Samenvatting “Bouwtechnologie 2”: I. Brandveiligheid: 1. Reglementering in België De reglementering in België gebeurt op basis van het KB van 1997. Elke provincie en gemeente kan aan dit minimum extra eisen toevoegen. Deze bijkomende eisen zijn gebaseerd op de hoogte en functie van het desbetreffende gebouw. Dit kluwen van regels die soms zeer sterk kunnen verschillen van locatie tot locatie zorgt vaak voor verwarring en onbegrip zodat ze bijna in de regel omzeild worden op alle mogelijke manieren. 2. Het Koninklijk besluit ivm brandveiligheid: “een bloemlezing” -
Het KB is gebaseerd op volgende redenering: 1. 2. 3. 4.
Voorkomen Beperken Evacueren Blussen
Dit vertaalt zich in zeer veel regels waaraan het ontwerp moet voldoen (zie verder). -
Het KB bestaat uit 5 hoofdstukken: 1. 2. 3. 4. 5.
Terminologie* Lage gebouwen Middelhoge gebouwen Hoge gebouwen Reacties van materialen op brand
* Doel: eenduidige definitie van elk element van een gebouw dat een invloed kan hebben op de brandveiligheid. Vb. Een laag gebouw is een gebouw waar het vloerniveau van de bovenste verdieping waar zich bij normaal gebruik mensen bevinden lager is dan 10m. Voor een middelhoog gebouw wordt dit lager dan 25m. Een hoog gebouw is elk gebouw dat te hoog is om aan een van deze definities te voldoen.
3. Toepassing op het ontwerp a. Inplanting “Bereikbaarheid voor brandweer en andere hulpdiensten.” Vertaalt zich in: (vb.) een voldoende draagkrachtige brandweg waarvan de doorrijbreedte en –hoogte voldoende groot is (4m breed en hoog), waarvan de draaicirkel minimaal 11m bedraagt en de helling nergens groter is dan 6° b. Indeling “Zonering binnen het gebouw om verspreiding van het vuur tegen te gaan en evacuatie mogelijk te maken.” Vertaalt zich in: (vb.) evacuatieschachten mogen nooit meer dan 15m van elkaar verwijderd zijn en de scheiding tussen verschillende brandcompartimenten moet voldoende brandwerend zijn: - Muren: minimaal 14cm dikke baksteen/beton - Deuren en ramen: voldoende brandbestendig gedurende een bepaald tijdsframe afhankelijk van de locatie binnen het gebouw. - Openingen in compartimenten moeten minstens 1m verwijderd zijn (afgelegde weg) van openingen in naburige compartimenten. c. Evacuatie Vertaalt zich in: het voorzien van een veilige evacuatieroute voor een voldoende groot aantal mensen. Hiervoor dient men rekening te houden bij de materiaalkeuze (voldoende vuur- en hittebestendig) en dimensionering van de evacuatieroute. Vb. Trappen moeten minstens 80cm breed zijn en voor elk veelvoud van 60cm kan er iemand op lopen (breedte). De juiste breedte en helling is afhankelijk van de looprichting (dalen of stijgen) en het aantal te evacueren personen (wordt berekend op basis van de vloeroppervlakte en het ontwerp).
II. Bouwmaterialen: A. Hout a. Voordelen (l) en nadelen (r): - beschikbaarheid * - verwerkbaarheid ** - soortelijk gewicht - thermische eigenschappen
- reactie bij brand *** - akoestische eigenschappen **** - duurzaamheid ***** - vormvastheid
*in verhouding tot de gewenste afmetingen beter of slechter ** aanpasbaarheid op de werf zelf en na einde werken *** brandbaar, maar wel traag dus je kan erop inspelen bij de dimensionering **** niet tegen gelid maar wel tegen trillingen ***** afhankelijk van de duurzaamheidklasse b. Dragende elementen in hout: Houtsoort:
- multiplex-platen (vezels loodrecht op elkaar) - osb-platen (willekeurige vezelrichting)
Buitenwand: - buitenste balken moeten verticaal geplaatst worden ivm waterinsijpeling. - isolatie kan tussen de constructie-elementen worden geplaatst zodat de wanden niet noodzakelijk zeer dik worden wanneer men hoge isolatiewaarden wil bereiken zoals bij traditionele bouwmethoden. Binnenwand: - dubbele gipsplaat als afwerkinglaag ivm akoestiek en brandveiligheid. Vloeren:
- balken worden met de meest rechte kant naar boven geplaatst omdat ze onderaan nog afgewerkt kunnen worden met een secundaire draagstructuur en gipsplaten.
