Statische berekening. Constructieve berekeningen stalen ligger t.b.v. muurdoorbraak keuken/woonkamer te Naarden

Transcriptie

1 Weissenbruchstraat GM te Den Haag Statische berekening Constructieve berekeningen stalen ligger t.b.v. muurdoorbraak keuken/woonkamer te Naarden 5 april 2017 Rapportnummer:.01 Versies: 1.0 Eerste uitgave BT

2 1 Algemene projectgegevens 1.1 Opdrachtomschrijving Ten behoeve van een muurdoorbraak tussen keuken en woonkamer, in de woning aan de Heemskerklaan 37 te Naarden, zijn constructieve berekeningen gemaakt voor een alternatieve draagconstructie. Deze berekeningen zijn in onderliggend rapport opgenomen. Voor het verwijderen van de dragende muur tussen keuken en woonkamer dient een vervangende draagconstructie te worden geplaatst om de bovenliggende constructie op te vangen. De voorkeur gaat uit voor een constructie waarbij de nieuwe constructie in het plafond is verwerkt en er geen koof hoeft te worden aangebracht. Daarom is gekozen voor een draagconstructie opgebouwd uit hoekstaal profielen. Deze constructieve berekeningen zijn opgenomen in hoofdstuk 2. Bij het aanbrengen van de vervangende stalen draagconstructie dient bovenliggende constructie tijdelijk, door middel van een stempel constructie, te worden opgevangen. Het principe van deze stempeling en de constructieve toetsing in opgenomen in hoofdstuk Gebruikte documenten Er is gebruik gemaakt van door de opdrachtgever verstrekte bouwtekeningen van de constructie. Tevens is Tentij Bouwconsult op locatie geweest op 27 maart 2017 om de situatie en de constructie te bekijken. Een selectie van de geleverde bouwtekeningen is opgenomen in Bijlage I 1.3 Bouwwerk en constructiegegevens Het bouwwerk en de constructie is als volgt geclassificeerd: Type bouwwerk/constructie : Gebouw of andere gewone constructie met woonfunctie. Referentieperiode (ontw. levensduurklasse) : 50 jaar (4) Veiligheidsklasse : 2 Gevolgklasse : CC2 Betrouwbaarheidsklasse : RC2 Oppervlakteklasse : A Monument of stads aangezicht : Geen van beide 1.4 Toegepaste materialen Tenzij specifiek anders vernoemd is, voor de kwaliteit van de materialen, rekening gehouden met: Materiaal: Kwaliteit: Hout C18 Staal Balkstaal S235 Kokerprofielen S275 Beton C20/25 Betonstaal B500a

3 2 Vervangende stalen draagconstructie Ten behoeve van een muurdoorbraak tussen keuken en woonkamer, in de woning aan de Heemskerklaan 37 te Naarden, zijn constructieve berekeningen gemaakt voor een alternatieve draagconstructie. De lengte van de overspanning van de doorbraak wordt voor de berekening aangenomen op 2,90 m. De berekeningen zijn in onderliggende paragraaf opgenomen. Gekozen is voor een constructie waarbij de dragende constructie volledig in het plafond kan worden weggewerkt. Zo, dat geen koof zichtbaar is wanneer de verbouwing is voltooid. In verband met de keuze van de stalen liggers is een maatgevende situatie beschouwd. De maatgevende situatie voor het vloeroppervlakte wordt aangenomen voor de woonkamer zijde. De maatgevende situatie wordt genomen als 0,5 x de muurdikte, namelijk 0,5 x 0,11 m = 0,055 m. 2.1 Conclusie Voor het verwijderen van de dragende muur (L = 2,90 m) tussen woonkamer en keuken dient een stalen ligger te worden geplaatst om de functie van de dragende muur over te nemen. Vanwege het uitgangspunt de dragende stalen balken in het plafond te laten vallen is gekozen voor stalen L profielen. De dragende functie van de muur kan door het toepassen van 2 x gelijkzijdig hoeklijn 150x150x12 S235 worden overgenomen. De exacte lengte maten opmeten in het werk. De oplegging van de stalen L -profielen wordt gerealiseerd door een oplegging op de overblijvende draagmuren. Waarbij de oplegging aan de achtergevel zijde op het binnenblad van de spouwmuur wordt gerealiseerd en aan de binnenzijde op de blijvende binnenmuur. De optredende maximale dwarskracht (2 x 19,04 kn) geeft een maximaal optredende spanning van 1,31 N/mm 2 (bij een oplegging van L = 100mm). Aanbevolen wordt, waar mogelijk, een oplegging van minimaal 200 mm aan te houden Om doorbuiging uit het eigen gewicht van de constructie te voorkomen, wordt geadviseerd een voorspanning toe te passen van 5 mm. 2.2 Toetsing

