STERKTELEER EN BALKLAGEN

HOUT

Constructiv i.s.m. Woodwize

HOUT 6. 3 STERKTELEER EN BALKL AGEN

Constructiv, Brussel, 2018

Deze publicatie is beschikbaar onder de licentie Creative Commons: Naamsvermelding-NietCommercieel-GelijkDelen.

Deze licentie laat toe het werk te kopiëren, distribueren, vertonen, op te voeren, en om afgeleid materiaal te maken, zolang Constructiv vermeld wordt als maker van het werk,

Contact

Voor opmerkingen, vragen en suggesties kun je terecht bij:

Constructiv Willem Van Peer Werkgroep: Alex Dierickx

Bernard Despiere Christof Termote Etienne Moernaut Filip François Geert Dumelie Johan Lepoudre Patrick Coene Philip Deltour

Silveer De Dobbelaere Yvo Borry

Teksten: Alex Dierickx Fabian Van Geert Willem Van Peer Tekeningen: Geert Dumelie Opmaak: Friso Claesen Leesgroep: Dr. Ir. Kurt De Proft

Jelle Loosveld Patrick Van Riet Werkgroep

H O U T 6.3 STERKTELEER EN BALKLAGEN Voorwoord

VOORWOORD

Situering

De bouwsector, een draaischijf van onze economie, heeft voortdurend te kampen met een groot aantal uitdagingen.

Een van deze uitdagingen is ervoor zorgen dat de sector over opgeleide arbeidskrachten beschikt.

Om deze nood aan arbeidskrachten te lenigen, besteedt Constructiv bijzondere aandacht aan het bouwonderwijs en aan de jongeren die kiezen voor een bouwopleiding.

Ook de bij- en nascholing van volwassenen blijft een noodzaak omdat de technieken en materialen sterk wijzigen en er meer aandacht zal gegeven worden aan het veilig en duurzaam bouwen.

Daarom heeft het Constructiv, samen met de beroepsorganisaties, opdracht gegeven aan redactieteams om

verschillende handboeken uit te werken. Deze modulaire handboeken kunnen een aanvulling zijn aan de publicaties van het WTCB. De redactieteams kunnen worden samengesteld uit instructeurs, docenten en lesgevers. Ook

beroepsverenigingen en mogelijk ook fabrikanten kunnen vakspecialisten uitvaardigen om een handboek te ontwikkelen dat overeenstemt met de huidige realiteit op de werkvloer.

Het modulair handboek Hout

Hoewel er heel wat boeken over hout en houtbewerking bestaan, is dit werk een niet te missen aanvulling: het geeft enerzijds een overzicht van de hedendaagse producten, technieken en toepassingen, én sluit anderzijds aan bij de al bestaande beroepsprofielen die stap voor stap omgezet worden in opleidingsprogramma’s.

Vele slimme mensen met slimme handen hebben met dit werk een onschatbare bijdrage geleverd om het

vakmanschap in ons land op een hoger peil te brengen. Dit handboek richt zich dan ook tot iedereen die het vak onder de knie wil krijgen. In bevattelijke taal en in een sterk visuele stijl worden alle aspecten van het beroep in de kleinste bijzonderheden omschreven en uitgelegd.

Het resultaat is een modulaire handboekenreeks die bruikbaar is als ondersteuning van de lessen voor verschillende opleidingen en doelgroepen. Deze inhouden worden ook gebruikt om het leermateriaal digitaal aan te bieden via de website www.buildingyourlearning.be

Natacha Jérouville Voorzitter Building on People

SAMENVATTING

CERTIFIED QUALITY SYS TEM

BCCA 9001ISO

Het eerste, inleidende, hoofdstuk gaat over de belangrijke plaats van hout als constructiemateriaal in de bouw. Het schetst de nood aan nauwkeurige sterkteberekeningen van de door balken op te nemen krachten, om zo de dimensionering van de balken te bepalen.

In het tweede hoofdstuk bespreken we de specifieke kenmerken van hout als bouwmateriaal. De unieke voordelen die van hout een aantrekkelijk bouwmateriaal maken, het verband tussen de sorteerklasse en de sterkteklasse alsook de keuring van het hout. Verder komen in dit hoofdstuk ook de verschillende soorten houten balken aan bod.

In het derde hoofdstuk bekijken we wat er allemaal een invloed heeft op de sterkte van hout. Hiervoor wordt er gekeken naar de structuur, het vochtgehalte, de klimaatklasse en de belastingsduur van het hout. Deze zijn van belang bij het ontwerp en de dimensionering van de houten balken.

Het vierde hoofdstuk behandelt de berekeningswijzen en ontwerpregels voor houten balken. Er wordt kort ingegaan op welke factoren een invloed hebben op de sterkte van de constructie en de verschillende te hanteren formules. Dit alles wordt verduidelijkt door twee rekenvoorbeelden.

Afsluitend bekijken we in het vijfde en laatste hoofdstuk nog welke toepassingen er zijn voor houten balken. Hiervoor worden eerst enkele begrippen overlopen, waarna we overgaan tot de verschillende soorten toepassingen voor balklagen. Tot slot worden er nog enkele aandachtspunten bij het plaatsen van balklagen toegelicht.

H O U T 6.3 STERKTELEER EN BALKLAGEN inHoud

INHOUD

VOORWOORD

3

SAMENVATTING

4

INHOUD

5

1. STERKTE VAN BALKLAGEN

6

2. HOUT ALS BOUWMATERIAAL

7

2.1. Tendens . . . . 7

2.2. Massief houten balken . . . . 8

2.2.1. Afmeting van het hout . . . .8

2.2.2. De CE- markering . . . .9

2.2.3. Verband tussen de sorteerklasse en de sterkteklasse . . . .10

2.3. Gelijmd gelamelleerd hout . . . .12

2.3.1. Sterkteklasse van gelijmd gelamelleerd hout. . . . .12

2.3.2. Eigenschappen van gelamelleerd hout . . . . .13

2.3.3. De CE- markering . . . .13

2.4. I-liggers op basis van hout. . . . .14

2.4.1. Samenstelling van I-liggers op basis van hout. . . . .14

2.4.2. Eigenschappen van houten I-liggers. . . . .14

2.4.3. De CE-markering . . . .16

3. INVLOEDEN OP DE STERKTE IN FUNCTIE VAN HET MATERIAAL

17

3.1. Eigenschappen van hout . . . .17

3.1.1. Structuur van het hout . . . .17

3.1.2. Vochtgehalte van het hout . . . .17

3.1.3. Klimaatklasse . . . .18

3.1.4. Belastingsduur . . . .19

4. BEREKENINGSWIJZEN

20

4.1. Ontwerpregels . . . .20

4.1.1. Eenvoudige ontwerpregels. . . .20

4.1.2. Bruikbaarheid van de ontwerpregels. . . .21

4.2. Externe invloeden op de sterkte van de constructie . . . .22

4.2.1. Benadering . . . .22

5. CONSTRUCTIE VAN BALKLAGEN

32

5.1. Begrippen . . . .32

5.2. Toepassing . . . .35

5.2.1. Begane grondvloeren . . . .35

5.2.2. Verdiepingsvloer . . . .35

5.2.3. Platdakvloeren . . . .37

5.3. Plaatsing . . . .38

5.3.1. Horizontaal . . . .38

5.3.2. Verticaal . . . .39

5.3.3. Stellen van een balklaag . . . .39

6. VERKLARENDE WOORDENLIJST

41

Houten balken nemen een belangrijke plaats in als constructiemateriaal in de bouw. Ze hebben gunstige

eigenschappen om krachten op te nemen, te verdelen en over te brengen naar onderliggende dragende constructies.

Dit voordeel wordt bekomen met een beperkte gewichtsverhoging van de constructie. Bijkomend is een grote overspanning tussen twee steunpunten mogelijk, vooral gelamineerde balken gedragen zich hiervoor zeer verdienstelijk.

De toenemende belangstelling voor het bouwen met hout heeft er toe bijgedragen dat houten constructies vakkundig berekend worden. Het te hoog dimensioneren van balken behoort tot de geschiedenis. Vandaag baseren we ons op nauwkeurige sterkteberekeningen om rationele afmetingen te bekomen.

