Gevelmetselwerk aan stalen binnendozen
Gevelmetselwerk aan stalen binnendozen
Gevelmetselwerk dat voor een stalen binnendoos of een stalen sandwichelement geplaatst wordt, kom je tegenwoordig steeds meer tegen. Niet alleen in de utiliteitsbouw, zoals bijvoorbeeld bij de bouw van sportcomplexen, maar ook in de woningbouw is het een vaker gekozen gevelconstructie. In ons eerdere artikel over gevelmetselwerk aan een staalconstructie hebben wij al duidelijk gemaakt dat deze combinatie de nodige aandacht verdient. Ook voor de combinatie gevelmetselwerk en stalen binnendozen geldt dat hier goed naar gekeken moet worden, waarbij de detaillering, de verankering en diverse uitvoeringsaspecten de nodige aandacht vereisen.
Stalen binnendozen en staalconstructies
Stalen binnendozen worden eigenlijk altijd toegepast in combinatie met een staalconstructie. In het eerdere artikel over ‘Gevelmetselwerk aan een staalconstructie’ zijn voor deze combinatie de belangrijkste aandachtspunten en voorwaarden opgenomen. Een aantal punten zullen in dit artikel terugkomen wanneer het relevant is voor de verdere onderbouwing van aspecten waar specifiek op gelet moet worden bij stalen binnendozen achter gevelmetselwerk. Wij adviseren dan ook om het artikel over stalen binnendozen en staalconstructies eerst te lezen.
Doorbuiging en verankering
In het geval van stalen binnendozen of stalen sandwichelementen en een staalconstructie, zal het over het algemeen niet mogelijk zijn om het gevelmetselwerk alleen aan de staalconstructie te verankeren. Het gevelmetselwerk wordt dan vaak alleen aan de stalen binnendozen verankerd, waarbij vaak gebruik gemaakt wordt van omega-profielen op de stalen binnendozen. In dit soort situaties moet ten aanzien van de vervormingen rekening gehouden worden met het feit dat niet alleen de stalen binnendozen doorbuigen, maar daarnaast ook met de doorbuiging van de staalconstructie. Voor het gevelmetselwerk is het dan van belang dat maximaal optredende bijkomende doorbuiging van de totale achterconstructie niet te groot wordt. Zoals in het artikel over gevelmetselwerk en staalconstructies aangegeven, mag deze in de hoogte (verticaal) niet meer bedragen dan 1/500 van de overspanning, bij een verdiepingshoogte van ±2,6m en dus maximaal 5 mm. In de breedte van het gevelvlak (horizontaal) is dit 1/1000 van de overspanning met een maximum van 4mm. In het geval van stalen binnendozen moet er dus gekeken worden naar de maximale bijkomende doorbuiging van deze binnendozen (op het punt waar verankerd wordt), in combinatie met de maximale bijkomende doorbuiging van de staalconstructie. Staalconstructies mogen veel vervormen en stalen binnendozen zelfs nog meer. De voor het materiaal zelf toelaatbare vervormingen zijn veel groter dan metselwerk op kan nemen. Er dienen zodoende controles uitgevoerd te worden op basis van de toelaatbare vervormingen van het gevelmetselwerk, om te voorkomen dat het gevelmetselwerk gaat scheuren.
Optimalisatie
De doorbuiging van stalen binnendozen is over het algemeen te groot om gevelmetselwerk op een traditionele wijze aan te verankeren, zoals dat wel kan in het geval van een steenachtig binnenblad. Er dient dan gekeken te worden naar een optimalisatie van de verankeringen. Een voorbeeld van een dergelijke optimalisatie is het aanbrengen van verankeringsmogelijkheden op een maximale afstand van de staalconstructie, waar de opgetelde, maximale bijkomende doorbuiging nog binnen de eisen valt die het gevelmetselwerk kan volgen. Dit kan dan bijvoorbeeld resulteren in het aanbrengen van verankeringsmogelijkheden op 1m uit de stalen kolommen.
