrip stabiliteit zie deel 7 Bouwmethodiek.

06950424_hfdst06.indd 207

Geschoord raamwerk Als de stabiliteit niet wordt ontleend aan momentvaste verbindingen, maar aan verbanden, wordt er gesproken van een geschoord raamwerk, figuur 6.28-2. De kolommen en liggers zijn nu veelal scharnierend verbonden, waardoor de kolommen enkel verticaal worden belast en

22-11-2005 11:11:56

208

Constructieelement

Doorsnede en bovenaanzicht

Verhouding

Overspanning (ℓ) in m

d ℓ

d d

l l

l

Enkellaags

l

d

9–60

1 1 − 35 40

6–20

1 1 − 20 35

d l l l l d

Meer verdiepingen

d l l

Figuur 6.29 Vuistregels dimensionering portaalconstructies

1

2

verband met schoren

Bron: Basisboek Overspannend staal

3

verbinding met stijve wand of gevel

koppeling aan stabiel gebouw

Figuur 6.30 Verticale stabiliteitsconstructies

1

met zeer buigstijve kolommen

2

om sparingen heen geleid

3

windrichtingen afzonderlijk

Figuur 6.31 Alternatieven bij (gevel)openingen

slanker kunnen zijn. Ook aan de verbinding zelf worden er minder eisen gesteld doordat deze geen momenten moet hoeven opnemen. Voor het overbrengen van de horizontale belasting bij een geschoord raamwerk kunnen de volgende principes worden toegepast: • schijf of kern van dichte wanden, figuur 6.30-2; • verticaal verband van schoren, figuur 6.30-1.

06950424_hfdst06.indd 208

De keuze voor een van deze principes hangt samen met de verdere afbouw waarbij het al dan niet logisch is een betonnen of stenen wand te introduceren. Zuivere staalconstructies worden met behulp van een verticaal vakwerk stabiel gemaakt. De plaats van de verticale stabiliteitsconstructies in de plattegrond moet goed overwogen tot stand komen.

22-11-2005 11:11:59

6 DRAGENDE ELEMENTEN IN STAAL

1

vloer of dak als schijf, bv door stijve dakelementen en vele verbindingen

2

horizontale vakwerkliggers

3

209

portalen in één richting, verband in andere richting

Figuur 6.32 Horizontale stabiliteitsconstructies

1

langs één kopgevel

2

minder vormverandering

3

gebouw te lang, dan 2x in dwarsrichting

4

splitsen van diagonalen per richting

Figuur 6.33 Plaatsing horizontale verbanden in plattegrond

In alle richtingen moeten de horizontale belastingen worden opgevangen. Dit betreft de stabiliteit in de dwarsrichting, de langsrichting en de stabiliteit tegen torsie. Omdat de plaatsing van de verticale verbanden soms onvermijdelijk samenvalt met een gewenste opening in bijvoorbeeld de gevel, kunnen extra diagonalen soms een oplossing vormen, figuur 6.31. Horizontale stabiliteitsconstructies Voor de afdracht van de horizontale windbelasting naar de verticale stabiliteitsverbanden is ook een horizontaal verband noodzakelijk. Dit kan worden gerealiseerd met behulp van: • schijfwerking dak of vloerconstructie, door koppeling onderling en/of aan liggers, figuur 6.32-1; • horizontaal verband schoren, een zogenoemde wind- of vakwerkligger, figuur 6.32-2. Als de daken en/of vloeren niet als schijf zijn uitgevoerd, moet bij een geschoord raamwerk ook in horizontale zin een verband worden aangebracht. Hiertoe moet in alle windrichtingen een verband worden aangebracht. Een veel gekozen oplossing is trekstaven te combineren tot een zogenoemde wind- of vakwerkligger met een serie gekoppelde kruisen over de hele breedte en lengte van het gebouw, figuur 6.33.

06950424_hfdst06.indd 209

Bij langere gebouwen zijn meerdere vakwerkliggers gewenst. Als ze al niet aanwezig zijn in de vorm van gordingen, moeten ter plaatse van de diagonalen tussen de hoofdliggers koppelliggers worden aangebracht voor de vereiste vormvaste driehoekvorm, figuur 6.34.

principe krachtsoverdracht Figuur 6.34 Principe krachtsoverdracht, stabiliteitsverband

Te grote lengten van de diagonalen zijn door de rek in de staven ongeschikt en bij te ongelijke rechte zijden van de driehoek dragen de liggers zelf relatief te veel horizontale krachten dragen. Figuur 6.35 geeft enkele vuistregels voor geschoorde raamwerken.

22-11-2005 11:12:00

210

Constructieelement

Doorsnede en bovenaanzicht

Verhouding

Overspanning (ℓ) in m

d ℓ

d

Enkellaags geschoord raamwerk

l

l d d

1 1 − 20 35

6–40 l

l l

l

Geschoord raamwerk met scharnierende verbindingen

H

H

Verhouding

Totale hoogte (H)

d b

H b

b

5–20

6–8

Figuur 6.35 Vuistregels dimensionering geschoorde raamwerkconstructie

Bron: Basisboek Overspannend staal

6.3 Kolommen Staalskeletten worden verticaal opgebouwd met kolommen. De kolommen hebben relatief slanke afmetingen en kunnen worden opgebouwd uit een aantal profielen die standaard verkrijgbaar zijn. 6.3.1 Kolomvormen Uit de basisprofielen zijn de volgende veelvoorkomende verschijningsvormen voor kolommen op te bouwen, onderscheiden naar doorsnede: ◆ I-vormig; ◆ rechthoekig; ◆ cilindrisch; ◆ samengesteld.

◆ Kolommen met I-vormige doorsnede Dit is een veelvoorkomende verschijningsvorm die wordt toegepast bij beklede constructies of als het open profiel vanuit esthetische eisen geen bezwaar vormt, zoals in hallen en werkplaatsen, figuur 6.36. IPE-profielen hebben een langer lijf dan de breedte van de flenzen en zijn alleen bij kleine belastingen toepasbaar.

06950424_hfdst06.indd 210

1

IPE - profiel

2

HE - profiel

3

samengesteld profiel

Figuur 6.36 I- en H-vormige kolommen

HE-profielen zijn uitermate geschikt voor kolommen en hebben een nagenoeg even grote lijf- als flensbreedte. Ook kan een H-vormige doorsnede worden bereikt door een samengestelde ligger uit gelaste platen toe te passen. Dit is een kostbare zaak die alleen bij zeer specifieke voorwaarden of zware belastingen wordt toegepast. Open profielen zijn goedkoper dan die met een gesloten doorsnede. Groot voordeel is de bereikbaarheid van het hele profiel bij boutverbindingen. Nadeel kan juist de ongelijkzijdigheid zijn bij aansluitingen aan twee zijden. ◆ Kolommen met rechthoekige doorsnede Bij hogere belastingen of buiging in twee richtingen dan wel vanuit esthetische redenen kan het

22-11-2005 11:12:02

6 DRAGENDE ELEMENTEN IN STAAL

wenselijk zijn een kolom met een rechthoekige doorsnede te kiezen. Hiervoor kunnen holle gewalste profielen worden gebruikt dan wel kolommen worden samengesteld uit H- dan wel U-profielen met aangelaste platen, figuur 6.37.

1

kokerprofiel

2

samengesteld profiel

3

staafprofiel voor geringe afmetingen

Figuur 6.37 Rechthoekige kolommen

Aansluitingen in twee richtingen kunnen hierbij op een gelijke manier gebeuren, maar er moeten dan toegevoegde elementen worden gemaakt gezien de onbereikbaarheid van het hele profiel. ◆ Kolommen met cilindrische doorsnede Om esthetische redenen worden wel kolommen met een ronde of ovale doorsnede gekozen. Afhankelijk van doorsnede en wanddikte kunnen

211

aanzienlijke belastingen worden opgenomen als vraagt de plaatselijke aangrijping van die krachten extra voorzieningen, figuur 6.38. Voordelig is de in alle richtingen gelijke weerstand tegen buiging. De buisvormige profielen zijn wel duurder dan de open profielen. Daarnaast zal het duidelijk zijn dat vooral de aansluitingen met liggers bijzondere aandacht vraagt. ◆ Kolommen met samengestelde doorsnede Ten slotte is het mogelijk uit diverse profielen speciale kolommen samen te stellen die grote belastingen kunnen dragen dan wel integratie met bijvoorbeeld leidingen mogelijk maken, figuur 6.39. Naarmate het aantal elementen en gelaste verbindingen toeneemt, nemen ook de kosten toe.

1

U - profielen

2

I - profielen

3

L - profielen

Figuur 6.39 Samengestelde kolommen

1

buisprofiel

2

ovaal profiel profiel

3

dikwandig buisprofiel (voor geringe afmetingen)

6.3.2 Kolommen en leidingen Doordat de doorsnede van een stalen kolom, in tegenstelling tot een kolom in beton of hout bijna nooit massief is, is er ruimte om plaats te bieden aan een andere veelbepalende structuur binnen het gebouw, die van de installaties. De open ruimte tussen dunwandige of samengestelde profielen leent zich uitstekend voor de

Figuur 6.38 Ronde en ovale kolommen

1

bij horizontale aansluitingen

2

samengestelde kolom

3

sparingen in kop- en voetplaten

Figuur 6.40 Leidingen in open, dunwandige of samengestelde kolommen

06950424_hfdst06.indd 211

22-11-2005 11:12:06

212

plaatsing van leidingen. Echter bij de aansluitingen met de liggers en fundering moet hiermee rekening worden gehouden door gebruik van kopplaten dan wel sparingen, figuur 6.40. Het kan noodzakelijk zijn de kolom brandwerend te bekleden. Het spreekt vanzelf dat deze bekleding demontabel moet zijn voor het bereiken van de leidingen bij eventuele reparatie, enzovoort, figuur 6.41-1. Het opnemen van leidingen in gesloten profielen bevat een groot gevaar voor niet te onderkennen corrosie aan het profiel en daarnaast is vervanging van de leidingen hierbij ook uitgesloten, figuur 6.41-2.

1

bekleding

2

nooit in gesloten doorsnede

Figuur 6.41 Leidingen bij (brandwerende) beklede kolommen

l

k

6.3.3 Vuistregels dimensionering kolommen Stalen kolommen kunnen relatief een geringere doorsnede hebben door de hoge druksterkte. Zij kunnen hierdoor uitstekend op druk worden belast. Maatgevend voor de doorsnede is veelal de knik. Daarnaast wordt in geval van ongeschoorde raamwerken de kolom meer op buiging belast dan in geval van een geschoord raamwerk. Knik kan in twee richtingen optreden waardoor kolommen met een zelfde weerstand tegen buiging in beide richtingen in het voordeel zijn. Kan de kniklengte worden verminderd door het

Figuur 6.42 Knik bij kolom

06950424_hfdst06.indd 212

aanbrengen van een koppeling in een of twee richtingen, dan kan met een relatief geringe doorsnede worden volstaan, figuur 6.42. In figuur 6.43 zijn voor verschillende kniklengtes en belastingen benaderingen voor de kolomafmetingen gegeven.

6.4 Liggers De vloeren en daken in een staalconstructie dragen in het algemeen hun krachten niet rechtstreeks op de kolommen af maar via horizontale constructieonderdelen, de liggers. Als de doorsnede van een stalen ligger op het krachtenverloop wordt beschouwd, is net als bij de kolommen ook hier een hoge efficiëntie van het materiaalgebruik te zien. De ligger is opgebouwd uit een relatief hoog, dun lijf dat de dwarskrachten opneemt. Daarnaast zijn de delen die de normaalkrachten op moeten nemen, de flenzen, aan de uiteinden gesitueerd, figuur 6.44. 6.4.1 Liggers en vakwerkliggers Ook liggers bestaan of worden veelal samengesteld uit basisprofielen, zie paragraaf 6.1.4. Hierbij kunnen de volgende verschijningsvormen worden onderscheiden: 1 Vollewandliggers, met ononderbroken lijf; 2 Raatliggers, waarbij in het lijf openingen zijn uitgespaard; 3 Vakwerkliggers, samengesteld uit staven met driehoekige opbouw; 4 Vierendeelliggers, samengesteld uit staven met rechthoekige opbouw.

Vollewandliggers De eenvoudigste vorm van deze horizontale elementen zijn de vollewandliggers. Meestal zijn dit standaard gewalste profielen met een I-, H- of U-vormige doorsnede. De profilering is zeer materiaaleconomisch doordat een grote hoogte kan worden bereikt met weinig materiaal en dus met geringe kosten en gering eigengewicht. Liggers uit warmgewalste profielen IPE-liggers worden het meest toegepast gezien de gunstige hoogte-breedteverhouding en de vaak benodigde symmetrische opbouw. HE-A-,

22-11-2005 11:12:08

6 DRAGENDE ELEMENTEN IN STAAL

Constructieelement

Doorsnede en zijaanzicht

Gewalst of gelast profiel

d dd

Kokerprofiel

Kolom samengesteld uit profielen

Staalbetonkolom

d dd

d dd

d dd

d dd

d

ℓk 1 1 − 20 25

één bouwlaag

2–4

1 1 − 7 18

meer bouwlagen

2–8

1 1 − 20 35

één bouwlaag

2–4

1 1 − 7 28

meer bouwlagen

lk ll kk

4–10

1 1 − 20 25

lk ll kk

2–4

1 1 − 6 15

lk ll kk

d dd

Doorsnede-hoogte verhouding

2–8

lk ll kk

d dd

d dd

Kniklengte (ℓk) in m

213

Figuur 6.43 Vuistregels dimensionering stalen kolommen

Bron: Basisboek Overspannend staal

HE-B- dan wel HE-M-profielen worden toegepast bij grotere belastingen of wanneer de constructiehoogte beperkt is. Daarnaast zijn zij in zijdelingse richting stijver, figuur 6.44.

1

UNP - profiel

2

C - profiel

Figuur 6.45 Vollewandliggers met C-vormige doorsnede

1

IPE - profiel

2

HE-A - profiel

3

samengesteld profiel

Figuur 6.44 Vollewandliggers met H- of I-vormige doorsnede

Samengestelde vollewandliggers Als extreme belastingen gepaard gaan met een relatief geringe constructiehoogte, kunnen speciale samengestelde vollewandliggers uitkomst

Liggers uit koudgevormde profielen Koudgevormde profielen zijn in verschillende standaardafmetingen verkrijgbaar. Zij hebben een U-, C- of Z-vormige doorsnede. Door de geringe stijfheid worden deze profielen vooral toegepast als secondaire of tertiaire dakligger door de geringere stijfheid, figuur 6.45.

1

samengestelde kokerligger

2

hoedligger

Figuur 6.46 Samengestelde vollewandliggers

06950424_hfdst06.indd 213

22-11-2005 11:12:13

214

Bijzondere vormen Als vanuit de functie dan wel vanuit esthetische redenen een bijzonder vorm is gewenst, kan deze door het geautomatiseerde bewerken vrij eenvoudig ontstaan. Zo kan voor het afschot in het dak de ligger geknikt worden uitgevoerd, figuur 6.47-1. Liggers met een verlopende hoogte kunnen door aanpassing van het lijf worden gerealiseerd, figuur 6.47-2 en 6.47-3.

Raatliggers Bij grotere overspanningen zijn er steeds hogere lijven noodzakelijk. Voor de uitvoering als vollewandligger is er een alternatief dat niet zozeer wordt gekozen vanuit materiaaleconomische redenen als wel uit esthetische of functionele redenen, bijvoorbeeld voor de doorvoer van leidingen. Daartoe wordt de ligger uitgevoerd met zeshoekige of zelfs ronde sparingen. Een veelvoorkomende uitvoering is die van de raatligger. Hierbij wordt het basisprofiel versneden en verschoven weer aaneengelast, figuur 6.48-1. Zo ontstaat een hoger profiel met zeshoekige gaten, de raten, in het lijf, figuur 6.48-2. Als er tussen de raten eerst nog rechthoekige platen worden aangebracht, wordt er gesproken van een verhoogde raatligger, figuur 6.48-3.

h1

bieden. Door bijvoorbeeld twee UNP-profielen te combineren met aangelaste randplaten, ontstaat er een ligger die ondanks zijn geringe hoogte zeer geschikt is voor extreme belastingen, figuur 6.46-1. Daarnaast kan een asymmetrische doorsnede, zoals een zogenoemde hoedligger, figuur 6.46-2, een functie bij de oplegging van vloeren hebben of bij de integratie tot een staal-betonligger, zie paragraaf 6.4.2.

snijden, buigen en lassen van dakligger

2

h 2 = 1,5 x h 1

raatligger met lasnaden

x

h3

1

basisprofiel met snijlijn

h2

1

3

2

3

snijden en lassen van ligger met afschot

aanpassingen aan het krachtenverloop

h 3= h 2 + x

verhoogde raatligger met tussenschotjes

Figuur 6.48 Raatliggers

Vakwerkliggers Wordt het materiaal in de verticale opbouw nog verder beperkt, dan kan een vakwerkligger worden toegepast. Hierbij worden de dwarskrachten opgenomen door trek- en drukstaven die verticaal en diagonaal zijn geplaatst. De uitvoering kan op verschillende manieren gebeuren door combinatie van op trek dan wel druk belaste diagonalen al dan niet gecombineerd met verticale staven, figuur 6.49. Door de bovenlijn te laten verlopen, kan in geval van een dakligger het afschot worden opgelost.

Figuur 6.47 Bijzondere vollewandliggers

06950424_hfdst06.indd 214

22-11-2005 11:12:15

6 DRAGENDE ELEMENTEN IN STAAL

_

_

_

_

+

_

+

+

1

_

_

+

+

ligger met diagonalen en verticalen

_

_

_

_

_

_

_

_

+

_

_

_

_

_

+

_

_

_

K - ligger

_

_

_

_

+

+

3

_

+

+

_

2

_

_

_

+

+

_

_

+

+

_

215

Lichte vakwerkliggers Als de dwarskrachten gering zijn zoals bij dakconstructies, kunnen vakwerkliggers worden uitgevoerd met relatief lichte profielen. De randstaven bestaan bijvoorbeeld uit een enkelvoudig of dubbel basisprofiel gecombineerd met gebogen staven. Ook koudgevormde profielen zijn geschikt voor de uitvoering in lichte vakwerkliggers, figuur 6.50. Zware vakwerkliggers Voor het opvangen van vloerconstructies of voor grote overspanningen moeten er zwaardere profielen worden toegepast. De samenstelling en combinatie uit basisprofielen is schier eindeloos. De verbindingen tussen de verschillende onderdelen kunnen worden gebout of gelast en al dan niet van zogenoemde knoopplaten worden voorzien, figuur 6.51.

+

V - ligger

Figuur 6.49 Krachtenverloop in vakwerkliggers

1

2

1

met knoopplaten

2

met T - profielen voor de onder- en bovenrand

met gebogen staaf als diagonalen

opgebouwd uit koudgewalste profielen

Figuur 6.51 Zware vakwerkliggers

Figuur 6.50 Lichte vakwerkliggers

Vakwerkliggers uit buisprofielen Ook uit gesloten profielen is een vakwerkligger te construeren, figuur 6.52-1 en 6.52-2. Voordeel hiervan kan de geringere corrosiegevoeligheid zijn. Daarnaast worden deze liggers veelal vanuit esthetische redenen gekozen. Ook hier vragen

06950424_hfdst06.indd 215

22-11-2005 11:12:17

216

de verbindingen die veelal gelast zijn om speciale aandacht. Een kostbare variant is de driedimensionale buisconstructie die veelal vanuit esthetisch oogpunt worden toegepast, figuur 6.52-3.

Vierendeelliggers Als de diagonalen in een vakwerkligger geheel worden weglaten, wordt er gesproken van een vierendeelligger. Doordat de vormvaste driehoeken ontbreken en de verbindingen momentvast moeten zijn, moeten alle verbindingen verstevigd worden met verstijvingsschotjes. Vierendeelliggers worden toegepast als er een zware open ligger is vereist, bijvoorbeeld bij de doorvoer van grotere leidingen of als een verdiepingshoge ligger, figuur 6.53.

1

opgebouwd uit buisprofiel

6.4.2 Staalbetonliggers Als de stalen liggers worden gecombineerd met een gewapend betonnen vloer, is het mogelijk een zekere koppeling tussen beiden aan te brengen. Hierdoor kan een sterke reductie van de constructiehoogte worden verkregen. Het

2

opgebouwd uit kokerprofiel

3

drie-dimensionale buisconstructie

Figuur 6.52 Vakwerkliggers uit buisprofielen

1

Figuur 6.53 Vierendeelligger

2

fabricage staalbetonligger voor oplegging op onderflens

op onderflens met doorkoppelwapening

3

op bovenflens verbinding met deuvels

Figuur 6.54 Staalbetonliggers

06950424_hfdst06.indd 216

22-11-2005 11:12:19

6 DRAGENDE ELEMENTEN IN STAAL

217

verstijvingsplaat

principe dat hieraan ten grondslag ligt is dat de betonvloer feitelijk als bovenflens van de stalen ligger gaat functioneren. Hierdoor kan de stalen ligger lichter zijn en kan een kleinere constructiehoogte en stijvere vloerconstructie worden bereikt. De ligger kan zowel als vollewand-, raat- of vakwerkligger worden uitgevoerd, figuur 6.54. Voorwaarde bij dit alles is dat de koppeling tussen ligger en betonvloer goed is. Hiervoor worden veelal deuvels gebruikt die op de stalen ligger worden gelast. Hoewel dit machinaal kan gebeuren, doet deze extra handeling het economische voordeel van de materiaalbesparing van het profiel grotendeels teniet. De geringere constructiehoogte wordt in het hele gebouw terugverdiend. In paragraaf 6.5.1 en 6.5.2 wordt verder ingegaan op de combinaties tussen staal en beton.

1

volle wandliggers

2

raatliggers

3

vakwerkliggers

Figuur 6.55 Leidingen in vollewand-, raat- en vakwerkligger

Constructieelement

Doorsnede en zijaanzicht

h h hh h

Breedflensprofielen of kokers

Afmeting van het element (h) in mm

Overspanning (ℓ) in m

h ℓ

l l ll l

Verhouding

100–500

4–12

1 1 − 18 28

200–500

6–30

1 1 − 15 20

1000–4000

12–45

1 1 − 8 15

1000–3000

6–18

1 1 − 4 12

300–1000

7–15

1 1 − 20 25

h h hh h

Profielstaal

l l ll l

h

Vakwerk van warmgewalste profielen

h hh h

Vierendeelligger

h hh h

l l ll l

h l l ll l

Staalbetonligger

h h hh h

l

l ll l Figuur 6.56 Vuistregels dimensionering stalen verdiepingsvloerliggers

06950424_hfdst06.indd 217

Bron: Basisboek Overspannend staal

22-11-2005 11:12:24

218

6.4.3 Liggers en leidingen Net als bij kolommen is het mogelijk de ruimte gereserveerd voor de liggers te combineren met die voor de installaties, waardoor de bruto-verdiepingshoogte soms kan worden gereduceerd. Vollewandliggers hebben een gesloten lijf dat relatief dun is en daardoor gemakkelijk van sparingen is te voorzien. Bij grotere sparingen moeten deze worden verstevigd door opgelaste platen, figuur 6.55-1. Op plaatsen waar de dwarskrachten hoog zijn (in de buurt van de oplegging) moeten deze sparingen worden vermeden. Andere typen liggers zijn speciaal vormgegeven vanuit de wens de leidingen hierin te integreren, Constructieelement

Doorsnede en zijaanzicht

zoals raat- en vakwerkliggers, figuur 6.55-2 en 6.55-3. 6.4.4 Vuistregels dimensionering stalen liggers Om in het ontwerpproces de dimensionering van stalen liggers te kunnen inschatten, zijn in figuur 6.56 tot en met figuur 6.58 de relatie tussen overspanning en hoogte van de ligger opgenomen. De liggers zijn verdeeld in de verschillende behandelde types en in de toepassing als verdiepingsvloerligger, primaire dan wel secundaire dakligger.