Evoluties in de manier waarop met balklagen gewerkt wordt, bestaan uit wijzigingen in de materialen waaruit balklagen zijn opgebouwd. En in de manieren waarop de verbindingen tot stand komen.

Steeds nieuwere materialen komen op de markt, deze zijn dikwijls veel minder arbeidsintensief en ook duurzamer.

Voor de verbindingen en verankeringen met de muren zijn er nu metalen hulpstukken beschikbaar waarin we de balken plaatsen.

1. STERKTE VAN BALKLAGEN

Geert Dumelie

Verbindingshaak tussen balken

H O U T 6.3 STERKTELEER EN BALKLAGEN Hout alS bouwmateriaal

2.1. Tendens

Voor de constructie van balklagen, ook roostering genoemd wordt meestal gebruik gemaakt van Europees en Canadees naaldhout.

Voor de kwaliteitseisen kan de STS 31-32 een leidraad zijn en voor de bepaling van de afmeting worden bij voorkeur standaardmaten gebruikt.

Hout is één van de oudste bouw- en constructiematerialen en ondanks de aanwezigheid van vele concurrerende materialen, blijft massief hout zijn waarde voor vele toepassingen behouden.

Het gebruik van hout kent eveneens een gunstige vooruitgang in de productie van nieuwe houtproducten. De waardering van houtskeletbouw en houtstapelbouw als bouwmethoden dragen bij tot deze evolutie.

Naast een ruim aanbod aan houtsoorten die geschikt zijn als structuurhout, kunnen we ook gebruik maken van verschillende soorten van gelijmde gelamineerde houten balken en het ruime aanbod van samengestelde I-liggers op basis van hout.

De unieke voordelen van hout zijn bepalend voor het succes van deze constructiematerialen, we spreken van :

• milieuvriendelijk bouwmateriaal;

• hernieuwbaar, natuurlijk en organisch materiaal;

• gunstige mechanische sterkte ten opzichte van het eigen gewicht;

• thermische isolerende waarde;

• goede akoestische eigenschappen;

• gemakkelijk en energie zuinig te bewerken materiaal.

2. HOUT ALS BOUWMATERIAAL

2.2. Massief houten balken

2.2.1. Afmeting van het hout

Alhoewel de berekening van de afmetingen en de hart op hart afstand van de balk niet tot het werk van de timmerman behoort, is een basiskennis van de verschillende factoren die in deze berekening een rol spelen wenselijk.

Voor de berekening moet men met enkele begrippen rekening houden :

• betrouwbaarheidseisen;

• veiligheidseisen;

• het vloergewicht;

о bij een verdiepingsvloer is dit het gewicht van de

vloerbedekking, de balklaag en het plafond (samen ongeveer 1,0 à 1,2 kN/m²);

• de nuttige vloerbelasting voor woningen wordt bepaald op 2,0 kN/m²;

• overspanning van de balk;

• de hart op hart afstand;

• bij gebruik van plaatmateriaal als bekleding moet rekening worden gehouden met de standaard maten van het gebruikte plaatmateriaal.

afstand

h.o.h.(m) Nominale houtdoorsnede 2 zijden geschaafd (mm)

38 x 125 50 x 125 63 x 150 63 x 175 75 x 200 75 x 225

38 x 120 50 x 120 63 x 145 63 x 170 75 x 195 75 x 220 0,3

Max. overspanning (m)

2,96 3,25 4,24 4,97 6,20 6,82

0,4 2,69 2,95 3,85 4,51 5,63 6,19

0,6 2,35 2,58 3,36 3,94 4,92 5,41

1,0 ^{1,98 2,17 2,84 3,32 4,15 4,56}

1,2 ^{1,86 2,04 2,67 3,13 3,90 4,29}

H O U T 6.3 STERKTELEER EN BALKLAGEN Hout alS bouwmateriaal

Elke houtsoort heeft zijn specifieke eigenschappen, dit betekent dat ook de mechanische eigenschap van iedere houtsoort stuk voor stuk verschilt. Bij het ontwerpen van dragende constructies uit hout vraagt dit het nodige berekeningswerk.

Om doeltreffend te kunnen werken is hout onderverdeeld in een systeem van sterkteklassen. Hierdoor kunnen we houtsoorten met gelijkaardige mechanische sterktes groeperen, dit heeft ook het voordeel dat ze op mechanisch vlak onderling uitwisselbaar worden.

Bij het ontwerp worden specifieke sterkteklassen voorgeschreven met de karakteristieke sterktewaarden van deze klasse :

• buigweerstand;

• trekweerstand;

• elasticiteit.

2.2.2. De CE-markering

De CE-markering van structuurhout is noodzakelijk om op ondubbelzinnige en zichtbare wijze de sterkte van het hout te herkennen en om, in geval van betwisting, te kunnen achterhalen wie verantwoordelijk is voor de toekenning van deze prestaties. Het is een verklaring van het bedrijf dat zijn product conform is aan de specificaties van de norm EN 14080.

Volgens de huidige norm mag er geen structuurhout verhandeld worden dat niet op sterkte is gekeurd.

De CE-markering kan op twee manieren kenbaar gemaakt worden : • het merkteken kan op het hout zelf geplaatst worden;

• elk lot hout moet dan wel voorzien worden van een etiket met een minimaal aantal gegevens. 

De controle of het hout voldoet aan de certificering kan uitgevoerd worden door een genotificeerd organisme, in ons land is dit WOOD.BE. Zij kunnen de conformiteit van uw product nagaan met de eisen van de norm NBN EN 14081-1/A1.

Men gebruikt twee methoden om de sterkteklasse van een houtsoort te bepalen volgens de norm NBN EN 14081:

• de visuele methode, deze deelt structuurhout afkomstig van naaldbomen in volgens een eigen visuele classificatie die uit de volgende klassen bestaat : S4, S6, S8 en S10 (volgens de norm NBN B 16-520). Deze stemmen respectievelijk overeen met de sterkteklassen C16, C18, C24 en C30;

Geert Dumelie

buigweerstand

Geert Dumelie

trekweerstand

Geert Dumelie

elasticiteit

2.2.3. Verband tussen de sorteerklasse en de sterkteklasse

In tegenstelling tot loofhout wordt bij naaldhout een rechtstreeks verband gelegd tussen de sterkteklasse en de sorteerklasse.

Sorteerklasse S4 S6 S8 S10

weerstandsklasse C16 C18 C24 C30

De sorteerklasse wordt bepaald door : • aantal kwasten;

• grootte van de kwasten;

• vezelverloop;

• groeiringbreedte;

• wankanten;

• barsten;

• vervormingen;

• harszakken, tussenschors;

• insectenaantasting, schimmelaantasting;

• mechanische beschadiging.

Onderstaande tabel verduidelijkt de sorteerklasse : overzichtstabel met grenzen van toegelaten gebreken

Sorteerklasse S4 S6 S8 S10

kwasten  

Geen marginale toestand Km ≤ 1/2 Kt ≤ 1/2 Kt ≤ 1/2 Kt ≤ 1/3 Km ≤ 1/5, Kt ≤ 1/5 Marginale toestand Km > 1/2 Kt ≤ 1/3 Kt ≤ 1/3 Kt ≤ 1/5  /

Vezelverloop ≤ 1/6 ≤ 1/6 ≤ 1/10 ≤ 1/10

Groeiringbreedte  /

Algemeen ≤ 10 mm ≤ 6 mm ≤ 6 mm ≤ 6 mm

Orégon/Douglas / ≤ 10 mm ≤ 10 mm ≤ 6 mm

Wan Afname van het zijvlak en/of het vlak ≤ 1/3 van de afmeting : lengte onbeperkt

barsten  

Niet doorgaand Maximum 1500 mm of ≤ 1/2 van de lengte van het hout Maximum 1000 mm of ≤ 1/4 van de lengte van het hout Doorgaand Maximum 1000 mm of ≤ 1/4 van de lengte van het hout Enkel op uiteinden, maximaal éénmaal de breedte van

het hout

Vervormingen  

Bow ≤ 20 mm per 2 m ≤ 10 mm per 2 m

Spring ≤ 12 mm per 2 m ≤ 8 mm per 2 m

Twist ≤ 2 mm per 25 mm breedte over 2 m ≤ 1 mm per 25 mm breedte over 2 m

Cup  /

Harszakken, tussenschors  

Niet doorgaand < b geen beperking zoniet dezelfde limieten als voor barsten Doorgaand < 1/2 b geen beperking zoniet dezelfde limieten als voor barsten Insectenaantasting Niet toegelaten; zwarte wormgaatjes toegestaan

