Belasting opnamecapaciteit metselwerk, kalkzandsteen, beton

Als een gebouw wordt aangelegd, moeten belastingen van bovenaf naar de fundering worden afgevoerd. Per verdieping neemt de spanning toe, waardoor de cumulatieve belasting groot kan zijn. De dragende wanden moeten daartoe bestaan uit voldoende sterk materiaal, zodat het gewicht naar de dragende fundering kan worden overgedragen. Wat zijn de sterkte eigenschappen van de verschillende bouwmaterialen?

Belasting opnamecapaciteit materialen

• Metselwerk aan de buitenzijde
• Hechtspanning bij momenten
• Drukspanningen kalkzandsteen
• Belasting opnamecapaciteit: trek en druk in beton

Metselwerk aan de buitenzijde

Standaard metselwerk staat aan de buitenzijde van een gebouw en wordt met winddruk belast. Daarnaast is er sprake van het eigen gewicht van metselwerk. Omdat er spouwankers worden toegepast worden windlasten per oppervlakte gebied afgedragen naar de achterliggende kalkzandsteenwand. Die wanden zijn met verdiepingsvloeren belast en worden dus opgesloten. Het kalkzandsteen neemt dus de horizontale last over door belastingsoverdracht. Het metselwerk moet de horizontale last overdragen per spouwanker. Normaal worden deze hart op hart 300 tot 500 mm aangebracht, afhankelijk van de spouwbreedte en hoogte van het aangebrachte metselwerk.

Hechtspanning bij momenten

Een goed voorbeeld waarbij een wand momentlasten moet opnemen zodat inwendig druk en treklasten van toepassing zijn, is bij een tuinmuur. Deze muur wordt in de bodem ingeklemd, echter bovenaan wordt de muur niet gesteund. Strikt genomen moet de wand de belasting van wind kunnen opnemen, zodat de wand niet scheurt of omvalt. Een bakstenen muur heeft een maximale hechtspanning van 0,2 N/mm2 (metselwerk) ten opzichte van een druksterkte van 12,5 N/mm2 (rekenwaarde 3,85 N/mm2). Dit is de uiterste grens van het voegmateriaal. De maximale reken hechtspanning wordt daarbij bepaald middels 1,5*0,2/1,8 = 0,166 N/mm2. Om te kunnen toetsen of het materiaal voldoet mag de inwendige drukspanning van het oppervlak over het moment versus weerstandsmoment worden afgetrokken: σ = M/W-N/A.

Drukspanningen kalkzandsteen

Om grote verticale lasten op te kunnen nemen kan gebruik worden gemaakt van meerdere kwaliteiten kalkzandsteen. Dit materiaal wordt primair gebruik om verticale lasten op te nemen eventueel in combinatie met windlasten. Omdat de verticale lasten dermate groot zijn, is de drukcapaciteit meestal maatgevend. Welke capaciteiten vallen er aan het materiaal toe te kennen. Er wordt het volgende onderscheid gemaakt:

Bron: Calduran uitgedrukt in N/mm2.

De buigsterkte van het materiaal wordt bepaald door het lijm of metselwerk. Daarbij geldt altijd dat lijmwerk een hogere treksterkte heeft:

• buigtreksterkte kalkzandsteen: f’fl;b;rep = 0,9 N/mm2;
• buigtreksterkte lijmwerk: f;x;k1;rep = 0,60 N/mm2, f;v;d = 0,35 N/mm2;
• buigtreksterkte metselwerk: f;x;k1;rep = 0,30 N/mm2, f;v;f = 0,166 N/mm2.

De sterkte van een kalkzandsteenmuur wordt dus primair bepaald door het toegepaste voegmateriaal. Hoogwaardig goed gevulde lijm verbindingen zijn veel gunstiger ten opzichte van metselwerk, waardoor veel grotere buigende lasten kunnen worden opgenomen. Let wel dat als de spanning wordt overschreden dan kan voor een hogere sterktekwaliteit worden gekozen, maar ook een grotere steenbreedte is mogelijk.

Belasting opnamecapaciteit: trek en druk in beton

Beton heeft een ongunstige verhouding tussen de trek- en drukcapaciteit. Het materiaal is uitermate geschikt om druk op te nemen, echter ten aanzien van trek kan het slechts circa 10% opnemen. Beton wordt vaak toegepast als balk, waarbij belasting over een opening moet worden gebracht. De belasting resulteert in een moment, welke middels een inwendige betondrukzone en betonstaaltrek wordt opgenomen. Het beton heeft de volgende sterkte eigenschappen:

Bron: NEN6720 uitgedrukt in N/mm2.

Omdat beton slecht trek (fbrep en fb) kan opnemen dienen beton balken afgewapend te worden met betonstaal om zo hoge momentlasten op te kunnen nemen.

Lees verder

• Druksterkte van beton: hoeveel kan beton aan druk opnemen?
• Hoe wordt een gemetselde tuinmuur berekend?
• De invloed van oplegspanning bij een kalkzandsteen wand?
• Gasbetonstenen voor verhoogde brandwerendheid
• Buiging betonvloer: hoeveel buigt een gewapende vloer door?