Overspanning (ℓ) in m

Verhouding

h ℓ

Raatligger

hhh hh h

hhh hh h

6–18

1 1 − 10 18

12–75 (met zeeg)

1 1 − 8 12

5–28

1 1 − 15 25

8–20

1 1 − 5 10

6–14

1 1 − 20 30

30–150

1 1 − 15 30

lllll l

Vakwerk met evenwijdige randen van warmgewalste profielen Vakwerk van koudgevormde profielen Vakwerk met schuine randen van warm gewalste profielen

hhh hh h

hhh hh h lllll l

hh hhh h

hhh hh h lllll

hhh hh h lllll l

hh hhh h lllll l

hhh hh h

Ruimtevakwerk lllll l

lllll l

Figuur 6.57 Vuistregels dimensionering stalen primaire dakliggers

06950424_hfdst06.indd 218

h=(300-1000)

l

hhh hh h

Breedflensprofielen of kokers

(afmeting element in mm)

h=(100-500)

Bron: Basisboek Overspannend staal

22-11-2005 11:12:29

6 DRAGENDE ELEMENTEN IN STAAL

Constructieelement

Doorsnede en zijaanzicht

Koudgevormde profielen

Profielstaal

Afmeting element (h) in mm

Overspanning (ℓ) in m

Verhouding

120–300

3-12

1 1 − 25 35

200–1000

6-40

1 1 − 18 26

ll

ll

h ℓ

hh

hh

Figuur 6.58 Vuistregels dimensionering secundaire dakliggers

Bron: Basisboek Overspannend staal

6.5 Vloeren in staalskelet

6.5.1 Stalen vloerconstructies

Het is ook mogelijk met staal een vloerconstructie te realiseren. Zeker wanneer de vloer wordt toegepast in een staalskelet kan deze materiaalkeuze zijn voordeel hebben. Een voordeel van volledig stalen vloeren is het lichte gewicht en de prefabricage. Een nadeel is de brandgevoeligheid van het materiaal. De volgende typen zijn te onderscheiden: 1 Staalplaatvloeren, enkel staal zonder toevoegingen; 2 Staalbetonvloeren, waarbij beton en staal wordt gecombineerd.

Staalplaatvloeren Vloeren in staal worden geconstrueerd uit staalplaat dat is geprofileerd zodat het een zekere buigstijfheid verkrijgt. De plaatdikte is ongeveer 1 à 1,5 mm en de profilering kan veel vormen aannemen, figuur 6.59-1. Hoe hoger de profilering, des te groter de overspanning kan zijn. Ook als dakvloer is de staalplaat geschikt zeker gezien de geringere belasting. De platen zijn licht en daardoor gemakkelijk te vervoeren en aan te brengen. Nadelig is de geringe massa wanneer het geluidsisolerend vermogen betreft en ook de brandscheidende functie is minimaal. Daardoor worden de staalplaatvloeren vaak aangevuld met geluidsisolerende en brandvertragende materialen. Het eenvoudigst is de staalplaat te gebruiken als bekisting voor beton dat daarbij deze functies vervuld. Andere

Een bijzondere vorm van de combinatie staal en beton is al behandeld bij de staal-betonligger, zie paragraaf 6.4.2.

219

afwerklaag estrich of betonplaten geluiddempende laag verzinkte staalplaat

1

diverse profileringen

2

gelaagde opbouw

Figuur 6.59 Staalplaatvloeren

06950424_hfdst06.indd 219

22-11-2005 11:12:33

220

materialen zoals verende tussenlagen zijn ook mogelijk, figuur 6.59-2.

1

Stalen dak- en vloerplaten kunnen alleen geringe belastingen opnemen. Zij worden geschroefd of genageld aan de liggers. Bij dakplaten ligt in verband met de verdere opbouw met eventuele isolatie en dakafwerking de bevestiging bovenop de liggers het meest voor de hand.

staalplaat alleen bekisting

2

staalplaat - betonvloer; constructieve koppeling beton en staalplaat

3

staal - beton - ligger

Figuur 6.60 Staalbetonvloeren

Staalbetonvloeren Als het beton op de staalplaat ook constructief gaat meewerken, wordt gesproken van staalbetonvloeren. Afhankelijk van het meewerken van staal als constructieve vloer zijn de volgende twee typen te onderscheiden: • staalbetonvloer met staalplaat enkel als verloren bekisting en beton als constructieve vloer, figuur 6.60-1; • ‘echte’ staalbetonvloer waarbij de staalplaat meewerkt als wapening van de betonvloer, de schuifkrachten tussen beide materialen moet door ribbels in de staalplaat worden opgenomen, figuur 6.60-2 en figuur 6.61-5 en 6.61-6. Daarnaast moet de staalplaat brandwerend worden bekleed: hij werkt nu immers mee in de constructie.

1

kanaalplaatvloer op bovenflens

3

breedplaatvloer op bovenflens

5

staalplaat - betonvloer op bovenflens

2

kanaalplaatvloer op onderflens

4

breedplaatvloer op onderflens met wapening voor overgangsmoment

6

staalplaat - betonvloer op onderflens

Figuur 6.61 Vloerconstructies in staalskelet

06950424_hfdst06.indd 220

22-11-2005 11:12:35

6 DRAGENDE ELEMENTEN IN STAAL

Bij vloerconstructies wordt er sneller voor een opstorting met beton gekozen waarbij staal en beton al dan niet constructief meewerken. Hierbij geniet een oplegging op de onderflens de voorkeur waardoor de ligger tevens als randkist kan werken. 6.5.2 Steenachtige vloeren Van de steenachtige vloeren is beton het meest voorkomende materiaal gezien de uitstekende constructieve, brandwerende en geluidsisolerende functie. Uiteraard kan voor de vloeren ter plaatse gestort beton worden gekozen, maar door de tijdrovende bekistingswerkzaamheden, wordt de door de snelle montagebouw verkregen tijdwinst dan weer grotendeels tenietgedaan. De keuze valt daarom eerder op prefabbetonvloeren.

Kanaalplaatvloeren Een staalskelet wordt dus vaak gekozen vanwege de bouwsnelheid. Vanuit dit principe wordt het liefst met zo licht mogelijke vloerelementen gewerkt die zoveel mogelijk geprefabriceerd worden aangevoerd. Kanaalplaatvloeren zijn hiervoor zeer geschikt omdat zij nagenoeg geheel zijn geprefabriceerd en gewichtsbesparend door de holle ruimten. Ze kunnen worden toegepast als verdiepings- maar ook als dakvloer. De oplegging van een kanaalplaat kan bovenop de liggers, figuur 6.61-1, maar, afhankelijk van lengte van de platen en profilering van de ligger, ook ertussen plaatsvinden, figuur 6.61-2. In dat laatste geval spreken wordt gesproken van een geïntegreerde ligger met als grootste voordelen de geringere constructiehoogte en de beschermende werking voor lijf en bovenflens van de ligger. Het aanstorten van de elementen onderling en aan de ligger gebeurt alleen ter afdichting van het hele vloerpakket. Is een con-

221

structieve werking als schijf nodig, dan moet er een druklaag met wapening in de andere richting worden toegepast. Breedplaatvloeren Ook breedplaatvloeren zijn zeer geschikt voor de toepassing in staalconstructies, figuur 6.61-3. Door de dunne schil van de niet-afgestorte vloer is de plaatsing in niet-aangepaste profielen ook mogelijk. Een breedplaatvloer wordt grotendeels in het werk gestort waardoor de vloer over de ligger constructief kan worden beschouwd als geheel doorlopend. Hierdoor is een momenten doorbuigingsreductie te realiseren. Wordt gekozen voor een oplegging op de onderflens van de ligger, dan moet door sparingen in het lijf de vereiste steunpuntswapening worden aangebracht, figuur 6.61-4. Breedplaatvloeren bij staalconstructies kunnen als verdiepings- en/of als dakvloer worden toegepast. 6.5.3 Cellenbetonelementen en houten dakdozen Twee veelgebruikte alternatieven voor vooral de dakplaten zijn platen in cellenbeton en dakdozen in hout. Om dezelfde redenen als de toepassing van een staalplaat gebeurt de oplegging op de ligger. Cellenbetonelementen worden veelal zonder onderlinge koppeling geplaatst waardoor ter voorkoming van het schuiven van de platen deze met haken verankerd moeten worden dan wel door aangelaste schotjes op hun plek gehouden. Houten dakdozen worden aan liggers genageld dan wel geschroefd. 6.5.4 Roostervloeren Naast dichte stalen vloeren zijn er ook stalen roostervloeren. Deze worden enerzijds gebruikt in buitensituaties bij bijvoorbeeld bordessen van

bevestigingsbeugel

stalen rooster onderliggende staalconstructie

Figuur 6.62 Roostervloeren

06950424_hfdst06.indd 221

22-11-2005 11:12:36

222

Constructieelement

Doorsnede en zijaanzicht

d d

Stalen vloerplaat

Staalplaatbetonvloer

d d

Afmeting van het element (d) in mm

Overspanning (ℓ) in m

l l

50–75

2–3

1 1 − 35 40

l l

100–150

2–4

1 1 − 25 30

vluchttrappen, anderzijds in de utiliteitsbouw voor tussenvloeren in de installatieruimtes en leidingschachten. De vloeren bestaan uit een vierkant of rechthoekig rooster van meestal thermisch verzinkt staal, figuur 6.62, en worden in onderdelen aangevoerd op het werk en gemonteerd aan de wanden dan wel opgelegd op een stalen constructie bij grotere afmetingen. 6.5.5 Vuistregels dimensionering stalen vloerconstructies Ter bepaling van de constructieve hoogte van verschillende stalen vloerconstructies geven figuur 6.63 en figuur 6.64 de maximale afmetingen, overspanningen en relatie hoogte-overspanning.

Doorsnede en zijaanzicht

Koud gewalst plaat

d

Sandwichelement met stalen platen

d

Bron: Basisboek Overspannend staal

6.6 Verbindingen in staalskelet In de vorige paragrafen zijn alle onderdelen van het staalskelet afzonderlijk behandeld. Wanneer deze worden samengesteld tot één geheel, dan moet er een keuze worden gemaakt uit de verschillende mogelijkheden om de onderdelen met elkaar te verbinden. Een belangrijk onderscheid is of de verbinding scharnierend dan wel momentvast is. Eerst worden de verschillende verbindingsmiddelen behandeld en daarna de opbouw van het skelet vanaf de fundering tot aan de dakliggers en er wordt stilgestaan bij de knooppunten. 6.6.1 Verbindingsmiddelen In de staalbouw zijn de volgende verbindingsmiddelen gebruikelijk: • lasverbindingen; • mechanische verbindingen, zoals klinken, schroeven en bouten. Afmeting van het element (d) in mm

Overspanning (ℓ) in m

Verhouding

d ℓ

l

25–120

2–6

1 1 − 40 70

l

75

2–3

1 1 − 25 30

Figuur 6.64 Vuistregels dimensionering stalen dakvloeren

06950424_hfdst06.indd 222

d ℓ

Figuur 6.63 Vuistregels dimensionering stalen verdiepingsvloeren

Constructieelement

Verhouding

Bron: Basisboek Overspannend staal

22-11-2005 11:12:40

6 DRAGENDE ELEMENTEN IN STAAL

Lasverbindingen Voor de hoofddraagconstructie is het lassen van de verbindingen de beste oplossing. Zowel vooraf in de fabriek als op het werk kan dit plaatsvinden. Gebeurt dit in de fabriek, dan is het proces gecontroleerder en daardoor fraaier en sterker. Bovendien kunnen de profielen volledig worden afgewerkt. Te grote onderdelen zijn echter niet vervoerbaar en moeten dus op het werk aan elkaar worden gelast. Plaatselijk wordt hiermee een eventuele beschermingslaag aangetast die moet worden nabehandeld.

Bouten en lassen zijn de meest voorkomende verbindingstechnieken. Klinken als verbindingstechniek voor de hoofdverbindingen wordt niet meer toegepast, figuur 6.65, maar wordt evenals schroeven nog wel gebruikt voor de bevestiging van plaatmateriaal aan de hoofddraagconstructie.

Een goed uitgevoerde lasverbinding zorgt voor een vloeiende overgang die even sterk kan zijn als het profiel zelf. Afhankelijk van de vorm worden onderscheiden: • stompe lassen; • hoeklassen.

Figuur 6.65 Hoekverbinding met klinknagels

Vaak komt de combinatie van gelaste en geboute verbindingen voor. Hierbij is belangrijk na te gaan welke verbindingen vooraf onder betere condities in de fabriek kunnen worden aangebracht en daarbij het transport toch mogelijk en handig houden. De verbindingen in het werk waar de condities minder zijn worden meestal gebout.

elektrode

inbranddiepte beperkt

223

Stompe lassen, die tussen twee platen liggen, zijn minder eenvoudig te realiseren doordat de uiteinden van de platen veelal voorbewerkt moeten worden, figuur 6.66-2 en 6.66-3, zodat er een volledige verbinding ontstaat, figuur 6.67-1. Hoeklassen, die op een van de platen liggen, hebben daarom sterk de voorkeur, figuur 6.67-2. Figuur 6.68 geeft enkele aandachtspunten voor het lassen. laslagen

openingshoek

vooropening

1

niet voorbewerkt

2

3

voorbewerkt

verbinding na lassen

Figuur 6.66 Stompe en hoeklassen voor toepassingen buiten af te raden, in de naden kan zich vocht verzamelen

1

stompe lassen

2

hoeklassen

Figuur 6.67 Voorbewerken stompe las

06950424_hfdst06.indd 223

22-11-2005 11:12:43

224

schuifspanning

1

voorspanning

wrijving

aangelaste platen op de flenzen met hoeklassen open ruimte

open ruimte

contactdruk

1

verbinding met bout

2

verbinding met voorspanbout

Figuur 6.70 Gewone en voorgespannen boutverbinding

2

zo min mogelijk schotjes en niet pas gemaakt

Figuur 6.68 Aandachtspunten lasverbindingen

Boutverbindingen Het monteren van een staalconstructie gebeurt door middel van boutverbindingen. Vooraf zijn hiervoor de gaten in de profielen aangebracht. De verbinding zelf komt tot stand door de moeren mechanisch aan te draaien op de bouten, figuur 6.69. m

d1

Nabijgelegen boutverbindingen kunnen vanuit de fabricage het beste in een lijn en met db

s

b k

l

zeskantbout M10: s l b db d1 m k

= = = = = = =

metrische draad, aangeduid met de letter M, de meest gebruikelijke diameters lopen van M12 tot M36. Omdat de diameter van het gat 2 mm groter is dan de boutdiameter, kunnen de boutverbindingen schuiven. Wil men dit voorkomen, dan kunnen er voorspanbouten worden toegepast waarbij de voorspanning zorgt dat de bout op zijn plaats blijft en de verbinding op wrijving wordt belast, figuur 6.70-2.

M = metrische schroefdraad sleutelwijdte steellengte 10 = nominale boutdiameter 10 mm draadlengte nominale boutdiameter gatdiameter in sluitring moerhoogte kophoogte

1

gaten zoveel mogelijk dezelfde diameter en in één lijn

d = 1,5 boutdiameter en >30 mm

Figuur 6.69 Bout met moer en volgring

Boutverbindingen worden het meest toegepast in scharnierende verbindingen. De bouten worden dan loodrecht op hun vlak belast op afschuiving en op stuik, figuur 6.70-1. Moet de verbinding ook momenten opnemen, dan wordt de bout ook op trek belast. Bouten komen voor in diameters tot 64 mm en worden aangeduid met de boutdiameter en draadtype. De meest gangbare draad is de

06950424_hfdst06.indd 224

2

bereikbaarheid

d

d

d

d = randafstand + 5 mm i.v.m. ruimen van de gaten

3

randafstand

Figuur 6.71 Aandachtspunten boutverbindingen

22-11-2005 11:12:47

6 DRAGENDE ELEMENTEN IN STAAL

dezelfde diameter zijn uitgevoerd. De afstand van gat naar rand moet niet te klein zijn omdat het noodzakelijk kan zijn de gaten te ruimen bij maatafwijkingen. Daarnaast moeten de bouten uiteraard bereikbaar zijn bij het monteren, figuur 6.71. Schroef- en klinkverbindingen Bij de bevestiging van plaatmateriaal worden nog andere mechanische technieken gebruikt. Hiervoor is een hele reeks verbindingsmiddelen geschikt in veel uitvoeringen, de belangrijkste in dit verband zijn, figuur 6.72: • zelftappende schroef: moet worden voorgeboord; • schroef met boorpunt: afhankelijk van de spoed geschikt voor koudgevormde en warmgewalste profielen; • schietnagels: zeer snel in gebruik, maar de verbindingen zijn minder fraai.

zelftappende schroef

schietnagel

blindklinknagel

225

6.6.2 Kolom-funderingverbindingen Kolom-funderingverbindingen kunnen op een aantal manieren worden uitgevoerd, afhankelijk van het gewenste mechanisch gedrag, bijvoorbeeld al dan niet scharnierend. Voor het opnemen van de momenten, maar ook als gevolg van de grote normaalkrachten wordt de kolom met een vooraf aangelaste voetplaat beëindigd, figuur 6.73-1 en 6.73-2.

De verankeringen zijn vooraf meegenomen in de wapening van de fundering. Het uiteinde is voorzien van schroefdraad. Met stelmoeren kan de kolom op hoogte worden gebracht en gemonteerd. Zolang er geen verbanden zijn aangebracht is tijdelijk schoren noodzakelijk. Na de montage wordt de kolom ondersabeld met een krimpvrije mortel die een groot gedeelte van de verticale belasting overbrengt. Wil men de verankering uit het zicht hebben, dan kan dit eventueel met een (dikkere) afwerkvloer of met een plaatselijke verdieping in de constructie worden gerealiseerd, figuur 6.73-2. Scharnierende verbinding Is de verbinding scharnierend, dan kan de voetplaat kleiner zijn en met twee verankeringen aan de fundering worden bevestigd, figuur 6.73-1b en 6.73-2b.

Figuur 6.72 Schroeven, blindklink- en schietnagels

momentvast

scharnierend

1a

1b

2a

2b

op

1 afwerkvloer

2

Momentvaste verbinding Moet de verbinding momenten opnemen, dan is er veelal een grotere, maar ook stijvere voetplaat noodzakelijk die op meerder plaatsen wordt verankerd, figuur 6.74-2 en figuur 6.75-1. Afhankelijk van de dikte van de plaat zijn verstijvingen met schotjes noodzakelijk, figuur 6.75-1. Men wil deze echter liever voorkomen, gezien de

verzonken in afwerkvloer

1 Figuur 6.73 Principes kolom-funderingverbindingen

06950424_hfdst06.indd 225

bewerkelijk en aanleiding tot corrosie

2

beter: dikkere voetplaat

Figuur 6.74 Voetplaten aan kolommen

22-11-2005 11:12:50

226

aangieten

1

viervoudige verankering

1

met tweevoudige verankering

2

2

kolom in sparing

Figuur 6.75 Momentvaste kolommen

Figuur 6.76 Verankering met

met scharnierende voet

voorspanankers

bewerkingen en corrosiegevoeligheid hiervan. Een minder gehanteerd alternatief is de kolom in een sparing aan te brengen, figuur 6.75-2. Moet het schuiven van de kolom als gevolg van grote belastingen worden voorkomen, dan kan het monteren door middel van voorspanankers een oplossing zijn, figuur 6.76. 6.6.3 Kolom-kolomverbindingen Bij lagere gebouwen worden de kolommen veelal in een doorlopende lengte aangevoerd. Bij meer dan twee bouwlagen zijn echter verbindingen tussen kolommen onderling noodzakelijk, figuur 6.77.

1

stompe las

2

hoeklas

Figuur 6.77 Gelaste kolom-kolomverbinding

De verbinding tussen de verschillende kolommen kan worden gelast dan wel gebout. Lasverbindingen worden bij voorkeur als hoeklassen uit-

06950424_hfdst06.indd 226

22-11-2005 11:12:53

6 DRAGENDE ELEMENTEN IN STAAL

gevoerd. Dit is zeer wel mogelijk bij verlopende profielgroottes, omdat de binnendiameter gelijk kan zijn en voor voldoende krachtsoverdracht kan zorgen, figuur 6.77-2. Is lassen niet mogelijk of wenselijk, dan kan, afhankelijk van de gewenste buigstijfheid, de verbinding met vul- of kopplaten worden gerealiseerd, figuur 6.78.

doorgaande ligger

227

doorgaande kolom

scharnierend

’moment’-vast

Figuur 6.79 Principes kolom-liggerverbindingen

1

met kopplaten

2

minder in aanmerking. De verbinding wordt met enkele bouten gerealiseerd via kopplaten of met hoekstalen. met vulplaten

Figuur 6.78 Geboute kolom-kolomverbindingen

6.6.4 Kolom-liggerverbindingen Kolom-liggerverbindingen kunnen op zeer verschillende manieren worden uitgevoerd, figuur 6.79: • scharnierend dan wel momentvast; • gelast dan wel gebout; • kolom doorgaand of onderbroken door ligger.

