STATISCHE BEREKENING. Aanbouw woning aan de Sint Antoniusveldweg 4

Transcriptie

1 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER 1. STATISCHE BEREKENING Aanbouw woning aan de Sint Antoniusveldweg 4 te Venray

2 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER Inhoudsopgave 1.0 INHOUDSOPGAVE INLEIDING DOEL BEREKENING BIJBEHORENDE DOCUMENTEN SITUATIE UITGANGSPUNTEN VERIFICATIE BEREKENING VAN TOEPASSING ZIJNDE NORMEN/VOORSCHRIFTEN GEVOLGKLASSE EN REFERENTIEPERIODE TOEGEPASTE SOFTWARE PARTIËLE BELASTINGSFACTOREN MOMENTANE WAARDEN BELASTINGCOMBINATIES MATERIAALGEGEVENS FUNDERING GEWICHTEN EN BELASTINGEN SOORTELIJKE GEWICHTEN PER MATERIAAL PERMANENTE EN VERANDERLIJK VERTICALE LASTEN SNEEUWBELASTINGEN WINDLASTEN OVERZICHT AANBOUW PLATTEGROND GEVELS EN DOORSNEDE OVERZICHTEN CONSTRUCTIE E VERDIEPINGSVLOER FUNDATIE DETAILS STABILITEIT VAN DE CONSTRUCTIE BEREKENING VAN DE CONSTRUCTIE HB1: HOUTEN BALKLAAG IN DAKVLAK (AFM. 71X171 H.O.H 610MM) SB1: STALEN BALK T.B.V. OPVANG HOUTEN BALKLAAG (UNP-220) SK1: STALEN KOLOMMEN SB1 (KOKER 100X100X5.0) MW1: METSELWERKPENANT (580X100MM) BF1: BESTAANDE BETONNEN STROOKFUNDERING (500X300MM) BF2: BESTAANDE BETONNEN STROOKFUNDERING (400X300MM)... 29

3 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER Inleiding Dit project betreft een aanbouw van een woning aan de achterzijde van de woning. De aanbouw wordt gemaakt door middel van een strokenfundering met hierop metselwerkwanden en een houten balklaag (schijfwerking) als dak met de benodigde staalconstructies. 2.1 Doel berekening Dit rapport betreft de berekening van de constructieve elementen van de aanbouw bij de woning te Venray. Deze constructieve elementen worden afzonderlijk uitgewerkt. 2.2 Bijbehorende documenten Document nr. Auteur Onderdeel Formaat Datum T001 TD Bestaande en nieuwe toestand A Diverse fragmenten uit tekeningen van de bestaande constructie A4 --- Tabel 2.1: Overzicht documenten 2.3 Situatie De locatie van deze woning bevind zich in de gemeente Venray aan de Antoniusveldweg 4 te Venray. Afbeelding 2.1: Situatie (Bron: Google Maps)

4 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER Uitgangspunten verificatie berekening In dit hoofdstuk worden de uitgangspunten vermeld die de basis vormen voor het constructieve toets van dit project. 3.1 Van toepassing zijnde normen/voorschriften Eurocode 0: Grondslagen NEN-EN 1990 Grondslagen van het constructief ontwerp Eurocode 1: Belastingen op constructies NEN-EN Algemene belastingen - Volumieke gewichten, eigengewicht en opgelegde belastingen voor gebouwen NEN-EN Algemene belastingen - Sneeuwbelasting NEN-EN Algemene belastingen - Windbelasting Eurocode 2: Ontwerp en berekening van betonconstructies NEN-EN Algemene regels en regels voor gebouwen Eurocode 3: Ontwerp en berekening van staalconstructies NEN-EN Algemene regels en regels voor gebouwen NEN-EN Ontwerp en berekening van verbindingen NEN-EN Materiaaltaaiheid en eigenschappen in de dikterichting Eurocode 5: Ontwerp en berekening van houtconstructies NEN-EN Algemene regels en regels voor gebouwen Eurocode 6: Ontwerp en berekening van constructies van metselwerk NEN-EN Algemene regels voor constructies van gewapend en ongewapend metselwerk Eurocode 7: Geotechnisch ontwerp NEN-EN Algemene regels 3.2 Gevolgklasse en referentieperiode Type Bouwwerk : Eengezinswoning Gevolgklasse : CC1 Ontwerplevensduurklasse : 3 Referentieperiode : 50 jaar

