T
B
t
I T D E P R A K T IJ K t
U
C
W
DIMENSIONEREN VAN HOUTCONSTRUCTIES
DEEL 3 : OPNAME VAN DE DOOR HET DAKTIMMERWERK UITGEOEFENDE SPATKRACHTEN
In het eerste deel van dit artikel werd de dimensionering van houten vloerconstructies besproken. In het tweede deel, gewijd aan houten dakconstructies, hebben we de theorie Laurent Lassoie, ing., hoofdadviseur, verduidelijkt in verband met het dimensioneren van houafdeling Technisch Advies, WTCB ten elementen, die voornamelijk onderworpen worden aan enkelvoudige buiging. We hebben eveneens tabellen voorgesteld die bij de dimensionering van deze constructies gebruikt kunnen worden. Dit derde en laatste deel is uitsluitend gewijd aan de problematiek van het opnemen van spatkrachten die uitgeoefend worden aan de voet van de draagconstructie van hellende daken. We hebben immers opgemerkt dat het opnemen van deze spatkrachten in vele gevallen niet in rekening gebracht wordt, wat soms problemen veroorzaakt wanneer het timmerwerk steunt op metselwerk. Deze problemen komen meestal tot uiting door de vorming van horizontale scheuren in metselwerkvoegen (afbeelding 1), door de overhelling van het metselwerk naar buiten toe, door het ontstaan van verticale scheuren ter hoogte van de verbinding met de dwarsmuren (afbeelding 2) of ook nog door schuine scheuren in de dwarsmuren.
Afb. 1 Horizontale scheuren veroorzaakt door de spatkrachten van het daktimmerwerk.
1
Afb. 2 Verticale scheuren veroorzaakt door de spatkrachten van het daktimmerwerk.
THEORETISCHE PRINCIPES
1.1 DE VERSCHILLENDE TYPES DAKCONSTRUCTIES Doorgaans bestaan de houtconstructies van hellende daken uit : ◆ verbindingen van kepers en gordingen. De gordingen kunnen steunen op het metselwerk en eventueel op tussenspanten. Ze kunnen zodanig geplaatst worden dat hun hoofdtraagheidsas ofwel horizontaal, ofwel evenwijdig loopt met het vlak van het dakschild (zie afbeelding 3, p. 34). In bepaalde
gevallen steunen de kepers enkel op de muurplaat en de op nokbalk ◆ geprefabriceerde of op de bouwplaats samengestelde spanten (afbeelding 4, p. 34). 33
WINTER 2002
f
i
jd i s c h r
T
C
B
t
t
W
gh
eid
//
d hil
ksc
da
1
1. Spantbeen 2. Gording loodrecht op het dakschild 3. Nokbalk 4. Muurplaat 5. Kepers
3
hoofdtraagheidsas horizontaal t.o.v. dakschild
Afb. 3 Traditioneel timmerwerk met tussenspant.
5 2
4
Afb. 4 Voorbeelden van spanten.
SPANT MET STEMPELS
“W”-SPANT
“WW”-SPANT
A-VORMIG SPANT
Ongeacht hun opbouw brengen hellende dakconstructies horizontale krachten over op hun vaste steunpunten.
ming van de gordingen) opgenomen worden. Ook de spatkrachten, die optreden ter hoogte van de spanten wanneer deze niet volledig uit onvervormbare driehoeken bestaan (geen trekbalk onderaan de spanten), dienen opgenomen te worden. Hiervoor verwijzen we naar de hiernavolgende commentaren betreffende de spanten.
Deze horizontale krachten kunnen via diverse methoden opgenomen worden, zoals bv. trekankers die de voeten van de spanten met elkaar verbinden, of constructies uit gewapend beton waarop de muurplaten vastgemaakt worden, …
Hierna bespreken we vooral de meest ongunstige gevallen, waarbij om praktische (plaatswinst) en economische redenen de muurplaten uitgevoerd werden op metselwerk dat op de draagvloer steunt (afbeelding 5).
