VDH Konstruktieburo, Postbus 1, 7873 ZG Odoorn, Tel. (0591) 513 109
STABILITEITSWANDEN Versie 2
Stabiliteit met FERMACELL
STABILITEITSWANDEN Versie 2 2
Overzicht: BEREKENINGSVOORBEELD WINDBELASTINGEN
4
Inleiding:
4
Berekening van de optredende belastingen
4
Windwrijving
4
Winddruk en windzuiging
5
Over- en onderdruk
5
Rekenvoorbeeld
6
VERBINDINGSMIDDELEN
8
STABILITEITSWANDEN
9
VOORBEELDBEREKENING WANDELEMENT
10
Aanhangsel: Tekening Wandpaneel
11
STABILITEITSWANDEN Versie 2
STABILITEITSWANDEN Versie 2
3
STABILITEITSWANDEN Versie 2
Berekeningsvoorbeeld windbelastingen Inleiding:
Berekening van de
Dit is een voorlopige opzet voor het berekenen van
optredende belastingen:
stabiliteitswanden opgebouwd met Fermacell-platen
De grootte van de windbelasting dient te worden
en houten stijl- en regelwerk. Uit grote hoeveelheden
ontleend aan NEN 6702. Basis voor de bepaling van de
onderzoeksresultaten naar de breuksterkte, verricht
windbelasting is de stuwdruk (pw) volgens tabel 10.
door Fermacell in Duitsland, hebben we voldoende
Voor eengezinswoningen is de meest voorkomende
gegevens kunnen extraheren om redelijk betrouwbare
situatie: bebouwd, h ≤ 9.00 m.
karakteristieke waarden te kunnen bepalen voor een
windgebied I
pw = 0.64 kN/m2
eerste opzet voor het berekenen van verbindingen van
windgebied II
pw = 0.54 kN/m2
Fermacell-platen met houten stijl- en regel-werk door
windgebied III
pw = 0.46 kN/m2
middel van nieten, nagels en Fermacellsnelbouwschroeven.
De situatie in windgebied II wordt in dit rekenvoorbeeld verder uitgewerkt. Andere
Er zal nog een onderzoek worden opgezet naar veel
situaties kunnen op overeenkomstige wijze
meer specifieke karakteristieke waarden van het
berekend worden.
plaatmateriaal in het kader van de Eurocode, zodat de waarden in heel Europa geaccepteerd worden.
Door vermenigvuldiging van de stuwdruk met de
Door VHC werkgroep C is een richtlijn uitgegeven voor
coëfficiënten voor druk en/of zuiging (Cpe ) kunnen de
het ontwerpen en vervaardigen van houtverbindingen
belastingen worden berekend.
met nieten.
4
Door enkele leden van deze werkgroep is met behulp
Windwrijving
van de hierboven genoemde onderzoeksresultaten een
Voor de grootte van de belasting ten gevolge van
voorlopige karakteristieke waarde voor Fermacell
windwrijving geldt (NEN 6072 - art: 8.6.4.5):
uitgerekend.
Cf = 0.02 Het wordt verantwoord geacht de windwrijving op
De opzet van de berekening is conform de
wanden bij de berekening buiten beschouwing te
berekeningswijze in de technische houtdocumentatie
laten, omdat wanden in de vorm van de
van "Centrum Hout" en de beoordelingsrichtlijnen
gevelbekleding voldoende "reservesterkte" bezitten om
"Houtskeletbouw" van SKH.
belasting ten gevolge van wrijving op te nemen.
Aan de lijzijde dient men te rekenen met de volgende waarden: • voor loodrecht op de windrichting staande vlakken (wanden) en daken met een helling > 30°: Cpe zuiging
= 0.4
• voor loodrecht op de windrichting staande vlakken (wanden) en daken met een helling <10°: Cpe zuiging
= 0.7
• voor loodrecht op de windrichting staande vlakken (wanden) en daken met een helling >10° tot 30°: Cpe zuiging
= 0.7 tot 0.4 (rechtlijnig interpoleren)
Aan de loefzijde dient men te rekenen met de volgende waarden: • voor loodrecht op de windrichting staande vlakken (wanden) en daken met een helling <25°: Cpe zuiging
= 0.7
• voor loodrecht op de windrichting staande vlakken (wanden) en daken met een helling > 25° tot 50°: Cpe druk
STABILITEITSWANDEN Versie 2
Winddruk en windzuiging
= 0.3 tot 0.8 (rechtlijnig interpoleren)
• voor loodrecht op de windrichting staande vlakken (wanden) en daken met een helling > 50°: Cpe druk
= 0.8
• voor loodrecht op de windrichting staande vlakken (wanden) en daken met een helling < 30°: Cpe zuiging
= 0.7
• voor loodrecht op de windrichting staande vlakken (wanden) en daken met een helling > 30° tot 40°: Cpe zuiging
= 0.7 tot 0.5 (rechtlijnig interpoleren)
Conform NEN 6072 - art: 8.6.4.3 behoeven voor stabiliteit geen lokale windfactoren in rekening te worden gebracht.