Woningscheidende wanden: - worden dubbel en asymmetrisch uitgevoerd ivm akoestiek. Woningscheidende vloeren: - dubbele gipsplaat ivm akoestiek en brand. - zwevende vloer (zacht materiaal) ivm akoestiek c. Buitenbetimmering: - Gebruik duurzame houtsoorten of behandel ze - Zorg voor genoeg overlap om waterdichtheid te verzekeren.
- Buitenste balken van de draagconstructie moeten verticaal zijn. d. Verbindingen: 1. Bout: - Neemt grote kracht op - Grotere vervorming - Toegankelijkheid aan beide zijden vereist - Gat is 1mm groter (diameter) dan bout (werkt dus pas na verschuiving) - Demonteerbaar 2. Stift:- Neemt grote krachten op - Minder vervorming - Inbreng langs een zijde - Niet demonteerbaar - Gat even groot (diameter) als stift (werkt dus meteen) - Mooiere afwerking e. Details: Zie bijlage B. Staal a. Soorten: 1. Modern constructiestaal - fijnkorrelig (sterker) - standaard Beiden hebben (zeer) grote druk- en treksterkte, zijn prima lasbaar en vervormbaar en breken dructiel (tov bros voor gietijzer). Dit laatste is een groot voordeel naar veiligheid toe! 2. Gietstaal - Toepassing: ingewikkelde geometrie (wanneer lassen te moeilijk of duur) - Nadeel: dure mallen (enkel mogelijk in grote oplage)
3. Roestvrij staal - Specifiek: bevat chroom - Eigenschappen: * verwerkbaarheid vergelijkbaar met constructiestaal * niet magnetisch * goed lasbaar * taai, ook bij lage temperaturen *enkel koudvervormen mogelijk dus grotere diameter (schade voorkomen) 4. Weervast staal - Eigenschappen: * dikte plaat cfr levensduur (roest, maar traag) * onderhoudsvrij * enkel in platen verkrijgbaar 5. Gietijzer: - Nadelen: * zwaar (muurdikte aanpassen om als gevelbekleding te kunnen dienen) *dure mallen (enkel economisch haalbaar in grote hoeveelheden) * lage treksterkte - Voordelen: * vormvrij * grote druksterkte en lage treksterkte * roest traag b. Eigenschappen: Keuze maken op basis van: Mechanisch: sterkte, stijfheid, taaiheid, vermoeiingssterkte Productietechnisch: gietbaarheid, verspaanbaarheid, omvormbaarheid, lasbaarheid Fysisch: thermisch gedrag, soortelijke massa, akoestisch gedrag, hygrisch gedrag Chemisch: corrosieweerstand, duurzaamheid
Steel is zwaar, maar in verhouding tot beton weinig waardoor het geschikt is voor constructies die op trek en buiging belast worden (beton niet). Relatief slanke constructies zijn mogelijk voor grote overspanningen maar relatief grote vervormingen dienen ingecalculeerd te worden. Qua brandveiligheid dient het steeds beschermd te worden want het bezwijkt snel (thermisch geleidend, het smelt). Verdere aandachtspunten zijn uitzetting tov andere materialen en contact-/luchtgeluiden die makkelijk worden doorgegeven. c. Productie: 1. Coderen 2. Platen snijden 3. Voorbewerken lasnaad 4. Rolbuigen (voor cirkel of kegelvormige doorsneden) 5. Zetten (buigen in een bepaalde vorm) 6. Samenbouwen (montage) 7. Aflassen 8. Controleren en afwerken 9. Conserveren (vb. corrosiebescherming) 10. Transporteren d. Plaatsing: 1.