Wanneer de gordingen op een of meer spanten steunen, dient men ervoor te zorgen dat de spatkrachten tussen de spanten onderling en tussen de spanten en de gevelmuren (vervor-
34
WINTER 2002
f
jd i s c h r
i
h
f oo
aa dtr
s sa
T
C
B
t
I T D E P R A K T IJ K t
U
W
Afb. 5 Muurplaat op metselwerk, opgetrokken op de draagvloer.
kepers uitgeoefend wordt.
Keper
Deze relatieve onzekerheid m.b.t. de verbindingen (bewegingen in de verbindingen) tussen de verschillende elementen maakt het gevaarlijk ervan uit te gaan dat de horizontale componenten van de langskrachten elkaar opheffen aan weerszijden van de nokbalk. Dit is des te meer het geval omdat de dakschilden een andere helling en/of lengte kunnen hebben en omdat ze bovendien niet altijd gelijktijdig en op dezelfde manier belast worden. De totale reactie Ra kan op de volgende manier berekend worden :
Gording
Muurplaat Dragend metselwerk Vloerconstructie
Ra = (1,35 x Gk x sin α + 1,50 x Sn x sin α x cos α) x lv waarbij α = de helling van het dakschild ten opzichte van de horizontale lv = de lengte van het dakschild (in m) Gk = de permanente belastingen (in N/m2) Sn = de sneeuwbelasting (in N/m2).
1.2 RAMING VAN DE KRACHTEN, UITGEOEFEND OP DAKSCHILDEN
De invloed van de wind werd niet in rekening gebracht, omdat deze krachten uitoefent die loodrecht staan op de dakschilden. Wanneer de hoofdtraagheidsas van de gordingen evenwijdig loopt met het dakschild, wordt de invloed van de wind volledig door deze elementen opgenomen.
Afbeelding 6 toont schematisch de belastingen die aangrijpen op de dakschilden indien er zich geen vervormingen voordoen ter hoogte van de nokbalk. Sn, sneeuwbelasting
Afb. 6 Schematische voorstelling van de belastingen op een dakschild. α Ra
Als men bovengemelde formule toepast op een dakschild met een lengte van 8 meter en een helling van 45°, dat bedekt is met dakpannen uit gebakken aarde of beton, merkt men dat de totale lineaire belastingen Ra, die uitgeoefend worden op de vaste steunpunten, doorgaans in de buurt liggen van 10 kN/m.
lv Gk, eigengewicht van de dakbedekking, van de constructieve onderdelen en van de afwerking
Men moet er ook rekening mee houden dat vervormingen in het verticale vlak van de nokbalk onvermijdelijk zijn. Deze vervormingen kunnen voorgesteld worden door een verplaatsing (zetting) van de steun, die bijkomende spatkrachten zal veroorzaken ter hoogte van de muurplaten.
Omdat de kepers en spantbenen zowel op de muurplaat als op de nokbalk moeten vastgemaakt worden, zou men deze elementen in principe zodanig kunnen dimensioneren dat ze elk weerstand bieden aan de helft van de krachten Ra die op de kepers worden uitgeoefend in het vlak van het dakschild. Soms verkiest men deze elementen zodanig te dimensioneren dat het ofwel de nokbalk of de muurplaat is die alle belastingen opneemt. Rekening houdend met de onzekerheden m.b.t. de verbindingen tussen de kepers onderling (kepers bestaande uit meerdere stukken) enerzijds, of met de nokbalk en de muurplaat anderzijds, is het beter deze twee elementen zodanig te dimensioneren dat ze individueel weerstand kunnen bieden aan de totale langskracht Ra die op de
Metselwerkconstructies onder de dakschilden staan dus doorgaans bloot aan horizontale en verticale buigbelastingen (zie afbeelding 8). Als er echter geen stabiel en stijf steunpunt aanwezig is aan de top van het ongewapende metselwerk, biedt dit laatste haast geen enkele weerstand tegen overhelling. Dit is vooral merkbaar bij doorlopend metselwerk met grote lengte of bij tussensteunen uit metselwerk, die helemaal niet verbonden zijn met dwarsmuren. De werkwijze waarbij men de muur35
WINTER 2002
f
i
jd i s c h r
T
C
B
t
t
W
platen op ongewapend metselwerk plaatst (zie afbeelding 5), wordt bijgevolg ten stelligste afgeraden. Men moet daarom de nodige maatregelen treffen om deze reactiekrachten op te nemen en de horizontale vervorming van de muren te beperken.