Scharnierend In geschoorde raamwerken kunnen kolom-liggerverbindingen worden uitgevoerd als scharnier, figuur 6.80. De verbinding wordt niet op buiging belast en hoeft dus minder star te zijn. Een gelaste verbinding is dit veelal wel dus komt

1

met aangelaste enkele hoekstalen

06950424_hfdst06.indd 227

2

met aangelaste kopplaten

Momentvast Bij ongeschoorde raamwerken zijn momentvaste verbindingen vereist. Een gelaste verbinding is hiervoor zeer geëigend door de goede continue verbinding. Aandacht moet er worden besteed aan het plooien van de flenzen ter plaatse van de krachtsoverdracht. Hiervoor kunnen verstijvingsschotjes worden aangebracht, figuur 6.81-1. Deze zijn bewerkelijk en corrosiegevoelig, als het mogelijk is een zwaarder profiel te kiezen. De schotjes mogen in geen geval volledig doorgaand worden uitgevoerd in verband met de corrosiegevoeligheid. Als de verbinding wordt gebout, moeten er verschillende boutverbindingen over een groter

Figuur 6.80 Voorbeelden scharnierende kolom-liggerverbindingen

22-11-2005 11:12:57

228

1a

1

1b

1

profielen

2

buizen

gelaste verbindingen

Figuur 6.82 Ligger-liggerverbindingen in dezelfde lijn

2a

2

2b

geboute verbindingen plaats voor leidingen

3a in verstek

3

Meervoudige liggersystemen Als de belastingen uit de vloer- of dakplaten in twee of drie stappen via liggers naar de kolommen worden afgedragen, is er sprake van primaire, secundaire en eventueel tertiaire liggers, ook wel moer- en kinderbalken genoemd, figuur 6.26. De secundaire liggers kunnen tussen dan wel boven op de primaire liggers worden gemonteerd, figuur 6.83. doorgaande ligger op meerdere steunpunten

1a

1b

2a

2b

3b verdubbeling ligger

bijzondere verbindingen

Figuur 6.81 Voorbeelden momentvaste kolom-liggerverbindingen

1 gestapeld

contactvlak worden aangebracht, figuur 6.81-2. Een alternatief is het verdubbelen van de ligger of het in verstek monteren van kolom en ligger bij gelijke profielhoogtes, figuur 6.81-3. 6.6.5 Ligger-liggerverbindingen Liggers kunnen onderling in verschillende situaties moeten worden verbonden: • in zelfde vlak, bijvoorbeeld bij knik in dakligger ten behoeve van afschot; • loodrecht op elkaar, bij twee- of drievoudige liggersystemen.

De verbindingen in dezelfde lijn kunnen worden gelast dan wel gebout afhankelijk van de gewenste transportlengte, figuur 6.82. Afhankelijk van de toepassing in bijvoorbeeld een driescharnierenspant of gerberligger, is de knoop momentvast of scharnierend.

06950424_hfdst06.indd 228

ligger op twee steunpunten

niet

2 gestapeld

Figuur 6.83 Principes verbindingen primaire en secundaire liggers

Gestapelde primaire en secundaire liggers Voor de montagesnelheid is de gestapelde primaire en secundaire ligger de meest economische variant. De profielen kunnen doorgaand zijn en de toleranties ruimer. Bij hoge vloerbelastingen kan de plooi van de liggers hierbij een gevoelig punt zijn, figuur 6.84.

22-11-2005 11:13:00

6 DRAGENDE ELEMENTEN IN STAAL

1

verdraaing bovenflens

2

3

kip

229

knik ter plaatse van oplegging

Figuur 6.84 Plooi bij zwaarbelaste liggers

1

2

1

secundaire ligger lager dan primaire ligger

2

secundaire ligger gelijk aan primaire ligger

3

secundaire ligger groter dan primaire ligger

doorgaande secundaire ligger

onderbroken secundaire ligger

Figuur 6.85 Voorbeelden gestapelde liggerverbindingen

Hiertoe kunnen verstijvingsschotjes worden aangebracht die echter bewerkelijk en kostbaar zijn. De verbinding kan rechtstreeks worden gebout, figuur 6.85. Een nadeel van de gestapelde constructie, figuur 6.83-1, is de grotere constructiehoogte en daarmee het groter geveloppervlak. Voordeel is de eenvoudige montage en er zijn geen problemen met passingen. De secundaire ligger kan als ligger over meerdere steunpunten worden berekend en uitgevoerd. Binnen de constructiehoogte is er ruimte voor leidingen, zowel in lengterichting als in dwarsrichting. Primaire en secundaire liggers in één vlak Als de verschillende liggers in één vlak worden gemonteerd, worden de secundaire liggers onderbroken. Hierdoor ontstaat een scharnierende verbinding, meestal door middel van aangelaste hoekstalen of schetsplaten, figuur 6.86.

06950424_hfdst06.indd 229

Figuur 6.86 Voorbeelden liggers in een vlak, scharnierende verbindingen

Prefab-vloeren in staalskelet Als in een staalskelet prefab-betonvloeren worden toegepast, wordt de bovenkant van de primaire ligger, bij montage in één vlak, bij voorkeur gelijk gehouden met de bovenkanten van de secundaire liggers. Dit bevordert het eenvoudig leggen van de vloerplaten.

Als de secundaire liggers tussen de primaire liggers worden aangebracht, is er minder constructiehoogte nodig en daarmee minder

22-11-2005 11:13:04

230

geveloppervlak. De secundaire ligger wordt meestal als ligger op twee steunpunten berekend, figuur 6.83-2a en figuur 6.86. Het uitvoeren als doorgaande ligger is minder eenvoudig omdat het overbrengen van het overgangsmoment een zeer nauwkeurige verbinding vraagt die hoge eisen stelt aan de passingen en de montage, figuur 6.83-2b en 6.87.

1

Zowel kolom, liggers als diagonalen zijn uit verschillende profielen op te bouwen waarmee de verbinding op een groot aantal manieren is te realiseren. Er moet rekening mee worden gehouden dat bij belasting van de kolom deze enigszins verkort waardoor de vooraf ingestelde spanning in de diagonaal wegvalt. Daarom moet bij slappe trekdiagonalen, zoals staven en kabels, figuur 6.88, de definitieve verbinding zijn na te stellen.

secundaire ligger in hart primaire ligger

bij systeemvloeren aangelaste vulstrip op de secundaire ligger

2

bovenzijde liggers gelijk, met boutverbinding

3

bovenzijde liggers gelijk, met in het werk gelaste verbinding

Figuur 6.87 Voorbeelden liggers in een vlak, momentvaste verbindingen

6.6.6 Stabiliteitsconstructiesverbindingen Afhankelijk van de gekozen oplossing voor de stabiliteit moeten ook deze onderdelen worden verbonden. Voor het ongeschoord raamwerk zijn al verschillende momentvaste kolom-liggerverbindingen behandeld. Nu komen de verticale en horizontale vakwerken in de geschoorde constructies ter sprake.

Verticale vakwerken De verbindingen in verticale vakwerken zijn die tussen de diagonalen met kolom en ligger.

06950424_hfdst06.indd 230

Figuur 6.88 Staven en kabels voor stabiliteitsverbanden

De assen van de diagonalen moeten door het snijpunt van de kolommen en liggers gaan om extra momenten in de verbinding te voorkomen en bij voorkeur onder ongeveer 45 graden omdat ze dan hun maximale werking hebben. De knooppunten kunnen worden onderscheiden in de aangrijping bij kolom/ligger, figuur 6.89-2a en 6.89-2b, en het kruispunt van twee diagonalen waarbij er al dan niet een verbinding mogelijk is. De staven worden veelal via al aangelaste knoopplaten vastgebout, figuur 6.89-3a en 6.89-3b. Horizontale vakwerken Voor de horizontale vakwerken gelden veel van dezelfde principes als bij de verticale vakwerken. Daarnaast moeten bij enkelvoudige liggerssystemen extra koppelliggers aangebracht worden ter plaatse van de wind- of vakwerkligger, figuur 6.90. Ook hier zijn legio mogelijkheden, afhankelijk van de gekozen profielen realiseerbaar.

6.7 Brandbeveiliging Een van de belangrijkste aandachtspunten bij de toepassing van een stalen draagstructuur is de brandgevoeligheid. Staal is onbrandbaar, echter de sterkte en stijfheid nemen al bij temperaturen vanaf 300 °C snel af, waardoor bijvoorbeeld een onbeschermde stalen kolom slechts een

22-11-2005 11:13:07

6 DRAGENDE ELEMENTEN IN STAAL

231

detail 3

detail 2

2a

1

2b

dubbel U-profiel

3a

overzicht

I - profielen

3b

dubbel U-profiel

I - profielen

detail 5

4

K - ligger

5a

verband aan plaat; ligger rechtstreeks verbonden

5b

ligger en verband aan plaat verbonden

Figuur 6.89 Knooppunten zwaardere, verticale diagonalen

1

verband aan bovenzijde

2

verband aan onderzijde

3

bij gestapelde liggers

Figuur 6.90 Knooppunten in horizontale vakwerken

brandwerendheid van vijftien à dertig minuten heeft. Daarom moet, wanneer de functie van het gebouw daarom vraagt, een zekere brandbeveiliging worden toegepast. 6.7.1 Brandbeveiligingsprincipes Om een staalconstructie tegen brand te beschermen, zijn er veel mogelijkheden. Principieel wordt onderscheid gemaakt naar: • brandwerend bekleden, waarbij de constructie

06950424_hfdst06.indd 231

wordt ingepakt of behandeld met brandwerende verf; • brandbeveiliging door afschermen met bijvoorbeeld plafond; • dubbele constructie of niet nadelig bezwijkende constructie.

22-11-2005 11:13:09

232

6.7.2 Brandwerend bekleden Brandwerend bekleden van de constructie zelf is een veelvoorkomende variant. De bekleding kan bestaan uit een permanente of afneembare constructie van gips- of vermiculitebetonplaten, spuit- of stucwerk. De permanente constructies zijn bewerkelijk en moeten met grote aandacht voor de naadafwerking worden uitgevoerd, figuur 6.91-1. Prefab-vormstukken van gips of beton zijn sneller te plaatsen, figuur 6.91-2. Het spuitwerk is gevoelig voor beschadiging en leidt vanwege visuele eisen vaak alsnog tot een aanvullende bekleding, figuur 6.92-2.

1

bekleding met platen

2

Bij alle brandwerende bekledingen moet men vooral bedacht zijn op de driedimensionale aansluitingen. De bekleding van een afzonderlijk profiel is vaak geen probleem, maar waar liggers een kolom ontmoeten en bovendien vloeren zijn opgelegd kunnen lekken ontstaan. Afhankelijk van de uitvoering van de vloer doet het beton aan de bovenzijde mee als afschermende constructie, zie hiervoor ook paragraaf 6.5.1 en 6.5.2. Brandbeveiliging met beton Een variant kan het inpakken in beton zijn dat tevens een constructieve functie vervuld. Ook de weerstand tegen corrosie kan hiermee worden verhoogd. Een geïntegreerde ligger is hiervan een goed voorbeeld, maar ook een kolom kan in beton ingepakt worden, figuur 6.93.

bekleding met vormstukken

Figuur 6.91 Brandwerende bekleding van platen en vormstukken

1

profiel opvullen en rechthoekig bekleden met beton

2

bekleding met beton

Figuur 6.93 Brandbewerend bekleden met beton

1

bekleding met stukadoorswerk op pleisterdrager

2

spuitwerk

Figuur 6.92 Brandwerende bekleding met pleisterwerk en spuitpleister

06950424_hfdst06.indd 232

Opschuimende verf Voor staalconstructies die in zicht blijven en toch een zekere brandwerendheid moeten bezitten, kan een speciale verf worden toegepast die bij verhitting opschuimt en zo alsnog een beschermende laag vormt. De brandwerendheid is gelimiteerd tot circa negentig minuten en wordt bij beschadiging van de verflaag tenietgedaan. 6.7.3 Brandwerend scheiden Een geheel ander principe is het afscheiden van de stalen constructieonderdelen door bijvoorbeeld verlaagde plafonds, figuur 6.94-3 en

22-11-2005 11:13:13

6 DRAGENDE ELEMENTEN IN STAAL

1

beton boven en brandwerende bekleding onder

2

met trekwapening; staalplaat als bekisting

233

zwevende dekvloeren. Zeker wanneer een zijde bijvoorbeeld door de toepassing van een betonnen vloer al is afgeschermd, is een verlaagd plafond een economische keuze, figuur 6.94-1. Daarnaast kan bij de opzet van de draagconstructie rekening worden gehouden met bijvoorbeeld de verschillende brandwerendheidseisen van verschillende ruimtelijke functies, door bijvoorbeeld de constructies van een werkplaats en naastgelegen kantoor dubbel uit te voeren met daartussen een brandwerende scheiding, figuur 6.94-4. 6.7.4 Samenvatting brandwerendheid Om een overzicht te geven van de verschillende brandwerendheden van de diverse maatregelen, zijn in figuur 6.95 de waarden voor de verschillende opties weergegeven.

3

met brandwerend plafond

4

dubbele constructie met brandscheiding

5

kolom buiten gevel

Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 1 Basisboek Overspannend staal. Stichting kennisoverdracht SG, 1998. 2 Construeren A, deel 2 Overspannend staal. Stichting kennisoverdracht SG, 2001. 3 Construeren B, deel 3 Overspannend staal. Stichting kennisoverdracht SG, 1996. 4 Hart, F., W. Henn en H. Sontag, Staalbouwatlas. Agon Elsevier. 5 Normen en voorschriften TGB Staal - normering NEN 6072 Rekenkundige bepaling van de brandwerendheid van bouwdelen, staalconstructies NEN 6770 Basiseisen Overige eisen staan in de NEN-serie 6771 t/m 6774: NEN 6771 Staalconstructies, stabiliteit NEN 6772 Staalconstructies, verbindingen In voorbereiding: NEN 6773 Staalconstructies, koudgevormde profielen NEN 6774 Staalconstructies, materiaalkeuze

Figuur 6.94 Brandwerende scheidingsconstructies

06950424_hfdst06.indd 233

22-11-2005 11:13:14

234

Brandwerendheidseis Voorzieningen

Constructies

Minuten 30

60

90

120

brandwerende beplating

+

++

+

+

brandwerende bespuiting

+

+

+

+

brandwerende verf

+

+

+/–

–

toevoegen van wapening bij composiet systeem

+

+

+

+

onbeschermd staal

o/+

–

–

–

betongevulde buiskolommen

o

o/+

+

+

betongevulde I-kolommen

+

+

+

+

geïntegreerde liggers

o

o/+

+

+

staalplaat betonvloer

o

o/+

+

+

o

geen brandwerende voorziening nodig

o/+

in bepaalde gevallen brandwerende voorziening nodig

+

brandwerende voorziening voldoet

+/–

brandwerende voorziening voldoet in bepaalde gevallen

–

voldoet niet

Figuur 6.95 Brandwerendheid staalconstructies

06950424_hfdst06.indd 234

22-11-2005 11:13:15

Trappen

7

ir. ing. R.Ph. van Amerongen, W.J. Bakker, ir. Hilde Millekamp

Om binnen, of soms ook buiten een gebouw, lopend, veilig en bij voorkeur zo comfortabel mogelijk naar een hoger of lager gelegen niveau te komen, wordt er gebruikgemaakt van trappen. Een trap is over het algemeen een vaste bouwkundige constructie van opeenvolgende treden. Trappen kunnen worden beschouwd als een van de oudste bouwkundige c.q. architectonische middelen. Voor ‘oude’ trapvormen, die nog veel in de bestaande bouw voorkomen, is in dit hoofdstuk echter geen plaats; daarvoor moeten andere naslagwerken worden geraadpleegd. Het uitgangspunt van dit hoofdstuk vormt de hedendaagse toepassing van trappen in de woningbouw. Dit wordt aangevuld met enkele voorbeelden uit de utiliteitsbouw.

06950424_hfdst07.indd 235

22-11-2005 11:42:07

236

7.1 Inleiding Als gevolg van de diverse functies die trappen kunnen hebben, worden er verschillende benamingen gehanteerd. Enkele veelgebruikte soorten trappen zijn: • hoofd- of centrale trap, bevindt zich meestal dicht bij de hoofdingang van het gebouw, daar waar de belangrijkste toegang tot de verdiepingen is; • dienst-, vlucht - en/of brandtrappen; • kelder- en zoldertrappen, die naast hun functie ook de ruimte noemen waarnaar ze leiden. De toepassing van trappen is in belangrijke mate afhankelijk van de interne organisatie van het gebouw. In het algemeen wordt ernaar gestreefd voorzover dat al geen voorschrift is, zie paragraaf 7.1.4, looplijnen in het gebouw zo kort mogelijk te houden, zowel voor het normale gebruik, als in geval van nood, bijvoorbeeld bij brand. Een gevolg hiervan is, dat de trappen van en naar verschillende verdiepingen boven elkaar worden aangebracht waardoor er trappenhuizen ontstaan. Ook hierin worden onderscheiden hoofdtrappenhuizen, centrale trappenhuizen, enzovoort. In het Bouwbesluit wordt tevens een veiligheidsen een vluchttrappenhuis onderscheiden. Een veiligheidstrappenhuis is een trappenhuis waardoor een brand en rookvrije vluchtroute voert, en dat in de vluchtrichting uitsluitend kan worden bereikt vanuit een niet-besloten ruimte. Een vluchttrappenhuis is een trappenhuis waardoor een rookvrije vluchtroute voert, zie bijlage A. Het is niet raadzaam de trap naar de kelder van een openbaar gebouw ook in het hoofdtrappenhuis te plaatsen zonder duidelijke afscheiding. Het gevaar mag niet ontstaan dat men doorvlucht naar de kelder! Een open trappenhuis kan in geval van brand als een schoorsteen gaan werken en de brand kan dan gemakkelijk overslaan naar andere verdiepingen. Ook rook kan zich via het trappenhuis door het hele gebouw verspreiden. Het publiek kan dan het gebouw niet meer via het trappenhuis verlaten. Trappenhuizen in openbare gebouwen moeten,

06950424_hfdst07.indd 236

als ze als vluchtroute moeten dienen, zie bijlage B, brandwerend zijn af te sluiten tijdens dertig of zestig minuten, zie paragraaf 7.1.4. Een verkeersruimte waarin trappen zijn gelegen waarmee een hoogteverschil van ten minste 8,000 m wordt overbrugd, moet voldoen aan de eisen van een brand, en rookvrije vluchtroute. Puien van deze trappenhuizen moeten worden voorzien van spiegeldraadglas in een zogenoemde brandsponning (diep 25 mm) en deuren moeten zelfsluitend en brandwerend zijn uitgevoerd, zie bijlage C. Voor alle in een vluchtroute geplaatste deuren is een juiste draairichting vereist; in de vluchtroute is dat wegdraaiend. Deuren van een trappenhuis op een verdieping draaien daarom het trappenhuis in, maar deuren van het trappenhuis op de begane grond draaien juist het trappenhuis uit. Een ander gebied waarop eisen worden gesteld met betrekking tot een niet-besloten ruimte waardoor een vluchtmogelijkheid voert, is de ventilatie, zie bijlage D. Bij de plaatsing van trappen en trappenhuizen streeft men tevens naar daglichttoetreding, om goed te kunnen zien waar wordt gelopen en om struikelen te voorkomen. Mogelijkheden hiertoe zijn onder andere: • plaatsing grenzend aan of in nabijheid gevel; • toepassing daklichten bij inpandige hoofdtrappenhuizen of toepassing van bovenlichten boven deuren van aan trappenhuis grenzende ruimten in woningen. In het Bouwbesluit worden eisen gesteld aan de verlichting. In een in een besloten gemeenschappelijke verkeersruimte gelegen trap of hellingbaan moet ten minste één verlichtingsinstallatie aanwezig zijn, met een verlichtingssterkte van ten minste 10 lux gemeten op de vloer (woningbouw). Bij niet tot bewoning bestemde gebouwen geldt deze eis voor een trap of hellingbaan. 7.1.1 Standaardisatie Met het van kracht worden van de norm NEN 3509 Trappen in woningen en woongebouwen (1983) is de standaardisatie ook voor dit onderdeel in de bouw in een verder stadium gekomen. Hierdoor kunnen trappen ook in modulaire

22-11-2005 11:42:08

7 TRAPPEN

•

roosters in woningen en woongebouwen worden geplaatst. De aanvullende bepalingen voor de diverse onderdelen van trappen zijn voor de detaillering van seriematig gefabriceerde producten bepalend. Hiermee wordt standaardisatie met een gunstig economisch effect bevorderd. Als men zich houdt aan de minimale eisen die in de norm aan trappen worden gesteld, blijven er toch nog zeer veel varianten in de uitvoering mogelijk.

bordes: onderbreking trap met horizontaal vlak; • traparm: niet-onderbroken serie treden; • trapgat: in verdiepingsvloer uitgespaarde opening waar trap in uitkomt; • looplijn: gemiddelde weg gebruiker, die wordt gehanteerd omdat in de meeste gevallen niet alle plaatsen op de trap even gemakkelijk beloopbaar zijn (bijvoorbeeld langs de kanten); • klimlijn: lijn die wordt getrokken over de looplijn en de voorkanten van de treden (zijaanzicht). Deze lijn geeft ten opzichte van het grondvlak de traphelling aan; • traphelling: gevormd door de verhouding tussen horizontale (treden) en verticale (denkbeeldige) vlakken (stootborden); • aantrede (t): horizontale afstand tussen voorkanten treden, gemeten op looplijn; • tredebreedte: wordt bepaald door loodrecht op de voorkant van de treden de breedte te me-

vrije hoogte trap

7.1.2 Benamingen traponderdelen In de NEN 3509 worden de belangrijkste begrippen in definities vastgelegd, die in figuur 7.1 zijn aangegeven: • trap: opeenvolging horizontale vlakken, zowel treden als bordessen, tussen verschillende verdiepingen of niveaus; • treden: hierop plaatst men de voet om de trap op of af te gaan;

vrije hoogte bordes

schalmgat bordes balustrade balusters

n

plij

loo

237

loo

plij

n

welstuk tweede leuning buitenboom

hoofdleuning binnenboom trede stootbord r

wel r = optrede t = aantrede α = traphelling

α

vrij

eb

rm

t tra pa

klim

lijn

leuningzone

trede breedte

ree

dte

Figuur 7.1 Benamingen bij trappen

06950424_hfdst07.indd 237

22-11-2005 11:42:08

238

ten. Om bij het belopen van de trap een groter draagvlak voor de voet te krijgen, ofwel een grotere tredebreedte, wordt vaak de voorkant van een hoger gelegen trede voor de achterkant van de onderliggende trede geplaatst; • wel: overstekend deel trede (verschil tussen tredebreedte en aantrede).