5 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER Toegepaste software MatrixFrame Toolbox : versie 5.3 Microsoft Word : versie 2007, Rapportages 3.4 Partiële belastingsfactoren De partiële factoren bij toetsing uiterste grenstoestanden specifiek in deze situatie zijn hieronder in tabelvorm weergegeven. Belastings- Permanent Permanent Variabel combinatie Ongunstig Gunstig Vgl. 6.10a - CC Vgl. 6.10b - CC Tabel 3.1: Partiële belastingfactoren (nieuwbouw) 3.5 Momentane waarden Voor de diverse belastingcombinaties kunnen de momentane waarden conform de NEN-EN 1990 A1.2.2 zijn gebruikt. Belasting Ψ 0 Ψ 1 Ψ 2 Categorie A: Vloer Categorie H: Daken Sneeuwbelasting Windbelasting Tabel 3.2: Momentaanfactoren (nieuwbouw) 3.6 Belastingcombinaties Op basis van de NEN-EN 1990 worden voor de ULS de onderstaande fundamentele belastingcombinaties aangehouden. Hierin is: G k,j : Karakteristieke waarde van de blijvende belastingen P : Representatieve waarde van de voorspankrachten Q k,1 : Karakteristieke waarde van de overheersende variabele belasting Q k,i : Karakteristieke waarde van de gelijktijdige optredende variabele belastingen γ G,j : Partiële factor voor de blijvende belastingen γ P : Partiële factor voor de voorspankrachten γ Q,1 : Partiële factor voor de overheersende variabele belasting γ Q,i : Partiële factor voor de gelijktijdige optredende variabele belastingen ξ j : Reductiefactor voor de ongunstige, blijvende belastingen ψ 0,1 : Momentaanfactor voor de overheersende variabele belasting : Momentaanfactor voor de gelijktijdige variabele belastingen ψ 0,i

6 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER Materiaalgegevens Hout: In de onderstaande tabel staan de materiaaleigenschappen van het hout. Hout C18 [Eenheid] f m;0;rep 18 N/mm 2 f c;0;rep 18 N/mm 2 f v;o;rep 2.0 N/mm 2 E 0;ser;rep 9000 N/mm 2 E 0;u;rep 6000 N/mm 2 Tabel 3.3: Materiaaleigenschappen hout Staal: Stalen liggers : S235 (tenzij anders vermeld) Kokers/buizen : S275 - Warmgewalst Alle kopplaten, voetplaten, schotten, oplegplaten, etc. hebben dezelfde kwaliteit als het bijbehorende element (reductie toelaatbare staalspanning als t 40mm). Constructiestaal S235 S275 [Eenheid] f y N/mm 2 f u N/mm 2 E N/mm 2 Tabel 3.4: Materiaaleigenschappen constructiestaal Bevestigingen: Bouten Ankerbouten : gerolde draad : gerolde draad (ombuigen) of gerolde draad (ankerplaat) Bevestigingen [Eenheid] f yb N/mm 2 f ub N/mm 2 Tabel 3.5: Materiaaleigenschappen bevestigingen Mortelvoegen: In de onderstaande tabel staan de materiaaleigenschappen van de giet/ondersabelingsmortel. Mortel (28 dagen) K70 [Eenheid] Buigtreksterkte 10 N/mm 2 Druksterkte 91 N/mm 2 Tabel 3.6: Materiaaleigenschappen mortel

7 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER 7. Beton: In de onderstaande tabel staan de materiaaleigenschappen van het beton. Er wordt gerekend met gescheurd beton (inclusief kruipeffect). Beton C20/25 [Eenheid] f ck 20 N/mm 2 f cd 13.3 N/mm 2 f ctm 2.21 N/mm 2 f cm 28 N/mm 2 E cm (ongescheurd) N/mm 2 E cm (gescheurd) N/mm 2 Tabel 3.7: Materiaaleigenschappen beton Wapeningsstaal: In de onderstaande tabel staan de materiaaleigenschappen van het betonstaal. Wapeningsstaal B500B [Eenheid] f yk 500 N/mm 2 f yd 435 N/mm 2 E s N/mm 2 Ductiliteit B Klasse Tabel 3.8: Materiaaleigenschappen wapeningsstaal Dekkingen: Hieronder een opsomming van de desbetreffende onderdelen t.b.v. de berekening. Onderdeel Positie Milieuklasse Dekking [Eenheid] Funderingbalken Boven Links/rechts Onder XC3/XF1 XC3/XF1 XC mm mm mm Tabel 3.9: Toegepaste dekking per onderdeel. De funderingsbalken dienen op een werkvloer gestort te worden. In dien niet dan moet de dekking worden verhoogd met 45mm. Metselwerk: In de onderstaande tabel staan de materiaaleigenschappen van de kalkzandsteen. Deze blokken zijn verlijmd. Metselwerk CS12 [Eenheid] f b 12 N/mm 2 Perforaties 55 % Tabel 3.10: Materiaaleigenschappen metselwerk