danig dimensioneert dat het enkel weerstand biedt aan verticale doorbuigingen, kan men niet vermijden dat er zich scheuren vormen in de wand (bijvoorbeeld wand uit gewapend metselwerk) of ter hoogte van de draagvloer. Deze scheuren kunnen eventueel gepaard gaan met duidelijke verspringingen in het vlak.
De norm NBN B 03-003 [1] stelt voor, de horizontale vervorming van de verticale elementen te beperken tot h/500 met een maximum van 6 mm, waarbij h de hoogte van het metselwerk is. Men moet er echter van uitgaan dat deze vervorming de scheurvorming in het metselwerk of tussen het metselwerk en de vloerconstructie niet kan vermijden.
❒ Een tweede mogelijkheid ligt in het opnemen van de horizontale component, die aangrijpt op de voet van de dakschilden, door een speciaal hiertoe ontworpen ringbalk uit gewapend beton. Daar de breedte van deze balk doorgaans redelijk klein is (14 of 19 cm), dient men op geregelde tussenafstanden hoekstukken te voorzien in het metselwerk van de dwarsmuren, die als steunpunt dient voor de balk. De verankeringslengten van deze hoekstukken moeten het mogelijk maken de steunreacties R van de ringbalk op te nemen (zie afbeelding 7).
Hierna bespreken we een aantal preventieve maatregelen die kunnen getroffen worden wanneer de dakconstructie (traditioneel of bestaande uit lichte spanten) steunt op wanden, opgericht op een zoldervloer (afbeelding 5). We zullen eveneens enkele oplossingen behandelen die kunnen toegepast worden wanneer de spatkrachten scheuren in en/of overhellingen van het metselwerk veroorzaken.
2
De verankeringslengten kunnen bepaald worden afhankelijk van de reactiekracht die opgenomen moet worden door de schuifsterkte van de aansluiting tussen het beton en het metselwerk. Op het eerste gezicht kan men stellen dat de schuifsterkte die van het metselwerk of de mortel benadert. De verankeringslengte kan bijgevolg berekend worden aan de hand van de volgende formule :
PREVENTIEVE MAATREGELEN
Het is belangrijk vooraf te stellen dat er verschillende manieren bestaan om de horizontale spatkrachten aan de voet van dakschilden op te nemen. Het is dus onmogelijk ze allemaal in dit artikel te bespreken. Daarom geven we hierna een overzicht van de meest gebruikte oplossingen.
γM ×R b × fvk
l≥
waarbij γM = de veiligheidscoëfficiënt op het metselwerk (2,5) R = de steunpuntsreactie (N) b = de breedte van de verankering van de ringbalk (mm) fvk = de karakteristieke schuifsterkte van het metselwerk (N/mm2).
❒ Het zou natuurlijk ideaal zijn een wand uit gewapend beton te voorzien, die aan zijn basis verankerd is of ten minste toch gesteund wordt ter hoogte van de vloerconstructie. Zoals hiervoor vermeld, zijn immers de wanden aan de dakvoet blootgesteld aan horizontale en verticale buigbelastingen. Als men het element zo-
De karakteristieke schuifsterkte fvk kan berekend worden met de volgende formule : fvk = fvk 0 + 0, 4 × σ d ( N mm 2 )
Afb. 7 Betonnen ringbalk.
doorlopende wapening
R b
36
WINTER 2002
f
i
jd i s c h r
T
C
B
t
I T D E P R A K T IJ K t
U
W
waarbij : fvk0 = de karakteristieke schuifsterkte van het metselwerk voor een drukspanning die gelijk is aan nul (zie NBN ENV 19961-1 [2]) (N/mm2) σd = de permanente verticale drukspanning die uitgeoefend wordt op de verankering van de ringbalk (N/mm2).
f
i
jd i s c h r
belastingen op te nemen, zoals deze veroorzaakt door de horizontale spatkrachten aan de voet van dakschilden. ❒ De toestand kan verbeterd worden door het voorzien van gewapend metselwerk. In het ideale geval zou men wapening moeten voorzien in beide richtingen. Spatkrachten onderaan dakschilden veroorzaken immers trekbelastingen door buiging loodrecht op en parallel met de horizontale voegen. Bij buiging loodrecht op het legvlak zijn horizontaal geplaatste wapeningen echter niet doeltreffend (zie afbeelding 8).
