In de vorige blog zijn we ingegaan op algemene zaken die komen kijken bij het optoppen in gebouwen zoals de onderbouw, akoestiek, brandwerendheid en het gewicht van de optopping. We hebben toen al benoemd dat de stabiliteit van het bouwwerk ná optoppen ook van groot belang is. In deze blog gaan we specifieker in op zaken die constructief goed gecontroleerd moeten worden. We delen dit op in globale aspecten zoals de stabiliteit van het bouwwerk, maar ook de stabiliteit van de profielen. Daarnaast gaan we in op lokale aspecten zoals detaillering en sparingen.
Stabiliteit van een bouwwerk
De wind zorgt voor een horizontale belasting op de bestaande bouw. Bij optopping wordt het gebouw hoger en is er dus een hogere windlast op de gevels. Bij optoppen van een gebouw van drie bouwlagen naar vijf bouwlagen geeft dit een toename van ongeveer 20%. In sommige situaties zou zelfs de bestaande bouw niet meer voldoen aan de normen! De horizontale kracht die wordt uitgeoefend op de optopping moet over worden gebracht op de bestaande bouw. Naast de windbelasting treedt ook een verticale belasting op ten gevolge van het toegevoegde gewicht van de elementen. Ook is er sprake van extra vloerbelasting van de verdiepingen die worden bijgebouwd.
De krachten die aangrijpen op de optopping worden door middel van schijfwerking in vloeren en wanden opgevangen. De kracht uit de vloer of wand wordt met een hold-down-anker naar de bestaande bouw gebracht om uiteindelijk in de fundering terecht te komen. Al deze krachten moeten worden bepaald en gevolgd tot de fundering, waarbij de componenten en verbindingsmiddelen die de krachten doorgeven, moeten worden getoetst.
Voorbeeldberekening stabiliteit
In een voorbeeldberekening wordt uitgegaan van een bestaand bouwwerk van drie bouwlagen waarop twee bouwlagen worden opgetopt. Er zijn twee buurpanden die dit doen. De breedte (y-richting) van het bouwwerk is 8 meter waarbij geen sparingen in de wand zijn aangebracht. De wand die over de lengte staat (x-richting) en die we controleren is 5,4 meter en heeft twee sparingen van 2,4 en 1 meter breed zoals op de afbeelding is geschetst. Er wordt uitgegaan van windgebied II, bebouwd en een hoogte van 5 x 3 = 15 meter. Dit levert een windstuwdruk qp van 0,80 kN/m2 op.
De totale hoogte van het gebouw wordt aangenomen op 15 meter. De kracht ter hoogte van peil = 15 meter is: 1,5 x ((1.105/2)*0.8)*((8.0/2)*(3.0/2)= 4.0 kN
De kracht ter hoogte van peil = 12 meter is: 1,5 x ((1.105/2)*0.8)*((8.0/2)*3.0)= 8.0 kN
De kracht ter hoogte van peil = 9 meter is: 1,5 x ((1.105/2)*0.8)*((8.0/2)*(3.0/2)= 4.0 kN
Op basis hiervan kan een eenvoudig mechanicamodel worden gemaakt waaruit de trek- en drukkrachten in de schoring of wandschijf kunnen worden afgeleid. Het is van belang de beschouwing zo eenvoudig mogelijk te houden. Als er met schoring wordt gewerkt, moet aan de hand van het resultaat worden berekend welke montagemiddelen nodig zijn om de schoring te bevestigen. Wanneer met schrijfwerking wordt gewerkt, moet de h.o.h. afstand van de schroeven worden bepaald.
Ook moet geadviseerd worden hoe de kracht wordt doorgekoppeld. Hierbij moet een berekening worden gemaakt voor de koppeling tussen de elementen ter hoogte van peil = 12. Daarnaast moet een berekening worden gemaakt van de elementen aan de oude dakvloer of wanden. Meestal wordt deze kracht opgevangen met een hold-down-anker of strippen op een staalconstructie.
Uit de berekening van de capaciteit van nagels in OSB volgens EN 1995-1-1 volgt dat bij een nagel van 2,8 mm in OSB met een dikte van 18 mm, een maximale kracht van 707N is toegestaan. Bij een belasting van 12 kN over een lengte van 1,3 meter zijn dus 17 nagels nodig. Hieruit volgt dat de nagels h.o.h. 80 mm moeten worden aangebracht.
Aandachtspunten van de stabiliteit van een bouwwerk
- Nagelpatronen voor schijfwerking moeten in beide richtingen worden gecontroleerd. Hiervoor gelden de regels zoals gegeven in EN1995-1-1 art. 9.2.4.2 of eventueel beschikbare ETA documenten wanneer gipsvezelversterkte platen worden gebruikt;
- Er moet voldaan worden aan de minimale dikte van beplating om schijfwerking te mogen ontleden;
- Analyseer zo goed mogelijk de stijfheden van de doorkoppelingen om een inschatting van de verdeling van krachten correct uit te kunnen voeren. Neem hierbij de situatie mee waarin brand optreedt voor een minimale vereiste, zelfstandige stabiliteit;
- Controleer de laatste stijl van het stabiliteitselement op globale knik. Hierin treedt een hoge axiale belasting op en is dus het meest knikgevoelig;
- Controleer de hold-downverankering aan de trekzijde en vergeet hierin ook de verbindingsmiddelen niet te toetsen. Eventueel kan een reductie van het eigen gewicht mee worden genomen;
- Maak duidelijk inzichtelijk hoe schijfkrachten vanuit horizontale vlakken worden overgedragen op verticale stabiliteitspenanten. Voorkom ook dat de kracht niet door kan lopen omdat de beplating niet doorloopt.
Toetsing vloerliggers
Na berekening van de stijlen komen de vloerliggers aan bod. Hiervoor wordt een verdeling van de liggers gemaakt. VL.01 is de standaard ligger met een overspanning van 5,4 meter. VL.02 is een zwaarder belaste ligger omdat deze de raveling van de trap moet dragen. VL.03 is een kortere ligger en VR.01 zal de krachten uit het vloerveld naast de trap overbrengen naar VL.02.
Standaard moeten al deze vloerliggers getoetst worden op buigspanning, dwarskrachten en kipstabiliteit in uiterste groepstoestand (ULS). Daarnaast moet de doorbuiging getoetst worden in de bruikbaarheidsgrenstoestand (SLS).
Details
Een belangrijk aandachtspunt is dat ravelingen een hoge dwarskracht geven. Hierdoor is het van cruciaal belang deze op de juiste wijze aan de hoofdligger te monteren en niet door alleen de flensen over de hoofdligger te laten steken (zie afbeelding).
De capaciteit van deze verbinding is slechts 0,54 kN. Wanneer het niet mogelijk is het donkerblauwe profiel te draaien en de raveling hierin te laten vallen, moet gewerkt worden met een koppelhoek. Ook bij hoge belastingen is dit soms noodzakelijk.
Zoals eerder aangehaald, moet de horizontale kracht op de juiste wijze overgebracht worden in de stabiliteitswanden door middel van een inhangdetail. Soms heeft dit tot gevolg dat alleen aan de overspanningszijde inhangdetails worden aangebracht. Echter, aan alle zijden van de woning treedt windzuiging op bij de gevels waardoor er niet aan ontkomen kan worden om ook hier koppelhoeken aan te brengen. Dit om te voorkomen dat de gevel onder het dakelementen vandaan wordt gezogen. In sommige gevallen kan het zelfs noodzakelijk zijn om klossen in het element op te nemen om deze kracht te spreiden!