• welstuk: aansluiting bovenste trede traparm op verdiepingsvloer (of bordes); • optrede (r): verticale afstand tussen tredevlakken. Er is meestal één optrede meer dan het aantal aantreden. Alle optreden moeten, net zoals alle aantreden, dezelfde maat hebben; • stootbord: sluit ruimte tussen boven- en

Tot bewoning Niet tot bewoning Bouwwerken geen bestemde gebouwen bestemde gebouwen gebouw zijnde Hoogte gemeten vanaf de vloer 1

Lager dan 13 m t.o.v. aangrenzend(e) vloer, terrein, water

1m

1 m1

1m

2 Hoger dan 13 m

1,200 m

1,200 m

1,200 m

3 Ter plaatse van een vensteropening

0,850 m

0,850 m

• bovenste trede van een trap • bovenkant van een helling • aangrenzend(e) vloer, terrein of water niet lager dan 0,600 m

• bovenste trede van een trap • bovenkant van een helling • podium • bassin • laadvloer • perron • aangrenzend(e) vloer, terrein of water niet lager dan 1 m

≤ 0,050 m

≤ 0,050 m

1 en 2 niet van toepassing op een vloer ter plaatse van:

Horizontale afstand gemeten tussen vloerafscheiding

Horizontale opening in de afschei- Geen opstapmogelijkding heden tussen 0,200 m en 0,700 m boven de vloer Verticale opening in de afscheiding

≤ 0,100 m tenzij hoger dan 0,700 m boven de vloer

≤ 0,100 m tenzij hoger dan 0,700 m boven de vloer ≤ 0,500 m

1

• bovenste trede van een trap • bovenkant van een helling • aangrenzend(e) vloer, terrein of water niet lager dan 0,600 m

≤ 0,500 m

mag ten minste 0,700 m zijn, als de som van de hoogte van de afscheiding en de breedte van een op die hoogte aanwezig horizontaal vlak tenminste 1,1 is

Figuur 7.2 Vloerafscheidingen (gebaseerd op Bouwbesluit 2003)

06950424_hfdst07.indd 238

22-11-2005 11:42:08

7 TRAPPEN

onderkant treden af. Zijn er stootborden aanwezig, dan spreekt men van een dichte trap; ontbreken ze, dan is er sprake van een open trap; • trapbomen: treden worden gedragen door bij de trap horende constructieonderdelen, die aan de zij- of onderkant van de trap kunnen voorkomen; • buitenboom: lange trapboom die ontstaat wanneer de looplijn van de trap van richting verandert. Deze wordt meestal aan de muurzijde geplaatst. • binnenboom: kortere, vrije trapboom; • schalmgat: ruimte tussen binnenbomen bij bordestrap. • vrije hoogte trap of bordes: maat tussen onderzijde rand trapgat, dat men passeert bij het belopen van een trap, en (denkbeeldige) lijn over voorkant treden. Leuningen, afscheidingen en balustraden Om een trap goed te kunnen belopen, is vaak een houvast gewenst. Daarom worden er leuningen toegepast. Leuningen worden – ten

239

minste aan één zijde – geëist bij trappen die een groter hoogteverschil overbruggen dan 1 m en waarvan de klimlijn een helling heeft die groter is dan 2:3. De bovenkant van deze leuning(en) moet zich ten minste 0,800 m en ten hoogste 1,000 m boven de voorkant van de tredevlakken van deze trap bevinden. Deze eis volgens het Bouwbesluit 2003 geldt bij woningbouw (nieuw te bouwen) en bij overige niet tot bewoning bestemde gebouwen. Voor de leuningen wordt plaatsingsruimte gereserveerd: de zogenaamde leuningzone. De kleinste afstand tussen deze leuningzone en de tweede leuning wordt wel de vrije breedte van de trap genoemd. Bij afwezigheid van de tweede leuning is de vrije breedte de afstand tussen de leuningzone en de tegenoverliggende wand verminderd met 50 mm (ruimte voor muurboom); en bij een spiltrap, zie paragraaf 7.1.3, de ruimte tussen de leuningzone en de spil. Langs de open zijde van trappen en trapgaten worden, als er ten minste een hoogte van 1 m

minimaal één verdreven trede in rechte deel trap

1 rechte

2 trap met

steektrap

onderkwart

6 spiltrap rond

7 wenteltrap

10

scheluwe trap

3 trap met

4 trap met

bovenkwart

twee kwarten

8 bordestrap

11

5 spiltrap

rechthoekig

9 trap met drie armen en

dubbelscheluwe trap

twee hoekbordessen

(schaal 1:100)

Figuur 7.3 Trapvormen

06950424_hfdst07.indd 239

22-11-2005 11:42:08

240

wordt overbrugd, voor de veiligheid afscheidingen geplaatst in de vorm van bijvoorbeeld hekken of muurtjes. Deze worden balustraden genoemd. Als zo’n balustrade is opgebouwd uit een leuning met spijlen, worden deze spijlen balusters genoemd. Deze afscheidingen moeten ten minste een hoogte van 0,800 m hebben boven de voorkant van de tredevlakken van de trap, mogen horizontaal gemeten niet meer dan 0,050 m vanaf de trap bevestigd zijn. Er mogen zich geen openingen in bevinden breder dan 0,100 m, tenzij deze hoger zitten dan 0,700 m. Tussen de 0,200 m en 0,700 m boven de vloer mogen zich geen opstapmogelijkheden bevinden. In figuur 7.2 is een overzicht gegeven van de eisen voor afscheidingen in de verschillende gebruiksfuncties. 7.1.3 Trapvormen Trappen kunnen in zeer veel vormen worden gemaakt. De keuze van de vorm wordt in belangrijke mate bepaald door de functie van de trap en het te verwachten aantal en soort gebruikers. Ook de beschikbare ruimte voor de trap, het gemak en de veiligheid in het gebruik, de gewenste aansluitingen ter plaatse van de verdiepingen en de gewenste looplijnen in de ontsluiting van het gebouw zijn belangrijke uitgangspunten voor de te kiezen vorm van de trap. In minder belangrijke mate spelen bij de keuze van de trapvorm een rol: • constructieve gegevens te overbruggen verdiepingshoogte en mogelijke trapgatafmetingen in verdiepingsvloer; • aanbrengen trap en montagemogelijkheden tijdens uitvoering; • bij varianten horende consequenties voor kostprijs.

Er is een aantal hoofdvormen van trappen te onderscheiden, figuur 7.3. De meest eenvoudige vorm is de rechte steektrap, figuur 7.3-1, waarbij de treden rechthoekig van vorm zijn en de looplijn recht is. Deze trap neemt relatief veel plaats in beslag, vooral door de benodigde aanloopruimte onder en boven aan de trap. Om ruimte te besparen, wordt er daarom vaak voor een andere trapvorm gekozen waarbij de looplijn van richting verandert. Het deel van de

06950424_hfdst07.indd 240

trap waarin de looplijn geleidelijk, maar uiteindelijk 90° van richting verandert, wordt kwart(slag) genoemd. In dit deel van de trap loopt de voorkant van een trede niet meer evenwijdig aan de voorkant van de daarboven liggende treden. Deze worden verdreven treden genoemd. Zo’n kwart met verdreven treden kan aan de onderzijde van de trap (onderkwart), figuur 7.3-2, aan de bovenzijde (bovenkwart), figuur 7.3-3, en aan de onder- en bovenzijde worden geplaatst, figuur 7.3-4. Afhankelijk van de richting waarin de draai over dat kwart naar boven loopt, wordt er gesproken van een linkse of rechtse trap. Als er zich tussen onder- en bovenkwart geen recht stuk trap meer bevindt, ontstaat er een spiltrap. De spil is dan het verticale constructiedeel dat de smalle einden van de treden draagt. De buitenboom van de spiltrap kan rechthoekig, figuur 7.3-5, of rond, figuur 7.3-6, worden gemaakt. Bij een ronde spiltrap staat de voorkant van de treden in principe haaks op de looplijn, figuur 7.3-6. Als bij de spiltrap de spil wordt vervangen door een spiraalvormige binnenboom, ontstaat er een wenteltrap (vroeger ook wel Engelse of wrongtrap genoemd), figuur 7.3-7. De onderbreking van een rechte trap met bordes(sen), de bordestrap, is al ter sprake gekomen. Over het algemeen wordt een bordestrap uitgevoerd met twee traparmen en een bordes, figuur 7.3-8, maar variaties hierop zijn uiteraard mogelijk. Zo is de trap met een hoekbordes een nog regelmatig voorkomende variant, figuur 7.3-9. Als er aan de onder of bovenkant van een trap een beperkte toegang is, kan er gekozen worden voor een scheluwe of dubbelscheluwe trap, figuur 7.3-10 en 7.3-11. Bij een scheluwe trap staat alleen het welstuk haaks op de bomen. De onderste trede loopt schuin. Of de onderste trede staat haaks op de boom en het welstuk schuin op de bomen, terwijl de tussenliggende treden geleidelijk van schuin op recht overgaan. Als belangrijk gevolg van een secundaire functie en over het algemeen weinig beschikbare ruimte zijn voor bepaalde situaties bijzondere trapvormen ontwikkeld. Zo wordt er voor weinig gebruikte bergzolders gebruikgemaakt van opschuifbare of opklapbare vlieringtrappen, figuur 7.4.

22-11-2005 11:42:08

7 TRAPPEN

1

ééndelige houten trap

2

241

tweedelige houten trap

Figuur 7.4 Uitschuifbare zolder-/vlieringtrappen

7.1.4 Algemene voorschriften betreffende trappen Het Bouwbesluit 2003 geeft voorschriften betreffende trappen. Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen verschillende soorten gebruiksfuncties, tussen bestaande bouw en nieuwbouw en worden twee categorieën trappen onderscheiden, zie bijlage E. Voor de afmetingen van trappen is het onderscheid tussen woonfunctie en andere gebruiksfuncties van belang. Deze laatste categorie wordt ingedeeld naar bezettingsgraad en de oppervlakte aan verblijfsgebied waarop de trap is aangewezen. Aan de hand van deze gegevens wordt deze vervolgens in categorie A of B ondergebracht, zie bijlage F en G. Niveauverschillen van meer dan 0,210 m tussen vloeren van verblijfsgebieden, verkeersruimten, toiletruimten en badruimten dan wel tussen één van die vloeren en het aansluitende terrein moeten zijn overbrugd door een vaste trap of vaste hellingbaan. Dit geldt niet voor een lichte industriefunctie, een overige gebruiksfunctie die geen gebruiksfunctie is voor het personenvervoer met een gebruiksoppervlakte > 50 m2 of voor het stallen van motorvoertuigen. Voor de afmetingen waaraan zo’n trap moet voldoen, zie bijlage G.

Voor bestaande woningen en woongebouwen gelden lichtere eisen; het te overbruggen hoogteverschil moet meer dan 0,220 m zijn en heeft geen betrekking op het verblijfsgebied. Tevens

06950424_hfdst07.indd 241

gelden er andere afmetingen, zie bijlage H. Voor niet tot bewoning bestemde gebruiksfuncties gelden andere afmetingen, zie bijlage G. Een trap bestemd voor het ontsluiten van een gebruiksfunctie waarmee meer dan 1,500 m hoogteverschil overwonnen wordt, moet in een besloten ruimte zijn ondergebracht die ten minste regenwerend is (NEN 2778). In verband met de aanpasbaarheid van woningen in geval een bewoner gehandicapt raakt dan wel door ouderdom minder mobiel wordt, is het aan te raden in de woningbouw niet uit te gaan van de genoemde minimum maten, maar de ruimten onder en boven aan de trap ruimer te dimensioneren voor het eventueel aanbrengen van een traplift. Bij rechte steektrappen: • onder ten minste 1,700 m x trapbreedte; • boven ten minste 0,950 m x trapbreedte. Ook moet dan de trapbreedte ten minste 1,500 m tussen de bomen zijn, in verband met de vrije passage en vluchtweg. In centrale trappenhuizen van woongebouwen met een hoogteverschil tot 3,000 m, zonder lift, moet er voldoende ruimte onder en boven aan de trappen zijn voor het aanbrengen van een trapplateaulift: • onder ten minste 1,800 m x trapbreedte; • boven ten minste 1,400 m x trapbreedte. Overige voorzieningen ten behoeve van de integrale toegankelijkheid worden in paragraaf 7.1.8 behandeld.

22-11-2005 11:42:09

242

▶▶ Zie ook deel 6C Liften en roltrappen, hoofdstuk 15.

Voor trappen uit categorie A geldt dat ze bij de bovenste trede aansluiten op een vrije vloeroppervlakte van ten minste 0,800 bij 0,800 m. Voor trappen uit categorie B geldt dat ze bij de bovenste trede aansluiten op een vrije vloeroppervlakte van ten minste 1,200 bij 1,200 m. Treden van vaste trappen moeten zijn voorzien van een wel. In een voor publiek bestemd gebouw moeten vloeren en trappen zijn voorzien van een stroef loopvlak. Eisen aan vluchttrappen Het Bouwbesluit geeft aan dat er eisen kunnen worden gesteld aan de constructieve veiligheid, vooral de brandwerendheid met betrekking tot bezwijken. Hierin worden trappen niet met name genoemd, echter alle constructies die deel uitmaken van de vluchtroute moeten dertig minuten brandwerend zijn. In veiligheidstrappenhuizen moet dit zestig minuten brandwerend zijn. In het Bouwbesluit 2003 worden aan vluchttrappen geen andere eisen gesteld dan aan overige trappen. Wel worden door middel van de gebruikstoestemming, die moet voldoen aan ’Een brandveilig gebouw bouwen‘, eisen gestelde aan vluchtwegen en trappen. Een rookvrije vluchtroute moet ten minste 0,600 m breed zijn (een trap 0,800 m) en heeft een minimale hoogte van 1,9 m. De breedte van de bordessen van de vluchttrappen moet minstens de breedte hebben van de breedste trap en de diepte moet minstens 0,600 m zijn. De optrede mag ten hoogste 0,200 m zijn, de aantrede ten minste 0,200 m. Bij trappen tot 1,200 m breed moeten er ten minste aan één zijde een leuning zijn, bij bredere trappen aan twee zijden. In het algemeen wordt het gebruik van spiltrappen, vooral in hoge woongebouwen, als vluchtweg niet geaccepteerd, omdat de treden naast de spil zeer smal zijn. Alleen wanneer de diameter van de spil ten minste 700 mm is, kunnen ze worden toegestaan. Ook mag een dunnere spil met een binnenleuning worden toegepast. In gevallen waarin vluchtende mensen begeleid

06950424_hfdst07.indd 242

moeten worden, zoals in bejaardentehuizen en ziekenhuizen (brancards), wordt een spiltrap niet toegestaan. Treden van trappen in ruimten die worden verduisterd terwijl er mensen aanwezig zijn (theater, bioscoop) moeten worden verlicht. 7.1.5 Maten voor trappen Volgens het Bouwbesluit 2003 is bij niveauverschillen groter dan 210 mm een trap of een hellingbaan vereist. Het is beter te pleiten voor én een trap én een hellingbaan bij alle hoogteverschillen tot 1,000 m binnen gebouwen. Bij hoogteverschillen boven 1,000 m is naast de trap een (rolstoelplateau)lift of een hefplateau te adviseren. In verband met de veiligheid mogen er vooral in voor het publiek bestemde gebouwen geen plotselinge hoogteverschillen (treden of drempels hoger dan 20 mm) worden aangebracht. Vaste trappen of traparmen van woongebouwen mogen geen groter ononderbroken stijghoogte hebben dan 4,000 m. In het Bouwbesluit is de hoogte van verdiepingen gereglementeerd, een verblijfsgebied moet bij nieuwbouw een vrije hoogte hebben van ten minste 2,600 m. Voor verdiepingshoogten van 2,800 m worden ook standaardtrappen gemaakt.

De gemakkelijkst beloopbare trap blijkt een optrede van 175 mm en een aantrede van 290 mm te hebben. Om ruimte te besparen, worden de trappen meestal steiler gemaakt door de aantrede te verkleinen of de optrede te vergroten, of allebei. Wordt alleen de aantrede verkleind, dan geeft het afdalen al snel een onveilig gevoel door het ontbreken van voldoende plaats voor de voeten. Wordt alleen de optrede vergroot, dan kost het meer moeite de trap te beklimmen. Uit onderzoek is gebleken dat de verhoudingen tussen optrede en aantrede die de minste problemen geven, wordt benaderd door: • traphellingen ≤ 40°: 1t + 2r = .640 mm; • traphellingen > 40°: 1t + 4r = 1.040 mm. Deze formules staan echter alleen in de NEN 3509 en worden niet van toepassing verklaard in het Bouwbesluit. Op nog een aantal punten gaat de norm echter verder, ter verbetering van de veiligheid en het comfort op de trap.

22-11-2005 11:42:09

7 TRAPPEN

Zo worden in zogenoemde A-categorieën ook grenzen aangegeven voor de straal van de looplijn in een kwart; wordt de relatie tussen optrede en aantrede verder uitgewerkt, en worden de grenzen voor de vrije hoogten groter. Bovendien geven deze extra grenzen de mogelijkheid tot standaardisatie van minimale trapgaten, onafhankelijk van de verdiepingshoogte (NEN 3509). Ook het Handboek voor Toegankelijkheid geeft richtlijnen voor goed bruikbare trappen voor woningbouw en utiliteitsbouw. Daarbij moet worden opgemerkt dat de prestatie-eisen van het Bouwbesluit minimumeisen zijn. Voor een betere en integrale bruikbaarheid is het beter de richtlijnen van het Handboek voor Toegankelijkheid aan te houden. Treden van vaste trappen in woongebouwen moeten volgens de NEN 3509 zijn voorzien van een wel (over volle lengte trede). Bij aantreden kleiner dan 240 mm en groter dan of gelijk aan 225 mm moet een wel van ten minste 20 mm worden gebruikt. Bij aantreden kleiner dan 225 en groter dan of gelijk aan 210 mm moet een wel van ten minste 30 mm worden gebruikt. Bij aantreden kleiner dan 210 mm moet een wel van ten minste 40 mm worden gebruikt. Deze laatste situaties komen alleen voor bij andere functies dan woonfuncties. Deze eisen komen voort uit het gegeven dat vooral bij kleinere tredebreedten (trappen met kwarten) de beloopbaarheid bij het klimmen door een grotere wel wordt verbeterd. De plaats van de looplijn wordt hier niet door beïnvloed. Het blijkt dat bij bijvoorbeeld spiltrappen en trappen met kwarten de looplijn toch zo dicht mogelijk bij de buitenleuning wordt gekozen. De minimale afstand van de klimlijn tot de binnenkant van leuning wordt dan bepaald door een gemiddelde halve heupbreedte van volwassenen (180 mm) vermeerderd met een marge voor kleding en beweging (30 mm); totaal minimaal 210 mm. De maximale afstand van de looplijn tot de buitenkant van de leuningzone wordt volgens de NEN 3509 bepaald door bij deze afstand van 210 mm de minimale breedte van de leuning (60 mm) en de minimale afstand tussen leuning

06950424_hfdst07.indd 243

243

en wand (40 mm) op te tellen, waarvan wordt afgetrokken een gebruikelijke stelruimte voor vooral houten trappen van 10 mm. De looplijn komt dan op z’n minst 300 mm uit de buitenkant van de trapboom te liggen. Als de trap vrij langs een wand loopt zonder dat er aan die zijde een leuning wordt aangebracht, kan er gevaar voor het beklemd raken van een voet ontstaan. De trap mag dan ook maximaal 50 mm uit de wand staan. Voor treden wordt eveneens in het Bouwbesluit de kleinste tredebreedte aangegeven, zie bijlage G en H. Voor vaste trappen van gebouwen geldt in het Bouwbesluit een minimale vrije hoogte van 2,300 m boven de voorzijde van de trede. 7.1.6 Trapleuningen en balustraden Vaste trappen van gebouwen moeten volgens het Bouwbesluit van leuningen zijn voorzien, zie paragraaf 7.1.4. In sommige situaties is een kinderleuning gewenst op 600 mm hoogte boven het tredevlak. Vanwege de mogelijkheid van beklimming mag deze echter alleen worden aangebracht aan de kant van een trap die door een wand is afgesloten. Aan de kant van de trap waar de klimlijn is geprojecteerd, wordt voor de hoofdleuning een leuningzone gereserveerd ter breedte van ten minste 100 mm. De buitenkant van de leuning moet ten minste 40 mm vrij blijven van de wanden of de rand van het trapgat om beknelling van de handen te voorkomen. Uiteraard moet een leuning goed houvast bieden. Het beste houvast, vooral voor bejaarden en mindervaliden, wordt geboden door ronde leuningen met een middellijn van 40 mm. De in de woningbouw gebruikelijke houten stokleuning is daarvan een goed voorbeeld, figuur 7.5-4.

De hoofdleuning, als deze aan de wand is bevestigd, moet in plattegrond altijd voor of hooguit gelijk aan de eerste trede beginnen en boven aan de trap(arm) ten minste 75 mm voorbij het welstuk eindigen.Voor bejaarden en mindervaliden geeft het doorlopen van de leuning over het hele bordes een extra steun. In bijvoorbeeld bejaardentehuizen is dit aan te raden; daar worden ook in gangen muurleuningen aangebracht, figuur 7.5-3.

22-11-2005 11:42:09

244

staal

geschikt voor trappen en gangen

gelaagd/gehard glas 8.8.2 kunststof kunststof rozet

kit + rugvulling

kunsthars

epoxy mortel

inbusbout afwasbare stuc

doorgaand stalen U-profiel 120 × 60 × 4

3

leuning met muurbevestiging

(schaal 1:2) hardhout

18 mm wbp multiplex 1 mm afwerking

1

leuningbaluster met aansluiting op bordes of vloer

(schaal 1:2)

2

aansluiting glazen balustrade op vloerrand

(schaal 1:2)

4

leuningdrager met houten stokleuning

(eventueel op smetplank) (schaal 1:2)

Figuur 7.5 Leuning- en balustradesystemen

Vaste trappen moeten aan elke open zijkant, dus ook wanneer de trap meer dan 50 mm uit de wand staat, worden voorzien van een balustrade met een hoogte van minimaal 800 en maximaal 1.000 mm boven de voorkant van de tree. Balustraden langs bordessen en trapgaten moeten echter minimaal 1.000 mm hoog zijn en ten minste 1.200 mm hoog in die gevallen waar het hoogteverschil tussen trap of bordes en de onderliggende vloer meer dan 13 m bedraagt. Balustraden moeten zo worden uitgevoerd, dat openingen hierin niet kunnen worden gebruikt als steun voor het beklimmen. In een balustrade mogen zich daarom geen opstapmogelijkheden bevinden tussen de 0,200 m en 0,700 m boven de vloer. Ook moet worden voorkomen dat kleine kinderen zich tussen de stijlen van een balustrade door kunnen wringen. Het Bouwbesluit eist dat als de balustrade is opgebouwd uit stijlen, de onderlinge afstand niet groter mag zijn dan 100 mm, zie verder figuur 7.2. Balustraden moeten ook veiligheid bieden tegen doorvallen. Naast balustraden met stijlen worden er in leuning- en balustradesystemen tegenwoordig ook vrij veel panelen opgenomen. Als deze panelen doorzichtig worden uitgevoerd, mogen ze (NEN 3569) alleen worden uitgevoerd in gelaagd veiligheidsglas, draadglas of kunststof.