Bij wijze van voorbeeld nemen we een balk met een overspanning van 4 meter, waarvan de drukspanning op het dwarsmetselwerk gelijk is aan nul. De schuifsterkte fvk0 hangt af van de eigenschappen van de materialen (legmortel en type stenen of blokken). Indien fvk0 gelijk is aan 0,30 N/mm2 en de waarde van σd verwaarloosbaar is, stelt men vast dat de minimale verankeringslengte l ongeveer 1,20 meter bedraagt. Het ligt voor de hand dat een permanente belasting (eigengewicht van het metselwerk) op de muur waarin de ankerbalk uit gewapend beton verwerkt is, de verankeringslengte aanzienlijk kan verminderen, aangezien deze ankerbalk de schuifsterkte van het metselwerk rechtstreeks (σd) beïnvloedt.
DE BUIGSTERKTE (fxk1) WORDT OVERSCHREDEN : DE WAPENING IS NIET DOELTREFFEND
fxk1 ≈ 0, 25 N / mm 2
Afb. 8 Trekbelasting door buiging loodrecht op en parallel met de horizontale voegen.
BUIGING LOODRECHT OP DE HORIZONTALE VOEGEN
Bij gebrek aan dwarsmuren kan men eventueel kleine kolommen uitvoeren, die voorzien zijn van een ankerbalk naar de binnenkant van het gebouw toe en die verankerd worden in de vloerconstructie. Als deze uitvoering onmogelijk is, dient men ervoor te zorgen dat de belastingen opgenomen worden door de vloer van de benedenverdieping of zelfs door de funderingen. DE BUIGSTERKTE (fxk2) WORDT OVERSCHREDEN : DE WAPENING IS DOELTREFFEND.
Aangezien de esthetische invloed en de kostprijs van deze maatregelen aanzienlijk zijn, raden wij aan ze reeds bij de ontwerpfase te voorzien.
fxk 2 ≈ 0, 50 N / mm 2
❒ Een derde mogelijkheid bestaat erin de buigsterkte van het metselwerk te vergroten. In dit geval dient men ervoor te zorgen dat het metselwerk minstens op drie zijden ondersteund wordt. Hoewel deze toepassing mogelijk is, bestaat er – voor zover ons bekend – geen enkel officieel document dat een dimensioneringsmethode bepaalt voor driezijdig opgelegd metselwerk, waarvan de bovenkant onderworpen is aan een lineaire, laterale belasting en bovendien zijn “vrije rand” vormt.
In de praktijk wordt de uitvoering van verticale wapeningen, om kostenbesparende redenen, enkel overwogen in bijzondere gevallen en slechts zelden voor de uitvoering van metselwerk in woonhuizen. Men brengt daarentegen soms ringbalken aan door geprefabriceerde horizontale wapeningen in de laatste metselwerkvoegen te verwerken. Men gaat er dan van uit dat het metselwerk enkel blootstaat aan buiging parallel met de voegen. Men kan scheurvorming in de verbinding met de vloer
De Europese ontwerpnorm ENV 1996-1-3 [3] beschouwt immers enkel belastingen die verdeeld worden per m2 van het metselwerk (bv. windbelastingen). Bovendien dient men er rekening mee houden dat traditioneel metselwerk doorgaans niet voldoende sterk is om erg grote 37
WINTER 2002
BUIGING PARALLEL MET DE HORIZONTALE VOEGEN
T
C
B
t
t
W
of zelfs in de metselwerkvoegen echter niet uitsluiten. Net zoals bij ringbalken uit gewapend beton moeten de ankerbalken op geregelde tussenafstanden verlengd worden in de dwarsmuren (zie afbeelding 9). Indien er geen dwarsmuren aanwezig zijn, is het uitvoeren van kleine kolommen uit gewapend beton, zoals hiervoor beschreven, technisch mogelijk.