4 Staal - ligger op 2 steunpunten versie 1.0 voor staal met flens tot 40mm Algemene gegevens: Projectnaam : Muurdoorbraak keuken en woonkamer Projectnr: Constructie onderdeel : Vervangende stalen draagconstructie Belastingscategorie : A EC0 NB tab. A1.2.2 Veiligheidsklasse : 2 EC0 NB tab. 2.1 Gevolgklasse : CC2 EC0 NB tab. B1 Dakklasse : H EC1 tab. 6.9 Geometrische parameters: Overspanning L : 2,90 m H.o.h afstand h.o.h. : m Dakhelling α dak : 0 Materiaal parameters: Profiel : HSG150x150x12 Staal kwaliteit : S235 Soort profiel : Gewalst Herverdeelde momenten : Nee Type belasting : Gelijkverdeelde belasting Doorsnedeklasse : 1 Elasticiteitsmodules E : N/mm 2 EC Glijmodulus G : N/mm 2 EC Poissoncoëfficient ν : 0,3 EC Ther. Uitz. Coëff. α : 1,20E-05 per C EC Vloeigrens f y : 235,0 N/mm 2 EC3 tab. 3.1 Treksterkte f u : 360,0 N/mm 2 EC3 tab. 3.1 Hoogte h : 150,0 mm Breedte b : 150,0 mm Gewicht G : 273,0 N/m Dikte flens t f : 12,0 mm Dikte lijf t w : 12,0 mm Oppervlakte A : 3483,0 mm 2 Y-as Z-as El. weerstandsmom. W el : 6,77E+04 mm 3 6,77E+04 mm 3 Pl. weerstandsmom. W pl : 6,77E+04 mm 3 Traagheidsmom. I : 7,37E+06 mm 4 7,37E+06 mm 4 Traagheidsstraal i : 46,00 mm 46,00 mm

5 Belastinggevallen: Omschrijving Eigen gewicht ligger Muur begane grond Muur 1e verdieping Vloeroppervlakte Leidingen Plafondafwerking Afwerkvloer Omschrijving Opgelegde vloerbelasting Permanente gelijkverdeelde belastingen Lengte Breedte Hoogte/ Vol. Reductie dikte massa factor L B H/d ρ ξ m m m kn/m 3 of kn/m 2 Aantal stuks 1,00 0,06 2,75 2 1,00 1,00 1,00 0,06 2,50 2 1,00 1,00 1,00 1,75 1,00 0,40 1,00 1,00 1,00 1,75 1,00 0,10 1,00 1,00 1,00 1,75 1,00 0,20 1,00 1,00 1,00 1,75 1,00 0,20 1,00 1,00 Variabele gelijkverdeelde belastingen Lengte Breedte Hoogte/ dikte Soortelijke massa Aantal L B H/d ρ m m m kn/m 3 of kn/m 2 1,00 1,75 1,00 1,00 Representatieve belasting G rep kn/m 0,27 3,03 2,75 0,70 0,18 0,35 0,35 Rep. belasting Q rep kn/m 1,75 3,06 Omschrijving # Punt belastingen Reductie Karakteristieke Rekenwaarde Afstand Partiële factor factor belasting belasting X γ G γ Q ξ F kar;g F kar;q F rek;g F rek;q m kn kn kn Omschrijving Lengte Wind en sneeuwbelasting Kar. Rep. Breedte belasting belasting Momentaan factoren L B F kar F rep ψ ψ 0 ψ 1 ψ 2 m m kn/m 2 kn/m 0,0 0,2 0,0 0,0 0,2 0,

6 Belastingcombinaties: Fundamentele belasting combinatie (UGT) Rep. Belasting Partiële factoren Mom. Factor Rek. belasting Permanent belasting : 7,62 kn/m 1,20 9,15 kn/m Variabele belasting : 3,06 kn/m 1,30 1,00 3,98 kn/m 13,13 kn/m EC Of indien ongunstiger Permanent belasting : 7,62 kn/m 1,35 10,29 kn/m Variabele belasting : 3,06 kn/m 1,00 kn/m 10,29 kn/m Karakteristieke combinatie (BGT) Rep. Belasting Par. Fact. Mom. Fac. Wind/sneeuw Rek. belasting Permanent belasting : 7,62 kn/m 1,00 7,62 kn/m Variabele belasting : 3,06 kn/m 1,00 0,40 kn/m 1,23 kn/m 8,85 kn/m EC a Frequente combinatie (BGT) Rep. Belasting Par. Fact. Mom. Fac. Wind/sneeuw Rek. belasting Permanent belasting : 7,62 kn/m 1,00 7,62 kn/m Variabele belasting : 3,06 kn/m 1,00 0,50 kn/m 1,53 kn/m 9,15 kn/m EC b Quasi blijvende combinatie (BGT) Rep. Belasting Par. Fact. Mom. Fac. Wind/sneeuw Rek. belasting Permanent belasting : 7,62 kn/m 1,00 7,62 kn/m Variabele belasting : 3,06 kn/m 1,00 0,30 kn/m 0,92 kn/m 8,54 kn/m EC c

