Stabiliteit met FERMACELL

Transcriptie

1 Stabiliteit met FERMACELL STABILITEITSWANDEN Versie 2 VDH Konstruktieburo, Postbus 1, 7873 ZG Odoorn, Tel. (0591)

2 STABILITEITSWANDEN Versie 2 Overzicht: BEREKENINGSVOORBEELD WINDBELASTINGEN 4 Inleiding: 4 Berekening van de optredende belastingen 4 Windwrijving 4 Winddruk en windzuiging 5 Over- en onderdruk 5 Rekenvoorbeeld 6 VERBINDINGSMIDDELEN 8 STABILITEITSWANDEN 9 VOORBEELDBEREKENING WANDELEMENT 10 Aanhangsel: Tekening Wandpaneel 11 2

3 STABILITEITSWANDEN Versie 2 STABILITEITSWANDEN Versie 2 3

4 STABILITEITSWANDEN Versie 2 Berekeningsvoorbeeld windbelastingen Inleiding: Dit is een voorlopige opzet voor het berekenen van stabiliteitswanden opgebouwd met Fermacell-platen en houten stijlen regelwerk. Uit grote hoeveelheden onderzoeksresultaten naar de breuksterkte, verricht door Fermacell in Duitsland, hebben we voldoende gegevens kunnen extraheren om redelijk betrouwbare karakteristieke waarden te kunnen bepalen voor een eerste opzet voor het berekenen van verbindingen van Fermacell-platen met houten stijlen regel-werk door Berekening van de optredende belastingen: De grootte van de windbelasting dient te worden ontleend aan NEN Basis voor de bepaling van de windbelasting is de stuwdruk (p w ) volgens tabel 10. Voor eengezinswoningen is de meest voorkomende situatie: bebouwd, h 9.00 m. windgebied I p w = 0.64 kn/m 2 windgebied II p w = 0.54 kn/m 2 windgebied III p w = 0.46 kn/m 2 middel van nieten, nagels en Fermacellsnelbouwschroeven. De situatie in windgebied II wordt in dit rekenvoorbeeld verder uitgewerkt. Andere Er zal nog een onderzoek worden opgezet naar veel meer specifieke karakteristieke waarden van het situaties kunnen op overeenkomstige wijze berekend worden. plaatmateriaal in het kader van de Eurocode, zodat de 4 waarden in heel Europa geaccepteerd worden. Door VHC werkgroep C is een richtlijn uitgegeven voor het ontwerpen en vervaardigen van houtverbindingen met nieten. Door enkele leden van deze werkgroep is met behulp van de hierboven genoemde onderzoeksresultaten een voorlopige karakteristieke waarde voor Fermacell uitgerekend. De opzet van de berekening is conform de berekeningswijze in de technische houtdocumentatie van "Centrum Hout" en de beoordelingsrichtlijnen "Houtskeletbouw" van SKH. Door vermenigvuldiging van de stuwdruk met de coëfficiënten voor druk en/of zuiging (C pe ) kunnen de belastingen worden berekend. Windwrijving Voor de grootte van de belasting ten gevolge van windwrijving geldt (NEN art: ): C f = 0.02 Het wordt verantwoord geacht de windwrijving op wanden bij de berekening buiten beschouwing te laten, omdat wanden in de vorm van de gevelbekleding voldoende "reservesterkte" bezitten om belasting ten gevolge van wrijving op te nemen.

