Boogwerking in metselwerk: functioneren, ontwerp en bouwpraktijk

Published by Redactie on augustus 30, 2025 | Category metselwerk

Inleiding

Boogwerking is een technisch bouwmechanisme dat vaak voorkomt in metselwerk en betonnen constructies. Het betreft een structuurmechanisme waarbij horizontale constructieelementen, zoals vloeren of muren, een draagkracht kunnen ontwikkelen door hun vorm en afmetingen, waardoor zij krachten kunnen opnemen die anders niet direct over te brengen zijn. In de context van metselwerk, zoals bogen of lateien, speelt boogwerking een cruciale rol in de stabiliteit en duurzaamheid van de constructie.

Deze artikel behandelt de functionering van boogwerking in metselwerk, de vereisten voor een correct ontwerp, en de praktijkgerichte toepassingen. Aan de hand van de beschikbare informatie uit betonproblematiek en constructieve details uit tunnelbouw, worden de technische aspecten van boogwerking toegelicht. Het doel is om een duidelijk en onderbouwd overzicht te geven voor bouwprofessionals, renovatie-experts en woningeigenaren die zich verdiepen in de technologie achter metselconstructies.

Wat is boogwerking?

Boogwerking is een structuurmechanisme waarbij een horizontaal liggend element – zoals een vloer of een muur – gedwongen wordt om krachten op te nemen door een verhouding tussen overspanning, dikte en opsluiting. Dit mechanisme ontstaat wanneer het element niet volledig vrij kan verplaatsen, maar door zijn vorm en afsluiting in staat is om drukkrachten te genereren. Deze drukkrachten zorgen voor een extra draagcapaciteit boven de statisch berekende belasting.

In metselwerk wordt boogwerking vaak gebruikt bij constructies zoals bogen, lateien en vloeren. Bijvoorbeeld in metselbogen, waarbij de eindmassa’s van de boog zorgen voor het opvangen van de horizontale krachten (spatkrachten) die ontstaan tijdens het functioneren van de boog. In vloeren kan boogwerking optreden in het vlak van de overspanning of in de dwarsrichting, afhankelijk van de vorm en opsluiting van de constructie.

Boogwerking in vloeren: vereisten en functionering

Vereisten voor boogwerking in vloeren

Om boogwerking in een vloer te laten functioneren, zijn er een aantal structurele en constructieve voorwaarden nodig:

Correcte overspanning en dikteverhouding:
De overspanning van de vloer moet niet te groot zijn ten opzichte van de dikte van het vloerelement. Dit zorgt ervoor dat de vloer voldoende stijfheid heeft om de benodigde krachten op te nemen. Bijvoorbeeld, een vloerelement met een dikte van 18 cm en een breedte van 50 cm heeft een gunstige verhouding die boogwerking mogelijk maakt.
Ongesprongen opsluiting aan de uiteinden:
De vloer moet aan beide uiteinden voldoende bevestigd en opgesloten zijn. Deze opsluiting zorgt ervoor dat de vloer niet vrij kan verplaatsen en dus de benodigde krachten kan opbouwen. In de praktijk betekent dit dat de vloer goed verbonden moet zijn met muren of andere vaste constructies.
Voldoende massieve constructies:
In metselwerk, zoals bogen of lateien, moet de opsluiting aan de einden voldoende massa bevatten om de spatkrachten op te nemen. Dit is belangrijk omdat bogen en lateien krachten verticaal en horizontaal genereren die niet direct verticaal naar beneden kunnen worden overgedragen.
Vulbeton en kwaliteit van vloerelementen:
Het gebruik van vulbeton op de vloer en tussen de koppen is een cruciale factor. In veel gevallen is dit vulbeton van een mindere kwaliteit, wat kan leiden tot verminderde draagcapaciteit. Dit geldt met name voor oude constructies zoals Kwaaitaal- of Manta-vloeren, waarin vulbeton vaak van minder betrouwbaar karakter is.

Functionering in dwarsrichting

Niet alleen in de overspanning, maar ook in de dwarsrichting kan boogwerking optreden. Dit is het geval wanneer vloerelementen naast elkaar liggen en een zekere mate van opsluiting hebben. De hoogte van de vloerelementen ten opzichte van hun breedte speelt een rol. Zo kan een vloerelement van ongeveer 18 cm hoog en 50 cm breed een gunstige verhouding creëren voor boogwerking in de dwarsrichting.

