Dunnere gemetselde gevels
De gemetselde gevel kenmerkt zich door een lange levensduur zonder onderhoudsnoodzaak. Vanuit dat oogpunt is metselwerk dan ook een bijzonder duurzame gevelconstructie. Vanuit het oogpunt van duurzaamheid en milieu moet er tegenwoordig ook met andere aspecten rekening gehouden worden. CO2-uitstoot is nu een belangrijk onderwerp in de bouw geworden. In het geval van metselwerk is CO2-reductie te realiseren door de metselstenen minder breed te maken en daarmee dus dunnere, gemetselde gevels te realiseren. Een metselsteen van 65 mm breed in plaats van 100 mm, levert bijvoorbeeld een materiaalbesparing van 35% op en de CO2-voetafdruk van de gemetselde gevel wordt ook kleiner. Op dit moment een logische stap om de gemetselde gevel dunner te gaan maken.
Een korte geschiedenis
In het verleden werden er al regelmatig gevels van 65 mm dik gemetseld. Dit gebeurde dan over het algemeen met dikformaat bakstenen, die klamp gemetseld werden. De ontwikkeling van lijmmortel voor bakstenen in het begin van de jaren negentig resulteerde ook in een aantal gevels met klamp verlijmde bakstenen. Er worden nu nog regelmatig delen van gevels voorzien van klamp metselwerk, waarbij dit meer een esthetische keuze van de architect betreft. Maar de eerste ontwikkelingen van dunnere metselstenen stammen uit het begin van deze eeuw. Voorbeelden van dunnere bakstenen zijn bijvoorbeeld de Beeksteen, het Hanson Snel Lijmsysteem (HSL), het Zeddammertje, het Dinkeltje en het Spaarformaat. In die tijd speelde het reduceren van CO2-uitstoot veel minder, maar was het beperken van de totale dikte van de gevelconstructie een belangrijke reden om over te gaan naar dunnere bakstenen. Op dit moment zijn het meer de producten EcoBrick, S-line en GeoStylistix die op de markt aangeboden worden voor het realiseren van dunne, gemetselde gevels. De breedte van deze metselstenen varieert van 65 tot 75mm, maar dienen binnen de context van dit artikel en de beschikbare normen en aanbevelingen, beschouwd te worden als een buitenspouwblad van 65 mm.
Metselwerknormen
Hoe zit het met de eisen die aan dunnere, gemetselde gevels worden gesteld? Voldoen deze wel aan de eisen in de huidige metselwerknormen. In Nederland zijn de metselwerknormen grotendeels afgestemd op een gemetseld buitenspouwblad van 100 mm en ook een steenachtig binnenblad. De NEN-EN 1996-1-1 ‘Algemene regels voor constructies van gewapend en ongewapend metselwerk’ biedt zeker de mogelijkheid om ook dunnere, gemetselde gevels te realiseren, maar de nationale bijlage is nog volledig gebaseerd op de meer traditionele uitvoering van een buitenspouwblad van 100 mm. De laatste uitgave van de NPR 9096-1-1 ’Steenconstructies – Eenvoudige ontwerpregels, gebaseerd op NEN-EN 1996-1-1’ van augustus 2023, is uitgebreid met buitenbladen van 65mm dik metselwerk.
Als er een dunnere gemetselde gevel toegepast gaat worden, dan betekent dit dat de eenvoudige ontwerpregels van de NPR 9096-1-1 gehanteerd kunnen worden. Deze norm maakt het mogelijk om het toepassen van dunnere gemetselde gevels constructief te onderbouwen. In de NPR 9096-1-1 is een tabel opgenomen met betrekking tot de toelaatbare windbelasting (extreme stuwdruk) die opgenomen kan worden door gemetselde of gelijmde binnenbladen in combinatie met gemetselde of gelijmde buitenspouwbladen van 65mm of 100mm. Om de tabel te mogen toepassen mag de vrije verdiepingshoogte niet groter zijn dan 2,7 m en dient rekening gehouden te worden met het wel of niet gesteund zijn van het binnen- en buitenblad (zie Tabel 16). Er is sprake van een gesteund buitenblad indien dit op vloerhoogte zo aan de vloeren wordt gekoppeld dat in de uiterste grenstoestand een horizontale belasting naar de vloeren kan worden overgebracht van ten minste 2,5 kN/m tot een hoogte van 10m boven het aansluitende maaiveld en van 3,0 kN/m daarboven. Er is sprake van een gesteund binnenblad als dit aan de bovenzijde van de wand zo aan de bovenliggende vloer wordt gekoppeld dat in de uiterste grenstoestand een horizontale belasting naar die vloer kan worden overgebracht van ten minste 1,2 kN/m tot een hoogte van 10m boven het aansluitende maaiveld en van 1,5 kN/m daarboven. Het wel of niet gesteund zijn van de bladen ter hoogte van de vloeren (verticaal overspannen) resulteert in een hogere of lagere toelaatbare, extreme stuwdruk (zie Tabel 16).