Schimmelaantasting  

Verblauwing Onbeperkt toegelaten

Vuur, roodstreperigheid Nagelvast : max. 1/4 b en/of 1/4 d; max. 0,5 m lengte Niet toegelaten

H O U T 6.3 STERKTELEER EN BALKLAGEN Hout alS bouwmateriaal

Kwastenprojectie waarbij Km zone met de zwakste marginale zone

Wandkanten

Twist: scheluwte Vezelverloop op dosse vlak

Drukgroei

Geert Dumelie

Marginale zone: 1/4 h - Kt: kwastentotaal

Barsten niet doorgaand Vezelverloop op kwartiervlak

Bow: vervorming in het langsvlak

Groeiringbreedte bepalen: kwartier Groeiringbreedte bepalen: dosse

2.3. Gelijmd gelamelleerd hout

2.3.1. Sterkteklasse van gelijmd gelamelleerd hout

De Europese norm NBN EN 14080 voorziet een

weerstandsklassering voor horizontaal samengesteld gelijmd gelamelleerd hout dat uit minstens vier lamellen bestaat. Er worden verschillende weerstandsklassen gedefinieerd en de karakteristieke weerstand, maatvastheid en volumieke massa zijn opgegeven. Deze norm beperkt zich tot gelijmd gelamelleerd naaldhout.

Nuttige gegevens bij de kennis van de sterkte van gelijmd gelamelleerd hout zijn :

• de hoofdletters GL : GluedLaminatedTimber = gelamineerd hout;

• de kleine letter c : combinatie van lamellen uit verschillende sterkteklassen;

• de kleine letter h : homogeen opgebouwd uit lamellen van dezelfde sterkteklasse;

• het getal staat voor de buigweerstand in N/mm².

overzichtstabel met de sterkteklasse van de meest gebruikte gelamelleerde balken

Sterkteklasse gl24h gl24c gl28h gl28c gl32h gl32c gl36h gl36c

Rekenwaarden sterkteklassen in N/mm²  

Buigweerstand 24 24 28 28 32 32 36 36

Trekweerstand parallel  16,5 14 19,5 16,5 22,5 19,5 26 22,5

Trekweerstand loodrecht  0,5

Drukweerstand parallel  24 21 26,5 24 29 26,5 31 29

Drukweerstand haaks  2,7 2,4 3 2,7 3,3 3 3,6 3,3

Schuif- en Torsweerstand 2,5

Rekenwaarden stijfheid in N/mm²

(Elasticiteitsmodulus)  

Parallel 11600 11600 12600 12600 13700 13700 14700 14700

Haaks 390 320 420 390 460 420 490 460

Schuifmodules 720 590 780 720 850 780 910 850

Rekenwaarden dichtheid in kg/m³  

Dichtheid 380 350 410 380 430 410 450 430

Tabel met de sterkteklasse van de meest gebruikte gelamelleerde balken

H O U T 6.3 STERKTELEER EN BALKLAGEN Hout alS bouwmateriaal

2.3.2. Eigenschappen van gelamelleerd hout

lengte

Gelamelleerd hout laat grotere overspanningen toe, lengten boven de 12 m kunnen vlot geleverd worden. Die langere lengtes bieden tevens het voordeel dat men de balken doorlopend over meerdere steunpunten kan voorzien, wat in een vlottere plaatsing resulteert.

maatvastheid

Door het hanteren van de gepaste lijmtechnieken, kunnen de spanningen in het hout beperkt worden. Hetgeen resulteert in een betere vormvastheid.

techniciteit

De CE-markering en de ETA-goedkeuring garanderen de mechanische eigenschappen van de balken.

mechanische weerstand

De mechanische weerstanden (trek- , druk- , buig- , en

torsweerstand) zijn bij gelamelleerd hout gunstiger dan bij massieve balken.

2.3.3. De CE-markering

Gelijmde gelamelleerde balken worden als structuurhout gebruikt en moet zoals we reeds eerder meldden voorzien zijn van de CE- markering om, in geval van betwisting, te kunnen achterhalen wie verantwoordelijk is voor de toekenning van deze prestaties. Het is een verklaring van het bedrijf dat zijn product conform is aan de specificaties van de norm EN 14080.

2.4. I-liggers op basis van hout

De I-liggers of I-profielen zijn bekend van de staalprofielen, maar worden ook in houtuitvoering toegepast.

Ze worden voornamelijk toegepast als repetitieve elementen, zoals : • vloerroosteringen;

• dakkepers;

• wandstijlen.

Bij een belaste ligger zal het optredende buigmoment worden opgenomen door de onderflens en de bovenflens, terwijl de lijfplaat de dwarskracht zal opnemen. Mits inachtneming van een minimale afstand ten opzichte van het dichtstbijzijnde steunpunt, kunnen we de lijfplaat plaatselijk doorboren om grotere leidingen dwars door de roostering aan te brengen. De structurele beplating boven op de roostering verzekert de zijwaartse stabiliteit tegen het uitknikken van gedrukte bovenflens van de I-liggers.

2.4.1. Samenstelling van I-liggers op basis van hout

Houten I-liggers bestaan uit een samenvoeging van : • een onderflens;

• een bovenflens;

• een lijfplaat.

Tijdens het productieproces worden de flenzen op maat gemaakt en voorzien van een groef. In deze groef wordt de lijfplaat met watervaste lijm onder hoge druk verlijmd tot een I-ligger.

2.4.2. Eigenschappen van houten I-liggers

lengte

Houten I-liggers worden geproduceerd met een lengte van 12 m.

Ze kunnen in deze lengte ook vlot geleverd worden. Resultaat is dat men grote overspanningen kan behalen en relatief weinig afval heeft bij verzagen tot kleinere delen. Die langere lengtes bieden tevens het voordeel dat men de liggers doorlopend over meerdere steunpunten kan voorzien, wat in een vlottere plaatsing resulteert.

Hoge stijfheid

De lijfplaat wordt uit een homogeen plaatmateriaal gemaakt, en de flenzen worden gemaakt uit hout met een betere

sorteerklasse. Hierdoor heeft het product relatief hoge sterkte- en stijfheidseigenschappen.

Geert Dumelie

I-Ligger

Geert Dumelie

I-ligger met CE markering

H O U T 6.3 STERKTELEER EN BALKLAGEN Hout alS bouwmateriaal

laag gewicht

Bij eenzelfde belasting en tussenliggende afstand, zijn I-liggers 40%

lichter dan traditionele balken van massief hout.

eenvoudige bewerkbaarheid

De I-liggers zijn licht, eenvoudig te verzagen en kunnen bewerkt worden met behulp van traditioneel gereedschap. Bijkomende grotere doorboringen kunnen ook aangebracht worden.

maatvast en perfect recht

I-liggers hebben een vochtigheidsgraad die aanzienlijk lager ligt dan een traditioneel gezaagde balk van timmerhout, daardoor is er praktisch geen sprake meer van kromtrekken, torsie en krimpen van het product. Bij toepassing in een roostering hebben I-liggers het voordeel dat het kraken van de vloer kan vermeden worden behoudens een correcte installatie van de producten.