Maximale afstand tussen verankeringsvoorzieningen
De op de stalen binnendozen aangebrachte verankeringsvoorzieningen (b.v. omega-profielen) worden over het algemeen aangebracht op grotere afstanden dan de standaard maximale h.o.h.-afstand van 0,625 m voor spouwankers. Als deze afstand groter is dan moet het gevelmetselwerk getoetst worden of het sterk genoeg is om deze grotere afstand te overspannen. Dit zal afhankelijk zijn van de buigtreksterkte van het gevelmetselwerk en natuurlijk de op te nemen belastingen. Wanneer het gevelmetselwerk deze overspanning niet zelf kan maken dan kan er gekeken worden of het aanbrengen van metselwerkwapening een optie is om deze overspanning tussen de verankeringsvoorzieningen te realiseren. De hoeveelheid aan te brengen, constructieve metselwerkwapening dient berekend te worden en uitgevoerd te worden overeenkomstig de uitgangspunten en resultaten van deze berekeningen. De berekeningen dienen uitgevoerd te worden op basis van de Eurocode NEN-EN 1996-1 en de toe te passen metselwerkwapening dient te voldoen aan de eisen in het normblad NEN-EN 845-3.
Een andere mogelijkheid zou kunnen zijn dat de stalen binnendozen in combinatie met de staalconstructie dermate stijf gemaakt worden dat de maximale, bijkomende doorbuiging van de stalen binnendozen opgeteld bij deze van de staalconstructie binnen de eisen blijft die hieraan gesteld worden vanuit het gevelmetselwerk. Vanzelfsprekend wordt dan de verdere uitwerking van het gevelmetselwerk een stuk gemakkelijker, niet alleen qua verankering en maximale afstand tussen verankeringsmogelijkheden, maar ook ten aanzien van de aandachtspunten die hierna nog aan de orde komen.
Dilateren gevelmetselwerk met stalen binnendozen
De basisuitgangspunten voor het dilateren worden in het artikel voor gevelmetselwerk aan een staalconstructie volledig beschreven. Ook in het geval van stalen binnendozen geldt dat de plaatsing van dilataties afgestemd dient te zijn op de verankeringsvoorzieningen en de sterkte van het gevelmetselwerk in de beschouwde overspanningsrichting. Wanneer er een maximale afstand tussen de verankeringsvoorzieningen vastgesteld is, dan is het van belang dat de verankeringsvoorzieningen niet verder dan 0,2 m uit de randen van het metselwerkvlak zitten. Dit is ook een aspect waar rekening mee gehouden dient te worden in relatie tot de verdeling van de dilataties. Als er staand metselwerk wordt toegepast dan vereist dit nog meer aandacht, zeker ook in relatie tot de positie van dilataties. Deze aspecten zijn terug te vinden in het eerder genoemde artikel. Vanzelfsprekend dienen alle aspecten integraal meegenomen te worden in de verdere uitwerking van het gevelmetselwerk.
Verankering
Voor de verankering van gevelmetselwerk aan stalen binnendozen wordt vaak gebruik gemaakt van omega-profielen die geplaatst worden op de stalen binnendozen. Vaak wordt er dan ook gekozen voor het aanbrengen van platte strip spouwankers. Zoals te lezen in het artikel gevelmetselwerk aan staalconstructies zijn er hier een aantal zaken die nader uitgewerkt moeten worden: “Het schieten van spouwankers op een staalconstructie elimineert niet de problematiek dat er contactcorrosie kan ontstaan. Daarnaast zijn er in de markt geen gecertificeerde, constructieve geschoten verbindingen. Het vast schieten van spouwankers met een ronde diameter is in principe ook niet mogelijk. Er dienen dan speciale spouwankers toegepast te worden, zoals bijvoorbeeld de GB prefab lijmspouwankers. Veel spouwankerberekeningen zijn gebaseerd op spouwankers met een ronde doorsnede en niet op platte stripankers. Er dienen hiervoor dus speciale berekeningen opgesteld te worden, wanneer deze toegepast moeten worden. Wanneer er spouwankers geschoten moeten worden op een staalconstructie zijn er zodoende nog veel meer zaken waar rekening mee gehouden dient te worden dan in het geval van meer traditionele spouwverankeringen.”