Ten aanzien van de uitvoeringsmethoden van de beide spouwbladen zijn in de NPR de volgende varianten opgenomen:
‘U1: Zowel het binnenblad als het buitenblad is vervaardigd met een mortel voor algemene toepassing.
U2: Het buitenblad is vervaardigd met een mortel voor algemene toepassing en het binnenblad is vervaardigd met een lijmmortel.
U3: Zowel het binnenblad als het buitenblad is vervaardigd met een lijmmortel.
Daarbij behoort de karakteristieke waarde van de buigtreksterkte als het bezwijken optreedt in een vlak evenwijdig aan de lintvoeg, te voldoen aan de volgende voorwaarden:
- Bij het metselwerk vervaardigd met een mortel voor algemene toepassing is fxk1 ≥ 0,3 N/mm2.
- Bij het metselwerk vervaardigd met een lijmmortel en een muurdikte van 100 mm, 120 mm of 150 mm is fxk1 ≥ 0,6 N/mm2.
- Bij metselwerk vervaardigd met een lijmmortel en een muurdikte van 140mm is fxk1 ≥ 0,4 N/mm2.’
De uiterst opneembare windbelasting op een buitenblad bij een spouwmuur met een samenwerkend binnen- en buitenblad is gelijk aan de door de spouwankers uiterst opneembare windbelasting, met een bovengrens die volgt uit de combinatie van de toegepaste uitvoeringsmethode en de aanwezige randvoorwaarden, zie Tabel 17.
Als aanvullende opmerking wordt nog vermeld dat: Spouwmuren die bestaan uit een dragend binnenblad en een niet-dragend buitenblad kunnen, afhankelijk van de aanwezig normaalkracht in het binnenblad, een grotere weerstand hebben dan de waarden in Tabel 17. Dit kan worden aangetoond door een beoordeling van de weerstand van het dragende binnenblad bij een belasting loodrecht op zijn vlak.
In de NPR 9096-1-1 worden verder nog twee figuren gegeven waarmee de toelaatbare, equivalente extreme stuwdruk bepaald kan worden voor een situatie met een extra gesteunde verticale rand en een situatie waarin er naast een niet-gesteunde penant sprake is van één of twee sparingen.
Onderzoek Stichting Stapelbouw en binnenbladen HSB
Aangezien de oude NPR 9096-1-1 enkel van toepassing voor binnen- en buitenbladen met een dikte van minimaal 100mm is er in Nederland vanuit de Stichting Stapelbouw onderzoek gedaan naar dunnere buitenspouwbladen. Dit heeft in november 2017 geresulteerd in een technische aanbeveling: ‘Spouwmuren met een buitenblad met een dikte van 65mm belast door wind. Aanvullende voorwaarden en rekenregels bij NPR 9096-1-1.‘ Deze aanbeveling is de basis geweest voor de aanpassingen in de NPR 9096-1-1, die in augustus 2023 uitgekomen is en kan als zodanig dan ook als vervangen beschouwd worden.