Stutten tijdens bouw- en transportfase. Alternatief: in het ontwerp structuurelementen voorzien die de onvolmaakte structuur dragen maar later nutteloos zijn
2. Wijzigingen (boren, lassen,…) gebeurt zo veel mogelijk in de fabriek (arbeidskosten) e. Bewerken: 1. Walshuid verwijderen: beitsen (onderdompelen in zuurbad + afspoelen) en nadien stralen 2. Thermisch verzinken (zeer doeltreffend maar zeer slecht voor milieu; alternatief: koudverzinken dmv verf. Nadeel: niet zo doeltreffend). Opm.: openingen voorzien voor wegstromen!
f. Draagstructuur: 1. Trekstaven:
- Treksterkte . Oppervlakte = maximale belasting - Aansluitingen vormen kritische punten: ontwerp moet symmetrisch (kromtrekken)
2. Drukstaven: - Niet oppervlakte maar traagheidsmoment is maatgevend - Knik < druk + buiging 3. Balken:
- Overwegend op buiging belast - Hoogte telt voor draagvermogen, breedte voor stabiliteit
Soorten:
* Warmgewalst (I, H en U) * Koudgewalst (lichte constructie) * Gelast (uit platen samengesteld) * Raatliggers: groot traagheidsmoment, maar plooigevoelig door openingen voor buizen. Worden derhalve nooit gebruikt voor vloeren want de belasting is dan te groot * Vakwerkliggers (scharnierend verbonden in driehoek): enkel normaalkrachten in staven * Staalbetonligger: Principe: oplassen van deuvels Voordeel: werken samen zodat h kleiner kan worden Nadeel: om de 20 à30 cm dus arbeidsintensief
g. Verbindingen: 1. Mechanisch: bouten en moeren, schietnagels of klinknagels. - Bouten werkten vroeger pas als de plaat verschoof (contact tussen platen via bout). Nu kan men ze machinaal aandraaien zodat de krachten rechtstreeks tss platen worden doorgegeven. - Klinknagels worden met aan de kop tegengehouden, iemand klopt de punt plat. Ze koelen af en krimpen dus zitten vast. - Schietnagels: verdikking erin, tegen houden en terugtrekken (kern) dus stropt op -> vast
2. Las: stompe las en hoeklas. De afwerking kan mooier maar is dan ook duurder 3. Lijm: vliegtuigindustrie (duur) h. Aandacht: Fabricage en montage i. Probleem: Staalplannen zijn nauwkeuriger dan de rest (< nauwkeurigere fabricage mogelijk) j. Details: Zie bijlage C. Glas a. Types:
1. Enkel glas: (buigsterkte: 16.5N/mm², druksterkte: 1000 N/mm²) - Gewoon glas - Gewapend glas (draadnet van zacht staal erin gewalst. Bij breuk blijven de scherven op hun plaats) - Figuurglas (tekening op één of beide zijden tgv getextureerde rollen) 2. Behandeld enkel glas: - Gecoat glas (aanbrengen 1 of meerdere lagen anorg. Materiaal op 1 zijde om de fysische/optische eigenschappen te wijzigen) - Gehard glas (buigsterkte: 149N/mm², heeft een thermische behandeling ondergaan. Ten gevolg van deze voorspanning is het beter bestand tegen buiging. Het kan wel niet meer bewerkt worden, is minder vlak en valt bij breuk uiteen in kleine niet snijdende blokjes) 3. Samengesteld glas: - Gelaagd glas (glasplaten die over hun hele opp. opeen gelijmd zijn met een tussenlaag van hars, gel of kunststoffolie) - Dubbel glas, Driedubbel glas,… (dubbel: 2 platen met thermisch gesloten tussenruimt met daarin lucht of ander gedehydreerd gas)