Hoge isolatiewaarden

Van alle gangbaar gebruikte bouwmaterialen heeft hout de beste structurele isolatiewaarde. Het isoleert namelijk 15 keer beter dan beton, waardoor er minder extra isolatie vereist is en er minder energie nodig is voor opwarming en afkoeling. Bij toepassingen als dak of wand levert een houten I-ligger daarboven een minimale koudebrug op. Door het dunne lijf is warmtetransport door de houten I-ligger zeer gering (de thermische geleiding voor zowel de flens- als het lijfmateriaal bedraagt 0,13W/mK, waarbij de natuurlijke variatie in de dichtheid van de materialen reeds in rekening is genomen). Tevens laten de verschillende beschikbare hoogtes een dikker isolatiepakket, tot meer dan 40 cm, toe voor daken en wanden.

ecologisch aspect

Er wordt tot driemaal minder hout verbruikt dan voor een traditioneel gezaagde balk met gelijkwaardige mechanische eigenschappen.

techniciteit

De CE-markering en de ETA-goedkeuring garanderen de mechanische eigenschappen van de I-liggers.

minimale karakteristieken Naam breedte

(mm) hoogte

(mm) Mk

(kNm) Vk (kN) EI

(kNm²) GA (kN)

I - Joist 45/240 45 240 8,92 10,69 474 2030

I - Joist 60/240 60 240 11,87 11,38 614 2030

I - Joist 90/240 90 240 17,75 11,76 948 2030

I - Joist 45/300 45 300 11,74 12,9 803 2250

I - Joist 60/300 60 300 15,57 13,74 1038 2250

I - Joist 90/300 90 300 23,21 14,19 1598 2250

I - Joist 45/360 45 360 14,01 17,84 1369 4780

I - Joist 60/360 60 360 18,52 16,97 1611 3320

I - Joist 90/360 90 360 27,51 17,25 2475 3320

lichte samengestelde liggers die voldoen aan de vereisten zonder verdere bewijsvoering

Naam Finnforest Steico - Joist JJ - Joist Boise BCI LPI - Joist

ETA 02/0026 ETA 06/2038 ETA 10/0335 ETA 10/0335 ETA 12/0480

I - Joist 45/240 FJI 45/240 SJ 45/240 JJI 245 B* 241 BC15000,2.0E LPI 32 Plus - 240

I - Joist 60/240 FJI 58/240 SJ 60/240 JJI 245 D* 241 BC160,2.0E LPI 42 Plus - 240

I - Joist 90/240 FJI 89/240 SJ 90/240 / 241 BC190,2.0E LPI 52 Plus - 240

I - Joist 45/300 FJI 45/300 SJ 45/300 JJI 300 B 302 BC15000,2,0E LPI 32 Plus - 300

I - Joist 60/300 FJI 58/300 SJ 60/300 JJI 300 D 302 BC160,2,0E LPI 42 Plus - 300

I - Joist 90/300 FJI 89/300 SJ 90/300 / 302 BC190,2,0E LPI 52 Plus - 302

I - Joist 45/360 / SJ 45/360 JJI 350 C* 356 BC16000,2,0E* LPI 32 Plus - 360

I - Joist 60/360 FJI 58/360 SJ 60/360 JJI 350 D* 356 BC160,2,0E* LPI 42 Plus - 360

2.4.3. De CE-markering

De houten I-liggers moeten de Europese technische goedkeuring (ETA) evenals de CE-markering bezitten, om op ondubbelzinnige en zichtbare wijze de sterkte van het hout te herkennen. Deze is ook nodig om, in geval van betwisting, te kunnen achterhalen wie verantwoordelijk is voor de toekenning van deze prestaties. Zowel de goedkeuring (ETA) als de CE-markering kan u terugvinden op de lijfplaat van de ligger.

Naargelang de fabrikant kunnen de I-liggers op het vlak van de mechanische eigenschappen van elkaar verschillen.

H O U T 6.3 STERKTELEER EN BALKLAGEN inVloeden op de Sterkte in funCtie Van Het materiaal

3.1. Eigenschappen van hout

3.1.1. Structuur van het hout

Het mechanisch gedrag van het hout wordt bepaald door de opbouw ervan. De moleculen in de celwanden en op iets grotere schaal de houtvezels, zijn de elementen die de sterkte en de vervorming van het hout bepalen.

• De sterkte en de vervorming van constructiebalken vertonen in de richting van de vezels veel hogere waarden dan loodrecht op de vezels;

• De treksterkte loodrecht op de vezels is klein door de beperkte aanhechting tussen de vezels onderling;

• In de lengterichting kunnen de houtvezels gemakkelijk verschuiven waardoor hout een lage schuifsterkte bezit;

• De druksterkte evenwijdig aan de vezel wordt bepaald door het uitknikken van de afzonderlijke houtvezels;

• De treksterkte evenwijdig aan de vezels wordt bepaald door het verbreken van de aanhechting tussen de houtvezels onderling.

3.1.2. Vochtgehalte van het hout

• Hout kan vocht opnemen of afstaan, afhankelijk van de relatieve vochtigheid van de omgeving. Het vochtgehalte heeft een grote invloed op de sterkte van het hout. Vocht doet de vezels verweken waardoor de sterkte vermindert.

• Ook het werken van het hout heeft een invloed op de sterkte. Er ontstaan volumeveranderingen van het hout ten gevolge van krimp bij droging en zwellen bij vochtopname. Bij dragende constructies moet rekening gehouden worden met het werken van hout en de gevolgen hiervan.

• Hout wordt na het zagen zo vlug mogelijk gedroogd tot een vochtgehalte van 20 %, door middel van natuurlijke droging. Indien hout, vooral bij kunstmatige droging, te snel of te ver gedroogd wordt is de kans op vervormen of scheuren groot.

3. INVLOEDEN OP DE STERKTE IN FUNCTIE VAN HET MATERIAAL

Geert Dumelie

Vormveranderingen bij het drogen van hout

Krimpen van het hout is totaal verschillend in de drie verschillende richtingen :

• radiaal : loodrecht op de groeiringen 0,15 % per % vochtgehalte van het hout

• tangentieel : evenwijdig aan de groeiringen 0,30 % per % vochtgehalte van het hout

• axiaal : in de lengterichting 0,01 % per % vochtgehalte van het hout Het is aanbevolen het hout te conditioneren tot een vochtgehalte dat zoveel mogelijk overeenstemt met de omgevingsvoorwaarden.

3.1.3. Klimaatklasse

Omdat de sterkte en de stijfheid van hout afnemen naarmate het klimaat “ongunstiger” is, wordt een onderscheid aangebracht in

“klimaatklassen”.

We houden rekening met de ruimte waar de constructie zich bevindt en onderscheiden volgende kenmerken :

• de relatieve luchtvochtigheid;

• de overwegend voorkomende temperatuur.

Uitgaande van deze twee kenmerken van het klimaat wordt de klimaatklasse gemaakt.

klimaatklasse 1 : een droog milieu

Een houtvochtigheid die bij 20 °C overeenstemt met een relatieve luchtvochtigheid die slechts enkele weken per jaar boven de 65%

is. Dit doet zich voor in verwarmde binnenruimten. Het gemiddeld evenwichtsvochtgehalte van de meeste naaldhoutsoorten is < 12%.

klimaatklasse 2 : een vochtig milieu

Een houtvochtigheid die bij 20 °C overeenstemt met een relatieve luchtvochtigheid die slechts enkele weken per jaar boven de 85% is.

Dit doet zich voor in niet-permanent verwarmde binnenruimten of in buiten ruimten onder dak. Het gemiddeld evenwichtsvochtgehalte van de meeste naaldhoutsoorten is < 20 %.

klimaatklasse 3 : een buitenmilieu

Alle andere gevallen. Het gemiddeld evenwichtsvochtgehalte van de meeste naaldhoutsoorten is > 20 %.

Geert Dumelie

Radiaal – tangentieel – axiaal

H O U T 6.3 STERKTELEER EN BALKLAGEN inVloeden op de Sterkte in funCtie Van Het materiaal

3.1.4. Belastingsduur

We maken een onderscheid op basis van de belastingsduur. Ook de belastingsduur wordt in klassen ingedeeld. De sterkte en de stijfheid van hout zullen afnemen naar gelang de optredende belasting langere tijd aanwezig is. Klasse V, de ogenblikkelijke belasting, is hier een uitzondering op.

klasse i : blijvend, meer dan 10 jaar

Alle permanente belastingen en veranderlijke belasting voor

bouwwerken met een referentieperiode groter dan 10 jaar, zoals het eigen gewicht van de constructie.

klasse ii : lange duur, van 6 maanden tot 10 jaar

Alle permanente belastingen en veranderlijke belasting voor bouwwerken met een referentieperiode kleiner dan 10 jaar, zoals langdurige opslag van goederen.

klasse iii : middelmatige duur, van 1 week tot 6 maanden Geldt voor alle extreme waarden van de veranderlijke belastingen.

behoudens die genoemd in klasse IV, zoals overlast op vloeren.

klasse iV : korte duur, minder dan 1 week

Dit zijn belastingen zoals sneeuw.

klasse V : ogenblikkelijk, 5 seconden

Dit zijn belastingen zoals wind en accidentele belasting.