8 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER Fundering Er wordt gefundeerd op staal (strokenfundering). Een aantal aannamen dienen in het werk gecontroleerd te worden: Vorstvrij aanleggen op minimaal 800mm min maaiveld; De fundering ondervind geen invloed m.b.t. grondwater/opdrijven; De fundering wordt aangezet op vaste grondslag; De minimaal opneembare grondspanning wordt gelijk gesteld aan 100 kn/m 2. Let op! Het kan noodzakelijk zijn om een grondverbetering toe te passen conform onderstaande afbeelding. Een en ander nakijken c.q. in het werk controleren.

9 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER Gewichten en belastingen In dit hoofdstuk worden de belastingen vermeld op basis van de architectentekeningen die benodigd zijn voor het maken van het constructief ontwerp. Onderstaande paragrafen geven voor het gebouw een samenvatting van de karakteristieke waarden van de blijvende (permanente), opgelegde (veranderlijke) belastingen en Ψ 0 - waarden. Het gestelde in NEN-EN blijft onverkort van kracht. Met betrekking tot de belastingen geldt dat naast de in dit hoofdstuk vermelde belastingen, het gestelde in NEN-EN 1990 (Eurocode 0 met Nationale Bijlage) en NEN-EN 1991 (Eurocode 1 met Nationale bijlage) als minimumeis onverkort van kracht blijft. 4.1 Soortelijke gewichten per materiaal Materiaal Soortelijke [Eenheid] massa Gewapend beton 25 kn/m 3 Constructiestaal 78.5 kn/m 3 Constructiehout 8 kn/m 3 Gevelmetselwerk 18 kn/m 3 Binnenmetselwerk 20 kn/m 3 Tabel 4.1: Soortelijke massa per materiaal 4.2 Permanente en veranderlijk verticale lasten Permanent Veranderlijk ψ 0 [kn/m 2 ] qk Qk [kn/m 2 ][kn] Dakvloer nieuw (balklaag zonder ballastlaag): Dakbedekking 2-laags = 0.10 Isolatiepakker d=100mm (glaswol i.v.m. het gewicht) = 0.10 Underlayment d=18mm = 0.15 Houten balklaag = 0.15 Plafond = 0.15 Veranderlijke belasting [Klasse H, Dak (max. 10 m 2 )] = dak = Dakvloer bestaand (beton met ballastlaag): Grind d=30mm = 0.48 Dakbedekking 1-laags = 0.05 Isolatiepakker d=150m = 0.12 Breedplaatvloer d=240mm = 6.00 Veranderlijke belasting [Klasse H, Dak (max. 10 m 2 )] = dak =

10 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER 10. Begane grondvloer nieuw (vloer op zandbed met vorstrand): Afwerklaag d=50mm = 1.00 Vloer op zandbed d=150mm = 3.75 Drukvaste isolatie d=140mm = 0.25 Lichte scheidingswanden = 0.80 Veranderlijke belasting [Klasse A, Vloeren] = begane grond = Begane grondvloer bestaand: Dit betreft een betonvloer op een verdicht zandpakket c.q. grondverbetering. Hier zal niet aan gewijzigd worden en dus buiten beschouwing worden gelaten. 4.3 Sneeuwbelastingen Sneeuwbelasting c.q. ophoping: μ 1 = 0.8 p sneeuw;1 = 0.8*0.7 sneeuw;1 = μ 2 = μ s + μ w = = 1.3 p sneeuw;2 = 1.3*0.7 sneeuw;2 = h = 5600 μ 1 = 0.8 μ s = 0 μ w = [11+3]/[2*5.6] = 1.3 [< 2*5.6/0.7 = 16.0 & < 4.0] l s = 2*h niet kleiner dan 5.0 meter 4.4 Windlasten Windbelasting: Gebouwhoogte (boven maaiveld) Bebouwd gebied Windgebied III = ± 8.3 m P w = 0.52 kn/m 2 (ψ 0 = 0 bij brand is ψ 1 = 0.2) c s c d = 1.0 Er dient rekening te worden gehouden met winddruk, windzuiging en windwrijving op de gevel en het dak volgens de NEN-EN in de hoofdstukken 5 t/m 7.