De laatste decennia is het in Nederland steeds gebruikelijker geworden dat in plaats van het gemetselde of gelijmde binnenblad, een binnenblad van houtskeletbouw (hsb) wordt toegepast. Deze specifieke spouwconstructie is niet als zodanig opgenomen in de normbladen en zodoende heeft de Stichting Stapelbouw ook hier onderzoek naar gedaan. Het onderzoek heeft in oktober 2019 geresulteerd in een technische aanbeveling ‘Interactie gemetselde buitenbladen met een hsb-binnenblad. Aanvullende voorwaarden en rekenregels bij de Eurocode reeks en NPR 9096-1-1.‘ In deze publicatie wordt vooral ingegaan op het beheersen van de scheurvorming. Er wordt vermeld dat het daarmee de esthetische kwaliteit van het gemetselde buitenblad beïnvloed en wordt gekoppeld aan het beperken van de doorbuiging van het hsb-binnenblad. De technische aanbeveling heeft betrekking op gemetselde buitenbladen met een dikte van 65mm tot en met 110mm, in combinatie met een houtskeletbouw binnenblad. Het binnenblad moet ontworpen zijn om in de uiterste grenstoestand de effecten van de op de gevel aangrijpende windbelasting te weerstaan. Ten aanzien van de doorbuigingseis van een hsb-binnenblad achter een gemetselde gevel is het volgende opgenomen: “Aanvullend op de doorbuigingseisen in A1.4.2 van NEN-EN 1990 wordt voor het beheersen van de scheurvorming in het gemetselde buitenblad aanbevolen dat de doorbuiging van het hsb-binnenblad bij de karakteristieke belastingcombinatie waarbij de windbelasting de extreme veranderlijke belasting is niet groter is dan 1/500 van de hoogte van het binnen-spouwblad.”
Er wordt in deze laatste technische aanbeveling niet specifiek aangegeven wat de randvoorwaarden voor de beide bladen zijn, zoals dit wel gedaan wordt in de NPR 9096-1-1 uit augustus 2023 over buitenbladen met een dikte van 65 mm. Er wordt wel een relatie gelegd met de doorbuiging van de HSB-elementen, maar niet ten aanzien van de samenwerking van het binnen- en buitenblad. Het zou goed zijn als ook in deze publicaties de voorwaarden en uitgangspunten m.b.t. de windbelasting voor de toepassing van dunnere buitenbladen i.c.m. HSB komt. Dit is echter nu niet zo, waardoor momenteel mogelijk wat verwarring kan ontstaan met betrekking tot de toepassingsmogelijkheden, randvoorwaarden en beperkingen. In de Aannemer van september 2020 hebben wij al geschreven over het belang van de spouwverankering bij houtskeletbouw, waarbij het dan gaat om aantal, diameter en posities van de spouwankers. Dit is een nog belangrijkere factor in het geval van een dunner buitenspouwblad.
Metselwerkverbanden en dilataties
Naast het belang van een deugdelijke achterconstructie voor gevelmetselwerk, zijn er ook nog een aantal praktische zaken die belangrijk zijn om goed uit te werken en voldoende aandacht te geven. Dit geldt zowel in de uitvoering, maar zeker ook in de werkvoorbereiding en soms al in het ontwerp. In het KNB infoblad 39 ‘buitenspouwbladen met smalle baksteen’ van november 2022 wordt aangegeven dat er aangepaste metselverbanden nodig zijn bij dunnere gevels. Een soort wildverband is goed te realiseren. Traditionele metselverbanden zijn echter niet gemakkelijk te realiseren, omdat de kop-strekverhouding van de smalle bakstenen daarvoor niet goed is. Als dergelijke metselverbanden wel gerealiseerd moeten worden dan resulteert dit in het nodige zaagwerk of vormstenen.
Het dilateren van gevelmetselwerk is over het algemeen gebaseerd op 100mm dik metselwerk. Wanneer buitenbladen dunner worden, moet hier nog eens goed naar gekeken worden. Dit geldt ook voor de voorwaarden ten aanzien van toelaatbare doorbuiging van ondersteunings- en achterconstructies. Het moge duidelijk zijn dat een dunner buitenblad gevoeliger is voor scheurvorming en dat hier bij de uitwerking van adviezen rekening mee gehouden moet worden.
Verspringingen van gevelvlakken zijn moeilijker te realiseren en waterslagen/raamdorpels moeten ook anders uitgewerkt en bekeken worden. Het traditioneel metselen en voegen van dunner gevelmetselwerk is niet te adviseren, want dan wordt de effectieve dikte van het toch al dunne buitenblad nog kleiner. Doorstrijken en dan ook goed vol en zat metselen kan, maar een hogere sterkte in de vorm van bijvoorbeeld lijmmortel is altijd een veiligere keuze. Dan verandert natuurlijk wel de esthetische uitstraling van de betreffende gevel door de kleinere, verdiepte voegen.