4. Profielglas b. Functies: 1. Regeling van licht en zonnewarmte (enkel ⟶ driedubbel) 2. Geluidsisolatie (vergroot glasdikte, asymmetrie van de platen) 3. Veiligheid (vb. brandwerend glas: bevat gel die reageert bij hoge temperatuur wat zorgt voor thermische isolatie. Na opzwelling wordt het raam blijvend ondoorzichtig) 4. Structureel c. Orientatie: 1. Noord: praktisch geen zon, zeer stabiel licht. Verbeterd thermisch isolerend glas (warmteverlies in winter). Toepassing: ateliers, leesruimten, computerlokalen,… 2. Zuid:maximale zoninval. Oppassen voor oververhitting. Gebruik verbeterd thermisch glas (tegen oververhitting) 3. Oost en West: ’s Ochtends en ’s avonds zon. Pas op voor verblinding door lage stand van de zon. d. Hulpmiddelen: Goede, regelbare zonnewering buiten III. Bouwprocessen: A. Massieve structuren Hierbij legt de draagstructuur de plattegrond in twee richtingen vast. Voordelen:
Nadelen:
- handmatige verwerking - flexibiliteit tijdens de uitvoering en tijdens gebruik (wijzigingen) - weinig voorbereiding - gebruik materialen uit de omgeving - hoge loonkosten (valt weg voor kleinschalige projecten tgv besparingsmaatregelen) - gebruik van verschillende materialen kan tot spanningen lijden
B. Schijvenstructuren Hierbij legt de draagstructuur de plattegrond in één richting vast. a. Gietbouw Toepassing: woningbouw in serie, hoogbouw Voordelen:
Nadelen:
- materiaalbesparend - arbeidskosten blijven laag door snelheid - (tov prefab-beton) wapening loopt door, momenten worden door gegeven. - wapening kan uitkragingen ed. beter opvangen - stabiliteit loodrecht op de schijven dient nog voorzien te worden - veel coördinatie en voorbereiding - geen flexibiliteit in uitvoering of hergebruik
b. Prefab Toepassing: modulair opgebouwde ontwerpen, hoogbouw Voordelen:
Nadelen:
- arbeidskosten blijven laag door snelheid - materiaalbesparend - stabiliteit in langsrichting verzorgd door onderlinge koppeling gevelelementen - kwaliteitscontrole -minder slanke structuur tov gegoten beton - momenten worden niet doorgegeven, wapening kan extremen niet opvangen
C. Kolomstructuren Hierbij laat de draagstructuur de plattegrond in twee richtingen vrij. a. Houtskeletbouw Toepassing: zowel kleinschalige als grootschalige laagbouw, grote overspanningen Voordelen:
- milieuvriendelijk - lichtgewicht - snelle bouwtijd - brandveiligheid
Nadelen:
- akoestische en thermische eigenschappen - onderhoudsgevoelig - vormstabiliteit
b. Betonskeletbouw Toepassing: grootschalige projecten (bij standaardmaten ook kleinschalige), hoogbouw en utiliteitsgebouwen Voordelen:
Nadelen:
- flexibiliteit in gebruik - grote overspanningen mogelijk - thermische massa - snelle bouwtijd - onderhoudsongevoelig - grotere afmetingen - gewicht - niet flexibel in uitvoering, wijzigingen moeilijk - koudebruggen - aanvullende voorzieningen noodzakelijk voor horizontale scheidende functies
c. Staalskeletbouw Toepassing: zowel klein- als grootschalige projecten, utiliteitsbouw, hoogbouw Voordelen:
Nadelen:
- snelle bouwtijd - flexibiliteit in gebruik, uitvoering en wijziging - grote overspanningen icm relatief kleine afmetingen - relatief gering gewicht - hergebruik van materiaal en elementen - brandbescherming nodig - onderhoudsgevoelig tgv corrosie - gevoelig voor temperatuurschommelingen