11 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER Overzicht aanbouw 5.1 Plattegrond

12 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER Gevels en doorsnede

13 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER Overzichten constructie 6.1 1e verdiepingsvloer Oplegplaat+ HB1 SB1 SK1 Renvooi: HB1 SB1 SK1 : houten balklaag 71x171mm h.o.h. 610mm (haak en stortankers toepassen aan metselwerkzijde). + Underlayment platen d=18mm constructief verschroeven op balklaag (waterdichte afdekking). + Balken tegen/op stalen liggers bevestigen middels stalen plaat en minstens 3 houtschroeven. : Stalen ligger UNP ondergelaste plaat 220x15mm (volledig afgelast) + Oplegplaat 180x100x15 + centreerstrip 40x3mm : Stalen kolom koker 100x100x5 - S275 (warmgewalst) + Voetplaat 250x250x15mm + 4x instortankers M12 Uitgangspunten: Bestaande wanden zijn uitgevoerd in kalkzandsteen min. d=100mm CS-12; De vloeren en wanden van de bovenbouw dragen zijn belastingen niet op voor- en achtergevel waardoor de nieuwe stalen balk en nieuwe kolom hierdoor niet belast worden.

14 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER Fundatie BF3 BF2 BV1 BF1 BF1 SK1 Renvooi: SK1 BF1 BF2 BV1/BF3: : Stalen kolom koker 100x100x5 - S275 (warmgewalst) + Voetplaat 250x250x15mm + 4x instortankers M12 : Bestaande betonnen strookfundering 500x300mm : Bestaande betonnen strookfundering 400x300mm : Betonvloer d=150mm voorzien van vorstrand + Ø8-100# bovenin vloer en verticaal omzetten in vorstrand (horizontale wapening mee ombuigen in vorstrand). Deze vloerplaat met vorstrand dient op vaste grondslag aangelegd te worden op een goed mechanisch verdicht zandpakket. Uitgangspunten: Zie paragraaf 3.8 hiervoor.

15 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER Details

16 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER 16.

17 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER Stabiliteit van de constructie De stabiliteit van de constructie wordt gewaarborgd doordat het dakvlak als een schijf fungeert en doordat deze gekoppeld wordt aan het hoofdgebouw. Deze aanbouw levert geen extra horizontale belasting op het hoofdgebouw waardoor er vanuit gegaan wordt dat de stabiliteit voldoende wordt gewaarborgd.

18 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER Berekening van de constructie 8.1 HB1: Houten balklaag in dakvlak (Afm. 71x171 h.o.h 610mm)

19 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER 19.

20 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER 20. Keuze Houten balklaag 71x171mm h.o.h. 610mm (geschaafd hout) Underlaymentplaten constructief verschroeven op houten balklaag. Naast de lichtstraat dubbele houten balk toepassen.

21 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER SB1: Stalen balk t.b.v. opvang houten balklaag (UNP-220) Deze stalen balk is t.b.v. de opvang van de houten balkaag en de bestaande betonvloer. q Ed 3000 Belastingen: q per = 0.65*3.3/2+6.65*5.0/2+0.5 = 18.2 kn/m q ver = 1.00*(3.3/2+5.0/2) = 4.2 kn/m q Ed;a = 1.22* *4.2*0 = 22.2 kn/m q Ed;b = 1.08* *4.2 = 25.3 kn/m Krachtswerking: M Ed = 1/8*25.3*3.0 2 = 28.5 knm V Ed = 1/2*25.3*3.0 = 38.0 kn Controle/Toets op sterkte: M Rd = 235*244.6*10-3 = 57.5 knm u.c. = < 1.0 Voldoet Controle doorbuiging: u eind = 5*( )* /(384*210000*2691*10 4 ) = 4.2 mm l/718 Voldoet Keuze Stalen UNP ondergelaste plaat 220x15mm (volledig afgelast) + ankers inlijmen in beton conform principedetail Onderzijde opleggen op kolom SK1 Bovenzijde opleggen op bestaande kalkzandsteenwand 100mm Controle oplegging: σ Ed = 38.0*10 3 /(160*100) = 2.38 N/mm 2 f k = K*f α b = 0.8* = 6.61 N/mm 2 K = 0.8 α = 0.85 Reductiefactor (0.7+3*A) = (0.7+3*0.16*0.10) = f d = f Rd = f k /γ M = 6.61/1.5*0.748 = 3.30 N/mm 2 u.c. = < 1.00 Voldoet Oplegplaat 160x100x15mm: l s = {[(160-10)/2] 2 +[(100-40)/2] 2 } = 80.8 mm σ Ed = M Ed /W y σ Ed = (½* σ Ed;opleg *l 2 )/(1/6*b*t 2 p ) t p;ben = ([½* σ Ed;opleg *l 2 *6]/[σ Ed *b]) = ([½*2.38* *6]/[235*1]) = 14.1 mm t p;toeg = = 15.0 mm u.c. = < 1.00 Voldoet Keuze Oplegplaat 160x100x15 + centreerstrip 40x3mm