7 Overspanning L : 2,90 m Krachtenschema Momenten, dwarskrachten en normaalkrachten Gelijk verdeelde belasting Maximaal Moment Maximale Maximale Fundamentele combinatie Karakteristieke combinatie Frequente combinatie Quasi blijvende combinatie M s;d knm 13,80 9,30 9,62 8,98 V s;d kn 19,04 12,83 13,27 12,39 N s;d kn Punt belasting #1 #2 Fundamentele combinatie Karakteristieke combinatie Frequente combinatie Quasi blijvende combinatie F 1 M s;d V s;d;a V s;d;b F 2 M s;d V s;d;a V s;d;b kn knm kn kn kn knm kn kn #3 #4 Fundamentele combinatie Karakteristieke combinatie Frequente combinatie Quasi blijvende combinatie F 3 M s;d V s;d;a V s;d;b F 4 M s;d V s;d;a V s;d;b kn knm kn kn kn knm kn kn Maximale momenten, dwarskrachten en normaalkrachten Maximaal Maximale Maximale M s;d X V s;d;a V s;d;b knm m kn kn Fundamentele combinatie -13,80 1,45 19,04-19,04 Karakteristieke combinatie -9,30 1,45 12,83-12,83 Frequente combinatie -9,62 1,45 13,27-13,27 Quasi blijvende combinatie -8,98 1,45 12,39-12,39 N s;d kn

8 Momentenlijn 0,40 0,80 1,20 1,60 2,00 2,40 2,80 Fundamentele combinatie Quasi blijvende combinatie Karakteristieke combinatie Frequente combinatie Dwarskrachtenlijn 0,40 0,80 1,20 1,60 2,00 2,40 2,80 Fundamentele combinatie Quasi blijvende combinatie Karakteristieke combinatie Frequente combinatie Normaalkrachtenlijn 0,40 0,80 1,20 1,60 2,00 2,40 2,80 Fundamentele combinatie Quasi blijvende combinatie Karakteristieke combinatie Frequente combinatie

9 Toetsing Vloeigrens controle EC Optr. spanning σ max;optr : 5,47 N/mm 2 Vloeigrens f y;d : 235,0 N/mm 2 UC 0,02 voldoet Controle op afschuiving EC Optr.dwarskracht V max;optr. : 19,04 kn Toe. dwarskracht V u;d : 206,09 kn Oppervlakte dwarskr A w : 1512,0 mm 2 UC 0,09 voldoet Controle op buiging EC Optredend moment M max;optr. : 13,80 knm Toelaatbaar momentm u;d : 15,92 knm UC 0,87 voldoet Controle op kip EC Optredend moment M max;optr. : 13,80 knm Toelaatbaar momentm u;d;kip : 15,20 knm UC 0,91 voldoet Weerstandsmoment W : 6,77E+04 mm 3 Reductiefactor kip χ kip : 0,95 EC φ kip : 0,58 EC Kipkromme : a Verhouding h/b 1,00 EC3 Tabel 6.5 Imperfectiefactor uit α kip : 0,21 EC β kip : 0,75 EC Relatieve slankheid λ kip : 0,40 EC f : 0,95 EC Controle op doorbuiging Optredende doorbuiging Toegepaste zeeg U zeeg : 0 mm Uit eigen gewicht U on : 5 mm Bijkomend U kruip : 1 mm Totale doorbuiging U eind : 6 mm k c : 0,94 EC3 Tabel 6.6 EC1 Bijl. A Toelaatbare doorbuiging Bijkomende doorbuiging Vloeren : eis 9 mm 3 x L UC 0,14 Daken : 12 mm 4 x L UC 0,10 Vloeren met steenachtige wand: 6 mm 2 x L UC 0,21 Doorbuiging eindtoestand Vloeren : eis 12 mm 4 x L UC 0,49 Daken : 12 mm 4 x L UC 0,49 Vloeren met steenachtige wand: 12 mm 4 x L UC 0,49 Vloeren met steenachtige wand: 6 mm 2 x L UC 0,