4.1. Ontwerpregels

We maken een onderscheid tussen de aard en de omvang van de constructie.

Indien de toepassing van gezaagd hout in draagconstructies beperkt blijft tot de kleinere overspanningen van vloeren en gordingen en verdiepingshoge kolommen en gevelstijlen, kunnen we een eenvoudige berekening hanteren.

Bij normaal belaste houten vloeren en daken zijn voor een eerste schatting van de afmetingen ontwerpregels bruikbaar in combinatie met een grondige situatiestudie. Een eerste schatting van afmetingen is vaak ook gebaseerd op een vakkundige ervaring.

4.1.1. Eenvoudige ontwerpregels

De hoogte van de balk wordt bepaald door de overspanning van de balk.

De breedte van de balk staat in verhouding tot de hoogte van de balk.

De breedte van de balk is bepalend voor de onderlinge afstand tussen de balken.

Deze eenvoudige formules kunnen toegepast worden voor vloeren en voor daken.

Begrippen

• L : overspanning van de balk, is een opgegeven maat;

• h : hoogte van de balk, moet berekend worden - de gevonden maten corrigeren naar courante handelsmaten;

• b : breedte van de balk, moet berekend worden - de gevonden maten corrigeren naar courante handelsmaten;

• a : de minimale h.o.h. afstand van de balken - de h.o.h. afstand van de balken wordt vooral bepaald door de afmetingen van de toe te passen vloerplaten en de daarvoor geldende eis : minimaal een beplating aan beide zijden van de balken en ondersteuning aan de randen.

Formule

• h : kan variëren van L/15 tot L/20

4. BEREKENINGSWIJZEN

H O U T 6.3 STERKTELEER EN BALKLAGEN berekeningSwijzen

Voorbeeld

Gegeven : de overspanning van de balk bedraagt 360 cm

Gevraagd : hoeveel moet de hoogte en de breedte van de balk zijn?

Uitwerking :

h = 360 cm / 20 = 18 cm b = 18 cm / 6 = 3 cm a_vloeren = 3 x 10 = 30 cm a_daken = 3 x 15 = 45 cm

4.1.2. Bruikbaarheid van de ontwerpregels

Zoals eerder vermeld in dit hoofdstuk worden deze ontwerpregels gebruikt bij eenvoudige constructies van beperkte omvang.

Bij een voorcalculatie waar een eerste schatting wordt gedaan maakt men eveneens gebruik van deze berekeningsmethode.

Na een uitgebreide sterkteberekening blijven deze ontwerpregels een handige controle op berekeningsfouten.

Geert Dumelie

Rekenvoorbeeld eenvoudige ontwerpregel invoegen

4.2. Externe invloeden op de sterkte van de constructie

4.2.1. Benadering

Naargelang de gegevens waarover we beschikken kunnen we de formule in diverse omstandigheden gebruiken.

Bepalende factoren blijven steeds : • de belasting op de constructie;

• de afstand tussen twee steunpunten;

• de afmetingen van de dragende balken;

• de tussenafstand van de dragende balken;

• de elasticiteit van het gebruikte materiaal;

• de invloed van het oppervlaktetraagheidsmoment;

• de maximaal getolereerde doorbuiging.

de belasting op de constructie

Deze is verschillend naargelang we spreken over een vloerconstructie of een dakconstructie.

Gemeenschappelijk voor deze constructie is het eigengewicht van de materialen. Dit is een permanente belasting, ze is steeds aanwezig (klasse I).

Bij zowel platte daken als hellende daken speelt de invloed van wind, regen of sneeuw een rol. Dit is een wisselende belasting, ze is verschillend naargelang de weersomstandigheden (klasseIV).

In functie van de geografische ligging kan deze belasting

verschillend zijn, hiervoor bestaan gegevens die eenvoudig kunnen geraadpleegd worden bij het Nationaal Geografisch Instituut (NGI).

Geert Dumelie

Schematische voorstelling permanente belasting

Geert Dumelie

Schematische voorstelling wisselende belasting

NGI

H O U T 6.3 STERKTELEER EN BALKLAGEN berekeningSwijzen

Vloeren kunnen belast worden door het plaatsen van meubilair op de constructie. Dit is niet alleen het eigen gewicht van een meubel maar ook de inhoud, denk hierbij aan een boekenkast volgestapeld met boeken. In dit geval spreken we van een statische belasting.

Naargelang de bestemming van het lokaal kunnen zich meerdere personen op de vloer bevinden. Vermits deze personen zich bewegen spreken we van een dynamische belasting. Bij een dynamische belasting wordt het gewicht van de persoon met de factor 1,2 vermenigvuldigd.

de afstand tussen twee steunpunten

De afstand tussen twee steunpunten noemen we in bouwkundige termen ook de overspanning. Deze overspanning is afhankelijk van het ontwerp van de constructie. Meestal wordt bij massieve houten balken de overspanning beperkt tot maximum 6 meter, deze keuze is vooral te wijten aan de beschikbare lengte van de balken.

Indien een overspanning van meer dan 6 meter moet overbrugd worden, kunnen we opteren voor :

• gelamineerde balken;

• houten I-profielen;

• massieve balken met vingerlas.

de afmetingen van de dragende balken

De afmetingen van de dragende balken worden gekozen in functie van de handelsmaten.

Geert Dumelie

Schematische voorstelling statische belasting

Geert Dumelie

Schematische voorstelling dynamische belasting

Geert Dumelie Geert Dumelie

Rekenvoorbeeld eenvoudige ontwerpregel invoegen

de tussenafstand van de dragende balken

De tussenafstand van de dragende balken hangt af van de

ontwerpregels, maar is in de praktijk ook afhankelijk van de breedte van de isolatieplaten of -dekens.

de elasticiteit van het materiaal

De elasticiteit van constructiehout is hoofdzakelijk van belang voor de lengterichting van de balk. De elasticiteit van hout is verschillend in de lengte richting ten opzichte van de dwarsrichting van het hout.

De elasticiteit van een materiaal wordt gekenmerkt door zijn elasticiteitsmodulus.

Voor hout dwars over de vezels bedraagt de elasticiteitsmodulus 600 tot 1000 N/mm².

Voor hout langs over de vezel ligt de elasticiteitmodulus aanzienlijk hoger, van 9000 tot 16000 N/mm².

In tegenstelling tot de meeste materialen verschillen deze waarden naargelang de houtsoort en de sorteerklasse van het hout.

De invloed van het oppervlaktetraagheidsmoment

De vorm en de afmetingen van de draagconstructie zijn bepalend voor het oppervlaktetraagheidsmoment. Bij dragende constructies uit hout gebruiken we hoofdzakelijk balken met een rechthoekige doorsnede.

Voor balken met een rechthoekige doorsnede wordt het oppervlaktetraagheidsmoment rond de x-as als volgt berekend :

I = (b x h³) 12

Voor I-profielen is de formule van het

oppervlaktetraagheidsmoment rond de x-as : I = (b x h³) - ((b - i) x (h - 2f)³)

12 12

De tekening hiernaast brengt hierbij verduidelijking.

Geert Dumelie

Schematische voorstelling verschillende tussenafstanden dragende balken

Geert Dumelie

Schematische voorstelling rechthoekige houten doorsnede

Fabian Van Geert

H O U T 6.3 STERKTELEER EN BALKLAGEN berekeningSwijzen

Geert Dumelie

Doorbuiging bij een wand

Geert Dumelie

Doorbuiging bij een balk

Geert Dumelie

Doorbuiging bij een dakspant

getolereerde doorbuiging bij dragende balken Voor scheurgevoelige materialen, zoals hout, bedraagt de getolereerde doorbuiging 1/500.

Hierbij baseren we ons op de norm NBN B-03-003. In de rekenvoorbeelden hanteren we 0,002 x de lengte van de balk.