Over- en onderdruk In gesloten bouwwerken moet worden gerekend op: Cpi = + of - 0.30
Rekenvoorbeeld Windgebied II bebouwd α = 35° (zie volgende bladzijden)
5
STABILITEITSWANDEN Versie 2
Figuur 1 Representatieve windbelasting loodrecht op de kopwand.
Wanden:
druk: zuiging:
Dak:
zuiging: prep = 0.7 x 0.54 wrijving: prep = 0.02 x 0.54 over/onderdruk: prep = 0.3 x 0.54
= = =
0.34 kN/m2 (fig. 25 NEN 6702) 0.01 kN/m2 0.16 kN/m2
Zijwanden:
zuiging:
=
0.43 kN/m2
p1;rep p2;rep p3;rep p4;rep p5;rep p6;rep p7;rep p8;rep
prep = prep =
prep =
0.8 x 0.54 = 0.4 x 0.54 = totaal =
0.8 x 0.54
= 0,5 x 2.70 x 0.65 = 2.70 x 0.65 = 0,5 x 2.70 x 0.65 = 0,5 x (2.70 + 3.40) x 0.65 = 0,5 x 3.40 x 0.65 x 4.80/5.90 = 5.90 x 0.34 x cos 35° = 5.90 x 0.01 = 5.90 x 0.16 x cos 35°
0.43 kN/m2 0.22 kN/m2 0.65 kN/m2
= = = = = = = =
0.88 kN/m 1.76 kN/m 0.88 kN/m 1.98 kN/m 0.90 kN/m 2.61 kN/m 0.06 kN/m 0.77 kN/m
De overige krachten heffen elkaar op.
6
F1;rep F2;rep F3;rep F4;rep F5;rep F6;rep F7;rep
= 0,5 x p5;rep x 5.90 + 6.00 x p7;rep = = 0,25 x (p3;rep + p4;rep )/2 x 9.60 = = 0,5 x (p3;rep + p4;rep )/2 x 9.60 = = F1;rep+ F2;rep+ 0,25 x p2;rep x 9.60 = = F3;rep+ 0,5 x p2;rep x 9.60 = = F4;rep = = F5;rep =
Totaal (excl. p1;rep) = 2 x 10.67 + 15.31
=
Verticale trek op zijwanden = p6;rep + p8;rep =
3.02 kN 3.43 kN 6.86 kN 10.67 kN 15.31 kN 10.67 kN 15.31 kN (kracht naar stabiliteitswand) 36.65 kN 3.38 kN/m
Representatieve windbelasting loodrecht op zijgevels.
