Door: Leon Weekers
Elke opdrachtgever wil een gebouw dat sterk genoeg is en niet als een kaartenhuis in elkaar zakt bij een beetje wind. De voorzieningen die nodig zijn om deze stabiliteit te creëren zijn niet altijd wenselijk. In dit blog een toelichting op de basisbeginselen van stabiliteit. Een aandachtig lezer kan dan wellicht wat meer begrip opbrengen voor de gekozen oplossingen voor een veilig en stabiel gebouw.
Er zijn diverse mogelijkheden om de stabiliteit van een gebouw te waarborgen. Afhankelijk van de hoofddraagconstructie van het gebouw en de materiaalkeuze, zijn er voorzieningen noodzakelijk voor de afdracht van de windbelasting naar de fundering. De keuze hoe en met welk materiaal wordt afgestemd op de materialen van de overige constructie.
Bedrijfshallen
Deze worden meestal uitgevoerd als een staalconstructie. De windbelasting tegen een gebouw wordt door de kolommen afgedragen naar de fundering en het dak. (eventueel naar een verdiepingsvloer) Het dak kan als schijf fungeren. Om het dak als schijf te laten fungeren wordt het dak voorzien van windverbanden (stalen strips of hoekstalen), deze zorgen voor de belastingafdracht naar de gevels.
dakverband
In de gevels worden stabiliteitsverbanden (windbokken) toegepast, welke zorgen voor de afdracht van de windbelasting van het dak naar de fundering. De windbokken zijn op diverse manieren uit te voeren. Dit kan middels een drukkoker, welke druk en trek kan opnemen. Meestal worden strips of hoekstalen gebruikt. Deze worden als kruis uitgevoerd. Afhankelijk vanaf welke zijde de wind op het gebouw wordt beoordeeld, wordt alleen de staaf gebruikt welke op trek wordt belast. Door een kruis toe te passen is er in beide richtingen een staaf aanwezig welke de trekbelasting kan opnemen. Staal heeft een hoge treksterkte en wordt dan zo economisch mogelijk gebruikt. De gevelverbanden kunnen over meerdere stramienen worden toegepast, of in hoogte in meerdere delen worden uitgevoerd. Door ze verspringend aan te brengen, wordt de opwaartse kracht van het verband geringer, waardoor de belasting eenvoudiger door de fundering is op te nemen.
Loodsen, stallen e.d
Deze worden meestal uitgevoerd als een staalconstructie met portalen. In een portaal wordt de stijfheid verkregen door momentvaste verbindingen tussen de kolom en dakliggers.
portaalspant
Om de verbinding nog stijver te maken wordt er een coupe toegepast. Dit is een plaatselijke verzwaring van de dakligger aan de kolom, zoals hieronder is te zien. Door het toepassen van een portaal wordt de windbelasting rechtstreeks naar de fundering afgedragen.
momentverbinding
In de andere richting wordt de stabiliteit opgenomen middels een windverband in het dak en gevels, zoals bij de bedrijfsruimtes is beschreven.
Kantoren / Woongebouwen
Deze worden over het algemeen uitgevoerd met vloeren welke zorgen voor de schijfwerking. Dit kan onder andere met kanaalplaatvloeren of breedplaatvloeren. Bij kanaalplaatvloeren wordt op de kanaalplaat een druklaag gestort welke zorgt voor de schijfwerking van de vloer. De druklaag kan erop worden gewapend om de belasting over te brengen naar de stabiliserende wandelementen. Afhankelijk van de constructieopbouw wordt een keuze gemaakt. Als de constructie bestaat uit stalen liggers en kolommen, worden over het algemeen windbokken toegepast, uitgevoerd in staal, zoals bij de bedrijfshallen. Indien de constructie bestaat uit dragende metselwerk wanden, waarop de vloeren rusten, wordt meestal gebruik gemaakt van deze wanden.
Afhankelijk van de belasting op de wand kan de wand meer windbelasting opnemen. Vooral bij hoogbouw wordt vaak een keuze gemaakt voor een (prefab) betonnen draagconstructie. In dit geval zullen ook betonwanden of kernen de stabiliteit verzorgen. Het voordeel van een betonwand is dat de wand ook trek kan opnemen, door toepassing van de wapening in de wand.
De wanden worden dan gekoppeld aan de fundering. Hoe meer belasting er op het stabiliteitselement rust, des te meer windbelasting kan er worden opgenomen. Tevens is de lengte van de wand van belang. Hoe langer de wand is des te meer windbelasting kan de wand opnemen. Er kunnen in de wanden/kernen openingen worden toegepast. Boven de opening zullen dan extra voorzieningen ( liggers/balken) moeten worden toegepast, welke ervoor zorgen dat de wand als één geheel fungeert.
Woningbouw
Bij woningen wordt de stabiliteit over het algemeen opgenomen door schijfwerking van de vloeren en enkele metselwerk wanden. Bij een vrijstaande woning zijn vaak in alle richtingen voldoende wanden aanwezig om de stabiliteit te waarborgen. Voor de seriebouw zijn er regels gemaakt, waardoor eenvoudig zonder uitgebreide berekening kan worden voldaan aan de stabiliteit. Deze rekenregels volgen uit de NPR 9096. De stabiliteit wordt verkregen middels schijfwerking van het dak en de verdiepingsvloeren welke de windbelasting via de penanten in voor en achtergevel afdragen naar de fundering. Penanten dienen verankerd te worden aan de bouwmuren en de verdiepingsvloeren dienen middels staven gekoppeld te worden.
De benodigde penantlengte volgens NPR 9096-1-1 art. 5.4(11), tabel 8. Windgebied 3, bebouwd, steenconstructietype 1 :
Indien aan de voorgevel al voldoende penantlengte aanwezig is, behoeft er in de achtergevel geen penant meer te worden meegenomen, waardoor uitbreidingen van de woning aan de achterzijde eenvoudig zijn te realiseren. Op basis van deze regels kan hier al rekening mee houden tijdens de ontwerpfase van de woningen.