Ter verduidelijking :

• Voor een wand van 2,60 m of 2600 mm is de maximale doorbuiging :

о Maximale doorbuiging = 0,002 x 2600 mm = 5,2 mm • Voor een vloerbalk van 5,20 m of 5200 mm is de maximale

doorbuiging :

о Maximale doorbuiging = 0,002 x 5200 mm = 10,4 mm

• Voor een zadeldak met spantbenen van 6 m of 6000 mm is de maximale doorbuiging :

о Maximale doorbuiging = 0,002 x 6000 mm = 12 mm Berekeningsvoorbeeld

Als gegeven nemen we een constructie die is opgebouwd uit vurenhouten balken met volgende eigenschappen :

• Breedte : 60 mm • Hoogte : 165 mm • Lengte : 4800 mm • Sorteerklasse : C18

Uit deze gegevens kunnen bijkomende gegevens afgeleid of berekend worden :

Vurenhout klasse C18 heeft een elasticiteitmodulus van 9000 N/mm².

Voor een balk met breedte (b) 60 mm en hoogte (h) 165 mm kunnen we het oppervlaktetraagheidsmoment (I) berekenen volgens de formule :

I = (b x h³) 12

• I = (60 mm x (165 mm)³) / 12 • I = (60 mm x 4492125 mm³) / 12 • I = (269527500 mm⁴) / 12

Met deze gegevens kunnen we aan de slag en kunnen we ons buigen over de formules uit de sterkteleer.

belastingsituatie max. moment doorbuiging

Vrij opgelegd op twee steunpunten met een

puntbelasting in het midden. M = (P x L)

4 f = (P x L³) (48 x E x I)

Vrij opgelegd op twee steunpunten met een

puntbelasting op een willekeurige plaats. M = (P x a x b)

L f = (5 x M x L²)(48 x E x I)

Aan één zijde ingeklemd en met een

puntbelasting op het andere einde. M = P x L f = (P x L³)(3 x E x I)

Op twee punten vrij opgelegd met een gelijkmatig verdeelde belasting over de gehele lengte.

M = (Q x L²)

8 f = (5 x Q x L⁴) (384 x E x I)

Op twee punten vrij opgelegd met een

driehoekbelasting. M = 0,128 x Q x L f = (0,0134 x Q x L³)(E x I)

Aan één zijde ingeklemd met een gelijkmatig

verdeelde belasting over de gehele lengte. M = (Q x L²)

2 f = (Q x L⁴) (8 x E x I)

Aan twee zijden ingeklemd met een gelijkmatig

verdeelde belasting over de gehele lengte. M = (Q x L²)

12 f = (Q x L⁴) (384 x E x I)

Aan twee zijden ingeklemd met een

puntbelasting in het midden. M = (P x L)

8 f = (P x L⁴) (192 x E x I)

H O U T 6.3 STERKTELEER EN BALKLAGEN berekeningSwijzen

Lijst van gebruikte symbolen σ : spanning in N/mm² M : buigmoment in Nmm

W : weerstandsmoment tegen buiging in mm³ I : traagheidsmoment in mm⁴

f : doorbuiging in mm

E : elasticiteitsmodulus in N/mm² P : puntbelasting in N

Q : gelijkmatig verdeelde belasting, we maken een onderscheid tussen:

• volume belasting (N/mm³) • oppervlaktebelasting (N/mm²) • lijnlast (N/mm)

In de berekeningen voor houtbalken gebruiken wij de lijnlast (N/mm) als gelijkmatig verdeelde belasting.

k : constante afhankelijk van de formule n : constante afhankelijk van de formule  rekenvoorbeeld 1 - plat dak

Op een bestaand dak van 4,8 m op 7,10 m moet een nieuwe dakafwerking geplaatst worden. De constructie is opgebouwd uit vuurhouten balken 60/165 die onderling hart op hart 0,43 m van elkaar liggen. De sorteerklasse van deze balken is C18, deze balken hebben een elasticiteitsmodulus van 9000 N/mm².

We tolereren een doorbuiging van 0,002 x 4800 mm = 9,6 mm = f De kruip die ontstaat door het eigengewicht van de balken, wordt in dit voorbeeld als verwaarloosbaar beschouwd. In principe is de berekening dus enkel geldig voor kort durende belastingen.

Geert Dumelie

Gevraagd

Hoeveel mag de belasting per m² bedragen voor deze

dakconstructie? Er van uitgaan dat de doorbuiging maatgevend is en niet de maximale spanning in het hout.

Berekeningswijze

We starten vanuit een beginsituatie van een balk vrij opliggend en rustend op twee steunpunten, waarop over de gehele lengte een gelijkmatig verdeelde belasting wordt aangebracht.

We hanteren hiervoor de formule : f = (5 x Q x L⁴)

(384 x E x I)

De gekende gegevens in deze formule zijn :

• het traagheidsmoment I (zie 4.2.2) I = 22460625 mm⁴

• lengte van de balk L = 4800 mm

• elasticiteitsmodule van C 18 E = 9000 N/mm² • maximale doorbuiging f f = 9,6 mm Uit deze formule leiden we Q af :

Q = (384 x E x I x f) (5 x L⁴)

• Q = (384 x 9000 N/mm² x 22460625 mm⁴ x 9,6 mm) /

(5 x (4800 mm)⁴ )

• Q = (384 x 9000 N/mm² x 22460625 mm⁴ x 9,6 mm) /

(5 x 530841600000000 mm⁴ ) • Q = (745189632000000 Nmm³) / (2654208000000000 mm⁴ ) • Q = 0,28 N/mm of Q = 0,28 kN/m of Q = 28 kg/m Met een onderlinge afstand hart op hart van 430 mm, delen we de berekende waarde door 0,43 m.

De belasting voor de dakconstructie wordt in dit geval : (28 kg/m) = 65,12 kg/m²

(0,43 m)

Geert Dumelie

Berekeningsvoorbeeld plat dak – schets hart-op-hart

de hart-op-hart afstanden en afmetingen zoals die van het dak worden meestal uitgedrukt in meters, maar bij deze berekeningen herleiden we dit naar millimeters (1 m = 1000 mm)

Opgelet

Geert Dumelie

2 punten vrij opgelegd, gelijkmatig verdeelde belasting

H O U T 6.3 STERKTELEER EN BALKLAGEN berekeningSwijzen

rekenvoorbeeld 2 - belasting op een houten vloer

Een zolder met afmetingen van 4,60 m op 8,00 m wordt ingericht als studeerkamer.

Bij de inrichting van de kamer zal gekozen worden voor een bureaumeubel, twee boekenkasten, een tafel, vier stoelen en twee zetels. Deze meubels staan in het midden van de overspanning en hebben een gezamenlijk gewicht van 250 kg.

De zoldervloer is momenteel opgebouwd uit vuurhouten balken 60/180 – sorteerklasse C24, een laminaatvloer met een dikte van 7 mm en een OSB ondervloer met een dikte van 18 mm.

De factor “kruip” beschouwen we in dit voorbeeld als verwaarloosbaar.

We tolereren een doorbuiging van 0,002 x 4600 mm = 9,2 mm = f

Gevraagd

Voldoet de bestaande vloerconstructie om het gewicht te dragen?

Berekeningswijze

We starten vanuit een beginsituatie van een balk die aan de twee uiteinden ingeklemd is. Er zijn twee soorten belastingen :

• een puntbelasting, de meubels;

• een gelijkmatig verdeelde belasting, de OSB plaat en de laminaatvloer.

Voor de puntlast hanteren we de formule : f = (P x L³)

(192 x E x I)

De gekende gegevens in deze formule zijn :

• het gewicht van de meubels (puntlast) P = 250 kg = 2500 N

• lengte van de balk L = 4600 mm

• elasticiteitsmodule van vuren C 24 E = 11600 N/mm² • situering van de puntlast op de balk midden van de balk Het traagheidsmoment moeten we berekenen.

Als gegeven nemen we een constructie die opgebouwd is uit vurenhouten balken met volgende eigenschappen :

• Breedte : 60 mm • Hoogte : 180 mm

Geert Dumelie

Rekenvoorbeeld 2: belasting op een houten vloer

Uit deze gegevens kunnen bijkomende gegevens afgeleid of berekend worden.