5 Winddruk en windzuiging Aan de lijzijde dient men te rekenen met de volgende waarden: voor loodrecht op de windrichting staande vlakken (wanden) en daken met een helling > 30 : C pe zuiging = 0.4 voor loodrecht op de windrichting staande vlakken (wanden) en daken met een helling <10 : C pe zuiging = 0.7 voor loodrecht op de windrichting staande vlakken (wanden) en daken met een helling >10 tot 30 : C pe zuiging = 0.7 tot 0.4 (rechtlijnig interpoleren) Aan de loefzijde dient men te rekenen met de volgende waarden: voor loodrecht op de windrichting staande vlakken (wanden) en daken met een helling <25 : C pe zuiging = 0.7 voor loodrecht op de windrichting staande vlakken (wanden) en daken met een helling > 25 tot 50 : C pe druk = 0.3 tot 0.8 (rechtlijnig interpoleren) STABILITEITSWANDEN Versie 2 voor loodrecht op de windrichting staande vlakken (wanden) en daken met een helling > 50 : C pe druk = 0.8 voor loodrecht op de windrichting staande vlakken (wanden) en daken met een helling < 30 : C pe zuiging = 0.7 voor loodrecht op de windrichting staande vlakken (wanden) en daken met een helling > 30 tot 40 : C pe zuiging = 0.7 tot 0.5 (rechtlijnig interpoleren) Conform NEN art: behoeven voor stabiliteit geen lokale windfactoren in rekening te worden gebracht. Over- en onderdruk 5 In gesloten bouwwerken moet worden gerekend op: C pi = + of Rekenvoorbeeld Windgebied II bebouwd α = 35 (zie volgende bladzijden)

6 STABILITEITSWANDEN Versie 2 Figuur 1 Representatieve windbelasting loodrecht op de kopwand. Wanden: druk: p rep = 0.8 x 0.54 = 0.43 kn/m 2 zuiging: p rep = 0.4 x 0.54 = 0.22 kn/m 2 totaal = 0.65 kn/m 2 Dak: zuiging: p rep = 0.7 x 0.54 = 0.34 kn/m 2 (fig. 25 NEN 6702) wrijving: p rep = 0.02 x 0.54 = 0.01 kn/m 2 over/onderdruk: p rep = 0.3 x 0.54 = 0.16 kn/m 2 6 Zijwanden: zuiging: p rep = 0.8 x 0.54 = 0.43 kn/m 2 p 1;rep = 0,5 x 2.70 x 0.65 = 0.88 kn/m p 2;rep = 2.70 x 0.65 = 1.76 kn/m p 3;rep = 0,5 x 2.70 x 0.65 = 0.88 kn/m p 4;rep = 0,5 x ( ) x 0.65 = 1.98 kn/m p 5;rep = 0,5 x 3.40 x 0.65 x 4.80/5.90 = 0.90 kn/m p 6;rep = 5.90 x 0.34 x cos 35 = 2.61 kn/m p 7;rep = 5.90 x 0.01 = 0.06 kn/m p 8;rep = 5.90 x 0.16 x cos 35 = 0.77 kn/m De overige krachten heffen elkaar op. F 1;rep = 0,5 x p 5;rep x x p 7;rep = 3.02 kn F 2;rep = 0,25 x (p 3;rep + p 4;rep )/2 x 9.60 = 3.43 kn F 3;rep = 0,5 x (p 3;rep + p 4;rep )/2 x 9.60 = 6.86 kn F 4;rep = F 1;rep + F 2;rep + 0,25 x p 2;rep x 9.60 = kn F 5;rep = F 3;rep + 0,5 x p 2;rep x 9.60 = kn F 6;rep = F 4;rep = kn F 7;rep = F 5;rep = kn (kracht naar stabiliteitswand) Totaal (excl. p 1;rep ) = 2 x = kn Verticale trek op zijwanden = p 6;rep + p 8;rep = 3.38 kn/m