06950424_hfdst07.indd 244

Gelaagd glas heeft relatief een hoog gewicht en bij een balusterafstand van h.o.h. 1.200 mm wordt al een dikte van 10 mm verlangd. Voor een doorzichtige uitvoering van balustraden zijn er diverse prefab-systemen op de markt, figuur 7.6. Deze systemen zijn vaak gecombineerd met een leuningsysteem, zodat op en rond de trappen eenzelfde verschijningsvorm kan ontstaan. Voor de woningbouw zijn deze systemen vaak

Figuur 7.6 Balustradesysteem (Sterkos)

22-11-2005 11:42:10

7 TRAPPEN

te kostbaar. Andere veelvoorkomende leuningconstructies zijn naast staal-verzinkte balustraden die tevens leuning zijn, figuur 7.9-1 en 7.9-2, de rond-stalen buisleuningen. Deze leuning kan omtrokken worden met een PVC-kous in kleur. Hiermee wordt koud aanvoelen, het snel beschadigen van verf en de eventuele geluidsoverlast (bij ertegenaan slaan) tegengegaan. Bij leuningen en balustraden moet, ondanks de uitgebreide systemen, veel aandacht worden geschonken aan bevestigingen vanwege de vaak zeer grote belastingen (door verhuizen, stoten, enzovoort). Bevestigingstechnieken, zoals boorankers, figuur 7.5-3, en chemische ankers, maken een deugdelijke bevestiging, afgestemd op de materialen waar tegenaan bevestigd wordt, mogelijk. Figuur 7.5-2 toont een constructie waarbij gelaagd glas door middel van kunsthars wordt ingeklemd. 7.1.7 Materiaalkeuze Veel materialen lenen zich voor toepassingen in trappen, zo niet voor een trap als zodanig, dan wel in onderdelen van de trap. Materiaalkeuzen zijn daarom naast functionele overwegingen ook gebonden aan het architectonisch concept en zodoende vaak bepaald door de periode waarin ze worden gemaakt. Volledig gemetselde trappen en natuursteentrappen worden tegenwoordig niet of nauwelijks meer toegepast, maar waren in het verleden veel voorkomend. De huidige mogelijkheden van de bouwtechniek maken ook veel meer keuzen mogelijk dan in het verleden het geval was. Vroeger gold de opvatting dat de trap - en vooral de constructie daarvan - in overeenstemming moest zijn met de constructie van het gebouw. Deze ontwerpopvatting hoeft echter tegenwoordig niet meer algemeen geldend te zijn. In tegendeel, steeds meer vormen trapconstructies een zelfstandig onderdeel van het gebouw. De ontwerper heeft hierbij een relatief grote vrijheid. Een aantal keuzecriteria moet wel worden gehanteerd.

De in voorgaande paragrafen genoemde eisen waaraan trappen moeten voldoen, hebben in belangrijke mate te maken met de functie die de trap moet vervullen. Wanneer vanuit brandbeveiliging de trappen onbrandbaar moeten zijn, ligt

06950424_hfdst07.indd 245

245

de keuze van beton zeer voor de hand. Houten trappen zijn echter aan de onderzijde zodanig te bekleden met brandwerende materialen (zoals fibersilicaat platen en Promat) dat aan wat lichtere eisen van brandwerendheid kan worden voldaan (dertig minuten). Ook bijvoorbeeld stalen trapbomen zijn met (schuimvormende) verfsystemen te behandelen zodat ze, mits door de plaatselijke Brandweerinspectie geaccepteerd, aan de gestelde brandwerendheidseisen kunnen voldoen. De maatvoering van trappen kan de materiaalkeuze beïnvloeden. In het algemeen kunnen stalen en vooral houten trappen in geringere afmetingen worden gerealiseerd dan betontrappen en kunnen ook in vorm gemakkelijker worden aangepast aan de beschikbare ruimte in het gebouw. Ook de constructieve mogelijkheden in het gebouw zijn van invloed op de materiaalkeuze. Door zijn gewicht kan een betontrap moeilijk op een houten vloerconstructie worden geplaatst, echter een houten trap wordt in de woningbouw wel op een betonvloer geplaatst. Trappenhuizen kunnen in bepaalde situaties niet alleen ruimtelijk afgescheiden zijn, maar ook constructief geheel zelfstandig staan, bijvoorbeeld betontrappen in een trappenhuis van beton. Zo speelt ook de relatie ontwerp c.q. vorm van de trap en de materiaalkeuze een rol. Als er ruimtelijke ‘transparantie’ wordt beoogd, ligt een materiaalkeuze waarmee zo slank mogelijk kan worden gedetailleerd (staal) voor de hand. Vooral de uitvoeringstechniek en de daarmee verbonden bouwkosten hebben in het recente verleden de prefabricage van trappen sterk beinvloed, waardoor het assortiment beschikbare producten aanzienlijk is uitgebreid. Tezamen met de vele nieuwe voorschriften zijn er ‘algemene’ oplossingen voor een aantal situaties ontstaan. Hoofdtrappenhuizen in de woningbouw worden zodoende overwegend uitgevoerd met prefabbetontrappen en bordessen; de trap binnen de woning als houten fabriekstrap en veel noodtrappen (voorzover niet in het gebouw opgenomen) in stalen trappen in speciale (prefab-elementen) uitvoering. Door een redelijk assortiment prefabtrapproducten, met verschillende afwerkingen en in diverse kleuren, wordt nog enige variatie in vorm en uiterlijk bereikt.

22-11-2005 11:42:10

246

De toepassing van prefab-trappen stelt ook in specifieke situaties eisen aan de materiaalkeuze. Zo moeten in het algemeen prefab-betontrappen door middel van een kraan op hun plaats worden gebracht. Wanneer deze niet tijdens de bouw aanwezig is, kan een betontrap ook in het werk worden gestort. De hoge kosten hiervan (zeer arbeidsintensief) zijn een stimulans voor het zoeken naar goedkopere alternatieven. De materiaalkeuze in de afwerking c.q. bekleding van trappen is eveneens zeer groot geworden. In het algemeen kan worden gesteld dat iedere vloerafwerking ook op trappen toepasbaar is, mits de kwaliteit van het product voor deze gebruiksintensieve situatie voldoende is. Veelvoorkomende kunststof trapneusprofielen, figuur 7.9-4 en antislip voorzieningen komen het comfort ten goede en werken slijtage tegen. Voor zeer verkeersintensieve situaties kunnen betontrappen worden bekleed met natuursteen of keramische tegels, figuur 7.9-5 en 7.9-6. Als de akoestische eigenschappen van de trap en/of het trappenhuis moeten worden verbeterd, bestaat er een ruime sortering zachte vloerbedekking voor op de trap en akoestische spuitpleisters voor aan de onderkant van de betontrap en bordessen. Vooral voor vluchttrappen, maar eigenlijk overal, moeten de stroefheid en het vlak blijven van de trapafwerking te allen tijde gewaarborgd zijn. Het doel van de trap blijft tenslotte het veilig en comfortabel naar verschillende niveaus kunnen gaan. 7.1.8 Voorzieningen voor integrale toegankelijkheid Overbruggen van hoogteverschillen is voor mensen met een handicap zoals een stoornis in uithoudingsvermogen en/of de loopfunctie, en voor rolstoelgebruikers over het algemeen zonder speciale voorzieningen niet mogelijk. Voor uitgebreide eisen die aan trappen worden gesteld, wordt verwezen naar het Handboek voor Toegankelijkheid. De belangrijkste eisen voor openbare gebouwen worden hier weergegeven. ▶▶ Voor transportinstallaties voor mensen met een handicap zie deel 6C Liften en roltrappen, hoofdstuk 15.

06950424_hfdst07.indd 246

Voor ambulante gehandicapten moet er bij de detaillering van trappen rekening worden gehouden met het volgende: • geen overstekende wel, maar schuin geplaatst stootbord van circa 15° met het oog op ‘sleepvoeten’ en gevaar voor struikelen; • treden stroef en vlak uitvoeren; • op- en aantreden in contrasterende kleur uitvoeren in verband met de waarneembaarheid door slechtzienden, vooral de hoogste weltrede. Het is ook mogelijk een kleurmarkering op iedere trede aan te brengen; • in verband met deze waarneembaarheid en eventuele angst van gebruikers bestaat de voorkeur voor gesloten trappen. Als er toch een open trap wordt toegepast, moet aan de leuningzijde een stootbord over een breedte van 700 mm worden aangebracht; • bij een hoogteverschil van meer dan 250 mm, aan beide zijden van de trap en op de bordessen moet er een leuning worden aangebracht. Na beëindiging van de trap moet de leuning circa 330 mm horizontaal doorlopen; • voor en na trap tactiele (voelbare) waarschuwing aanbrengen in de vorm van materiaalovergang over een lengte van ≥ 600 mm en over de volle breedte van de trap (bijvoorbeeld ter plaatse rubber noppenvloer in combinatie met steenachtige vloer). • ten behoeve van visueel gehandicapten moeten deuren zodanig tegenover de trap worden geplaatst, dat er in geopende stand niet tegenaan kan worden gelopen; • voor trappen in openbare gebouwen, enzovoort, aan te houden maximale optrede van 185 mm, aantrede van ten minste 240 mm, minimale breedte tussen de leuningen van 1.100 mm, en een vrije ruimte aan het begin. Voor niveauverschillen van 1.000 mm tot 1.800 mm is een personenlift of hefplateau, in combinatie met een gemeenschappelijke trap gewenst. Niveauverschillen tussen 1.800 mm en 3.000 mm kunnen het best overbrugd worden door een personen- of trapplateaulift, in combinatie met een gemeenschappelijke trap. Bij een hoogteverschil van ≥ 3000 mm is een personenlift in combinatie met een trap gewenst. Onder de 1.000 mm kan voor personen voor wie trappen onbruikbaar zijn en die op rollend vervoer zijn

22-11-2005 11:42:10

7 TRAPPEN

aangewezen en voor goederenvervoer gebruik worden gemaakt van een hellingbaan.

▶▶ Voor hellingbanen zie ook deel 6C Liften en

Hellingbaan Als een gehandicapte met een redelijke arm- en handfunctie zonder hulp van derden in een rolstoel gebruik moet maken van een hellingbaan, worden hiervoor de volgende richtlijnen gegeven: • minimale breedte hellingbaan 1,200 m; • oppervlaktemateriaal stroef, vlak en bij buitenopstelling bestand tegen weersinvloeden (geruwd beton, gestrooid asfalt, fijnmazige roosters worden veel toegepast); • afrijdbeveiliging moet aan open zijde worden aangebracht; • horizontaal manoeuvreervlak (draaicirkel rolstoel 1,500 m) moet aan begin en eind van hellingbaan en ook bij tussenbordessen aanwezig zijn; • contrastmarkeringen en signaalstroken, zoals bij trappen, moeten aan begin en eind van hellingbaan aanwezig zijn; • tussenbordes nodig bij hoogteverschil van in totaal meer dan 0,500 m.

Een hellingbaan moet verder voldoen aan de volgende eisen: • tot een hoogte van 1 m aan beide zijkanten zijn voorzien van een afscheiding met een hoogte van tenminste 0,040 m boven de hellingbaan; • vanaf een hoogte van 1 m aan beide zijkanten zijn voorzien van een afscheiding met een hoogte van tenminste 0,850 m boven de hellingbaan.

Het Bouwbesluit bepaalt dat voor niveauverschillen vanaf 210 mm behalve een trap ook een hellingbaan mogelijk is. De hellingbaan moet een minimale breedte van 1,100 m hebben en mag een maximale hoogte van 1,000 m overbruggen. Bij een groter hoogteverschil moet er ten minste één tussenbordes worden aangebracht. De vereiste hellingshoeken zijn weergegeven in figuur 7.7. Hoogteverschil (h)

247

roltrappen, hoofdstuk 15.

De eisen in het Handboek voor Toegankelijkheid zijn strenger zijn dan die in het Bouwbesluit. Het Bouwbesluit is wettelijk geëist; de eisen uit het Handboek voor Toegankelijkheid zijn sterke aanbevelingen.

7.2 Gewapendbetontrappen Een gewapendbetontrap (zonder bomen) wordt uit het oogpunt van de mechanica beschouwd als een schuine plaat. Betontrappen worden niet alleen uitgevoerd als een schuine plaat die aan onder- en bovenzijde is opgelegd op de vloeren of bordessen (scharnier), maar kunnen ook bij deze aansluitingen worden ingeklemd. Als gevolg daarvan treden momenten op, die door middel van (extra) wapening en soms door een verzwaring met een randbalk moeten worden opgevangen. Moet de trap worden ingeklemd, dan moet deze in het werk worden gestort.

Maximale helling 1 : 20

1 : 16

1 : 12

hoogteverschil ≤ 0,250 m 0,250 m < hoogteverschil ≤ 0,500 m 0,500 m < hoogteverschil ≤ 1,000 m

h, 0,25 m

1:12

0,25 m < h < 0,5 m

1:16

0,5 < h

1:20

Figuur 7.7 Maximale helling bij hellingbanen

06950424_hfdst07.indd 247

22-11-2005 11:42:10

248

Betontrappen kunnen, net als houten trappen, ook worden uitgevoerd met bomen waartussen de treden worden opgenomen. In dat geval vervullen de bomen de mechanische functie van twee schuingeplaatste liggers. In de genoemde uitvoering zonder bomen wordt de schildikte onder de treden dikker in verband met de daarin aan te brengen wapening en is afhankelijk van de overspanning c.q. de traplengte. Een betontrap kan ook worden uitgevoerd met stapeltreden. In situaties waarin de prefab-betontrappen niet door middel van een kraan kunnen worden geplaatst, worden geprefabriceerde stapeltreden op stalen liggers of op een in een ter

plaatse gestorte schuine betonplaat aangebracht, figuur 7.10-3. Bij een trap zonder boven de treden uitstekende bomen kan aan de zijkant van de trede een klein randje worden aangebracht als ‘waterkering’ bij het schoonmaken, de zogenoemde schrobrand, figuur 7.9-9. Het schrobwater zou anders langs de wanden of in het schalmgat lopen. Voor de bevestiging van leuningen en balustraden worden bij betontrappen vaak vooraf voorzieningen aangebracht in de vorm van schroefhulzen of van staalplaatjes voorzien van ankerstripjes (van voldoende dikte), waarop kan tussen aluminium buis (naadloos getrokken) en stalen kom strookje lodorite o.d.

12 optr. = 2100

12 optr. = 2100

leuning aluminium buis ø70

strip 100×50×5

penbevestiging koppen dichtgezet strip 80×8

1

doorsnede / zijaanzicht

(schaal 1:100)

600 200

kunststeenpleister

100 100

stucstop profiel

1000 schone beton

400 1000 200

200

100

170

100

100

1200 100

2

plattegrond

11 aantr. à 250 = 2750

850

baluster / 80×40×5

(schaal 1:100)

3

100

zijaanzicht baluster (schaal 1:20)

4

vooraanzicht (schaal 1:20)

Figuur 7.8 In het werk gestorte betonnen bordestrap met details (Gebouw Afdeling Bouwkunde TU-Delft, Architectengemeenschap Van den Broek en Bakema, ontwerp ir. J. Boot)

06950424_hfdst07.indd 248

22-11-2005 11:42:10

7 TRAPPEN

worden gelast. Deze voorzieningen moeten, ten behoeve van de fabricage, nauwkeurig op tekening worden aangegeven. Moderne bevestigingsmiddelen kunnen ook achteraf in het werk worden aangebracht. Betontrappen moeten voldoen aan de Technische grondslagen voor bouwconstructies TGB 1990, Voorschriften beton (NEN 6720). 7.2.1 In het werk gestorte betontrap In het werk gestorte betontrappen komen nog maar betrekkelijk weinig voor. De reden voor de keuze van ter plaatse storten is meestal gelegen in de bijzondere afmeting en/of vormgeving van de trap. In verband met de vergelijkbaarheid wordt hier als voorbeeld een bordestrap gegeven, figuur 7.8.

De vele in het werk gestorte betontrappen uit het verleden tonen aan dat de vormmogelijkheden hierin zeer groot zijn. De bordestrap in figuur 7.8 verschilt van een prefab-bordestrap doordat het bordes, gelegen halverwege de vloeren, vrij hangt en in feite deel uitmaakt van de trapplaten. De constructie is min of meer vergelijkbaar met die van een uithangbord. Beide traparmen hebben evenveel treden. Omdat echter de onderkant van de traparmen (ter plaatse van de aansluiting op het bordes) in één lijn moet liggen, zijn de traparmen ten opzichte van elkaar over de maat van één aantrede verschoven. Hiermee worden lelijke ‘sprongen’ voorkomen. De leuning, ter plaatse van het schalmgat, loopt op de hoogte van het bordes hierdoor dan ook horizontaal, figuur 7.8-1 en 7.8-2. Bij de aansluiting van de traparmen op het bordes zou voor het opnemen van het moment een randbalk vereist zijn, figuur 7.8-1 gestippeld. De afmetingen van deze balk zijn echter doorgezet, zodat een relatief dikke bordesplaat is ontstaan, figuur 7.8-1. Eenzelfde soort randbalkconstructie is nodig bij de aansluiting op de vloer. Ook hier is de vloer plaatselijk dikker uitgevoerd. Op deze manier hoort dit deel toch tot de trapconstructie. Dit komt als zodanig ook tot uitdrukking in het doortrekken van het schalmgat en de daarlangs

06950424_hfdst07.indd 249

249

lopende leuningen. Overigens zou formeel de vormgeving van de balustraden niet meer voldoen aan de tegenwoordig gestelde veiligheidseisen betreffende randafstanden en openheid. Tevens zijn de eisen voor op- en aantreden in het Bouwbesluit 2003 veranderd. Als voorbeeld voor de duidelijkheid in de detaillering is een principedoorsnede over de traprand en de leuningconstructie gegeven, figuur 7.8-3 en 7.8-4. Voor het in het werk storten van het beton is een bekisting nodig. In de huidige betontechniek wordt bij voorkeur voor veel onderdelen gebruikgemaakt van een systeembekisting. Bijzondere trapvormen moeten echter bijna altijd op de traditionele manier met hout worden bekist. Voor de afwerking van betontrappen zijn de vele al genoemde materialen mogelijk. Een aantal staat in principe aangegeven in figuur 7.9-4 t/m 7.9-6. 7.2.2 Geprefabriceerde betonnen bordestrap Geprefabriceerde betonnen bordestrappen worden veel toegepast in trappenhuizen in de gestapelde woningbouw. In verband met comfort en veiligheid is de uitvoering in het algemeen met twee traparmen en een bordes per verdiepingshoogte, figuur 7.9. Naast de traparmen worden ook de bordessen meestal geprefabriceerd. Deze bordessen worden aan de betonwanden van het trappenhuis bevestigd.

Na het in het werk storten van deze wanden worden de prefab-bordessen en trappen met behulp van de kraan, aan ingestorte hijsogen of in de stroppen, op hun plaats gebracht. De prefabbordessen worden opgelegd op hoekstaalprofielen van voldoende zwaarte die thermisch-verzinkt en gebitumineerd zijn. Ter beperking van contactgeluid worden hierop stroken bouwvilt aangebracht. Verankering vindt plaats door bouten in van tevoren aangebrachte schroefhulzen. Prefab-betontrappen worden op dezelfde manier op hun plaats gehesen. Na het stellen worden de aansluitingen met krimpvrije mortel aangewerkt. Voor prefab-traparmen bestaan zeer veel varianten in de maten voor optreden, aantreden,

22-11-2005 11:42:10

250

klossen 20 × 70 bevestiging door middel van pluggen slijtstrip hardhout

4

(schaal 1:20)

natuursteen bekleding specie

5 aantrede

overzicht

wel

traptredetegels optrede

1

(schaal 1:20)

6

(schaal 1:20)

leuning snijpunt

A D

2

doorsnede

(schaal 1:100) schildikte

7

(schaal 1:20)

waterkering D

3

plattegrond

(schaal 1:100)

8

(schaal 1:20)

9

B

(schaal 1:20)

Figuur 7.9 Geprefabriceerde betonnen bordestrap met details

06950424_hfdst07.indd 250

22-11-2005 11:42:11

7 TRAPPEN

breedte en in het aantal treden per arm. De bordessen worden per bouwwerk, maar wel volgens standaarddetaillering, gefabriceerd. De onder- en bovenaansluitingen van deze prefab-betontraparmen zijn eveneens gestandaardiseerd voor de aansluitingen op vloer of bordes, figuur 7.9-7 en 7.9-9. De vormgeving c.q. maatvoering van deze standaardaansluitingen heeft als gevolg dat deze traparmen normaal evenveel optreden als aantreden hebben. Dit in tegenstelling tot de ‘traditionele’ trapvorm. Hierdoor kunnen de lengten van de traparmen van de opgaande en de neerkomende arm gelijk worden en kan de voorkant van het bordes in één lijn komen, figuur 7.9-7. Ook dit prefabbordes wordt voorzien van standaardsparingen voor de aansluitingen van de treden, aansluiting A en D. In verband met een praktische maatvoering van deze randen (voldoende materiaal voor oplegging) is de sponning in het bordes voor opgaande en neerkomende boom niet even groot, maar dat is bij de fabricage van het bordes eenvoudig uit te voeren. Een belangrijk gevolg hiervan is dat de leuninglengten langs de traparmen even lang kunnen zijn en het snijpunt van opgaande en neerkomende leuning komt te liggen boven het gemeenschappelijke begin van de treden, figuur 7.9-7.

€

Leuningen aan de kant van het schalmgat kunnen zodoende eenvoudig horizontaal worden verbonden. Bij smalle schalmgaten, die meestal in de woningbouw worden toegepast, staat hier tussen de beide einden van de traparmen meestal de hoofdbaluster, waaraan de balustraden worden bevestigd. De horizontale verbinding wordt dan vaak achterwege gelaten. Bovendien kan op deze manier in de meeste gevallen worden voldaan aan die eis dat ter plaatse van het bordes de leuningen of balustraden moeten eindigen op 1,000 m hoogte. De hoogte is immers daar ter plaatse gelijk aan de leuninghoogte (bijvoorbeeld 850 mm) plus één optrede (bijvoorbeeld 180 mm), samen hier dus 1.030 mm. Bij brede schalmgaten moet de onderzijde van de balustraden wel worden verlaagd tot 80 mm boven het bordesvlak. De onderlijn van de balustraden moet dus worden aangepast om het gevaar van doorvallen van kinderen te voorkomen.