Vurenhout klasse C24 heeft een elasticiteitmodulus van 11600 N/mm²

Voor een balk met breedte (b) 60 mm en hoogte (h) 180 mm kunnen we het oppervlaktetraagheidsmoment (I) berekenen volgens de formule :

I = (b x h³) 12

• I = (60 mm x (180 mm)³) / 12 • I = (60 mm x 5832000 mm³) / 12 • I = (349920000 mm⁴) / 12 • I = 29160000 mm⁴

Met deze gegevens kunnen we aan de slag en kunnen we ons buigen over de formules uit de sterkteleer.

f = (P x L³) (192 x E x I)

• f = (2500 N x (4600 mm)³) / (192 x 11600 N/mm² x 29160000 mm⁴ ) • f = (2500 N x 97336000000 mm³) /

(192 x 11600 N/mm² x 29160000 mm⁴ ) • f = (243340000000000 Nmm³) / (64945152000000 Nmm²)

• f = 3,75 mm

Voor de gelijkmatig verdeelde belasting hanteren we de formule : f = (Q x L⁴)

(384 x E x I)

De last van de OSB plaat en het laminaat is afhankelijk van de fabrikant. We nemen volgende waarde :

• OSB 18 mm = 10 kg/m² = 100 N/m² = 0,0001 N/mm² • Laminaat 7 mm = 6,5 kg/m² = 65 N/m² = 0,000065 N/mm² • De totale last van het OSB en het laminaat = 0,000165 N/mm² • De balken worden geplaatst met een hart op hart afstand van

0,43 m de lijnlast (Q) is dus gelijk aan :

• Q = 0,000165 N/mm² x 430 mm = 0,07095 N/mm We hanteren de formule :

f = (Q x L⁴) (384 x E x I)

H O U T 6.3 STERKTELEER EN BALKLAGEN berekeningSwijzen

• f = (0,07095 N/mm x (4600 mm)⁴) /

(384 x 11600 N/mm²) x 29160000 mm⁴) • f = (0,07095 N/mm x 447745600000000 mm⁴) /

(384 x 11600 N/mm² x 29160000 mm⁴ ) • f = (31767550320000 Nmm³) / (129890304000000 Nmm²)

• f = 0,24 mm

De doorbuiging omwille van de bijkomende gelijkmatig verdeelde belasting bedraagt 0,24 mm.

Besluit

De totale doorbuiging bedraagt 3,75 mm + 0,24 mm = 3,99 mm Deze doorbuiging is kleiner dan de getolereerde waarde, bijgevolg voldoet de constructie.

5.1. Begrippen

balkdragende muur

Houten balken kunnen gedragen worden op de muur of in een stalen balk, deze muren worden balkdragende muren genoemd.

De muren moeten voldoende stijfheid hebben om de stabiliteit te verzekeren en uitknikken te voorkomen. De vloerbalken kunnen in het midden ondersteund worden door balksteunende muren.

oplegging

Het vlak waarmee de balk op de muur steunt wordt oplegging genoemd, deze moet minstens 60 mm bedragen bij stalen I-liggers.

Bij een dragende muur moet de oplegging minstens 110 mm bedragen.

overspanning

Dit is de afstand tussen de balkdragende en/of balksteunende muur.

balkafstand

De afstand tussen balken wordt gemeten van de hartlijn van de balk, daarom noemt men dit ook hart op hart afstand. Deze afstand wordt naargelang de belasting van de vloer, de dikte van de vloer, de afmeting van de balken en de handelsmaat van de beschieting op 500 à 700 mm genomen.

Strijkbalken

De balken die direct naast de muur gelegen zijn worden strijkbalken genoemd. De strijkbalk wordt altijd 40 à 70 mm vrijgehouden van de muur om leidingen een doorgang te geven. Een bijkomend voordeel is dat er geen vocht in het hout kan indringen waardoor de afwerking van de binnenmuur, de bepleistering en de

plafondafwerking, geen problemen met zich meebrengt.

5. CONSTRUCTIE VAN BALKLAGEN

Geert DumelieGeert Dumelie

Overspanning met houten balk

Geert Dumelie

Balkdragende muur

Geert Dumelie

Oplegging bij stalen I-ligger

H O U T 6.3 STERKTELEER EN BALKLAGEN ConStruCtie Van balklagen

raveelbalken

Deze begrenzen openingen die in de balklaag worden voorzien voor bijvoorbeeld een schouwgat, een trapgat, een vloerluik of een lichtkoepel. Indien de raveelbalken slechts weinig belast worden kunnen ze enkel genomen worden, zwaar belaste raveelbalken gaat men dubbel nemen.

Staartbalken

Deze worden met één of twee uiteinden in de hoofdraveelbalken ingewerkt.

Stempeling

Om de balklaag te verstevigen gaan we dwars over de richting van de balken stempelingen aanbrengen. Deze zitten tussen de balken opgespannen en hebben als doel de balken tot één stevig geheel samen te stellen zodat afzonderlijk doorbuigen van de balken voorkomen wordt.

De stempels worden tussen de spantbenen geplaatst met een maximale tussenafstand van 1500 mm. De uitlijning gebeurt met een smetkoord op de onderzijde van de spantbenen. Ze worden telkens geschrankt geplaatst ten opzichte van de aftekening.

Verbindingsmethodes en middelen

Verbindingen tussen de balken kunnen op verschillende manieren worden uitgevoerd. Naast de traditionele, maar steeds minder toegepaste methode, is er de verbinding met gebruik van plaatstalen balkdragers en verbindingshaken.

Een groot voordeel van verbindingshaken is dat men enkel moet rekening houden met de dagmaat en niet met de toegeving of toesteek die nodig is bij een traditionele verbinding. Het uitwerken van de raveelverbindingen bij de vroegere verbindingen was tijdrovend en bovendien verzwakten de inkepingen de constructie in ruime mate.

Door het toepassen van de plaatstalen verbindingselementen worden al deze problemen opgevangen.

Geert Dumelie

Raveel, staart, stempeling, hoofdraveel

Geert Dumelie

Traditionele raveelverbindingen

Geert Dumelie

Verbindingshaak voor stempels tussen balken

Verbindingshaken

Deze zijn vervaardigd uit staalplaat die in functie van hun toepassing werden behandeld zodanig dat ze tegen corrosie bestand zijn. Het vernagelen van de platen gebeurt eveneens best met corrosief behandelde nagels.

De verbindingshaken kunnen gebruikt worden voor het verankeren van stempels tussen balken en muren alsook voor het plaatsen van raveelbalken bij vloerdoorbrekingen.

De afmeting van de haken wordt bepaald door de dikte en de hoogte van de balken en door de afwerking van de stukken, geschaafd of niet geschaafd.

Wanneer de balklaag geplaatst wordt tussen opgaande muren, kunnen in plaats van de balken in te metselen daartoe speciaal bestemde balkdragers gebruikt worden.

Ook speciale houten balken (bv. I-liggers) kunnen bevestigd worden met behulp van verbindingshaken.

Bij I-liggers is het soms noodzakelijk extra voorzieningen toe te passen teneinde de stevigheid van de bevestiging van de verbindingshaken te verzekeren (bvb. versterking van de lijfplaat).

Indien nodig kunnen speciaal uitgevoerde verbindingshaken gebruikt worden, die de onderflens van de I-ligger omhullen.

Indien het in bepaalde situaties nodig blijkt een balklaag uit te voeren waarvan de vloerbalken niet onder 90 graden staan, kunnen daarvoor eveneens verbindingsplaten gebruikt worden.

Geert Dumelie

Verbindingshaak tussen balken

Geert Dumelie

Verbindingshaak tussen balk en muur

Geert Dumelie

Bevestiging van I-liggers met verbindingshaken

Geert Dumelie

H O U T 6.3 STERKTELEER EN BALKLAGEN ConStruCtie Van balklagen

5.2. Toepassing

5.2.1. Begane grondvloeren

Bij renovatie van bestaande woningen of restauratie van gebouwen kunnen we te maken krijgen met houten begane grondvloeren.

Maar ook bij nieuwbouw, hierbij denken we aan houtskeletbouw of houtstapelbouw wordt deze constructie toegepast.

Om de warmteweerstand van bestaande vloeren te verhogen wordt isolatiemateriaal, onder of tussen de balken, aangebracht.