7 Wanden: druk: p rep = 0.8 x 0.54 = 0.43 kn/m 2 zuiging: p rep = 0.4 x 0.54 = 0.22 kn/m 2 totaal = 0.65 kn/m 2 Dak: zuiging lijzijde: p rep = 0.4 x 0.54 = 0.22 kn/m 2 druk loefzijde: p rep = 0.5 x 0.54 = 0.27 kn/m 2 zuiging loefzijde: p rep = 0.6 x 0.54 = 0.32 kn/m 2 over/onderdruk: p rep = 0.3 x 0.54 = 0.16 kn/m 2 Figuur 2 Representatieve windbelasting loodrecht op zijgevels. STABILITEITSWANDEN Versie 2 Kopgevels: zuiging: p rep = 0.8 x 0.54 = 0.43 kn/m 2 p 1;rep = 0,5 x 2.70 x 0.65 = 0.88 kn/m p 2;rep = 2.70 x 0.65 = 1.76 kn/m p 3;rep = 0,5 x 2.70 x 0.65 = 0.88 kn/m p 4;rep(1) = 5.90 x 0.27 x cos 35 = 1.30 kn/m (loefzijde: druk) p 4;rep(2) = 5.90 x 0.22 x cos 35 = 1.06 kn/m (lijzijde: trek) of p 4;rep(4) = 5.90 x 0.32 x cos 35 = 1.55 kn/m (loefzijde: trek) p 5;rep(1) = 5.90 x ( )x sin 35 = 1.66 kn/m (loefzijde: druk) of p 5;rep(2) = 5.90 x ( ) x sin 35 = kn/m (loefzijde: trek) p 6;rep = 5.90 x 0.16 x cos 35 = 0.77 kn/m De overige krachten heffen elkaar op. F 1;rep(1) = 0,5 x p 3;rep + p 5;rep(1) )x 6.00 = 7.62 kn of F 1;rep(2) = 0,5 x (p 3;rep + p 5;rep(2) )x 6.00 = 1.62 kn F 2;rep(1) = F 1;rep(1) + 0,5 x p 2;rep x 6.00 = kn of F 2;rep(2) = F 1;rep(2) + 0,5 x p 2;rep x 6.00 = 6.90 kn F 3;rep(1) = F 2;rep(1) = kn F 3;rep(2) = F 2;rep(2) = 6.90 kn 7 Totaal (excl. p 1;rep ) = 2 x Trek op zijwanden = p 4;rep(4) + p 6;rep Druk op zijwanden = p 5;rep(1) + p 6;rep = kn = 2.32 kn/m = 2.43 kn/m Maximale opwaartse windbelasting op het onderdeel dak is: = 1 x 0.54 = 0.54 kn/m 2 (loodrecht op het dakvlak) Maximale neerwaartse windbelasting op het onderdeel dak is: = 0.80 x 0.54 = 0.43 kn/m 2 (loodrecht op het dakvlak)

8 STABILITEITSWANDEN Versie 2 Verbindingsmiddelen Als verbindingsmiddel voor de Fermacell-platen en het verbindingen is conform NEN 6760 uitgevoerd. hout kunnen nieten, nagels of speciale schroeven In de tabel zijn een aantal dikten voor nieten en nagels worden toegepast. aangenomen, de daarbijbehorende minimum-lengten In onderstaande tabel is aan de hand van het eerder zijn in de tabel weergegeven. genoemde onderzoek de karakteristieke waarde van Fermacell bepaald. De snelbouwschroeven zijn in twee maten verkrijgbaar Voor de verbinding met de nieten wordt verwezen (3.9 x 30 en 3.9 x 45 mm) naar "Richtlijnen voor het ontwerpen en vervaardigen van houtverbindingen met nieten" opgesteld door VHC Voor afwijkende maten van nieten, nagels of (Vereniging van Houtconstructeurs) De minimumu schroeven, belastingduurklassen en klimaatklassen is nietafstand voor Fermacell i 75 mm. binnenkort een speciaal programma (Windows) De berekening van de nagel- en houtschroef- beschikbaar Verbinding Fermacell-platen op houten stijlen Volgens NEN mm 12,5 a-sym. sym. a-sym. Verbindingsmiddel d I min F v;u;d = I min F v;u;d = Nieten 1, , , , , Nagels 2, , , , , Snelbouwschroef 3, ,