D. Moderne massieve structuren Hierbij worden volledige wanden, vloeren,… in de fabriek gemaakt en later in zijn geheel geplaatst. a. Houtelementbouw Toepassing: komt vooral voor in de VS, kleinschalige woningbouw Voordelen:
Nadelen:
- snelle bouwtijd - zeer flexibel in gebruik - goede isolerende en vochtregulerende eigenschappen - gemakkelijk in te bouwen installaties - weinig thermische massa - vochtproblemen - geluidsisolatie - brandwering
b. Betonelementenbouw Toepassing: laagbouw in grote series, hoogbouw met wederkerende elementen Voordelen: Nadelen:
- snelle bouwtijd - materiaaleconomie door integratie ruwbouw en afbouw - niet flexibel in opbouw noch gebruik - grondige voorbereiding noodzakelijk
IV. Trappen: 1. Ideale maten: -
Optrede: 175mm Aantrede: 290mm Som 2 optreden en 1 aantrede: 570-700mm
2. Veiligheid (brandtrap): -
Afmetingen: * Breedte: minimaal 80cm * Optrede: maximaal 20cm * Aantrede: minimaal 20cm * Bordes: even breed als breedste, aansluitende trap
-
Leuning: * Breedte trap minder dan 120cm: 1 zijde * Breedte trap 120cm of meer: 2 zijden * Kinderleuning steeds langs wand
-
Balustrade: * Tussen 20 en 70cm hoogte mogen er geen horizontale spijlen zijn * Verticale spijlen mogen niet meer dan 10cm uit elkaar staan * Hoogte bij trap minimaal 80 en maximaal 100cm tov. voorkant trede * Hoogte bij trapgat of bordes minimaal 100cm hoog of 120cm wanneer de onderliggende vloer 13m of meer lager ligt * Indien men voor glas opteert moet het gelaagd glas zijn
- Plaatsing: * Ruimte tussen trap en wand mag niet meer dan 5cm bedragen - Hellingbaan: * Breedte: minimaal 120cm * Oppervlak: antislip * Aanduiding: contrastmarkering aan begin en einde * Helling: max. +- 5% * Tussenbordes: verplicht bij 100cm of meer hoogteverschil V. Algemene draagstructuur: De draagstructuur vervult verschillende functies: Dragende functie (sterkte, stijfheid en stabiliteit) Ruimtescheidende functie (brand en architectuur) Vochtwerende functie (buitenmuren, funderingen ed)
VI. Groendaken: A. Voordelen: a. b. c. d. e.
Geluidsisolerend Vertraagde en meer gelijkmatige doorstroming van regenwater naar riolering Minder temperatuurschommelingen voor de dakstructuur Uitzicht Luchtzuivering
B. Types: a. Extensief: “Licht, onderhoudsvrij, goede weerstand tegen hitte, uitdroging en felle koude” Beplanting: Problemen:
- laaggroeiende bodembedekkers - afschuiving op hellende daken - uitdroging door teveel zonlicht
Keuze systeem (afhankelijk van hellingsgraad): 0-1% helling: gebruik groen dak af te raden: water vloeit te traag af, systeem te vochtig, ongewenste plantengroei 1-5% helling: meest voorkomende geval met de zgn. "platte" daken. Voor zover de constructie een belasting van ongeveer 75 kg per m² kan dragen -Draineermat (1 cm) -Laag substraat (4 cm) -Voor-gekweekte vegetatiematten (2 cm zonder de planten) 5-15% helling: belasting van ongeveer 75 kg per m² - Geotextiel (2 mm) - Laag substraat (4 cm) - Voor-gekweekte vegetatiematten (2 cm zonder de planten), 15-30° helling: - Geotextiel: waterretentie en verankering - Geen substraat: kan moeilijk op zijn plaats gehouden worden. - Voorgekweekte vegetatiemat (ongeveer 25 kg/m²)