delingse belastingen (Nmm) γs = de veiligheidscoëfficiënt op staal (1,15) fyk = de karakteristieke treksterkte van staal (N/mm2) z = de hefboomsarm (zie [2]) (mm). Het toepassingsgebied van deze methode is echter vrij beperkt, aangezien de berekeningen tot redelijk hoge wapeningspercentages leiden. Bij horizontale belastingen van 10 kN/m en een afstand tussen de steunpunten van 4 meter zou men in de getrokken zone bijvoorbeeld een wapeningsdoorsnede moeten voorzien van ongeveer 300 mm2 per strekkende meter metselwerkhoogte. Als men een muur van 1 meter hoog, bestaande uit 5 bloklagen beschouwt, zou men theoretisch gezien wapeningen moeten gebruiken van meer dan 9 mm diameter. Geprefabriceerde wapeningen of wapeningsnetten hebben echter doorgaans een doorsnede van 4 of 5 mm.
Afb. 9 Ringbalk met horizontale geprefabriceerde wapeningen.
Voor meer gegevens over de dimensionering en de uitvoering van gewapend metselwerk verwijzen we naar de norm NBN ENV 19961-1 alsook naar de twee artikels Gewapend metselwerk, gepubliceerd in vorige WTCBtijdschriften [6, 7].
T-vormige ankerbalken
❒ Bij dakconstructies bestaande uit gordingen en kepers is het eveneens mogelijk de gordingen te dimensioneren bij dubbele buiging en hun vervorming te verminderen volgens de traagheidsas loodrecht op het dakschild. Deze uitvoering leidt echter tot erg grote gordingsdoorsneden. De verbindingen met de kepers moeten bijgevolg veilig en voldoende stijf zijn.
RINGBALK MET HORIZONTALE GEPREFABRICEERDE WAPENINGEN
❒ Een andere mogelijkheid ligt in de uitvoering van een of meer gordingen waarvan de hoofdtraagheidsas evenwijdig loopt met het dakschild (zie ook § 3).
De dimensionering van deze elementen gebeurt overeenkomstig de richtlijnen van de norm NBN ENV 1996-1-1 [2] en haar nationaal aanwendingsdocument, met dien verstande dat de wapeningen de interne krachten volledig moeten opnemen. De minimale wapeningsdoorsnede wordt als volgt berekend : Afb. 10 Dimensionering van de minimale wapeningsdoorsnede.
Bij dakconstructies bestaande uit al dan niet geprefabriceerde spanten dient men een onderscheid te maken tussen vakwerkspanten (volledig uit onvervormbare driehoeken) en andere. Met vakwerkspanten bedoelen we spanten met een trekbalk die de onderste uiteinden van de spantbenen verbindt (zie afbeelding 11).
M
Msdsd
Nsd
A min =
Nsd
Dit type spant is geschikt voor alle draagvloeren omdat het in theorie geen spatkrachten veroorzaakt ter hoogte van de muurplaat. Het gebruik ervan is evenwel beperkt, aangezien de woonruimte daardoor kleiner wordt. Spanten zonder trekbalk (bijvoorbeeld A-vormige spanten) zouden enkel voorzien en uitgevoerd mo-
γ s × N sd γ s × M sd + ( mm 2 ) fyk fyk × z
waarbij : Nsd = de trekkracht in de ringbalk (N) Msd = het buigmoment ten gevolge van de zij38
WINTER 2002
f
i
jd i s c h r
T
C
B
t
I T D E P R A K T IJ K t
U
W
Afb. 11 Vakwerkspant.