9 Stabiliteitswanden De afmeting van het stabiliteitselement is in dit geval Fermacell-platen. De afmeting voor de houten stijlen is gekozen als 1200 x 2500 mm (tot onderzijde vloer) in dit geval gekozen als 38 x 89 mm. Deze afmeting De Fermacell-platen hebben standaard een breedte van hangt mede af van de optredende belastingen die 1200 mm. Bij bredere wandelementen moet ter plaatse eventueel uit de bovenliggende bouwlagen kunnen van de stuiknaad van de platen een dubbele of een voorkomen of, bij buitenwanden, de horizontale dubbel dikke stijl worden toegepast. Dit geldt alleen in belasting uit wind, die moet worden opgenomen. het geval van een stabiliteitswand. De dikte van de platen op het houten regelwerk kan De stabiliteitswanden zijn opgebouwd uit houten stijlen regelwerk met daarop aan één of twee zijden 15 tot 18 variëren, afhankelijk van de toepassing, van 10, 12.5, mm. STABILITEITSWANDEN Versie 2 en Richtlijn voor nieten VHC Klimaatklasse 2 Belastingduurklasse 3 I min = minimum lengte verbindingsmiddel mm 15 mm 18 mm sym. a-sym. sym. a-sym. sym. I min F v;u;d = I min F v;u;d =

10 STABILITEITSWANDEN Versie 2 Voorbeeldberekening wandelement Deze voorbeeldberekening is bij wind loodrecht op de kopgevel. Voor de berekening hebben we de middenwand uit het voorbeeld windbelastingen gekozen. Om niet te grote belastingen op fundering of vloer te krijgen nemen we in de wand in twee stabiliteitselementen. Afmeting per element 1200 x 2500 mm.(bxh) (afmeting stabiliteitswand 2400 x 2500 mm) In dit rekenvoorbeeld wordt niet met een bovenbelasting gerekend. Tot nader onderzoek wordt Langs de onder- en bovenrand ontstaat dan een kracht F H F verb = N/mm 1 B Door de horizontale kracht wil het element kantelen. De verandering geschiedt bij voorkeur alleen ter plaatse van de randstijlen. De reactiekrachten zijn dan: R t of d = F H x H B kn De kracht aan de trekzijde moet worden opgenomen aangeraden de randafstand niet kleiner te nemen dan de halve stijldikte = 19 mm. Voor nieten geldt: S r;o = 10 x d Voor nagels geldt: S r;o = 5 x d Voor schroeven geldt: S r;o = 3 x d De horizontale belasting in dit voorbeeld is dan: F H = (F 7 ) = / 2 = 7.65 kn per element door de verankering. Via de randstijlen wordt de kracht overgebracht naar de beplating. H R F H x B F H Dan is F verb = = = N/mm 1 H H B F H De schuifkracht F verb is dus overal N/mm 1 B Voor woningen geldt een veiligheidsfactor 10 De horizontale belasting wordt door de verdiepingsvloer overgebracht naar de koppelregel over de wanden. De koppelregel brengt de kracht over naar de bovenregel van het element. Via de bovenregel wordt de kracht overgebracht naar de beplating. De onderregel brengt dezelfde kracht over naar de vloer. γ = 1.3: (NEN 6702) F verb = 1.3 x 7.65 x 103 / 1200 = 8.29 N/mm 1 In het montagevoorschrift van Fermacell staat dat de stijlafstand niet groter mag zijn dan 50 x de plaatdikte. We kiezen hier dus voor een plaatdikte 12.5 mm bij een stijlafstand van 600 mm. In de tabel is te zien dat nieten van 1.5 mm dik bij een plaatdikte van 12.5 mm. ( t ) bij een symmetrische opbouw van het element 378 N kunnen opnemen. De plaat is aan weerszijden aangebracht.

11 De rekenbelasting van de twee nieten is: Bij de voorgeschreven schroeven is de vereiste 2x378 = 756 N afstand = 2 x 414 / 8.29 = 100 mm. De vereiste nietafstand a is dan: 756 / 8.29 = 91 mm. Bij een dikte van de niet van 1.75 mm met een Odoorn: 05 april 2002 rekensterkte van 482 N/niet zal de vereiste nietafstand = 2 x 482 / 8.29 = 116 mm zijn. Bij nagels met een dikte van 2.4 mm is de vereiste afstand = 2 x 322 / 8.29 = 78 mm. Ing. W. v.d. Haar Constructie en afmeting Wandpaneel STABILITEITSWANDEN Versie 2 11

12 VDH Constructiebureau, Postbus 1, 7873 ZG Odoorn, Tel. (0591)