Boogwerking in metselwerk: bogen en lateien

In metselwerk worden bogen en lateien vaak gebruikt om verticale en horizontale krachten op te vangen. Deze constructies moeten zorgvuldig worden ontworpen en uitgevoerd om ervoor te zorgen dat de spatkrachten correct worden opgenomen en afgevoerd.

Constructieve vereisten

Massieve einden:
De einden van een boog of latei moeten voldoende massa bevatten om de spatkrachten op te nemen. Deze spatkrachten ontstaan door de aard van de boogwerking en zijn horizontaal gericht. In de praktijk betekent dit dat de einden van de boog zwaar genoeg moeten zijn om de krachten niet zomaar te kunnen verplaatsen.
Correcte geometrie:
De vorm van de boog of latei moet zorgvuldig worden uitgevoerd. Een te strakke boog kan bijvoorbeeld leiden tot ongelijkmatige drukverdeling en mogelijke scheurtjes. Daarom is het belangrijk om rekening te houden met de geometrie van de boog bij het ontwerp.
Voorzichtigheid bij het gebruik van metalen onderdelen:
In sommige gevallen worden metalen onderdelen gebruikt om spatkrachten op te vangen. Bijvoorbeeld in tunnelbouw wordt een IPE-profiel gebruikt met ingelaste platen om correcties aan te brengen. Het is echter belangrijk om te weten dat het gebruik van metalen onderdelen – zoals bouten of klemstrippen – niet altijd ideaal is. In het geval van klemstrippen kan het ingedraaide draadeind onvoldoende diep worden ingedraaid, wat kan leiden tot onvoldoende spanning. In dergelijke gevallen is het aan te raden om zorgvuldig te kiezen voor onderdelen die voldoende kracht kunnen overbrengen.
Afvoer van eventuele lekkage:
In constructies waarin boogwerking optreedt, kan het nodig zijn om lekkages te voorkomen of af te voeren. Dit is bijvoorbeeld het geval bij zinkvoegen in tunnelbouw. Door afpersvoorzieningen en buisjes te gebruiken, kan eventuele lekkage door de constructie worden weggevoerd. Dit is belangrijk om corrosie en schade te voorkomen, vooral in betonnen constructies.

Boogwerking en corrosie: risico’s en preventie

Hoewel boogwerking een waardevolle draagconstructie kan zijn, kan het ook risico’s opleveren, vooral in betonnen vloeren. Een bekende vorm van schade is chlorideschade, die vaak optreedt in Kwaaitaal- en Manta-vloeren.

Chlorideschade in vloeren

Chlorideschade ontstaat wanneer calciumchloride in het beton wordt toegevoegd om de verhardingstijd te versnellen. In de jaren zeventig was dit een populaire techniek om de productiecapaciteit te verhogen. Het nadeel is echter dat calciumchloride corrosie kan veroorzaken in de wapening van het beton. De wapening, die normaal gesproken beschermd wordt door een passiveringslaag van het cement, kan gecorrodeerd raken wanneer het chloridegehalte te hoog is.

Chlorideschade ontwikkelt zich meestal als volgt:

Rustvlekken op het oppervlak:
Dit is vaak het eerste teken van corrosie. Hoewel het oppervlak van het beton niet direct schade vertoont, is de wapening al mogelijk gecorrodeerd.
Scheuren in de vloer:
Als de corrosie verder vordert, ontstaan er scheuren in de vloer, vooral in de ribben van vloerelementen.
Afscheuren van de betondekking:
In een laatere fase kan de betondekking van de wapening volledig afscheuren, wat de wapening blootstelt aan vocht en zuurstof. Dit versnelt het corrosieproces aanzienlijk.
Structuurproblemen:
Een verminderde diameter van de wapening kan leiden tot verminderde draagkracht. In extreme gevallen kan dit zelfs tot instorting leiden, vooral bij stootbelastingen.

Carbonatatie als tweede oorzaak van corrosie

Naast chlorideschade is er ook de kans op carbonatatie als oorzaak van wapeningcorrosie. Carbonatatie ontstaat wanneer de pH-waarde van het beton daalt door het opnemen van koolstofdioxide uit de lucht. Dit kan leiden tot het beschermen van de passiveringslaag van de wapening, waardoor corrosie kan optreden.

Hoewel carbonatatie een langzaam proces is, kan het in combinatie met andere factoren, zoals vocht en zuurstof, leiden tot significante schade. In kruipruimtes, waar zowel vocht als zuurstof aanwezig zijn, is de kans op corrosie dus aanzienlijk groter.