06950424_hfdst07.indd 251

251

In gevallen waarin weinig ruimte voor het trappenhuis beschikbaar is, kan door middel van een variant-aansluiting het trappenhuis een aantrede kleiner worden, figuur 7.9-9. Hierbij wordt een bordestrede toegepast (aansluiting B). Dit is een aantrede op de hoogte van het bordes die is opgenomen in de traparm. De leuningen snijden elkaar nu niet meer aan de voorkant van de treden, maar dit snijpunt wordt over een afstand van ongeveer een halve aantrede het schalmgat in verplaatst. Het voordeel hiervan is dat de hoofdbaluster, als doorgaand element, in het schalmgat kan worden geplaatst, figuur 7.9-1, en dat hierop de leuninguiteinden rechtstreeks kunnen worden bevestigd. Om ook in dit geval, ter plaatse van het bordes, op een leuninghoogte van 1.000 mm te komen, kunnen de leuningen langs de trap op 950 mm hoogte worden aangebracht. Ter plaatse van het bordes wordt dan een hoogte verkregen van 950 mm plus een halve optrede: 950 +

180 2

= 1.040 mm

Voor het tekenen van leuningen wordt schematisch door middel van hartlijnen het verloop aangegeven. Men moet zich echter realiseren dat, zeker bij de toepassing van grotere leuningprofielen, in een nadere detaillering dit soort snijpunten moeten worden uitgewerkt. Meestal is hierbij ter plaatse van het schalmgat toch een horizontaal stuk leuningverloop gewenst. Bij de toepassing van bordestreden, figuur 7.9-9, kan dit horizontale gedeelte over een afstand van een halve aantrede worden gerealiseerd als dit horizontale gedeelte aan de voorkant van de treden wordt beëindigd. Bij toepassing van een bordesaansluiting volgens A en D in figuur 7.9-7 en 7.9-9 is deze maat in feite vrij. Het algemeen geformuleerde veilig en doeltreffend gebruik kan echter in het geding komen bij een te ver doorsteken van het horizontaal leuningvlak over het bordes.

22-11-2005 11:42:11

252

De trap in figuur 7.10 is als één constructie-element samengesteld uit twee bordessen en drie traparmen. Deze opzet zou, zelfs indien mogelijk, tot zeer zware constructies leiden als gewoon gewapend beton zou worden toegepast. In dit voorbeeld zijn de traparmen samengesteld uit platen waarop naderhand prefab-trede-elementen zijn geplaatst, figuur 7.10-3. Deze trapplaten worden onder voorspanning gebracht. De voorspanning van de platen grijpt aan in de koppelbalk waar de beide trapplaten en het bordes samenkomen. Deze koppelbalk zelf krijgt ook voorspanning in dwarsrichting. De constructie wordt hiermee als het ware aan elkaar geregen. De uiterst strakke detaillering van de trap laat deze opbouw zeer duidelijk zien, figuur 7.10.

7.2.3 Voorgespannen betontrap Het principe van voorgespannen beton is eenvoudig. Beton is uitstekend bestand tegen drukkrachten, maar neemt slecht trekkrachten op. Ter voorkoming van deze trekkrachten in een betonconstructie wordt op die plaatsen waar deze te verwachten zijn, van tevoren zoveel drukspanning aangebracht, dat de overblijvende spanningen binnen de grenzen blijven die het materiaal kan weerstaan. Door middel van de techniek van spansystemen zijn de constructieve vormmogelijkheden in beton aanzienlijk toegenomen. Weliswaar vindt toepassing vooral plaats in de civiele techniek, maar als voorbeeld van de mogelijkheden in de bouwtechniek kan wederom de bordestrap dienen.

prefab trede breedte 1200 detail 4

12 optr. = 2100

12 optr. = 2100

detail 3

3

(schaal 1:10)

12 optr. = 2100 kraaganker

1

doorsnede / zijaanzicht

voorspanning bordesplaat

(schaal 1:100) 70 70

4

260

(schaal 1:20)

1200 400

ontluchting i.v.m. injecteren

1200 70 70

2

1230

11 aantr. à 260 = 2860 260

plattegrond

1630

(schaal 1:100)

70

260

sparing t.b.v. baluster

5

ankerplaat voorspanning voorspanning trapplaat (schaal 1:20)

Figuur 7.10 Voorgespannen betonnen bordestrap met details (Gebouw Afdeling Civiele Techniek TU-Delft, Architectengemeenschap Van den Broek en Bakema)

06950424_hfdst07.indd 252

22-11-2005 11:42:11

7 TRAPPEN

Deze voorspanstaven (FeP 1030) worden in een mantelbuis opgenomen in de bekisting. Na het storten en verharden van het beton wordt door middel van een vijzel spanning op de spanstaaf aangebracht, die daarna wordt verankerd, figuur 7.10-4 en 7.10-5. Ter bescherming van het voorspanstaal tegen corrosie wordt het spankanaal geïnjecteerd met cementmortel. De afwerking en leuningdetaillering is vergelijkbaar met die van de trap in figuur 7.8. 7.2.4 Betonnen spiltrap Er zijn diverse systemen voor het vervaardigen van betonnen spiltrappen, figuur 7.11. Bij een prefab-betonnen spiltrap is deze samengesteld uit gelijke prefab-elementen die op elkaar gestapeld een holle spil vormen. Na het stellen wordt hierin wapening aangebracht en wordt de spil volgestort met beton. De treden kunnen met of zonder stootborden worden uitgevoerd en worden tot een maximale breedte van 1.250 mm gefabriceerd (middellijn trap 2.500 mm). De spil kan, met of zonder binnenleuning, zodanig worden gekozen, dat er een voor vluchttrappen voorgeschreven diameter van 700 mm ontstaat.

Figuur 7.11 Betonnen spiltrap (balustrade Sterkos)

06950424_hfdst07.indd 253

253

7.3 Metalen trappen In vergelijking tot beton kan er met metaal slank worden geconstrueerd en gedetailleerd. Over het algemeen hebben metalen trapconstructies een licht karakter, wat architectonisch vaak tot uitdrukking wordt gebracht. Voor trapconstructies worden in hoofdzaak staal en aluminium toegepast. Aluminium wordt vooral in die situaties toegepast waarin het gewicht van de constructie een rol speelt: bijvoorbeeld aan gevels die alleen licht mogen worden belast en bij de toepassing van vluchttrappen waarvan uitschuifbare of uitklapbare onderdelen met de hand moeten kunnen worden bediend. Aluminium constructies hoeven meestal niet tegen corrosie te worden beschermd. Stalen trapconstructies worden vaak verzinkt. De maximale afmetingen van de onderdelen van de trapconstructie die geheel moeten worden verzinkt, zijn hierbij beperkt tot wat in het verzinkbad past. Stalen trapconstructies moeten voldoen aan de TGB-staal (NEN 6770). De onderdelen van de hoofdconstructie worden bijna altijd uitgevoerd in standaardprofielen zoals die in de handel zijn. Profielzwaarten worden bepaald door berekening, de profielkeuze kan tevens worden beïnvloed door de vormgeving. Hierin zijn veel variaties mogelijk. Staalconstructies lenen zich goed voor montage in het werk. De voorbewerkte onderdelen, waarvan de afmetingen vanuit de uitvoeringstechniek worden bepaald, kunnen vaak snel en eenvoudig tot een geheel worden geassembleerd. Een belangrijke consequentie hiervan voor de detaillering is dat toleranties in de maatvoering moeten worden aangebracht. In tegenstelling tot hout kunnen stalen trappen niet ‘pas worden geschaafd’. Ten opzichte van de uiteindelijke maatvoering wordt meestal 10-30 mm stelruimte aangehouden, deze stelruimte is mede afhankelijk van de aansluitende constructies en de gekozen bevestigingstechniek. In staal-opstaal verbindingen worden in een in de fabriek vervaardigd constructieonderdeel vaak lasverbindingen toegepast. De verbinding van in het werk te monteren onderdelen gebeurt vaak door middel van bouten in slobgaten, in verband met de nastelmogelijkheid. Verbindingen van staal op

22-11-2005 11:42:12

254

beton worden uitgevoerd met bevestigingsmiddelen, zoals boor-, veiligheids- en chemische ankers. Deze ankers zijn uitgevoerd met draadeinden waarop kan worden gemonteerd. In verband met het verminderen van de aanhechting bij hoge temperaturen mogen chemische ankers niet voor vluchttrappen worden toegepast. 7.3.1 Metalen vluchttrap Stalen trappen worden zodanig samengesteld uit onderdelen, dat montage met de hand of met lichte hulpmiddelen mogelijk blijft. In moeilijk bereikbare situaties is dat vaak een uitkomst, zoals vaak het geval is bij het aanbrengen van vluchttrappen in of aan bestaande gebouwen. Als gevolg van het belang dat er aan goede vluchtwegen wordt gehecht en de strenge controle hierop, bestaat er voor vluchttrappen inmiddels een uitgebreid assortiment voor de diverse situaties waarin ze voor kunnen komen.

Figuur 7.12 Kooiladder (Klimtechniek Holland)

06950424_hfdst07.indd 254

Er bestaan prefab-antisliptreden (bijvoorbeeld van geperforeerd staalplaat met ronde gaten) die naar boven zijn doorgedrukt en eventueel extra kunnen worden voorzien van rubber doppen. Deze treden kunnen tussen trapbomen van bijvoorbeeld plaatstaal worden opgenomen. Zo worden op een eenvoudige manier steektrappen samengesteld. Als er aanzienlijk minder ruimte beschikbaar is, mag er in bepaalde situaties gebruik worden gemaakt van, veelal aluminium, kooiladders. Omdat deze ladders vaak aan de openbare weg grenzen en dus door onbevoegden kunnen worden beklommen, worden ze ook uitgevoerd met een telescopisch ladderdeel aan de onderzijde. Bij ingebruikname wordt dit ontgrendeld, figuur 7.12.

Figuur 7.13 Uitklapbare vluchtladder, links ingeklapt, rechts uitgeklapt

22-11-2005 11:42:12

7 TRAPPEN

255

treden samengesteld hardhout 40

1000 hoekstaal kokerprofiel 140 × 70 × 8

15 optreden à 200 = 3000

3

E

(schaal 1:20)

strip 70 × 8

2100

800 – 1000

kokerprofiel 140 × 70 × 8

detail A

T-profiel 70 × 70 × 8

4

detail B

(schaal 1:20) rubber antislipstrippen

1

zijaanzicht

(schaal 1:50)

T-profiel 70 × 70 × 8

5

detail C

(schaal 1:20)

1000

50

40

leuning 140 × 50

200 4 aantr. à 200 = 800 40

B

D

A 50

1000

40

2

balusters kokerprofiel 50 × 30 × 3

C

1500

6

50 9 aantreden à 200 = 1800

plattegrond

doorn

detail D

(schaal 1:20)

baluster kokerprofiel 50 × 30 × 3 plaatmateriaal 8mm neopreenband

(schaal 1:50)

strip 50 × 5

Figuur 7.14 Stalen trap met hoekbordes met details

06950424_hfdst07.indd 255

7

detail E

(schaal 1:5)

22-11-2005 11:42:12

256

van het bordes zijn de kokerprofielen opgelegd in het metselwerk en aan de bovenzijde steunen deze profielen met een kopplaat tegen een ingestort stalen hoekprofiel, figuur 7.14-3.

Als er helemaal geen ruimte aanwezig is, bijvoorbeeld in een steeg, of als de desbetreffende gevel waarlangs de vluchtladder moet worden aangebracht hierdoor ernstig zou worden ontsierd, bestaat de mogelijkheid van een uitklapbare vluchtladder. De in een vierkante koker opgenomen sporten en tweede leuning, klappen uit na gebruik van het ontgrendelingsmechanisme, figuur 7.13.

Op de trapbomen zijn tredendragers van gevouwen stripstaal aangebracht, waarop hardhouten treden zijn bevestigd, figuur 7.14-3 t/m 7.14-5. Het bordes wordt eveneens samengesteld uit hardhouten delen. Om op het bordes een enigszins vergelijkbare bevestiging te verkrijgen wordt op de koker een T-profiel aangebracht, waarop de hardhouten delen kunnen worden bevestigd, figuur 7.14-4 en 7.14-6. Een strakke belijning kan worden verkregen door de tredendragers en het T-profiel even breed te kiezen als het kokerprofiel. Deze treden worden vaak verlijmd uit smallere delen of samengesteld uit kleine balkjes, verbonden met een veerconstructie. De

7.3.2 Open stalen trap met hoekbordes In figuur 7.14 zijn de plattegrond en het aanzicht van een open trap met hoekbordes aangegeven. Deze trap zou volgens het Bouwbesluit 2003 niet voldoen voor een woonfunctie. Voor andere gebruiksfuncties kan deze trap echter wel worden toegepast. De trap is opgebouwd uit stalen kokerprofielen, die door middel van een voetplaat op de betonvloer zijn geplaatst. Ter plaatse

1

sprong in leuning

2b

in uitvoering moeilijk te maken

2a

3

in uitvoering moeilijk te maken

voorkant treden meer dan een aantrede uit elkaar

Figuur 7.15 Leuningverloop ter plaatse van het hoekbordes

06950424_hfdst07.indd 256

22-11-2005 11:42:13

7 TRAPPEN

treden zijn voorzien van een antislipprofiel. De aansluiting tussen de trapboom en de verdiepingsvloer bepaalt de vorm en afmeting van de weltrede. In dit voorbeeld wordt de weltrede nog breder dan een normale trede en aan de bovenzijde gelijk gehouden met de verdiepingsvloer. De vloerafwerking wordt daarop aangesloten. Voor de balusters van de trap is eveneens een kokerprofiel gekozen, waarlangs een eenvoudig hardhouten leuningplank is bevestigd, figuur 7.14-1 en 7.14-6. De detaillering is in overeenstemming met de trap strak en sober gehouden, figuur 7.14-6. De profielkeuze van de balusters wordt beïnvloed door het leuningverloop in verband met de stabiliteit. Als de leuningen op de hoeken onderling worden verbonden en de uiteinden van de leuningen aan de wanden wor-

257

den bevestigd, is het geheel stijver en kunnen de balusters iets lichter worden. Indien gewenst of geëist (in openbare situaties) kan de balustrade eenvoudig worden dichtgezet met bijvoorbeeld gelaagd glas of kunststofplaat, figuur 7.14-7. Uiteraard kunnen er dan ook prefab-leuningsystemen worden toegepast. Zoals al eerder aangegeven, beïnvloedt de vorm van het bordes het leuningverloop; zo ook hier bij het hoekbordes. Als dit leuningverloop langs de binnenkant als criterium wordt genomen, is een aantal kenmerkende situaties aan te geven, figuur 7.15. Als de vorm van het bordes precies vierkant zou zijn, komen de hoeken van de bovenste en onderste trede van de opkomende en neergaande traparm min of meer boven elkaar te liggen.

aluminium ø 70

L 160 × 160 × 15

staal ø 70 60 60 vrijdragende leuning UNP 160 11 optr. à 175 = 1925

detail 3

3

detail

trapboom / 300 × 200 × 12,5 13 optr. à 175 baluster 100 × 5 met = 2275 2 opgelaste strippen 50 × 5

zijplaat 3 mm rubber

treden gevouwen staalplaat (5 mm) met rubberafwerking (3 mm)

1

doorsnede / aanzicht

5 mm staalplaat 8 mm staalplaat (schaal 1:20)

(schaal 1:100)

trapboom kokerprofiel 300 × 200 × 12,5

4

detail

(schaal 1:20)

65 leuning/balustrade ø70

820 70 70

detail 5

4

baluster 100 × 5 met 2 opgelaste strippen 50 × 5

260

leuning ø70

820 65

12 aantr. à 250 = 3000

2

plattegrond

1000

65

(schaal 1:100)

voetplaat 700 × 300 × 10 en 6 ankers M12

5

detail

(schaal 1:20)

Figuur 7.16 Stalen bordestrap met details (Gebouw afdeling Bouwkunde TU-Delft, Architecten gemeenschap Van den Broek en Bakema)

06950424_hfdst07.indd 257

22-11-2005 11:42:13

258

hulpspil hulpspil welstuk inwendig koppelstuk trede dragers hardhouten treden

hoeklijn 70 × 50 × 6

vul- of tussenring

vulring trede element centrale as

3

1

doorsnede / zijaanzicht

bevestiging aan verdiepingvloer

(schaal 1:50)

trapgat

5 4 3 2 1

2

6

trede drager aangelaste platen voor verankering van de trede

7 8 9 10 11 12 13 14

plattegrond

4

trede element

inbusbouten variabel

vul- of tussenring

(schaal 1:50)

baluster 20 × 20 × 2 leuningregel waarop kunststof leuningprofiel

aangelaste lippen

6

135

hardhouten trede

baluster 20 × 20 × 2

bevestiging leuningprofiel

centrale as

bus draadeind

vulring

volgring moer

5

bevestiging balusters

Figuur 7.17 Stalen spiltrap

06950424_hfdst07.indd 258

22-11-2005 11:42:13

7 TRAPPEN

Omdat de leuninghoogte boven de treden bij voorkeur constant wordt gehouden, zou in deze hoek van het bordes een lelijke sprong in de leuning ontstaan, figuur 7.15-1. Als de voorkanten van de treden in de hoek van het bordes over de totaalmaat van minimaal één aantrede uit elkaar worden geschoven, kan dit hoogteverschil worden opgevangen en loopt de leuninglijn zowel boven de trap als in het hoekpunt van het bordes op dezelfde hoogte. In het snijpunt van de leuningen kan, afhankelijk van de positie van de leuning ten opzichte van de treden, de dikte van de leuning en de maat van de wel, een vierkant horizontaal vlakje ontstaan, figuur 7.15-2a en 7.15-2b. In uitvoering is dit niet zeer gemakkelijk te maken. Daarom wordt meestal een groter verschil tussen de voorkanten van de treden aangenomen, bijvoorbeeld twee aantreden, figuur 7.15-3. Ook wordt hierdoor, mede afhankelijk van de breedte van de trap, het bordes prettiger beloopbaar. Als de leuninghoogte boven het bordes nu niet wordt verhoogd ten opzichte van de leuninghoogte boven de treden, ontstaat hier een horizontaal leuningverloop. Deze verbreding van het bordes kan uiteraard ook weer in de richting van de traparm of in de richting van beide traparmen worden gevonden. De keuze beïnvloedt alleen de plaats waar het horizontale stuk leuning loopt. 7.3.3 Stalen bordestrap De stalen bordestrap van figuur 7.16 laat ten opzichte van de hiervoor behandelde bordestrappen zien hoe de materiaaleigenschappen van staal in combinatie met het ontwerp kunnen worden benut. De twee traparmen hebben eigenlijk ieder één (hoofd)boom, in de vorm van een kokerprofiel, ter plaatse van het schalmgat, die onder het bordes aan elkaar worden gekoppeld, figuur 7.16-1 en 7.16-4. De aan de hoofdboom bevestigde treden bestaan uit gevouwen staalplaat die in deze vorm altijd stijf is, figuur 7.16-3. De trappen zijn geheel bekleed met rubber, figuur 7.16-4. De buitenleuning is als vrijdragende NP-balk uitgevoerd. De balusters op de binnenboom en van de trapgatafscheiding zijn gemaakt van stripstaal in kruisvorm waar de ronde buisleuning tussen en overheen loopt, figuur 7.16-5.

06950424_hfdst07.indd 259

259

7.3.4 Stalen spiltrap In woonhuizen en bij verbouwingen worden vaak kleine stalen spiltrappen toegepast. Door het beperkte ruimtegebruik en de sierlijke trapvorm is dit type zeer populair, figuur 7.17. Het gebruik is enigszins beperkt door de geringe beloopbare breedte (looplijn precies op 1/3-2/3). Spiltrappen zouden alleen moeten worden toegepast in de woningbouw bij verbouw als het echt niet anders kan. Vooral stalen spiltrappen zijn niet optimaal veilig bij gebruik door bijvoorbeeld kleine kinderen en ouderen vanwege de open uitvoering van de trap en de veelal toegepaste spijlenbalustrade, figuur 7.17-1 en 7.17-2. De montage is betrekkelijk eenvoudig door boutverbindingen aan de vloer en in het trapgat, figuur 7.17-1 en 7.17-3. De maatvoering in hoogte kan gemakkelijk worden aangepast, figuur 7.17-4 en 7.17-5.

7.4 Houten trappen In de volkswoningbouw worden nog veel houten trappen toegepast. Het betreft meestal vurenhouten trappen (bomen, spillen en treden) met stootborden van multiplex of spaanplaat. In situaties waarin de trap aan een zekere brandwerendheid moet voldoen, wordt het stootbord niet in 10 of 12 mm (standaard) maar bijvoorbeeld in 16 mm multiplex uitgevoerd. Voordat de trappen op het werk komen (in hun geheel, of in onderdelen) worden ze vaak al in de fabriek verduurzaamd door middel van bijvoorbeeld tweemaal dompelen in een dekkende verf of beits met een bepaalde randindringing. Is dit niet het geval, dan moeten alle vlakken die met beton of metselwerk in aanraking komen in ieder geval worden gegrond. Er is in Nederland een aantal grote trappenfabrieken met een uitgebreid leveringsprogramma. Eigenlijk is voor iedere normale situatie wel een standaardproduct te vinden. Uitvoering en detaillering van de trappen stemmen veelal overeen. In verband met betere transportmogelijkheden worden de trappen veelal op het werk in elkaar gezet. De losse onderdelen worden naar een verdieping hoger gebracht en na montage van de trap laat men deze in het trapgat zakken.

22-11-2005 11:42:13

260

Bij de aansluitingen van de trap op de wanden en de vloeren wordt ter beperking van het contactgeluid eerst een rubberen tussenbrug aangebracht, figuur 7.19-3 en vervolgens wordt de trap bevestigd met zogenoemde kozijnschroeven of, een minder goede oplossing, met schietnagels. Veelal wordt er een gebogen of rechte houten stokleuning, ø 40 mm, toegepast, die is bevestigd met een eenvoudige leuninghouder, figuur 7.5-4. In een enkel geval worden nog smetplanken toegepast. Rond de trapgaten vindt er meestal een aftimmering plaats met multiplex op vurenhouten regelwerk. De trapbomen langs de muurzijden kunnen aan de bovenzijde worden voorzien van een vurenhouten krimplijstje, figuur 7.18-3. Ook de traphekken en balustraden zijn vaak op dezelfde manier uitgevoerd: een vurenhouten vloer- en dekregel waartussen balusterspijltjes ø 22 mm h.o.h. 100 mm, figuur 7.18-4 en 7.18-5. Deze uiterst sobere uitvoering en detaillering van de hedendaagse standaard-

trappen heeft uiteraard veel te maken met het beperkte budget dat hiervoor beschikbaar is. In de betere bouw kunnen ook ‘luxe’ standaardtrappen, of trappen naar geheel eigen ontwerp worden toegepast. Dan is er meer vrijheid voor de vormgeving en detaillering. Dit kan vooral tot uiting komen in de vorm van de bomen en de aansluiting van de treden. 7.4.1 Rechte steektrap met details In figuur 7.19 is een rechte steektrap getekend. Uit de details volgt de opbouw van de trap. De treden dragen (in daarvoor in de bomen aangebrachte inkrozingen) de zogenoemde nesten, diep 10 mm. De verbinding wordt genageld en/ of verlijmd. Ook de stootborden worden ‘ingekroosd’, zowel in de bomen als in de onderkant van de bovenliggende treden. Hierdoor is de wellat, uit vroegere details, verdwenen. De stootborden dragen, of liever ondersteunen de trede.