Hanenbalk
Spantbeen
constructie (bijvoorbeeld houten vloer). ❒ Een steeds meer courante praktijk bestaat in het “ophangen” van A-vormige spanten op een nokbalk met grote traagheid. In principe zouden de spatkrachten, die zich kunnen voordoen onderaan het dakschild, hierdoor aanzienlijk verminderd moeten worden. Indien de nokbalk niet vervormt en indien de spantbenen hiermee stevig verbonden zijn, heffen de horizontale componenten van de krachten in het vlak van de dakschilden elkaar normaal op (afbeelding 13).
Trekbalk Spantbeen
gen worden indien de draagvloer de spatkrachten kan opnemen (bijvoorbeeld constructie uit gewapend beton). Hoewel de aanwezigheid van een hanenbalk voordelig kan zijn, maakt deze het niet mogelijk de horizontale krachten onderaan het dakschild volledig op te heffen. Gewoonlijk wordt een deel van de belastingen, die aangrijpen op de onderrand van het timmerwerk, door middel van schoren rechtstreeks overgedragen naar de vloerconstructie (zie afbeelding 12).
Afb. 13 Verbinding van halve spanten aan weerszijden van een vakwerkligger. Horizontale componenten van de krachten die elkaar opheffen
α
Afb. 12 Overdracht van de belastingen onderaan het timmerwerk door middel van schoren naar de vloerconstructie.
α
Verticale componenten van de krachten die zich samenvoegen
Schoor
Draagvloer
In dit geval worden de geprefabriceerde halve spanten op de bouwplaats samengevoegd. Dit gebeurt doorgaans door vernageling langs beide kanten op een zeer hoge vakwerkligger (zie afbeelding 14). Wegens de onzekerheid omtrent ter plaatse uitgevoerde verbindingen en de onvermijdelijke bewegingen in vernagelde verbindingen is het onmogelijk het ontstaan van horizontale krachten, die scheuren kunnen veroorzaken in het metselwerk, volledig te verhinderen. Bovendien moet men er rekening mee houden dat een asymmetrische belasting van de dakschilden de opheffing van de horizontale componenten zou tenietdoen.
Schoor
A-VORMIG SPANT
Relatief belangrijke bewegingen kunnen zich echter voordoen in vernagelde of geschroefde verbindingen, wat de doeltreffendheid van de schoren aanzienlijk vermindert. Men zal dus de voorkeur dienen te geven aan verbindingen met metalen kramplaten die uitgevoerd worden met behulp van een pers. Men dient er eveneens op te letten dat de schoren perfect vastzitten en op een stabiele en stijve ondergrond steunen, dit om eventuele doorbuigingen te vermijden. Dit zou immers kunnen leiden tot een bijkomende vervorming van de spantbenen, wat de horizontale spatkrachten aanzienlijk zou doen toenemen.
Afb. 14 Geprefabriceerde halve spanten.
Hoewel deze praktijk theoretisch gezien gunstiger lijkt, vereist ze een bijzonder zorgvuldige uitvoering van de verbindingen en van de steunen op de muurplaat en de vloerconstructie. Men moet eveneens rekening houden met de vervorming op lange termijn van de vloer39
WINTER 2002
f
i
jd i s c h r
T
C
B
t
t
W
OPLOSSINGEN
3.1
Het is altijd erg delicaat mogelijke oplossingen voor te stellen. Elk geval is immers verschillend en vereist een bijzondere studie. Doorgaans dient men eerst de stabiliteit van het daktimmerwerk te onderzoeken en de evolutie van zijn bewegingen te controleren. Als de bewegingen gestabiliseerd zijn en de verplaatsing van het metselwerk beperkt blijft (≤ 6 mm), kan men bijvoorbeeld beslissen niets aan de opbouw te veranderen en enkel de scheuren en vervormingen te verbergen.
vormt een goede oplossing, voor zover de ruimte onder het dak niet bestemd is als woonvertrek en de kabels kunnen “weggemoffeld” worden in de vloerdikte. De plaatsing van een kabel om de 2 meter lijkt ons voldoende om later eventuele problemen te vermijden. Wij raden echter wel aan kabelspanschroeven te gebruiken die, indien nodig, geregeld bijgesteld kunnen worden en bijgevolg bereikbaar moeten blijven. Deze oplossing kan ook (eventueel tijdelijk) toegepast worden om de spatkrachten onderaan de spanten op te nemen.