Wanden:
druk: zuiging:
prep = prep =
0.8 x 0.54 = 0.4 x 0.54 = totaal =
0.43 kN/m2 0.22 kN/m2 0.65 kN/m2
Dak:
zuiging lijzijde: druk loefzijde: zuiging loefzijde: over/onderdruk:
prep = prep = prep = prep =
0.4 0.5 0.6 0.3
x 0.54 x 0.54 x 0.54 x 0.54
= = = =
0.22 kN/m2 0.27 kN/m2 0.32 kN/m2 0.16 kN/m2
Kopgevels:
zuiging:
prep =
0.8 x 0.54
=
0.43 kN/m2
of of
of of
p1;rep = 0,5 x 2.70 x 0.65 p2;rep = 2.70 x 0.65 p3;rep = 0,5 x 2.70 x 0.65 p4;rep(1) = 5.90 x 0.27 x cos 35° p4;rep(2) = 5.90 x 0.22 x cos 35° p4;rep(4) = 5.90 x 0.32 x cos 35° p5;rep(1) = 5.90 x (0.27 + 0.22)x sin 35° p5;rep(2) = 5.90 x (0.32 - 0.22) x sin 35° p6;rep = 5.90 x 0.16 x cos 35° De overige krachten heffen elkaar op. F1;rep(1) = 0,5 x p3;rep + p5;rep(1))x 6.00 F1;rep(2) = 0,5 x (p3;rep + p5;rep(2))x 6.00 F2;rep(1) = F1;rep(1) + 0,5 x p2;rep x 6.00 F2;rep(2) = F1;rep(2) + 0,5 x p2;rep x 6.00 F3;rep(1) = F2;rep(1) F3;rep(2) = F2;rep(2)
= 0.88 kN/m = 1.76 kN/m = 0.88 kN/m = 1.30 kN/m (loefzijde: druk) = 1.06 kN/m (lijzijde: trek) = 1.55 kN/m (loefzijde: trek) = 1.66 kN/m (loefzijde: druk) = - 0.34 kN/m (loefzijde: trek) = 0.77 kN/m
Totaal (excl. p1;rep ) = 2 x 12.90
= 25.80 kN
Trek op zijwanden = p4;rep(4) + p6;rep Druk op zijwanden = p5;rep(1) + p6;rep
= 2.32 kN/m = 2.43 kN/m
= 7.62 kN = 1.62 kN = 12.90 kN = 6.90 kN = 12.90 kN = 6.90 kN
Maximale opwaartse windbelasting op het onderdeel dak is:
Maximale neerwaartse windbelasting op het onderdeel dak is:
0.7 + 0.3 = 1 x 0.54 = 0.54 kN/m2 (loodrecht op het dakvlak)
0.5 + 0.3 = 0.80 x 0.54 = 0.43 kN/m2 (loodrecht op het dakvlak)
STABILITEITSWANDEN Versie 2
Figuur 2
7
STABILITEITSWANDEN Versie 2
Verbindingsmiddelen Als verbindingsmiddel voor de Fermacell-platen en het
verbindingen is conform NEN 6760 uitgevoerd.
hout kunnen nieten, nagels of speciale schroeven
In de tabel zijn een aantal dikten voor nieten en nagels
worden toegepast.
aangenomen, de daarbijbehorende minimum-lengten
In onderstaande tabel is aan de hand van het eerder
zijn in de tabel weergegeven.
genoemde onderzoek de karakteristieke waarde van Fermacell bepaald.
De snelbouwschroeven zijn in twee maten verkrijgbaar
Voor de verbinding met de nieten wordt verwezen
(3.9 x 30 en 3.9 x 45 mm)
naar "Richtlijnen voor het ontwerpen en vervaardigen van houtverbindingen met nieten" opgesteld door VHC
Voor afwijkende maten van nieten, nagels of
(Vereniging van Houtconstructeurs) De minimumu
schroeven, belastingduurklassen en klimaatklassen is
nietafstand voor Fermacell i 75 mm.
binnenkort een speciaal programma (Windows)
De berekening van de nagel- en houtschroef-
beschikbaar
Verbinding Fermacell-platen op houten stijlen
Volgens NEN 6760
10 mm a-sym. Verbindingsmiddel Nieten
8
Nagels
Snelbouwschroef
d
Imin
Fv;u;d =
1,0
24
160
1,25
28
1,5
12,5 sym.
a-sym. Imin
Fv;u;d =
200
26
160
226
284
30
226
31
302
378
34
302
1,75
34
384
478
37
386
2,0
38
432
540
40
476
2,0
25
191
238
27
192
2,2
26
209
261
29
226
2,4
27
228
285
30
258
2,7
29
261
326
32
289
3,0
31
297
371
34
323
3,9
30
341
426
30
331
3,9
45
45
De afmeting van het stabiliteitselement is in dit geval
Fermacell-platen. De afmeting voor de houten stijlen is
gekozen als 1200 x 2500 mm (tot onderzijde vloer)
in dit geval gekozen als 38 x 89 mm. Deze afmeting
De Fermacell-platen hebben standaard een breedte van
hangt mede af van de optredende belastingen die
1200 mm. Bij bredere wandelementen moet ter plaatse
eventueel uit de bovenliggende bouwlagen kunnen
van de stuiknaad van de platen een dubbele of een
voorkomen of, bij buitenwanden, de horizontale
dubbel dikke stijl worden toegepast. Dit geldt alleen in
belasting uit wind, die moet worden opgenomen.
het geval van een stabiliteitswand. De dikte van de platen op het houten regelwerk kan De stabiliteitswanden zijn opgebouwd uit houten stijl-
variëren, afhankelijk van de toepassing, van 10, 12.5,
en regelwerk met daarop aan één of twee zijden
15 tot 18 mm.
en Richtlijn voor nieten VHC
Imin = minimum lengte verbindingsmiddel
Klimaatklasse 2 Belastingduurklasse 3
mm
15 mm
sym.
a-sym. Imin
Fv;u;d =
200
29
160
284
33
378
18 mm sym.
a-sym.
sym.