≥ 2600 mm

i.v.m. contactgeluidisolatie

1

3

detail

(schaal 1:10)

12

zijaanzicht trap met bovenkwart

(schaal 1:50)

11

4

detail

(schaal 1:10)

10

9

5

detail

(schaal 1:10)

8

13 14

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

66×113

12 13 14 15

2

plattegrond trap met bovenkwart (schaal 1:50)

15 minimaal één verdreven trede in de steek

6

detail

(schaal 1:10)

Figuur 7.18 Houten trap met bovenkwart met details

06950424_hfdst07.indd 260

22-11-2005 11:42:13

7 TRAPPEN

Bij het belopen van de trap willen de treden doorbuigen. Na enige krimp van het hout kan het gaan kraken. Om dit te voorkomen, worden de stootborden aan de bovenzijde in hun lengterichting rondgeschuurd. Soms wordt in de inkrozing in de onderzijde van de trede in het midden een neopreenblokje aangebracht. De voorkant van de treden, het welprofiel, wordt meestal recht uitgevoerd met iets afgeronde hoeken om snel afsplinteren van het hout tegen te gaan. De afwerking van de weltrede is afhankelijk van de aansluiting op de vloerafwerking van de verdiepingsvloer. Een zorgvuldige afwerking moet voorkomen dat de vloerafwerking hier niet gemakkelijk kan loslaten. Als de trap wordt gestoffeerd, is een recht afgewerkte weltrede niet goed te bekleden. Zelfs de toegepaste kunststof neusprofielen laten hierop los. Daarom is het in die gevallen beter het stootbord schuin te plaatsen en onder dezelfde helling als de voorzijde van de treden en weltrede, af te werken, figuur 7.19-4.

261

Ten behoeve van het traphek wordt niet alleen boven maar ook beneden een hoofdbaluster (trappaal) aan de kant van de vrije (binnen)boom aangebracht, waartussen de balustrade wordt bevestigd. De balustrade van het trapgat wordt tegen de trappaal op de verdieping geplaatst. De vroeger gebruikte ‘verbrede trappaal’ wordt niet meer toegepast. De ruimte onder een dichte trap kan, bijvoorbeeld voor kastruimte, worden dichtgezet met een licht scheidingswandje onder de vrije boom, figuur 7.18-4. Bij de afwerking van het trapgat wordt er, veelal bij aansluiting op houten vloer of bordes, gebruikgemaakt van de vloerregel van de trapgatbalustrade voor de beëindiging van de vloerafwerking, figuur 7.18-5. Bij aansluiting kan zowel een houten aftimmering als een afwerking in pleisterwerk worden toegepast. De rand van de verdiepingsvloer kan afhankelijk van het materiaal (veelal beton) in pleisterwerk worden

detail

(schaal 1:10)

≤ 185 mm

≥ 2600 mm

3

(schaal 1:50)

zijaanzicht rechte steektrap

15 14 13 12 11 10 9

8

7

6

5

4

3

2

onafgewerkte onderzijde (bijv. trapkast)

≤ 185 mm

1

stoffering

1

≥ 220 mm

2

plattegrond rechte steektrap

(schaal 1:50)

4

detail

(schaal 1:10)

Figuur 7.19 Houten rechte steektrap met details

06950424_hfdst07.indd 261

22-11-2005 11:42:13

262

afgewerkt (spuitwerk), figuur 7.18-5, of van een aftimmering worden voorzien. 7.4.2 Houten trap met kwarten Trappen met kwarten (kwartslag) zijn dicht bij de spil moeilijk beloopbaar, omdat de treden hier zeer smal zijn. Bovendien kan een plotselinge overgang van schuine treden in het kwart naar rechte treden in de steek in het gebruik zeer hinderlijk zijn. In deze delen van de trap maken de voorkanten van de treden verschillende hoeken met de spil en een deel van de bomen. Om het verloop van de schuinte geleidelijk te maken, en daardoor de trap gemakkelijker beloopbaar, worden de treden verdreven, door middel van een verdrijfmethode. Uitgangspunt bij een verdrijfmethode is dat de aantreden, ter plaatse van de looplijn van de trap, even groot moeten zijn. Bovendien wordt in de NEN 3509 een kleinste tredebreedte, (bmin) en een maximaal verschil in kleinste tredebreedten aangegeven. Dit laatste is gedaan om de overgang van kwarten naar delen van de trap met een rechte looplijn zo vloeiend mogelijk te maken. Een gevolg hiervan is dat bij

trappen met een onder- en bovenkwart in het deel van de trap met een rechte looplijn ten minste één verdreven trede voorkomt, figuur 7.3-2 en 7.3-3. In Nederland zijn van oudsher verschillende verdrijfmethoden toegepast. De belangrijkste zijn: fuikverdrijving, cirkelboogverdrijving, harmonische verdrijving en verdrijving in het oneindige. Hierbij werden soms alle treden, en meestal evenveel treden van het rechte deel als van het kwart, in de trap verdreven. Weliswaar worden de trappen op deze manier zo gemakkelijk mogelijk beloopbaar, maar een belangrijk bezwaar is dat één of beide bomen een gebogen vorm krijgen en dat dan ook gebogen leuningen, balustraden en betimmeringen ontstaan. Die zijn zeer bewerkelijk, vragen veel materiaal (productienadelen) en zijn bovendien niet zeer fraai. Vanwege de bovengenoemde nadelen is, vooral bij serieproductie van trappen met een kwart, overgegaan tot het verdrijven van zo min mogelijk treden in het rechte deel van de trap, zodat er een rechte binnenboom kan ontstaan. Volgens

looplijn 10

9

8

7

6

5

4 3 2 b

c

1

a

1

onverdreven treden verdreven treden

K'

J'

H'

K J H aantrede t.p.v. de looplijn

2

middelpunt spil waar de onverdreven treden op uit komen (schaal 1:20)

plattegrond

G'

G

detail

F'

F

E'

D'

C'

B'

A'

E 1 abc 9

D

C

B

A

(schaal 1:20)

Figuur 7.20 Fuikverdrijfmethode

06950424_hfdst07.indd 262

22-11-2005 11:42:14

7 TRAPPEN

de norm (NEN 3509) moet er ten minste één trede in het rechte deel verdreven worden. Als er in incidentele gevallen wordt afgeweken van de norm om de trap nog iets beter beloopbaar te maken, kunnen er twee à drie treden in de steek worden verdreven. Hiervoor wordt als verdrijfmethode overwegend de fuikverdrijfmethode toegepast, figuur 7.20.

263

Fuikverdrijfmethode Nadat de breedte van de trap en de plaats van de bomen en de spil zijn bepaald, wordt de looplijn getekend op 300 mm uit de buitenboom, figuur 7.20-1. Na het vastleggen van de voorkant van de eerste trede, worden nu de gelijke aantreden op de looplijn uitgezet. Hieruit volgt de plaats van de laatste trede, de weltrede moet hier nog aan worden toegevoegd.

inkrozingen in de spil gelijmd

gezaagd

≤ 185

≥ 220

1

aanzicht

11

10

9

8

7

spilzijden

3

(schaal 1:50)

11

6

10

bomen spiltrap

9

8

(schaal 1:50)

7

6

5

12

12 4

13 14 15

4

2

(schaal 1:50)

5

3

13

2 1

plattegrond

wel

14

(schaal 1:50)

4 66×113 3

15

2 1

5

6

enkele tredevormen

detail spil

(schaal 1:5)

(schaal 1:5)

Figuur 7.21 Houten spiltrap met details

06950424_hfdst07.indd 263

22-11-2005 11:42:14

264

Nu wordt bepaald hoeveel treden worden verdreven, in dit voorbeeld zijn dat negen treden. Over deze lengte wordt in de plattegrond langs de binnenboom de lijn bc getrokken, alsmede de kwartcirkelboog ba (de straal hiervan is gelijk aan de halve spilbreedte). Om nu de afmetingen van de geleidelijk te verdrijven treden op de lijn abc te bepalen, wordt een hulptekening gemaakt, figuur 7.20-2. Er wordt een lijn AK getrokken met een willekeurige lengte. Deze lijn wordt verdeeld in evenveel gelijke delen als het aantal te verdrijven treden (hier dus negen gelijke delen). Op de loodlijnen door de punten A tot en met J worden nu de respectievelijke maten bepaald door in K de loodlijn KK’ te tekenen met een lengte gelijk aan de breedte van de treden ter plaatse van de looplijn. Ten behoeve van de middelste te verdrijven trede wordt de loodlijn EE’ getrokken met een lengte gelijk aan de gemiddelde verdrijving, in dit voorbeeld dus een negende van de lengte van de lijn abc in de plattegrond. Nu wordt in de hulptekening de lijn K’E’ getrokken en doorgetrokken tot A’. Daarmee zijn de lengten van alle loodlijnen AA’ tot en met JJ’ bepaald en kunnen worden overgezet op de lijn abc in de plattegrond, figuur 7.20-1. De verdreven treden worden bepaald door lijnen te trekken van de eerder gevormde aantreden ter plaatse van de looplijn en de gevonden punten op de lijn abc. Om de vorm van de bovenzijde van de binnenboom zo fraai mogelijk te doen zijn, wordt vaak de voorkant van de treden verdreven en niet de voorkanten van de stootborden. Ook worden vaak de eerste twee treden van het kwart niet verdreven. 7.4.3 Houten spiltrap Nog meer ruimtebesparend dan de kwartslagtrap is de spiltrap, die veel in de woningbouw wordt toegepast, bijvoorbeeld in eengezinshuizen, figuur 7.21.

De manier van verdrijven van de treden is hetzelfde als bij de kwartslagtrap. In tegenstelling hiermee zijn de lange en twee korte buitenbomen echter wel gebogen, figuur 7.21. De houten stokleuningen worden hierbij ook gebogen

06950424_hfdst07.indd 264

uitgevoerd. Om materiaal te besparen worden deze bomen zodanig gezaagd en verlijmd, dat zo min mogelijk hout wordt verspild. In figuur 7.21 is een spiltrap met minimale afmetingen aangegeven; de spil heeft een afmeting van 66 x 113 mm. Als er meer ruimte beschikbaar is, wordt de spil verbreed. Dit kan door twee kleinere spillen naast elkaar te plaatsen (al dan niet voorzien van een stukje binnenboom ter plaatse van de treden) of door tussen deze twee spillen de ruimte dicht te zetten met plaatmateriaal. Als gevolg van de standaardisatie zijn de details voor bijvoorbeeld aansluitingen, leuningen en balustraden hetzelfde als bij de rechte steektrap. Aansluiting treden op spil Het is duidelijk dat bij ruime afmetingen van de spil, bij voorkeur in een vierkante vorm, de aansluiting van de treden (oplegbreedte) niet veel problemen zal geven. Bij een veel toegepaste spil van 66 x 113 mm is dat echter aan de smalle zijde problematisch. In verband met de bewerking van de traponderdelen met machinale freesmachines is bij de aansluiting van treden op de hoeken van de spil minimaal 8 à 10 mm voor- of achterhout nodig tegen het afsplinteren, figuur 7.21-5, treden 7 en 13. De aansluiting van de stootborden op de hoeken moet zodanig worden gekozen, dat het achterhout wegvalt en de inkrozing de hoek meeneemt. Hierdoor wordt splinteren voorkomen en zijn de stootborden gemakkelijker aan te brengen. Bovendien wordt vermeden dat bij het ‘door de hoek’ gaan van het stootbord een ingewikkeld profiel voor het afsnuiten van het stootbord ontstaat. Het afsnuiten is namelijk nodig om een strakke aansluiting op de loodrecht in de spil of boom aangebrachte nesten te kunnen maken, figuur 7.21-5: stootborden 4 en 10. Vanwege deze praktische gegevens is een aantal treden uitgangspunt voor de verdere verdeling van de tussenliggende treden. Deze verdeling gebeurt op onderling gelijke afstanden of ‘op het oog’. Daarbij vindt controle plaats of de minimale tredebreedte aanwezig blijft. De aantrede in de looplijn blijft gehandhaafd zodat de verschillen ten opzichte van de verdrijfmethoden

22-11-2005 11:42:14

7 TRAPPEN

265

gipskartonplaten 12,5 mm multiplex 12 mm steenwol 90 mm underlayment 19 mm balklaag 75 × 225

bouwvilt 10 mm hoeklijn 100 × 100 × 8

4

1

detail

uitvoering trap: hardhout ( bijv. iroko) balusters: 67 × 67 iroko leuningdelen: 28 × 200 iroko treden: 35 × 270 iroko bomen: 40 × 320 iroko, verankerd met 3 slotbouten M16 stootborden: 18 mm multiplex iroko-kwaliteit

overzicht

(schaal 1:20)

rachels 22 × 50

5

gipskartonplaat 12,5 mm akoestische plafondplaat

detail

(schaal 1:20)

2

75 × 225

underlayment 19 mm rubber antislipstrips

doorsnede

stalen schoen vilt

(schaal 1:100)

6 5

rachels gipskartonplaat akoestische plafondplaat

detail

(schaal 1:20)

4

6

3

plattegrond

(schaal 1:100)

7

, bestaande woningcasco s waarin een nieuw trappenhuis is aangebracht

Figuur 7.22 Houten hoofdtrap voor hoogniveau woningrenovatie met details (toegepast in de Rotterdamse renovatiepraktijk)

06950424_hfdst07.indd 265

22-11-2005 11:42:14

266

minimaal zijn. Om bij de minimale trappen toch nog aan de norm te voldoen, voor wat betreft de minimale tredebreedte, wordt de maximale maat voor de wel op 45 mm gesteld. Overigens worden voor veel verschillende afmetingen van trapgaten standaardtrappen aangeboden. Hoe meer ruimte er beschikbaar is, des te beter de trap beloopbaar is. De marges worden voornamelijk bepaald door de beschikbare ruimte voor het trapgat. 7.4.4 Houten bordestrappen in woningrenovatie Vooral de afgelopen jaren is in de grote steden in Nederland de hoogniveau renovatie van vooroorlogse volkswoningbouw sterk toegenomen. Complexgewijze aanpak van deze woningen maakt het mogelijk geheel nieuwe woningplattegronden binnen de bestaande casco’s te ontwerpen, waarbij de ontsluiting van de woningen door middel van nieuwe centrale trappenhuizen vaak een belangrijke rol speelt, figuur 7.22-7.

gebruikgemaakt van kleine gelamineerde liggers, waarop als vloerbeschot ‘underlayment’wordt aangebracht. Om geluidsoverlast (contactgeluid) te voorkomen, worden er speciale voorzieningen getroffen. De tussenbordessen worden verend opgelegd, figuur 7.22-4 en de onderzijde van de hogere bordessen wordt met geluidsabsorberend materiaal afgewerkt. Ook de trapbomen worden met verende materialen aan de balklaag bevestigd.Voor de geluiddempende werking wordt op de bordessen soms een zwevende vloer toegepast, figuur 7.22-6.

7.5 Bijzondere trappen In enkele situaties worden nog wel bijzondere houten trappen toegepast. Enkele trapfabrikanten hebben nog kennis en materieel in huis om

De inmiddels opgedane ervaring heeft tot een aantal karakteristieke oplossingen geleid. In nagenoeg alle gevallen bij twee-, drie- en vierpandige ontsluiting wordt gebruikgemaakt van een bordestrap, figuur 7.22. Ook deze trappen moeten voldoen aan het Bouwbesluit en de NEN 3509. In het algemeen worden in verband met de akoestiek gesloten trappen toegepast. De stootborden en afwerking tegen de onderzijde maken deze houten trappen echter duurder dan een open trap. Een open trap wordt in dit soort situaties wel geaccepteerd, mits vanuit de woningen een tweede (andere) vluchtweg aanwezig is. Voor deze nieuwe trappen moeten door middel van ravelingen in de bestaande balklagen, ook nieuwe trapgaten worden gecreëerd. Deze trapgaten zijn echter aanzienlijk groter dan de oude en liggen vaak op een geheel andere plaats. De belasting op de raveelbalken is dan te groot voor de bestaande balkafmetingen, meestal 75 x 225 mm. Als er bestaande balken worden gebruikt, moeten ze worden verzwaard door een extra balk eronder, of aan weerzijde twee extra balken tegen de bestaande balk aan te brengen. Als er nieuwe balken worden ingebracht, wordt er veel

06950424_hfdst07.indd 266

Figuur 7.23 Glazen trap in Carita Fashion Center, Maastricht (architect ir. Mathieu Bruls)

22-11-2005 11:42:15

7 TRAPPEN

bijvoorbeeld spiltrappen te maken waarbij de buitenboom spiraalvormig in één geheel wordt gemaakt, door verlijming van dunne triplex platen. Ook kan de spil nog worden vervangen door een kuipstuk dat is samengesteld uit verlijmde delen waarbij de houtdraad overwegend rechtop staat. Als de houtdraad meeloopt in de richting van de traphelling, wordt er gesproken van wrongstukken. Kuip- of wrongstukken kwamen vroeger ook voor in het schalmgat bij bordestrappen om de bomen gebogen in elkaar over te laten lopen. Figuur 7.23 geeft nog een voorbeeld van een onorthodoxe trapoplossing, in ieder geval wat betreft het materiaalgebruik. Het gaat hier om een trap met glazen treden en stootborden. De trap is gesitueerd boven de ingang van een tot winkel verbouwd kantoorpand in het centrum van Maastricht. Lopend over de trap is er een onbelemmerd uitzicht naar de ingang en de straat. De trap bestaat uit stalen trapbomen van UNP 300, waarop de glazen treden en stootborden zijn opgelegd. De trap toont naast de ongebruikelijke verschijningsvorm ook een creatief omgaan met de normeringen. Glas moet vierzijdig worden opgelegd, wat in dit geval is ondervangen door de traptreden en stootborden te verlijmen. Hierdoor zijn zelfdragende constructieve elementen ontstaan. Dit is een voorbeeld waarbij de trap, naast zijn primaire functie om op een hoger of lager gelegen niveau te komen, ook blijk geeft van architectonische kwaliteiten.

267

Ten slotte geeft figuur 7.24 letterlijk weer welke eisen het Bouwbesluit formuleert ten aanzien van open delen van een balustrade.

Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 1 Een Brandveilig gebouw bouwen. Nederlandse Brandweer Federatie, 1994. 2 Handboek voor Toegankelijkheid. Elsevier Bedrijfsinformatie, 2003. 3 Normen en voorschriften NEN 1087 Ventilatie van gebouwen NEN 2778 Vochtwering in gebouwen NEN 3509 Trappen in woningen en woongebouwen NEN 3569 Veiligheidsbeglazing in gebouwen NEN 6720 Voorschriften Beton NEN 6770 T4B 1990 Staalconstructies

Figuur 7.24 Balustrade conform eisen Bouwbesluit (Sterkos)

06950424_hfdst07.indd 267

22-11-2005 11:42:15

268

Bijlagen (conform Bouwbesluit 2003) Bijlage A Benamingen trappenhuis

• Trappenhuis Verkeersruimte waarin een trap ligt. • Veiligheidstrappenhuis Trappenhuis waardoor een brand en rookvrije vluchtroute voert, en dat in de vluchtrichting uitsluitend kan worden bereikt vanuit een niet-besloten ruimte. Een veiligheidstrappenhuis wordt geëist bij de volgende categorieën gebouwen: kinderopvanggebouw, woongebouw en logiesgebouw. Vanuit het principe van ‘gelijkwaardigheid’ mogen in plaats van het toepassen van een veiligheidstrappenhuis alle trappenhuizen voorzien worden van voorportalen, of kan het desbetreffende trappenhuis worden voorzien van een overdrukinstallatie in combinatie met voorportalen. • Vluchttrappenhuis Trappenhuis waardoor een rookvrije vluchtroute voert. Bijlage B Benamingen voor vluchtroutes

• Rookvrije vluchtroute Van rook gevrijwaarde route, die begint bij een toegang van een rookcompartiment of een subbrandcompartiment, uitsluitend voert over vloeren, trappen of hellingbanen en eindigt op een veilige plaats, zonder dat er een lift gebruikt hoeft te worden. • Brand- en rookvrije vluchtroute Van brand gevrijwaarde rookvrije vluchtroute, die uitsluitend door verkeersruimten voert. Bijlage C Brandwerendheidseisen voor deuren en puien van trappenhuizen

Deuren van trappenhuizen moeten over het algemeen dertig minuten brandwerend zijn wanneer de hoogste vloer waarop zich een verblijfsruimte bevindt, maximaal 8,000 m boven de entree ligt en zestig minuten brandwerend wanneer deze vloer hoger dan 8,000 m boven de entree ligt. Bij een woongebouw geldt, bij uitzondering, dat deuren van trappenhuizen ongeacht de hoogte altijd dertig minuten brandwerend moeten zijn. In een brandcompartiment mag deze deur dertig minuten rookwerend zijn. Brandpuien mogen volgens het Bouwbesluit zijn voorzien van spiegeldraadglas, echter niet onbeperkt. WBDBO Maximaal oppervlakte draadglas in deur/luik/raamconstructie per segment van 2,500 × 2,500 m 20 minuten 3 m2 30 minuten 1,7 m2 60 minuten 0,9 m2 1 1 Deze maximale oppervlakte (0,9) m2 is alleen mogelijk als er extra aandacht wordt besteed aan de manier en materiaalkeuze van de inklemming van het draadglas. Alleen dan is een WBDBO (weerstand tegen branddoorslag en -overslag) van zestig minuten haalbaar.