Hier moeten we er rekening mee houden dat het isolatiemateriaal vochtbestendig moet zijn. Bruikbare isolatiematerialen zijn :

• een glas- of steenwoldeken;

• een plaatmateriaal, bijvoorbeeld van polystyreen-(PS) of polyurethaanschuim (PU)

De isolatie dient goed sluitend tegen de balken en muren te worden aangebracht. Bij de isolatieplaten moeten tevens de

onderlinge naden goed sluiten. De aansluiting tussen vloerdelen en muur moeten tochtdicht worden gemaakt.

Belangrijk is dat bij begane grondvloeren een waterdicht membraan tussen de balklaag en de begane grond wordt geplaatst.

Om het vochtgehalte in de houten begane grond vloerconstructie niet te hoog te laten oplopen, dient de (kruip)ruimte onder deze vloer te worden geventileerd. Indien bij het na-isoleren van de gevels de bestaande ventilatieopeningen worden afgedekt, dienen nieuwe ventilatieopeningen in tegenover elkaar liggen

de buitenmuren te worden aangebracht. Dit kan door sparingen (0 52 mm) te boren met een diamantboorinstallatie. In deze ronde gaten, die schuin vanaf de buitenzijde naar beneden worden geboord, past een kunststof buis met luchtrooster. De verbinding van buitenlucht met de kruipruimte is zo tot stand gebracht. De vloerbalken en de onderzijde van de houten vloerdelen worden bij voorkeur ter voorkoming van houtrot behandeld met een conserveermiddel.

5.2.2. Verdiepingsvloer

Een houten verdiepingsvloer komt zowel in de klassieke woningbouw als in de houtbouw voor, hierbij maken we geen onderscheid tussen nieuwbouw en renovatiewerken.

De bouwstijl bepaalt grotendeels de afwerkingsgraad van de massieve of gelamelleerde balken. Indien de balken zichtbaar

Indien de balken bekleed worden met een plafond kunnen we kiezen voor een ruwere afwerking of voor houten I-liggers. De I-liggers gedragen zich zeer verdienstelijk bij het aanbrengen van leidingen tussen de vloer en het plafond en laten een doorgedreven vorm van isoleren toe.

De vloerbalken worden bij voorkeur in de richting van de kortste overspanning gelegd. Bij een zoldervloer legt men de balken haaks op de nokrichting (van goot tot goot) om de spatkrachten uit de kap op te kunnen vangen. Er kan een indeling worden gemaakt naar de constructie van de balklaag :

• een enkelvoudige balklaag;

• een samengestelde balklaag.

Bij een enkelvoudige balklaag liggen de houten balken op

regelmatige afstanden van elkaar over de kortste overspanning van de muren. Bij samengestelde balklagen wordt gebruik gemaakt van een houten onderslagbalk. Deze onderslagbalk vervangt een muur als ondersteuning voor de houten balklaag.

De houten onderslagbalk wordt dan “moerbalk” genoemd. De balken die haaks op de “moerbalk” worden gelegd worden

“kinderbalken” genoemd. Afhankelijk van de beschikbare constructiehoogte kunnen de balken op drie manieren op de moerbalk worden opgelegd :

• volledig doorlopend;

• gedeeltelijk ingelaten;

• geheel ingelaten.

Ook kan de overspanning van de vloerbalken worden verkleind door het toepassen van een stalen balk. We spreken dan van een gecombineerde vloerconstructie. De oplegging van de houten balklaag kan op de stalen balk plaatsvinden. Bij onvoldoende ruimte (constructiehoogte) kunnen de balken in de stalen balk op de onderflens worden opgelegd.

Om de krimp van massieve balken te kunnen opvangen zonder dat de houten vloer daardoor vast op de stalen balk komt te liggen, moeten de balken 10 à 15 mm boven de stalen balk uitsteken.

Bij stalen I-profielen met een geringere hoogte dan de houten balken, dient de stalen balk altijd zodanig te worden gelegd dat bij de oplegging geen inkeping in de onderzijde van de houten balk wordt aangebracht. Dit om te voorkomen dat de balk hierdoor gaat scheuren. Bij hoge I profielen kan de ruimte tussen onderflens en oplegging houten balken worden opgevuld met een houten vulregel.

Bij een houten verdiepingsvloer moet in woningen aan de

H O U T 6.3 STERKTELEER EN BALKLAGEN ConStruCtie Van balklagen

De naden vormen immers de zwakste plekken in een brandwerend scherm. Om bij een verdiepingsvloer geluid te weren, kan aan de onderzijde een vrijhangend plafond worden aangebracht met tussen de plafondhangers en de vloerbalken een isolatiedeken.

Ook kan naderhand, bij renovatie, een zwevende vloerconstructie worden toegepast.

5.2.3. Platdakvloeren

De functie van het platdak is het scheiden van het buitenklimaat en het binnenklimaat. Het dak moet voldoende bestand zijn tegen regen, sneeuw, vorst, storm en zonbestraling. Bovendien kunnen soms nog eisen worden gesteld aan het gebruik van het dakoppervlak. Het dak kan vaak worden belopen of worden gebruikt als terras.

Het platdak wordt aan de bovenzijde voorzien van een waterkerende laag dakbedekking. Bij een platdak maken we onderscheid tussen :

• ongeïsoleerde platdakvloeren, bijvoorbeeld boven schuurtjes en carports;

• geïsoleerde platdakvloeren boven bewoonbare ruimtes.

de opbouw van houten platdakvloeren

De opbouw van platdakvloeren is dus afhankelijk van de eisen die aan het dak worden gesteld. Over het algemeen is de opbouw van een houten platdak als volgt :

• de ondersteuningsconstructie, samengesteld uit een balklaag zoals voor houten vloeren is besproken;

• de dakvloerconstructie, samengesteld uit hout of houtachtige materialen;

• de eventueel isolatie;

• de dakbedekking.

Bij geïsoleerde daken wordt de dakvloer en isolatie meestal gecombineerd in de vorm van isolerende dakplaten. Deze dakplaten zijn in diverse typen in de handel. De naden van de dakplaten moeten op de dakbalken komen. De hart-op-hart-afstand van de balken wordt dus door de plaatafmetingen bepaald.

Het plaatmateriaal is in verschillende afmetingen en dikten verkrijgbaar, zodat ook een grotere balkafstand mogelijk is. Deze platen worden toegepast boven grotere bedrijfsruimten. In

kantoren kunnen tegen de onderzijde van het dak systeemplafonds met lichtmetalen dragers worden toegepast. Hierbij is een grotere

5.3. Plaatsing

5.3.1. Horizontaal

Horizontale verankering dient om de stabiliteit van bouwmuren (tegen het uitknikken) te verhogen. Daartoe worden de houten balken van de verdiepings-, zolder- en dakvloer gebruikt om de muren te koppelen.

Het uitwijken van muren evenwijdig aan de balken wordt voorkomen door deze muren met muurankers aan balken te koppelen. Deze ankers worden van gegalvaniseerd staal

vervaardigd en grijpen achter minimaal twee balken en moeten dus voor ieder werk apart gemaakt worden. De muurankers worden iets langer gemaakt dan de afstand tussen de balk en de muur, zodat er ruimte overblijft om wiggen aan te brengen. Hierdoor kan het anker strak worden aangespannen tussen de balk en de muur. Om te voorkomen dat bij enige krimp de wiggen weg zouden vallen, worden deze vastgemaakt aan de balk.

Vooraf moeten stempels worden aangebracht om de afstand tussen de balk en de muur te bewaren.

Muurankers kunnen weggelaten worden als de muur steun vindt in haaks op de muur staande muren, bijvoorbeeld hoeken. Is de afstand tussen twee steunpunten groter dan 3 meter, dan dienen er om de 1,5 m nog muurankers aangebracht te worden.

Ongeacht hun opbouw brengen hellende dakconstructies horizontale krachten over op hun vaste steunpunten. Deze horizontale krachten kunnen via diverse methoden opgenomen worden, zoals bv. trekankers die de voeten van de spanten met elkaar verbinden.

Wanneer balken van een balklaag boven een muur vergaard worden, dienen deze balken aan elkaar te worden gekoppeld met koppelankers.

Bij woningscheidende muren mogen de balken vanwege mogelijke branddoorslag en geluidsoverdracht nooit doorlopend worden aangebracht.

De verankering van houten balken aan een I profiel kan eenvoudig gebeuren met op de flens gelaste ankers. In deze ankers zitten gaten voor het vastschroeven van de houten balk aan het I-profiel.