Imin
Fv;u;d =
200
32
160
200
226
284
36
226
284
36
302
378
39
302
378
482
40
386
482
43
386
482
594
43
476
594
46
476
594
240
30
192
240
33
192
240
282
31
226
282
34
226
282
322
33
262
327
36
262
327
361
35
319
399
38
319
399
403
37
353
441
41
381
476
414
30
468
585
45
30 427
STABILITEITSWANDEN Versie 2
Stabiliteitswanden
533
45
9
STABILITEITSWANDEN Versie 2
Voorbeeldberekening wandelement Deze voorbeeldberekening is bij wind loodrecht op de
Langs de onder- en bovenrand ontstaat dan een kracht
kopgevel. Voor de berekening hebben we de middenwand uit het voorbeeld windbelastingen gekozen. Om
Fverb =
FH B
N/mm1
niet te grote belastingen op fundering of vloer te krijgen nemen we in de wand in twee stabiliteitselementen.
Door de horizontale kracht wil het element kantelen. De verandering geschiedt bij voorkeur alleen ter
Afmeting per element 1200 x 2500 mm.(BxH)
plaatse van de randstijlen.
(afmeting stabiliteitswand 2400 x 2500 mm) De reactiekrachten zijn dan: Rt of d = FH x
H B
kN
In dit rekenvoorbeeld wordt niet met een bovenbelasting gerekend. Tot nader onderzoek wordt
De kracht aan de trekzijde moet worden opgenomen
aangeraden de randafstand niet kleiner te nemen dan
door de verankering. Via de randstijlen wordt de kracht
de halve stijldikte = 19 mm.
overgebracht naar de beplating.
Voor nieten geldt:
Sr;o = 10 x d
Voor nagels geldt:
Sr;o = 5 x d
Voor schroeven geldt:
Sr;o = 3 x d
Dan is Fverb =
R H
H FH x B = H
=
FH B
De schuifkracht Fverb is dus overal
N/mm1
FH B
N/mm1
De horizontale belasting in dit voorbeeld is dan: FH = (F7) = 15.31 / 2 = 7.65 kN per element
Voor woningen geldt een veiligheidsfactor γ = 1.3: (NEN 6702)
• De horizontale belasting wordt door de
10
Fverb = 1.3 x 7.65 x 103 / 1200 = 8.29 N/mm1
verdiepingsvloer overgebracht naar de koppelregel
In het montagevoorschrift van Fermacell staat dat de
over de wanden.
stijlafstand niet groter mag zijn dan 50 x de plaatdikte.
• De koppelregel brengt de kracht over naar de bovenregel van het element. • Via de bovenregel wordt de kracht overgebracht naar de beplating. • De onderregel brengt dezelfde kracht over naar de vloer.
We kiezen hier dus voor een plaatdikte 12.5 mm bij een stijlafstand van 600 mm. In de tabel is te zien dat nieten van 1.5 mm dik bij een plaatdikte van 12.5 mm. ( t ) bij een symmetrische opbouw van het element 378 N kunnen opnemen. De plaat is aan weerszijden aangebracht.
Bij de voorgeschreven schroeven is de vereiste
2x378 = 756 N
afstand = 2 x 414 / 8.29 = 100 mm.
De vereiste nietafstand a is dan: 756 / 8.29 = 91 mm. Bij een dikte van de niet van 1.75 mm met een
Odoorn: 05 april 2002
rekensterkte van 482 N/niet zal de vereiste nietafstand = 2 x 482 / 8.29 = 116 mm zijn. Bij nagels met een dikte van 2.4 mm is de vereiste afstand = 2 x 322 / 8.29 = 78 mm.
Constructie en afmeting Wandpaneel
Ing. W. v.d. Haar
STABILITEITSWANDEN Versie 2
De rekenbelasting van de twee nieten is:
11
VDH Constructiebureau, Postbus 1, 7873 ZG Odoorn, Tel. (0591) 513 109