06950424_hfdst07.indd 268

22-11-2005 11:42:15

7 TRAPPEN

269

Bijlage D Niet-afsluitbare openingen in voorportalen

Het Bouwbesluit stelt dat in het totaal van de uitwendige scheidingsconstructies van voorportalen niet-afsluitbare openingen aanwezig moeten zijn, waarmee een capaciteit voor de toevoer van verse lucht en de afvoer van rook wordt bewerkstelligd van ten minste 6 · 10-3m3/s per m3 netto-inhoud van die ruimte (bepaling volgens de NEN 1087). Bijlage E Categorieën trappen voor woonfuncties

Trappen categorie A • trappen bestemd voor het ontsluiten van nieuw te bouwen woningen en woongebouwen met een gebruiksoppervlakte van minder dan 500 m2. Trappen categorie B • trappen bij nieuwbouw van een woongebouw waarop in totaal meer dan 600 m2 aan vloeroppervlakte van verblijfsgebied is aangewezen. Dit geldt ook voor trappen die een woonfunctie met een gebruiksoppervlakte ≥ 500 m2 ontsluiten. Voor de afmetingen van trappen categorie A en B zie bijlage G. Bijlage F Bezettingsgraadklassen niet tot bewoning bestemde gebruikafuncties Niet tot bewoning bestemde gebruiksfuncties worden ingedeeld in bezettingsgraadklassen. Bezettingsgraadklasse In m2 gebruiksoppervlakte per persoon

B1 B2 B3 B4 B5

06950424_hfdst07.indd 269

>0,8 – ≤2 >2 – ≤5 >5 – ≤12 >12 – ≤30 >30

In m2 vloeroppervlakte aan verblijfsgebied per persoon 1,3 – ≤3,3 >3,3 – ≤8 >8 – ≤20 >20

22-11-2005 11:42:15

270

Bijlage G Afmetingen trap woonfunctie in categorie A en B Categorie

Minimum breedte trap Minimale vrije hoogte boven trap Maximum hoogte trap Minimumaantrede ter plaatse van klimlijn, gemeten loodrecht op voorkant trede Maximum hoogte optrede Minimum breedte tredevlak, gemeten loodrecht op voorkant van dat vlak Minimum breedte tredevlak ter plaatse van klimlijn, gemeten loodrecht op voorkant van dat vlak Minimum afstand klimlijn tot zijkanten trap

A

B

0,800 m 2,300 m 4,000 m 0,22 m 0,185 m 0,050 m

1,200 m 2,300 m 4,000 m 0,240 m 0,185 m 0,170 m

0,230 m 0,300 m

0,240 m 0,300 m

Afmetingen trap niet tot bewoning bestemde gebruiksfunctie in categorie A en B Categorie

A

B

Minimum breedte trap Minimale vrije hoogte boven trap Maximum hoogte trap Minimum aantrede ter plaatse van klimlijn, gemeten loodrecht op voorkant trede Maximum hoogte optrede Minimum breedte tredevlak, gemeten loodrecht op voorkant van dat vlak Minimum breedte tredevlak ter plaatse van klimlijn, gemeten loodrecht op voorkant van dat vlak Minimum afstand klimlijn tot zijkanten trap

0,800 m 2,100 m 4,000 m 0,185 m 0,210 m 0,050 m

1,100 m 2,100 m 4,000 m 0,210 m 0,210 m 0,170 m

0,230 m 0,300 m

0,230 m 0,300 m

Bijlage H Afmetingen trappen in bestaande woningen

Minimumbreedte trap Minimale vrije hoogte boven trap Minimum aantrede ter plaatse van klimlijn, gemeten loodrecht op voorkant trede Maximum afmeting optrede Minimum afstand klimlijn tot zijkant trap

06950424_hfdst07.indd 270

0,700 m 1,900 m 0,130 m 0,220 m 0,200 m

22-11-2005 11:42:15

REGISTER

Register A aanloopruimte 240 aanmaakwater 43 aansluitingen, haakse 65, 74, 86 aanstorten aan vloer 118 aanstorting 133 aantrede 237 afboeren 56 afschot 116 afwerklaag 107 anderhalfsteensmuur 47 andreaskruisen 166 ankerplan 164 antislipprofiel 257 antisliptreden 254

B baksteen 36 baksteen, detaillering 60 baksteen, eigenschappen 37 baksteen, gebruiksklasse 37 baksteen, vormen 37 baksteenformaten 57 baksteenlateien, samenwerkende voorgespannen 53 baksteenmetselwerk, maatvoering 58 baksteenmortel 58 balk 145 balken, onderslag- 154 balken, oplegging beton 56 balken, oplegging houten 55 balken, oplegging stalen 56 balken, staart- 146 balken, strijk- 146 balklaag 145 balklaag, begane-grond- 151 balklaag, dak- 158 balklaag, verdiepings- 155 balklagen, enkelvoudige 158 balklagen, houten 145 balklagen, ontwerp 150 balklagen, samengestelde 158 balklagen, schone 157 balklagen, vuile 156 balkonplaten, opleggingen 117

06950424_hfdst07.indd 271

balkonplaten, prefab-betonnen 115 balloonmethode 162 balloonmethode, gemodificeerde 163 balusters 240 balustraden 240, 244 basterdmortel 42 bekisting, contact- 96 bekisting, verloren 96 bekistingsmal 99 belastingen, interne 20 belastingen, permanente 20 belastingen, veranderlijke 20 beschermingsconstructies 201 beton 94 beton, constructieve eigenschappen 97 beton, dragende elementen 93 beton, gewapend 95 beton, milieuklasse 95 beton, ongewapend 95 beton, prefab- 98 beton, sterkteklasse 94 beton, ter plaatse gestort 98 beton, voorgespannen 96 betonblokken 64 betongranulaat 94, 97 betonkolommen 129 betonlateien, samenwerkende voorgespannen prefab 54 betonlateien, zelfdragende 55 betonportalen 130 betonrot 97 betonsoorten 94 betonsteen 38, 62 betonsteen, detaillering 66 betonsteen, maatvoering 66 betonsteenformaten 62 betonsteenmortel 64 betonstenen 62 betontrap, ter plaatse gestorte 249 betontrap, voorgespannen 252 betonwanden, ter plaatse gestorte 120 bewegingsverschillen 44 bindtijdvertrager 44

binnenboom 239 binnenspouwbladen 80 bint 145 bintlaag 145 bordessen 237 bordestrap 240 bordestrap, geprefabriceerde betonnen 249 bordestrap, stalen 259 borstweringselement, vloerdragend 130 bouten 182 bouten, aangelaste 133 boutverbindingen 224 Bouwbesluit 23, 241, 267 bouwmethoden, relatie met typologieën 13 bouwvilt 67 brandbaarheid 143 brandcompartimenten 24 branddoorslag 28, 35, 143 brandoverslag 28, 35, 143 brandstop 169 brandveiligheid 97, 143, 152, 155, 162, 198 brandwerendheid 27, 67, 162, 166, 168, 231, 242 brandwerendheidseisen 27 brandwerend bekleden 232 brandwerend scheiden 232 breedflensprofielen 203 buigsterkte 142 buitenboom 239 buizen 204 bulk-silosystemen 44

C Calduran 69 cascobouwmethoden, schijfvormige 6 cascobouwsystemen 124 cellenbeton 40, 82 cellenbeton, detaillering 87 cellenbetonblokken 85 cellenbetonblokken, formaten 84 cellenbetonelementen 221 cellenbetonlateien 87 cellenbetonmortel 84

22-11-2005 11:42:16

cellenbetonpanelen 86 cementgehalte 45 centerpennen 121 consoles 117 constructiematerialen, eigenschappen 32 constructiestaal 197 contactgeluid 26 corrosiebehandelingen 203 corrosiebestrijding 201

D daglichttoetreding 236 dagmaat 58 dakconstructies 170 dakdozen, houten 221 dakelement, opleggingen 191 dampremmende laag 168 dilatatie 40 dilatatieankers 76 dilatatieprofiel 66 dilataties 87, 123 dilataties kalkzandsteen 77 dilatatievoegen 46, 66 dimensionering baksteen wandconstructies 61 dimensionering betonkolommen 137 dimensionering betonnen liggers 138 dimensionering betonsteenwanden 69 dimensionering betonwanden 128 dimensionering cellenbetonwanden 89 dimensionering gelamineerde houten spanten 180 dimensionering geschoorde raamwerkconstructie 210 dimensionering halfgeprefabriceerde betonvloeren 107 dimensionering houten balklagen 160 dimensionering houten kolommen 179 dimensionering houten liggers 180

06950424_hfdst07.indd 272

dimensionering kalkzandsteenwanden 81 dimensionering portaalconstructies 208 dimensionering prefab-betonnen vloeren 115 dimensionering secundaire dakliggers 219 dimensionering stalen kolommen 213 dimensionering stalen primaire dakliggers 218 dimensionering stalen verdiepingsvloeren 222 dimensionering stalen verdiepingsvloerliggers 217 dimensionering ter plaatse gestorte betonvloeren 104 draadnagels 182 draagprincipe, samenwerkend 53 draagprincipe, zelfdragend 53 draagstructuur, functies en eisen 17 draagstructuur, typologieën 1 drieklezoor 48 droge montage 125 drukboog 52 drukkrachten 187 druklaag 107, 136 drukvastheid 41 dubbelscheluwe trap 240 duurzaamheid 144, 199 dwarsrib 108

E elementenbouw 11 elementenbouw, hout- 12 elementenklem 73 externe invloeden 20

F flexibiliteit 3, 23 folie, dampdichte 153 folie, dampremmende 162 fuikverdrijfmethode 263 functie, constructieve 18

functie, dragende 18 functie, omhullende 18 functie, ruimtescheidende 23 functie, scheidende 18, 22 fundering 164

G gains 132 galerijplaten, opleggingen 117 galerijplaten, prefab-betonnen 115 gasbeton 40 geluidbelasting 26 geluidisolatie 67, 143, 155, 165, 166 geluidsisolerende eisen 24 geluidsoverdracht 26 geluidsoverdracht, flankerende 26 gevel, dragende 127 gevelelementen 127 gevels, geprefabriceerde betonnen vloerdragende 125 gevels, prefab-betonnen vloerdragende 7 gewapendbetontrappen 247 gewelfwerking 52 gietbouw 6 gieten 200 gietijzer 197 gietstaal 197 glijankers 67 glijfolie 67 gordingankers 76 grindbeton 124 gripankers 183 griphoekankers 146

H haakankers 147 halfsteensmuren 65 halfsteensmuur 47 hamerstuk 56 handvormsteen 38 hartafstand (h.o.h.afstand) 146 HE-profielen 210 hechtplaten 183

22-11-2005 11:42:16

REGISTER

hellingbaan 247 hemelwaterafvoeren 116 hijsankers 129 hoekbordes 240, 257 hoekverdraaiing 55 hoofdbalk 146 hoogovencement 64 hout, constructieve eigenschappen 143 hout, dragende elementen 139 hout, kwaliteitsklasse 142 hout, materiaaleigenschappen 141 hout, mechanische eigenschappen 142 hout, sterkteklasse 142 houtconservering 144 houtconstructies 171 houtdraadbouten 182 houtrot 144 houtschroeven 182 houtskeletbouw 161 houtskeletbouwmethoden 162 houtsoorten 140

I I-liggers 174 inklemmen 177 installaties 105, 109, 111, 113, 114, 122, 125 instortvoorzieningen 117 interne invloeden 20 IPE-liggers 212 IPE-profielen 210 isolatie 111 isolatie-index 26

K kalkzand(metsel)stenen 71 kalkzandsteen 39, 69 kalkzandsteen(lijm)elementen 73 kalkzandsteen, detaillering 78 kalkzandsteen, maatvoering 74 kalkzandsteenformaten 69 kalkzandsteenlijmblokken 73 kalkzandsteenlijmwerk 73

06950424_hfdst07.indd 273

kalkzandsteenmetselblokken 72 kalkzandsteenmetselwerk 71 kalkzandsteenmortel 71 kalkzandsteenvellingblokken 73 kanaalplaten 111 kapconstructie 161 kepen 181 kim 74, 120 kimblokken 74 kinderbinten 158 kinderleuning 243 kip 178 kipsteunen 190 kitvoeg 47, 66 klauwankers 156 kleikorrels als isolatiemateriaal 100 klezoor 48 klimlijn 237 klinkverbindingen 225 klisklezoor 48 kloostersponning 72 knik 212 knikken 146 knipvoeg 66 knoopplaten 183 kokers 204 kolom-fundering, verbinding 133 kolom-funderingverbinding, momentvaste 207 kolom-funderingverbinding, scharnierende 207 kolom-ligger, verbinding 133 kolomkop 102 kolommen 129 kolommen, cilindrische doorsnede 211 kolommen, houten 172 kolommen, I-vormige doorsnede 210 kolommen, rechthoekige doorsnede 210 kolommen, samengestelde doorsnede 211 kolomplaat, verborgen 102 kolomskeletten, betonnen 10 kolomskeletten, houten 9

kolomskeletten, stalen 11 kooiladders 254 kop 47 koppelen 178 koppelregel 167 koppenmaat 58 kopschotten 121 koudebrugonderbreking 118 koudgevormde plaat 204 koudgevormde profielen 204 koudvervormen 200 kramplaten 183 krimp 45, 97 kruip 45, 97 kuipstuk 267 KVH 2000 144

L lagenmaat 59 lassen, hoek- 223 lassen, stompe 223 lasverbindingen 223 latei 52 lateien 87, 169 lateien, stalen 55 lateiopleggingen 67 leidingstenen 64 leuningen 239 leuningplank 257 leuningzone 239, 243 lichtbeton 94, 125 ligger, V-vakwerk- 175 ligger-ligger, verbinding 133 ligger-liggerverbindingen 189 liggers 130 liggers, gelamineerde 172 liggers, houten 172 liggers, massieve 172 liggers, N-vakwerk- 174 liggers, plaat- 174 liggers, vakwerk- 174 liggersystemen 207 lijmkoppelstrippen 76 lijmmortel 44, 71, 85 lijmspouwankers 76 lijmwerk in kalkzandsteen en cellenbeton met (cellen)betonnen vloeren 5 loggias 118

22-11-2005 11:42:17

loodvoeg 74 loofhout 140 looplijnen 236 luchtbelvormers 43, 94 luchtdichtheid 152 luchtgeluid 25 luchtgeluidsisolatie 35 luchtvolumestroom 30

M maattoleranties 41 maatvoering, cellenbeton 85 metselbaksteen 37 Metselbaksteen nr. 2489 57, 89 metselbaksteen nr. 2489 37 metselmortel 42, 71, 85 metselverbanden 49 metselwerk, traditioneel, met houten balklagen/vloeren 4 milieubelasting 144 minerale wol 165 Model Bouwverordening 1950 61 modulaire coördinatie 171 moer- en kinderbalken 103 moerbalken 158 mortelsamenstelling 43 muurboom 239 muurdoorbrekingen 51 muurpenanten 58 muurverzwaring 56

N naaldhout 140 natte montage 125 natte prefab-specie 44 Nederlandse Praktijk-Richtlijnen (NPR’s) 23 NEN 2778 30, 241 NEN 3509 236, 243 NEN 5077 26, 32 NEN 5950 99 NEN 6068 27, 32 NEN 6069 27, 32 NEN 6702 18, 27, 32 NEN 6720 99 NEN 6722 99

06950424_hfdst07.indd 274

NEN 6770 205, 233, 253 NEN 6771 205, 233 NEN 6773 205, 233 NEN 6774 205, 233 nesten 260 normen, beton 99 normen, hout 144 normen, staal 205 normen, steen 41 normen, trappen 236 normen, utiliteitsbouw 27 normen, woningbouw 26

O onderslagbalken 156 ontlastingsconstructies 60 opbouw 163 opleggingen 55, 75, 114, 146 oplegvoorzieningen 131 opstand 117 optrede 238 overspanning 145, 170

P pasblokken 86 passtroken 105, 109, 110, 111, 113, 114 plaatdeuvels 183 plaatvloeren 100, 112 plastificeerders 43, 94 platen, aangelaste 133 platformmethode 162 platte kant 47 poeren 154 porringpunt 60 portlandcement 64 prefab-betonelementen, verbindingen 134 prefab-betonskeletten, verbindingen 132 profielstaal 203

R raamwerk, geschoord 207 raamwerk, ongeschoord 207 raatliggers 214 randbalk 101

raveelankers, bat-speedy 146 raveelbalk 146 raveeldragers 76 ravelingen 146 rechte steektrap 240 ringdeuvels 183 ringwapening 136 roestvast staal 197 rollaag, halfsteens 60 rollaag, steens 60 rollagen 59 rotting 151 rugvulling 47

S sandwichelementen 127 schalmgat 239 scheidend vormgeven 201 scheluwe trap 240 scheurvorming in metselwerk 44 schijfwerking 161 schoenen 183 schoren 177 schrobrand 248 schroefverbindingen 225 schuimbeton 94 schuimbeton als isolatiemateriaal 100 separate oplegging op metselwerk 118 Silka 69 slagspouwankers 76 spaanplaat 150 spanning-gewichtratio (SGR) 37 spanningsconcentraties 51 spant-liggerverbindingen 189 spanten, boog- 177 spanten, driescharnier- 176 spanten, houten 175 spanten, kap- 175 spanten, tweescharnier- 176 sparingen 23, 51, 67, 75, 105, 109, 110, 111, 113, 114, 124 spatkrachten 187 speciebereiding 44 spiegel 109

22-11-2005 11:42:17

REGISTER

spiltrap 240 spiltrap, betonnen 253 spiltrap, houten 264 spiltrap, stalen 259 splitblokken 64 spouwankers 48 spouwmuur 48, 65 spouwmuur, ankerloze 49, 68, 125 spouwmuurbekisting 121 spouwwandkist 122 staafstaal 95 staal, basisproducten 203 staal, bewerkingsmethoden 199 staal, bouwfysische eigenschappen 199 staal, codering 206 staal, constructieve eigenschappen 198 staal, dragende elementen 195 staal, fabricage 199 staal, klimaatklassen 201 staal, nagerekt 96 staal, voorgerekt 96 staalbetonliggers 216 staalskelet, opbouw 205 staalskelet, prefab-vloeren 229 stabiliteit 22, 124, 126, 168, 177, 207 stabiliteitsconstructies, horizontale 209 stabiliteitsconstructies, verticale 208 stabiliteitsconstructiesverbindingen 230 stabiliteitsverbanden 190 stafstaal 204 stalen stiften 182 stapelbouw 2 stapeltreden 248 steektrap, rechte 260 steen, dragende elementen 33 steen, geschifte 48 steen, materiaaleigenschappen 34 steensmuren 65 steensmuur 47, 61 stekken 131, 132

06950424_hfdst07.indd 275

stekwapening 127 stelvoorzieningen 129 stempelperssteen 38 sterkte 21 stijfheid 22 stijl- en regelwerken 161 stokleuning 243 stootbord 238 stootvoegen 48 strek 47, 60 strengperssteen 37 strippen, aangelaste 156 structuren, kolommen- 8 structuren, massieve 3 structuren, schijven- 6

T tafelkist 120 TGB-staal 253 TGB 1990 144, 150 TGB Beton 99 TGB Staal 205, 233 traditioneel bouwen 2 trap, met hoekbordes 256 trap, met kwarten 262 traparm 237 trapbomen 239 trapgat 237 traphelling 237 trapmaten 242 trapmaterialen 245 traponderdelen 237 trappen 235 trappen, houten 259 trappen, integrale toegankelijkheid 246 trappen, metalen 253 trappen, voorschriften 241 trappen, woningrenovatie 266 trapvormen 240 tredebreedte 237 treden 237 triplex 150 tunnelbekisting 122 tweesteensmuur 47

U U-profielen 211 uitvlaklaag 153

V vakwerken, horizontale 230 vakwerken, verticale 230 vakwerkliggers 175, 214 vakwerkliggers, buisprofielen 215 vakwerkliggers, lichte 215 vakwerkliggers, zware 215 veerrail 166 veiligheidstrappenhuizen 236 ventilatie 152, 153 verankering 164 verband, ketting- 51 verband, koppen- 51 verband, halfsteens- 49, 73, 85 verband, klezoren- 49, 72 verband, kruis- 50 verband, Noors 51 verband, staand 50 verband, Vlaams 50 verband, wild- 49 verbanden, betonsteen- 65 verbanden, houten 190 verbanden, stalen 190 verbindend vormgeven 201 verbindingen, ambachtelijke 179 verbindingen, droge 132 verbindingen, houtconstructies 179 verbindingen, kolom-fundering- 184, 225 verbindingen, kolomkolom- 226 verbindingen, kolomligger- 184, 227 verbindingen, liggerligger- 228 verbindingen, ligger/spantligger- 189 verbindingen, momentvaste 131, 132 verbindingen, monoliete 131 verbindingen, natte 132

22-11-2005 11:42:18

verbindingen, scharnierende 131, 132 verbindingen, spant-fundering- 185 verbindingen, spanthoek- 187 verbindingen, spantnok- 188 verbindingen, stabiliteitsconstructies 190 verbindingen, stek- 133 verbindingsmiddelen, mechanische 182 verblendsteen 38 verdreven treden 240 verdrijfmethoden 262 verlichting 236 verschralingsmiddel 42 verspanen 201 verstijven 178 vertragers 43, 94 vierendeelliggers 216 vlieringtrap 240 vloerconstructies 163 vloerconstructies, geprefabriceerde 159 vloerdelen 148 vloeren, afwerk- 100 vloeren, balken- 103 vloeren, bekistingsplaat- 104 vloeren, betonnen beganegrond- 165 vloeren, bollenplaat- 102 vloeren, breedplaat- 104, 132, 135, 221 vloeren, broodjes- 109 vloeren, cassette- 102 vloeren, combinatie- 109 vloeren, halfgeprefabriceerde betonnen 104 vloeren, houten beganegrond- 165 vloeren, kanaalplaat- 111, 221 vloeren, koker- 102 vloeren, kruis- 103 vloeren, leiding- 112 vloeren, massieve plaat- 112 vloeren, ondersteunde 100 vloeren, oplegging 56, 87, 127, 131, 134 vloeren, paddestoel- 102 vloeren, prefab-betonnen 107

06950424_hfdst07.indd 276

vloeren, ribben- 102, 108 vloeren, ribcassette- 108 vloeren, rooster- 221 vloeren, schil- 104 vloeren, staalbeton- 220 vloeren, staalplaat- 219 vloeren, staalskelet 219 vloeren, stroken- 149 vloeren, systeem- 107 vloeren, T-plaat- 114 vloeren, ter plaatse gestorte betonnen 99 vloeren, triplexpaneel- 159 vloeren, TT-plaat- 113 vloeren, verdiepings- 165 vloeren, verzwaarde stroken- 106 vloeren, vlakke plaat- 100 vloeren, volle-dikte- 113 vloeren, vrijdragende 100 vloerhout 148 vluchtladder, uitklapbare 256 vluchttrap, metalen 254 vluchttrappenhuizen 236 vochtwerende eisen 30 vocht afvoeren 202 voeg, drukkrachtoverbrengende 42 voeg, lint- 42 voeg, stoot- 42 voegfuncties 41 voegmortel 43 voegvullingen 42 vollewandliggers 212 vormbaksteen 37 vormvastheid 168 vrije breedte 239 vrije hoogte 239

wanden, cellenbeton 82 wanden, geprefabriceerde 124 wanden, halfgeprefabriceerde holle 123 wanden, houten woningscheidende 169 wanden, kalkzandsteen 69 wanden, scheidings- 156 wanden, stenen 47 wandkisten 120 wanduitslagen 74 wapening 109, 110, 111, 113, 114, 124, 157 wapening, bijleg- 95 wapening, functies 95 wapening, hoofd- 95 wapening, krimp- 95 wapening, verdeel- 95 wapeningsnetten 95 wapeningsoorten 95 wapeningspercentage 45 warmte-isolatie 35, 108, 152, 168 warmte-isolerende eisen 28 warmteweerstand 28 watercementfactor 43, 45 WBDBO 28 weerstand tegen bezwijken 28 weervast staal 197 wel 238 welstuk 238 wenteltrap 240 wrongstukken 267

Z zoldervloerconstructie 161 zwaarbeton 94

W waalformaat 57 walsen 199 wand, balkdragende 60 wand, woningscheidende 61 wandankers 76 wandconstructies, houten 167 wanden, baksteen 57 wanden, betonnen 119 wanden, betonsteen 62

22-11-2005 11:42:18