10 3 Stempelplan Voor het verwijderen van een dragende muur moet de bovenliggende constructie worden opgevangen door middel van een stempel constructie. In het onderliggende hoofdstuk is een richtlijn gegeven voor zo n stempel constructie. 3.1 Conclusie De stempelconstructie kan worden uitgevoerd aan de hand van de principe schets van Figuur 3-1 en Figuur 3-2. Hierbij dient gebruik te zijn gemaakt van HE100a S235 voor stalen profiel A en B en de schroefstempels moeten de maximaal optredende dwarskracht van 6,77 kn (0,67 ton) kunnen dragen. De h.o.h afstand dient maximaal 1,2 m te bedragen. Figuur 3-1: Principe stempel constructie zijaanzicht

11 Staal - Balansstempeligng versie 1.0 voor staal met flens tot 40mm Algemene gegevens: Projectnaam : Muurdoorbraak keuken en woonkamer Projectnr: Constructie onderdeel : Vervangende stalen draagconstructie Belastingscategorie : A EC0 NB tab. A1.2.2 Veiligheidsklasse : 1 EC0 NB tab. 2.1 Gevolgklasse : CC2 EC0 NB tab. B1 Dakklasse : H EC1 tab. 6.9 Stempel constructie Overspanning L : 1,20 m H.o.h afstand stempels : 1,20 m Doorbraak afmeting Lengte L : 2,9 m Geometrische parameters: Profiel : HEA100 Staal kwaliteit : S235 Soort profiel : Gewalst Herverdeelde momenten : Nee Type belasting : Puntlast Materiaal parameters: Doorsnedeklasse : 1 Elasticiteitsmodules E : N/mm 2 EC Glijmodulus G : N/mm 2 EC Poissoncoëfficient ν : 0,3 EC Ther. Uitz. Coëff. α : 1,20E-05 per C EC Vloeigrens f y : 235,0 N/mm 2 EC3 tab. 3.1 Treksterkte f u : 360,0 N/mm 2 EC3 tab. 3.1 Hoogte h : 96,0 mm Breedte b : 100,0 mm Gewicht G : 167,0 N/m Dikte flens t f : 8,0 mm Dikte lijf t w : 5,0 mm Oppervlakte A : 2120,0 mm 2 Y-as Z-as El. weerstandsmom. W el : 7,30E+04 mm 3 2,70E+04 mm 3 Pl. weerstandsmom. W pl : 8,30E+04 mm 3 Traagheidsmom. I : 3,49E+06 mm 4 1,34E+06 mm 4 Traagheidsstraal i : 4 mm 25,00 mm

12 Belastinggevallen: Omschrijving Eigen gewicht ligger Muur begane grond Muur 1e verdieping Vloeroppervlakte Leidingen Plafondafwerking Afwerkvloer Omschrijving Opgelegde vloerbelasting Permanente gelijkverdeelde belastingen Lengte Breedte Hoogte/ Vol. Reductie dikte massa factor L B H/d ρ ξ m m m kn/m 3 of kn/m 2 Aantal stuks 1,00 0,06 2,75 2 1,00 1,00 1,00 0,06 2,50 2 1,00 1,00 1,00 1,75 1,00 0,40 1,00 1,00 1,00 1,75 1,00 0,10 1,00 1,00 1,00 1,75 1,00 0,20 1,00 1,00 1,00 1,75 1,00 0,20 1,00 1,00 Variabele gelijkverdeelde belastingen Lengte Breedte Hoogte/ dikte Soortelijke massa Aantal L B H/d ρ m m m kn/m 3 of kn/m 2 1,00 1,75 1,00 1,00 Representatieve belasting G rep kn/m 0,17 3,03 2,75 0,70 0,18 0,35 0,35 Rep. belasting Q rep kn/m 1,00 1,75 Omschrijving # Punt belastingen Reductie Karakteristieke Rekenwaarde Afstand Partiële factor factor belasting belasting X γ G γ Q ξ F kar;g F kar;q F rek;g F rek;q Belasting op stempeligger m kn kn kn 1 0,60 1,20 1,20 1,00 9,02 2,10 10,82 2,52 Omschrijving Windbelasting Sneeuwbelasting Lengte Wind en sneeuwbelasting Kar. Rep. Breedte belasting belasting Momentaan factoren L B F kar F rep ψ ψ 0 ψ 1 ψ 2 m m kn/m 2 kn/m 1,00 1,00 1,0 0,0 0,2 0,0 1,00 1,00 1,0 0,0 0,2 0,

