Wrijving, Verankering en Stabiliteit bij Metselwerk op Staalconstructies

Published by Redactie on september 4, 2025 | Category metselwerk

Introductie

Dit artikel behandelt de interactie tussen metselwerk en staalconstructies, met een focus op wrijving, verankering en stabiliteit. De combinatie van gevelmetselwerk met stalen constructies, zowel in utiliteitsbouw als woningbouw, vereist zorgvuldige overweging van detaillering, uitvoering en verankering. De beschikbare gegevens belichten aspecten zoals wrijvingscoëfficiënten tussen materialen, doorbuigingseisen, stijfheden en funderingstechnieken. Het artikel is bedoeld voor een breed publiek, waaronder huiseigenaren, doe-het-zelvers en bouwprofessionals.

Wrijving tussen Staal en Andere Materialen

Wrijving speelt een cruciale rol bij de interactie tussen staal en andere bouwmaterialen, met name bij verankeringen en bewegende delen. De wrijvingscoëfficiënt, een maat voor de weerstand tegen beweging tussen twee oppervlakken, varieert aanzienlijk afhankelijk van de materiaalcombinatie. Staal op staal vertoont een hogere wrijving dan bijvoorbeeld aluminium op kunststof. De wrijving kan beïnvloed worden door factoren zoals smering, oppervlakte ruwheid, belasting, snelheid en temperatuur.

Goede smering, bijvoorbeeld met olie, vet of PTFE (droge smering), kan de wrijving aanzienlijk verminderen. Een gladder oppervlak resulteert eveneens in minder wrijving. Hoge belastingen kunnen leiden tot vervorming en een groter contactoppervlak, wat de wrijving kan verhogen. Hoge snelheden genereren warmte, wat de wrijving eveneens kan beïnvloeden.

Er is een onderscheid tussen statische en dynamische wrijving. Statische wrijving is de kracht die nodig is om een beweging te starten, en is altijd groter dan dynamische wrijving, die optreedt tijdens de beweging zelf. Een fenomeen genaamd “stick-slip” kan ontstaan wanneer de kracht net onvoldoende is voor een constante beweging, resulterend in schokkerige bewegingen. Dit is met name ongewenst bij toepassingen die nauwkeurigheid vereisen bij lage snelheden. De gegevens geven specifieke wrijvingscoëfficiënten voor verschillende materialen tegen staal in lucht, maar benadrukken dat de keuze tussen minimale en maximale waarden afhankelijk is van de specifieke constructie.

Metselwerk aan Staalconstructies: Stabiliteit en Doorbuiging

De combinatie van gevelmetselwerk met een stalen binnenblad of draagconstructie is een veelvoorkomende toepassing in zowel utiliteits- als woningbouw. De stabiliteit en doorbuigingseisen zijn hierbij van groot belang. Wanneer het metselwerk als ‘schil’ rondom een gebouw wordt geplaatst, wordt de stabiliteit afhankelijk van de verankering aan het binnenblad. Dit binnenblad kan onderdeel zijn van de hoofddraagconstructie of stabiliteit daarvan ontlenen.

Voor staalconstructies waar metselwerk op gezet of aan opgehangen wordt, gelden dezelfde eisen voor maximale doorbuiging als voor andere constructies. Te grote doorbuiging kan leiden tot de noodzaak om extra dilataties aan te brengen. Bij het dilateren van gevelmetselwerk voor een stalen achterconstructie moet rekening gehouden worden met een maximale horizontale randafstand van 0,2 m voor de verankering. Dit betekent dat aan beide zijden van een dilatatievoeg deze afstand van 200 mm voor de verankering aangehouden moet worden. Indien verankering aan beide zijden van een kolom niet mogelijk is, kan het plaatsen van een extra kolom een oplossing bieden.

Stijfheden en Samenwerking van Materialen

De stijfheden van het metselwerk en het binnenblad beïnvloeden de samenwerking tussen de materialen. Wanneer de stijfheden van beide bladen ongeveer gelijk zijn, kan het metselwerk goed samenwerken met het binnenblad. Als het binnenblad veel stijver is dan het metselwerk, zijn er doorgaans geen problemen te verwachten. De situatie wordt echter complexer wanneer het binnenblad veel minder stijf is dan het metselwerk. Dit kan voorkomen bij het gebruik van stalen binnendozen of HSB-elementen in een staalconstructie.

Kalkzandstenen binnenbladen zijn voldoende stijf voor rechtstreekse verankering van het gevelmetselwerk, mits de kalkzandstenen wand goed verankerd is aan de staalconstructie. Bij het gebruik van stalen binnendozen of HSB-elementen moet de doorbuiging daarvan in de berekeningen worden opgeteld bij de doorbuiging van de staalconstructie zelf.

Staalconstructies en Toelaatbare Vervormingen

Staalconstructies die als basis dienen voor gevelmetselwerk, moeten getoetst worden aan de eisen voor gevelmetselwerk. Dit geldt voor borstweringssteunen, secundaire constructies in de spouw, en constructies waar het metselwerk op staat of waar geveldragers aan hangen. Wanneer het metselwerk over meerdere verdiepingen stabiliteit ontleent aan een staalconstructie, moet rekening gehouden worden met de vervorming over meerdere verdiepingen.

Staal- en houtconstructies mogen meer vervormen dan metselwerk. De maximaal toelaatbare vervormingen van staal en hout zijn aanzienlijk groter dan wat acceptabel is voor gevelmetselwerk. Daarom moeten staalconstructies die met gevelmetselwerk verankerd zijn of waarop het gevelmetselwerk is geplaatst, gecontroleerd en berekend worden op basis van de maximaal toelaatbare vervormingen van het metselwerk.

Funderingstechnieken op Staal

Er bestaan verschillende funderingstechnieken op staal, waaronder strokenfunderingen, plaatfunderingen en poerenfunderingen.

Strokenfundering: De meest eenvoudige en meest toegepaste vorm, bestaande uit doorlopende stroken gewapend beton onder de dragende muren. De breedte van de stroken is afhankelijk van de bodemgesteldheid en de belasting.
Plaatfundering: Een grote, gewapende betonnen plaat onder het volledige gebouw, die vaak ook als begane grondvloer fungeert. Verdeelt de belasting gelijkmatig over een groot oppervlak en is relatief makkelijk uitvoerbaar. Gevoelig voor verzakkingen.
Poerenfundering: (Geen verdere details in de bronnen).

Ondiepe plaatfunderingen (tot 80 cm diep) vereisen een vorstrand, een funderingsstrook die aan de vloer is vastgestort en dieper ligt dan 80 cm om het risico van opvriezen te voorkomen. Bij langdurige en hevige vorst kan de grond bevriezen en uitzetten, wat tot schade kan leiden. In Nederland bevriest de grond normaal gesproken niet dieper dan 80 cm.

Conclusie

De interactie tussen metselwerk en staalconstructies vereist een grondige analyse van wrijving, stabiliteit, doorbuiging en stijfheden. Correcte verankering, rekening houdend met de maximale randafstanden en toelaatbare vervormingen, is essentieel. De keuze van de funderingstechniek moet afgestemd zijn op de bodemgesteldheid en de belasting van het bouwwerk. Een zorgvuldige detaillering en uitvoering zijn cruciaal voor een duurzame en veilige constructie.