Spouwankers en omega-profielen
De spouwankerberekeningen voor spouwankers bestaande uit een platte strip dienen altijd opgezet te worden door een partij die hier ervaring mee heeft en dienen gecontroleerd te worden door de hoofdconstructeur van het werk. In de hoogte kunnen deze spouwankers relatief makkelijk verschil in zetting van het binnen- en buitenblad opnemen, wanneer er voldoende ruimte in de spouw is. In de breedte kunnen deze spouwankers geen verschil in vervorming tussen het binnen- en buitenblad opnemen, aangezien ze in deze richting erg stijf zijn. Deze beperking in de toelaatbare vervorming kan opgelost worden ter plaatse van de constructieve verbinding tussen het platte spouwanker en het omega profiel. Een mogelijke oplossing is het toepassen van een horizontaal slobgat in het anker en tussen het anker en het omega-profiel en onder de schroef teflon ringetjes aan te brengen, zodat de verankering kan schuiven.
Voorkomen contactcorrosie en opvangen zettingsverschillen
Het vast schieten van de platte spouwankers op de omega-profielen of de stalen binnendoos is geen aan te bevelen manier van fixeren. Dit is namelijk geen gecertificeerde, constructieve verbinding, maar daarnaast ook vanwege het feit dat er kans is dat er tussen het spouwanker en het omega-profiel contactcorrosie kan optreden. Wij adviseren dan ook gecertificeerde RVS A4 (AISI 316) schroeven toe te passen, waarmee de spouwankers op de omega profielen vastgezet kunnen worden.
Om het vervormingsverschil tussen het binnen- en buitenblad op te kunnen nemen, dient er ter plaatse van de koppeling van het spouwanker en het omega-profiel een voorziening aangebracht te worden waarmee het verschil in vervorming opgenomen kan worden. Dit kan bijvoorbeeld door tussen de schroef en het spouwanker een teflon ringetje toe te passen en ook tussen het spouwanker en het omega-profiel. Hierdoor ontstaat een beetje ruimte voor het opvangen van vervormingsverschillen. Natuurlijk dient de diameter van het gat in het spouwankers wel groter te zijn dan de diameter van de schroef, zodat het vervormingsverschil opgenomen kan worden. Wanneer deze teflon ringetjes toegepast worden, dienen de schroeven die de spouwankers aan de omega profielen verbinden natuurlijk niet dusdanig strak aangedraaid te worden. De volledige combinatie van de hiervoor genoemde maatregelen kan een klein verschil in vervorming tussen het binnen- en buitenblad opnemen, waardoor de kans dat er schade ontstaat door het verschil in vervorming tussen het binnen- en buitenblad geminimaliseerd wordt. De geschetste wijze van verankeren is een oplossing voor de verankering van gevelmetselwerk aan stalen binnendozen, maar het is geen oplossing die honderd procent uitsluit dat er geen scheurvorming in het gevelmetselwerk kan optreden.
Verankering van staand metselwerk
Voor de verankering van staand (verticaal) gevelmetselwerk aan een staalconstructie zijn in het eerdere artikel al voorwaarden opgenomen. In het geval van stalen binnendozen met omega-profielen is het erg moeilijk om te zorgen dat de vaak verticaal geplaatste omega-profielen precies uitkomen ter hoogte van een horizontale voeg, zodat spouwankers recht aangebracht kunnen worden in deze horizontale voegen. Als een dergelijke situatie zich voordoet, dan dient er op tijd goed over nagedacht te worden en de eventuele mogelijkheden goed uitgewerkt te worden.
Conclusie
Het toepassing van gevelmetselwerk aan stalen binnendozen is een combinatie die veel aandacht vereist tijdens de voorbereiding van een project. Over het algemeen nog meer aandacht dan enkel de combinatie van gevelmetselwerk aan een staalconstructie. Het is niet vanzelfsprekend dat het gevelmetselwerk overal op de stalen binnendozen verankerd mag worden. Wanneer er wel vanuit gegaan wordt dat dit kan en er geen rekening gehouden wordt met de punten in deze publicatie, dan is de kans op schade en scheurvorming in het gevelmetselwerk heel groot.
Klik hier voor de gescande versie van het artikel in De Aannemer!
