Berekening van zijkracht op metselwerk: methoden, normen en praktische toepassing

De eerste stap in een Cintec-project bestaat uit een inschatting van het probleem en de voorbereiding van het gepaste verankeringsontwerp. Voor veel projectontwerpers en projectuitvoerders is de berekening van de toelaatbare spanning een geschikte methode. De trek- en compressieweerstanden van het substraat zijn berekend op basis van de ACI-standaardprocedures die geschikte spanningsmetingen toepassen.

Belangrijkste spanningswaarden en materialisatie

De waarde van de losrukweerstand op de omtrek van het boorgat is normaal gezien 65 PSI (0,45 N / mm²). Het staal dat we gebruiken is AISI Type 304 roestvrij met een rekgrens van 29.000 PSI (200 N / mm²). De weerstandscoëfficiënt voor de afschuiving en/of de buiging voor de excentrische belastingen op een bakstenen metselwerk dat in goede staat verkeert, is 300 PSI (2,07 N/mm²).

De losrukweerstand van terracotta berust op een minimumwaarde. Het verankeringssysteem heeft de neiging om te breken in het substraat. Het staal vertoont geen gebreken en de specie vertoont geen verzwakking noch op het vlak van compressie noch op het vlak van losrukking op voorwaarde dat de installatie werd uitgevoerd zoals aanbevolen door Cintec.

Fysische eigenschappen van metselwerk en ondergrond

Bijlage B Metselwerk verschilt naar functie en staat onder duidelijk wettelijke kaders: dragende, scheidende en esthetische functies bepalen de eisen aan metselwerk en verankering. Dragende muren dragen naast de vloeren ook de kap, terwijl voor sommige gevelonderdelen zoals balkons, serres en erkers geen dragende functie geldt.

Eigenschappen metselwerk zijn onderwerp van literatuuronderzoek: baksteen en mortel vertonen grote variatie afhankelijk van kame tot giet- en bakprocestechnieken. De druksterkte van metselwerkrep heeft normen en tabellen (NEN-EN 1996-3, NB/NB1) die rekening houden met diverse mortelmortels en milieu-klassen. Voor oud metselwerk kan bij benadering de bovenste waarde uit NB-1 (5-15 N/mm² voor baksteen en mortel) worden aangehouden, terwijl de genormaliseerde representatieve waarden f'rep door CUR-Aanbeveling 82 en NEN-EN 1996-3 in rekening worden gebracht.

De stijfheid van metselwerk wordt bepaald met E-modulus-waarden zoals in CUR-Aanbeveling 82. Voor baksteen en kalkzandsteen geldt een veilige bovengrens van E? = 1000 f'rep. Bij metselwerk van grindbetonstenen kan een hogere waarde gelden per spouwrichting. Indien het metselwerk zwak is, zijn signalen zoals scheuren en loslatende stenen vaak waarneembaar en kan materiaalonderzoek uitkomst bieden.

Praktische berekeningen voor ontwerp en verificatie

1. Voorbeelden geven een indicatie van paalbelasting en drukspanningen in metselwerk boven paalkoppen. Direct boven paalkoppen ligt σd in het metselwerk ongeveer tussen 1,3 en 4,8 N/mm², afhankelijk van paalbelasting Fd en paalkopdiameter.

2. In berekeningen kan gekeken worden naar de omtrek en het oppervlak van muren minus openingen zoals deuren en ramen. Voor verschillende muren (enkele, dubbele, halve steen) varieert het aantal benodigde stenen aanzienlijk; openingen verminderen de netto muuroppervlakte en daarmee het materiaalverbruik.

3. Voor elk type metselwerk kunnen de karakteristieke waarden van de druksterkte, buigtreksterkte en initiële schuifsterkte uit NB-tabellen worden gebruikt om conservatieve schattingen te maken als proeven ontbreken. Bijvoorbeeld: f'rep van baksteen- en mortelcombinaties wordt in tabel NB-1 en NB-2/p gevraagd.