Hierna bespreken we twee bijzondere gevallen, die vaak in de praktijk voorkomen. We stellen daarbij algemene oplossingen voor om de omvang van de horizontale verplaatsingen te beperken. Hierbij gaan we ervan uit dat de stabiliteit van de constructies t.o.v. de verticale krachten gewaarborgd is. Alle voorgestelde oplossingen zouden het voorwerp moeten uitmaken van een stabiliteitsberekening door een terzake bevoegde persoon. De twee beschouwde gevallen zijn : ◆ traditioneel daktimmerwerk bestaande uit gordingen en kepers ◆ A-vormige spanten.
Een derde mogelijkheid bestaat in de verkleining van de overspanning van de gordingen door ter hoogte van hun neutrale vezel langs beide kanten van de nokbalk een kabel op te hangen (zie afb. 16). Deze oplossing kan echter enkel toegepast worden als de helling en de lengte van de tegenover elkaar liggende dakschilden gelijkaardig zijn en indien de nokbalk bijkomende verticale belastingen kan opnemen (zie afb. 13).
Gespannen kabel
TRADITIONEEL DAKTIMMERWERK De eenvoudigste oplossing bestaat vaak in de plaatsing van een of meer gordingen (doorgaans volstaan twee gordingen), waarvan de hoofdtraagheidsas loodrecht staat op het dakschild (afb. 15). In dit geval dienen de verbindingen tussen de gordingen en kepers zo stijf mogelijk te zijn, opdat de krachten op het vlak van de dakschilden overgedragen worden naar de “platgelegde” gordingen.
Men kan ook een kabel voorzien, die de halve overspanning van de gording verbindt met de verankerde uiteinden van een hogergelegen gording. Dit biedt het voordeel dat de nokbalk niet extra belast wordt. Bijkomende drukspanningen kunnen echter in de gordingen optreden en tot een overhellend of doorknikkend effect leiden. Daarom is het beter de gordingen dichtbij de onderrand van dakschilden te verbinden met de uiteinden van de nokbalk.
Afb. 15 Plaatsing van gordingen waarvan de traagheidsas loodrecht staat op het dakschild.
Indien de gordingen op tussenspanten steunen, dienen de spatkrachten, die erdoor veroorzaakt worden, opgenomen te worden. Hiervoor verwijzen we naar de commentaar van § 3.2.
Gording
Muurplaat
Als men een oplossing toepast waarbij de horizontale belasting “vrijkomt” door de toepassing van een “roloplegging” ter hoogte van de muurplaat, dient men erop toe te zien dat de kepers en/of spantbenen (zie § 3.2) stevig met elkaar verbonden zijn aan de top. Hierbij dienen wel dakdetails, die eventueel verbonden zijn met de kepers of met de spantbenen (bv. regenwaterafvoer), verplaatst te worden.
“Platgelegde” gordingen
Metselwerk
De plaatsing van stalen kabels of trekbalken die tegenover elkaar staande muurplaten met elkaar verbinden – en dus de functie van een trekker vervullen – is eveneens mogelijk en 40
WINTER 2002
Afb. 16 Plaatsing van een gespannen kabel aan beide kanten van de nokbalk.
f
i
3
jd i s c h r
T
t
I T D E P R A K T IJ K
B
A-VORMIGE SPANTEN
Om kostenbesparende redenen houdt men bij het ontwerp slechts zelden rekening met de opname van spatkrachten. Als de dakconstructie onderaan de dakschilden echter op metselwerk steunt, is dit laatste onderhevig aan horizontale en verticale buigbelastingen, wat kan leiden tot horizontale scheuren in de metselwerkvoegen, tot verticale scheuren ter hoogte van de verbindingen met de dwarsmuren of zelfs tot schuine scheuren in de dwarsmuren.