Opmerking: op een zadeldak wordt dat geotextiel uit één stuk over de nok gelegd. Bij een niet symmetrisch dak moet het geotextiel aan de constructie worden bevestigd. > 35° helling: enkel mogelijk wanneer niet-zuidgericht Aandachtspunten: Steriele zones langs specifieke elementen: - aan de rand van de gevegetaliseerde zones ; - rond regenwaterafvoeren, langs dakgoten; - rond uitsteeksels op het dak zoals cabines, technische groepen, schouwen, koepels, doorboringen ; - langs beide zijden van uitzettingsvoegen. De steriele zones laten toe : - de controle van deze elementen te vergemakkelijken ; - het onderhoud van de glazen oppervlakken welke over het dak hangen te verzekeren ; - de overwoekering van bepaalde gevoelige elementen door de vegetalisatie te voorkomen (regenwaterafvoeren bijvoorbeeld) ; - de zones met en zonder vegetatie van elkaar te scheiden b. Intensief: “volwaardige” begroeiing (incl. bomen ed.) Dit is mogelijk onder de volgende voorwaarden: -normale blootstelling aan zon en regen -draagstructuur die een bijkomende last kan dragen van 400 tot 1000 kg per m² -voldoende hoogte beschikbaar voor een substraatdikte van 20 tot 50 cm -investeringsbudget van minstens 75 euro per m² -belangrijk onderhoudsbudget voor maaien, sproeien, onderhoudsknipwerk, vervanging van uitgedroogde of bevroren planten. C. Opbouw: 1. Plantensubstraat Mengsel anorganisch materiaal Gewicht: 600 kg/m², in functie van de planten Dikte >70 mm in functie van de planten Sedum: 7cm, gras 20 cm
2. Ontsmeddende / scheidende filter Laag niet-geweven polupropyleen. Zodat het plantensubstraat niet in de drainagepanelen dringt. 2b. (faculatief) Volumeopvullende laag Vulling van de drainagepanelen met geexpandeerde kleikorrels (argex) kaliber 10/16 Argexkorrels absorberen water en zijn dus regulerend (Droog:350 kg/m², nat: 600 kg/m²) 3. Drainagepanelen Voorgevormde HDPE-panelen (hogedrukPE) met geperforeerde bulten en holtes die de opslag van water mogelijk maken, en de afvoer van vertollig water garanderen. Hoe hoger het paneel, hoe groter de opgeslagen watervoorraad. 25 mm hoog, waterreserve van 3 l/m², gewicht 1 kg/m² 60 mm, hoog, waterreserve van 5 l/m², gewicht 1,9 kg/m² 4. Vochtregulerende mat Plaatsing van mat om planten te bevochtigen. Mat bestaande uit in elkaar verstrengelde synthetische vezels, Dikte: 5 mm dik. Drooggewicht: 0,4 kg/m² Waterabsorptie: ongeveer 3l/m³ 5. Scheidingslaag Continue polyethyleenfilm van minimum 0,4 mm dikte.Overlappingen bedragen 1m. Bescherming tegen wortels 6. Bitumenlaag Wortelwerende bitumenlaag (met toevoeging van wortelwerend middel in de massa)
Bijlage bij “samenvatting bouwtechnologie 2”
Woningscheidende wand (houtskelet)
Buitenwand (houtskelet)
Binnenwand (houtskelet)
Woningscheidende vloeren (houtskelet)
Funderingsaansluiting (houtskelet)
Verdiepingsvloer (houtskelet)
Scheidende wand-vloer (houtskelet)
2 oplossingen voor stalen ligger-ligger verbinding (scharnierend)
2 oplossingen voor stalen ligger-ligger verbinding (momentvast)
Stalen kolom-ligger verbinding (scharnierend)
Stalen kolom-ligger verbinding (momentvast)
Stalen kolom-kolom verbinding
Stalen kolom-fundering verbinding
Stalen buis-buis verbinding