4. De stijfheids-E-waarde en de buigtreksterkte fxk1,s fxk2,s zijn bepalend voor de weerstand tegen buiging en scheurvorming; milieuklassen, lijmmortel en de soort baksteen beïnvloeden deze waarden sterk.

Aanpak voor berekening van zijkracht en verankering

De juiste berekening van bakstenen voor metselwerk vereist rekening houden met de dikte van de mortelvoeg, openingen en het exacte type muur (enkel, halve of dubbele baksteen). Een conservatieve aanpak is nodig: uit elke 1 m² muur kan een bepaald aantal stenen nodig zijn afhankelijk van het muurtype en de voeg. In complexe situaties kan materiaalonderzoek helpen om de sterkte van het huidige metselwerk vast te stellen.

Beschikbare gegevens uit de documentatie tonen dat het aantal bevestigingspunten en het type ankers (massa-anker, schroefanker, roestvrijstalen Hilti-systemen) afhankelijk is van de draag-, warmte- en vochtigheidseisen en van de staat van het metselwerk. Voor binnensituaties zijn corrosiebestendige ankers vereist wanneer montages buiten plaatsvinden. De afstemming tussen muurtype, verankeringshoogte en paalgrootte is cruciaal om te bepalen welk ankersysteem nodig is.

Belangrijke praktische richtlijnen

• Meet twee keer nauwkeurig om afwijkingen te minimaliseren; controleer hoogste punten bij ongelijke terreinstructuur.
• Kies baksteen- en mortelsoorten die passen bij de klim- en vorstlijnen in het milieugebied; gebruik samen met NB-tabellen en Eurocode 6.
• Houd rekening met openingen en voeg en voorkom over- of onderbestekking van het metselwerk; pas het berekende aantal stenen aan met een afvalmarge tussen 5-10% afhankelijk van de kwaliteit van bakstenen.
• Overweeg materiaalonderzoek bij zwakke metselbakstenen; gebruik boorkernen en statistische verwerking voor betrouwbare schattingen.
• Voor constructies met lange gebruiksduur en variërende belasting, documenteer alle bevestigingspunten en batchnummers van bakstenen voor toekomstig onderhoud.

Strategieën voor ontwerp en uitvoering

In projecten waar meerdere elementen zoals deuren, ramen en balustrades voorkomen, kan een geïntegreerde aanpak met een baksteencalculator worden ingezet. Deze hulpmiddelen helpen bij snelle schattingen van bakstenen, mortel en kosten en kunnen data- en openingen berekenen die nodig zijn voor een volledige muurberekening. De tabel NB-2 en NB-3 leveren inzichten voor buigtreksterkte en initiële schuifsterkte onder verschillende milieuklassen en morteltypen.

De keuze tussen massieve en holle stenen beïnvloedt de druk- en treksterkte aanzienlijk. Massieve stenen hebben hogere bulkdichtheid en brandwerendheid, terwijl holle stenen (celgemengd of keramisch blok) lichter zijn en betere thermische isolatie bieden. Bij renovaties is het cruciaal het draagvermogen van het bestaande metselwerk te controleren en elk geval afzonderlijk te beschouwen.

Betrokken tabellen en referenties

In de literatuur wordt verwezen naar verschillende normen en tabellen: NEN-EN 1996-1-1 NB/A11, NEN-EN 1996-3, NPR 6791, CUR-Aanbeveling 82, NB1, NB-2, NB-3, en NEN-EN 771-1 t/m -4. Representatieve waarden van metselwerkdruksterkten f' rep en buigtreksterkten fxk1,s fxk2,s spelen een sleutelrol bij de conservatieve schattingen voor afschuif- en buigbelasting in metselwerk.

Het document beschrijft verschillende situaties en bijbehorende schattingen en laat zien hoe de verankerings- en metselwerksterkte in de praktijk toegepast kunnen worden, inclusief voorbeeldberekeningen voor paalbelastingen, openingen en muren met verschillende diktes en elementen.

tags: #zijkracht #metselwerk #kracht