Bij gebruik van A-vormige spanten van het traditionele of van het prefab type kan men de verplaatsingseffecten onderaan het timmerwerk stabiliseren door het te voorzien van schoren, zoals beschreven in § 2. Doordat de schoren op de bouwplaats uitgevoerd worden, kunnen de metalen verbindingselementen echter niet geplaatst worden met behulp van een pers. Er kan dus een zekere beweging in deze verbindingen optreden, wat de opname van de horizontale spatkrachten aanvankelijk kan beperken.
ESLUIT
De opname van deze spatkrachten door een ringbalk uit gewapend beton of door metselwerk, dat verstevigd werd door in de horizontale voegen geplaatste vakwerkwapening, is een mogelijke oplossing, hoewel hierdoor de horizontale scheuren tussen de steunpunten niet uitgesloten kunnen worden. Men mag bovendien niet vergeten dat het toepassingsgebied van gewapend metselwerk beperkt blijft tot kleine overspanningen.
Bij toepassing van spanten en tussensteunpunten kan men de vervorming van de spantbenen eventueel beperken door de plaatsing van een of meer tussengordingen. Wanneer de spanten opgehangen zijn aan een nokbalk, kan de vervorming van de spantbenen verminderd worden door de vervorming van de nokbalk te beperken. In de praktijk wordt de overspanning van de nokbalk dan meestal beperkt. Hierbij moet men ermee rekening houden dat de vervorming van een tweezijdig opgelegde balk, die onderworpen is aan een gelijkmatig verdeelde belasting, evenredig is met de vierde macht van zijn overspanning. Door deze overspanning te halveren, verkleint men de potentiële vervormingen dus met een factor 16. Hierbij moet men er wel op letten dat de spantbenen met de nokbalk stevig bevestigd zijn. Als de plaatsing van een tussensteunpunt onmogelijk is en als het een vakwerkligger betreft, kan men eventueel gebruik maken van een kabel (afbeelding 17). In dit geval wordt de bovenrand echter onderworpen aan een bijkomende drukkracht, waardoor het risico op overhelling groter wordt.
In het ideale geval zou men steeds een vakwerkconstructie (onvervormbare driehoeken) moeten voorzien, waarbij de spatkrachten opgenomen worden onderaan de dakschilden. Dit leidt echter vaak tot een verkleining van de dakruimten, zodat deze minder bruikbaar worden. De meeste oplossingen bestaan doorgaans in een stabilisering van het effect en in het nadien wegwerken van de eventuele scheuren. ■
Katrol in het midden van de balk
Gespannen kabel
LITERATUURLIJST
Lassoie L.
4 Dimensioneren van houtconstructies. Deel 1 : draagvloeren in woningen. Brussel, WTCB-Tijd-
1
Belgisch Instituut voor Normalisatie NBN B 03-003 Vervormingen van draagsystemen. Vervormingsgrenswaarden. Gebouwen. Brussel, BIN, 2001.
schrift, zomer 2001.
5 Dimensioneren van houtconstructies. Deel 2 : Lassoie L.
houten dakconstructies. Brussel, WTCB-Tijdschrift, winter 2001.
2 NBN ENV 1996-1-1 DAN Eurocode 6 OntBelgisch Instituut voor Normalisatie
werp van metselwerk. Deel 1-1 : Algemene regels voor gebouwen. Regels voor gewapend en ongewapend metselwerk. Brussel, BIN, 1998.
Schaerlaekens S. & Vyncke J.
6 Gewapend metselwerk. Deel 1 : materialen en uitvoering. Brussel, WTCB-Tijdschrift, lente 2001.
Comité voor Normalisatie 3 Europees ENV 1996-1-3 Eurocode 6 Berekening van
7 Gewapend metselwerk. Deel 2 : toepassingen Schaerlaekens S. & Vyncke J.
metselwerk. Deel 1-3 : Algemene regels voor gebouwen. Bijzondere regels voor zijdelingse belasting. Brussel, CEN, 1998.
en berekening. Brussel, WTCB-Tijdschrift, zomer 2001.
41
WINTER 2002
Afb. 17 Plaatsing van een kabel in een vakwerkligger.
f
jd i s c h r
i
3.2
B
t
U
C
W