22 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER 22. Controle ankers: q per = 6.65*5.0/2 = 16.6 kn/m q ver = 1.00*5.0/2 = 2.5 kn/m q Ed;a = 1.22* *2.5*0 = 20.3 kn/m q Ed;b = 1.08* *2.5 = 21.3 kn/m M Ed = 21.3*96.4/1000 = 2.1 knm/m 1 a = /2 = 96.4 mm F Ed = 2.1*10 3 /( ) = 16.2 kn/m 1 R Ed = 16.2*0.35 = 5.7 kn

23 3100 STATISCHE BEREKENING AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER SK1: Stalen kolommen SB1 (Koker 100x100x5.0) Deze stalen kolom is ten behoeve van de ondersteuning van SB1. Belastingen en krachten (voor belastingen zie SB1): N' Ed = Zie SB1 = 38.0 kn M Ed = 1/2*0.1*38.0 = 1.9 knm Knikberekening:

24 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER 24. Keuze Stalen koker 100x100x5 - S275 Voetplaat 250x250x15mm + 4x Hilti HST inboorankers M12 Controle oplegging: σ Ed = 38*10 3 /(250*250) = 0.6 N/mm 2 f vd;1 = f cd *0.7 = 13.3*0.7 [splijten] = 9.3 N/mm 2 u.c. = < 1.00 Voldoet Kolomvoetplaat 250x250x15mm: l 1 = ( )/2* 2 = 106 mm σ Ed = M Ed /W y σ Ed = (½* σ Ed;opleg *l 2 )/(1/6*b*t 2 p ) t p;ben = ([½* σ Ed;opleg *l 2 *6]/[σ Ed *b]) = ([½*0.6*106 2 *6]/[235*1]) = 9.3 mm t p;toeg = = 15.0 mm u.c. = < 1.0 Voldoet

25 3000 STATISCHE BEREKENING AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER MW1: Metselwerkpenant (580x100mm) Deze metselwerkpenant is ten behoeve van SB1. Belastingen en krachten (voor belastingen zie SB1/SB2): N' Ed = Zie SB1 = 38.0 kn

26 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER 26.

27 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER 27. Keuze Kalkzandsteenwand 580x100mm CS12 - verlijmd

28 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER BF1: Bestaande betonnen strookfundering (500x300mm) Deze strokenfunderingen dragen de bovengelegen constructie. N' Ed q Ed 500 Belastingen en krachten (voor belastingen zie SK1): N' Ed = Zie SK1 = 38.0 kn N' Ed;max = *(0.5*0.3* *0.1*20*2)*1.15 = 46.4 kn b = * *300 = 1150mm Controle grondspanning: σ Ed;grond = 46.4/(0.5*1.15) = 81 kn/m 2 σ Rd;grond = Aanname (zie uitgangspunten) = kn/m 2 u.c. = < 1.0 Voldoet Keuze Betonnen strookfundering 500x300mm

29 AANBOUW WONING TE VENRAY PAGINANUMMER BF2: Bestaande betonnen strookfundering (400x300mm) Deze strokenfunderingen dragen de bovengelegen constructie. N' Ed q Ed 400 Belastingen en krachten (voor belastingen zie SK1): N' Ed = Zie SK1 = 38.0 kn N' Ed;max = *0.4*0.3*25* *3.0*0.89*0.1*18*2+1.22*0.61*0.55*0.1*20*2 = 56.8 kn b = = 1490mm Controle grondspanning: σ Ed;grond = 56.8/(0.4*1.49) = 95 kn/m 2 σ Rd;grond = Aanname (zie uitgangspunten) = kn/m 2 u.c. = < 1.0 Voldoet Keuze Betonnen strookfundering 400x300mm