Boogwerking in de praktijk: voorbeelden en toepassingen

Voorbeeld 1: Kwaaitaal- en Manta-vloeren

Kwaaitaal- en Manta-vloeren zijn typische voorbeelden van constructies waarin boogwerking een rol speelt. Deze vloeren zijn in de jaren zeventig vaak gemaakt met calciumchloride om de productie te versnellen. Omdat de wapening in deze vloeren vaak in de onderkant zit, is het risico op corrosie aanzienlijk, vooral wanneer de betondekking is afgescheurd.

In dit soort vloeren is boogwerking vaak in de dwarsrichting aanwezig, omdat de vloerelementen naast elkaar liggen en een gunstige verhouding tussen hoogte en breedte hebben. De boogwerking in deze richting helpt bij het opnemen van trekkrachten, wat extra draagcapaciteit biedt.

Voorbeeld 2: Tunnelbouw en zinkvoegen

In de tunnelbouw wordt boogwerking ook gebruikt bij zinkvoegen. Hierbij worden einden van tunnelelementen voorzien van een stalen omranding, zoals IPE500-profielen, om spatkrachten op te nemen. De ingelaste platen zorgen voor een correcte opvanging van eventuele bouw- en meettoleranties.

Een belangrijk aspect in deze toepassing is het gebruik van een Omega-profiel, dat met klemstrippen op de flenzen van de IPE-profielen vastgeklemd wordt. Door het gebruik van thermisch verzinkte draadeinden kan deze klemming worden uitgevoerd, maar het is belangrijk om de indraaidiepte zorgvuldig te controleren.

In deze toepassing is boogwerking niet alleen een draagmechanisme, maar ook een essentieel onderdeel van de veiligheid van de constructie.

Preventie en herstel van schade

Wanneer boogwerking in combinatie met corrosie of andere schade optreedt, is het belangrijk om de schade te herkennen en te voorkomen dat het verder verslechtert. Voor vloeren met chlorideschade zijn er een aantal maatregelen die kunnen worden genomen:

Inspectie en monitoring:
Het is essentieel om regelmatig inspecties uit te voeren om te controleren of er corrosie of schade aanwezig is. Dit kan met behulp van visuele inspecties, maar ook met behulp van technische metingen zoals elektrische weerstand of elektrochemische tests.
Herstelmaatregelen:
Bij aangetaste vloeren kan het nodig zijn om de betondekking te herstellen of de wapening te vervangen. Dit kan bijvoorbeeld door het verwijderen van de beschadigde delen en het aanbrengen van nieuwe wapening en beton.
Voorziening van afvoer:
In gevallen waarin lekkage een factor is, zoals bij zinkvoegen in tunnelbouw, kan het aanbrengen van afpersvoorzieningen en buisjes helpen om eventuele lekkage te voorkomen of weg te pompen.
Gebruik van alternatieve materialen:
In sommige gevallen kan het ook nuttig zijn om alternatieve materialen te gebruiken, zoals niet-corrosieve wapening (zoals inox of faserarmpjes) of verhoogde betondichtheid om de invloed van chloriden te beperken.

Conclusie

Boogwerking speelt een cruciale rol in metselwerk en betonnen constructies. Het betreft een technisch mechanisme waarbij horizontale elementen, zoals vloeren en bogen, extra draagcapaciteit kunnen ontwikkelen door hun vorm en opsluiting. In metselwerk is boogwerking vooral relevant bij bogen en lateien, waarbij spatkrachten correct moeten worden opgenomen en afgevoerd.

De functionering van boogwerking hangt af van een aantal constructieve en structurele voorwaarden, zoals de verhouding tussen overspanning en dikte, de opsluiting aan de uiteinden, en de kwaliteit van de gebruikte materialen. In oude vloeren, zoals Kwaaitaal- of Manta-vloeren, kan boogwerking ook optreden, maar kan het ook leiden tot schade als corrosie optreedt, vooral door chlorideschade of carbonatatie.

In de praktijk is het belangrijk om boogwerking zorgvuldig te ontwerpen en uit te voeren. Hierbij moet rekening worden gehouden met de structuur, de materialen en eventuele risico’s. In gevallen van schade is het nodig om de schade te herkennen en maatregelen te nemen om de constructie veilig en duurzaam te houden.

Bronnen

boogwerking