Lateien, geveldragers, metselwerkwapening en spouwankers
Met de beperkte effectieve dikte van het metselwerk is het niet mogelijk om standaard lateien en geveldragers toe te passen. Er moet rekening gehouden worden met de kleine breedte van de oplegging van de lateien, maar daarnaast vereisen ook de berekeningen extra aandacht. Geveldragers en lateien voor dit soort dunner gevelmetselwerk zijn nog geen standaard producten en standaard zijn de randvoorwaarden nu afgestemd op traditioneel metselwerk.
De lengte van spouwankers wordt bepaald op basis van de minimale inbed- of verankeringslengte in het binnenblad, de breedte van de luchtspouw en de minimale inbedlengte in het buitenblad. Spouwankers worden geproduceerd met standaard lengtes en een bereik van + en – 15mm. De minimale inbedlengte van 40 mm van het spouwanker in het buitenblad kan met dit bereik van 30mm vrijwel altijd gerealiseerd worden bij een 100mm dik buitenblad. Wanneer dit buitenblad echter maar 65mm is, dan is het bijna onmogelijk om maatafwijkingen nog op te kunnen vangen met de spouwankers. In de praktijk zullen maatafwijkingen ter plaatse van het gevelmetselwerk echter regelmatig voorkomen en daardoor kan het zo zijn dat spouwankers, veel sneller dan bij traditioneel metselwerk van 100mm, niet correct geplaatst gaan worden. Er is een hele grote kans dat een te kleine inbed- of verankeringslengte in het binnenblad gehanteerd wordt. Daarnaast kan ook een te kleine inbedlengte of overmatige inbedlengte in het buitenblad ontstaan. Dit is een belangrijk aandachtspunt bij het bestellen van de spouwankers en tijdens de uitvoering. Een praktische oplossing is momenteel het haaks ombuigen van iets te lange spouwankers ter hoogte van het midden van de mortelvoeg in het buitenblad. Het ombuigen is mogelijk met spouwankers van Ø4mm, maar met Ø5mm wordt dit heel lastig.
Tegelverband vereist de toepassing van metselwerkwapening, ook bij dunner gevelmetselwerk. Het vergroten van dilatatieafstanden kan met metselwerkwapening en daarnaast kan metselwerkwapening ook toegepast worden voor constructieve oplossingen. De veel gebruikte constructieve metselwerkwapening is 50mm breed en heeft een diameter van 4mm. In de Aannemer van juni 2022 is al eens duidelijk gemaakt dat de dekking aan de voor- en achterzijde van metselwerkwapening in een mortelvoeg minimaal 15mm moet zijn. Bij een breedte van de wapening van 50mm, moet de mortelvoeg dus minimaal 80mm (50+15+15) breed zijn. Bij een dunner buitenblad van bijvoorbeeld 65mm gaat dit dus niet goed en moet er een metselwerkwapening met een maximale breedte van 35 mm (65-15-15) toegepast worden. Er zijn maar een beperkt aantal producten die voldoen aan deze breedte-eis en aan de eisen in de NEN-EN 845-3 voor constructieve metselwerkwapening. Deze producten zijn over het algemeen ook nog eens slecht of niet leverbaar.
Conclusie
Het vervangen van traditioneel gevelmetselwerk van 100mm dik door een dunnere variant van 65 mm is niet zomaar mogelijk en vereist op diverse punten nog de nodige aandacht. De vereiste sterkte van het dunnere metselwerk dient gerealiseerd te worden, maar ook de uitvoering vereist de nodige, extra aandacht. De meeste van de op dit moment beschikbare standaard producten voor het realiseren van een gemetselde gevel van 100 mm dik zijn niet geschikt voor dunnere gevels. Producenten van bijvoorbeeld spouwankers, lateien, geveldragers en waterslagen, moeten voor dit soort dunne gevels nog standaard producten ontwikkelen. Dit vereist zodoende nog het nodige van de producenten, maar ook van de aannemers tijdens de uitvoering.
Klik hier voor de gescande versie van het artikel