13 Belastingcombinaties: Fundamentele belasting combinatie (UGT) Rep. Belasting Partiële factoren Mom. Factor Rek. belasting Permanent belasting : 7,52 kn/m 1,20 9,02 kn/m Variabele belasting : 1,75 kn/m 1,20 1,00 2,10 kn/m 11,12 kn/m EC Of indien ongunstiger Permanent belasting : 7,52 kn/m 1,35 10,15 kn/m Variabele belasting : 1,75 kn/m 1,00 kn/m 10,15 kn/m Karakteristieke combinatie (BGT) Rep. Belasting Par. Fact. Mom. Fac. Wind/sneeuw Rek. belasting Permanent belasting : 7,52 kn/m 1,00 7,52 kn/m Variabele belasting : 1,75 kn/m 1,00 0,40 kn/m 0,70 kn/m 8,22 kn/m EC a Frequente combinatie (BGT) Rep. Belasting Par. Fact. Mom. Fac. Wind/sneeuw Rek. belasting Permanent belasting : 7,52 kn/m 1,00 7,52 kn/m Variabele belasting : 1,75 kn/m 1,00 0,50 kn/m 0,88 kn/m 8,39 kn/m EC b Quasi blijvende combinatie (BGT) Rep. Belasting Par. Fact. Mom. Fac. Wind/sneeuw Rek. belasting Permanent belasting : 7,52 kn/m 1,00 7,52 kn/m Variabele belasting : 1,75 kn/m 1,00 0,30 kn/m 0,53 kn/m 8,04 kn/m EC c

14 Overspanning L : 1,20 m Krachtenschema Momenten, dwarskrachten en normaalkrachten Gelijk verdeelde belasting Maximaal Moment Maximale Maximale Fundamentele combinatie Karakteristieke combinatie Frequente combinatie Quasi blijvende combinatie M s;d knm 0,03 0,03 0,03 0,03 V s;d kn 0,10 0,10 0,10 0,10 N s;d kn Punt belasting Belasting op stempeligger #2 F 1 M s;d V s;d;a V s;d;b F 2 M s;d V s;d;a V s;d;b kn knm kn kn kn knm kn kn Fundamentele combinatie 13,34 4,00 6,67 6,67 Karakteristieke combinatie 9,86 2,96 4,93 4,93 Frequente combinatie 10,07 3,02 5,04 5,04 Quasi blijvende combinatie 9,65 2,90 4,83 4,83 #3 #4 Fundamentele combinatie Karakteristieke combinatie Frequente combinatie Quasi blijvende combinatie F 3 M s;d V s;d;a V s;d;b F 4 M s;d V s;d;a V s;d;b kn knm kn kn kn knm kn kn Maximale momenten, dwarskrachten en normaalkrachten Maximaal Maximale Maximale M s;d X V s;d;a V s;d;b knm m kn kn Fundamentele combinatie -4,03 0,60 6,77-6,77 Karakteristieke combinatie -2,99 0,60 5,03-5,03 Frequente combinatie -3,05 0,60 5,14-5,14 Quasi blijvende combinatie -2,93 0,60 4,93-4,93 N s;d kn

15 Momentenlijn 0,40 0,80 1,20 Fundamentele combinatie Quasi blijvende combinatie Karakteristieke combinatie Frequente combinatie Dwarskrachtenlijn 0,40 0,80 1,20 Fundamentele combinatie Quasi blijvende combinatie Karakteristieke combinatie Frequente combinatie Normaalkrachtenlijn 0,40 0,80 1,20 Fundamentele combinatie Quasi blijvende combinatie Karakteristieke combinatie Frequente combinatie

16 Toetsing Vloeigrens controle EC Optr. spanning σ max;optr : 3,19 N/mm 2 Vloeigrens f y;d : 235,0 N/mm 2 UC 0,01 voldoet Controle op afschuiving EC Optr.dwarskracht V max;optr. : 6,77 kn Toe. dwarskracht V u;d : 54,52 kn Oppervlakte dwarskr A w : 400,0 mm 2 UC 0,12 voldoet Controle op buiging EC Optredend moment M max;optr. : 4,03 knm Toelaatbaar momentm u;d : 17,16 knm UC 0,24 voldoet Controle op kip EC Optredend moment M max;optr. : 4,03 knm Toelaatbaar momentm u;d;kip : 18,62 knm UC 0,22 voldoet Weerstandsmoment W : 8,30E+04 mm 3 Reductiefactor kip χ kip : 0,95 EC φ kip : 0,58 EC Kipkromme : a Verhouding h/b 0,96 EC3 Tabel 6.5 Imperfectiefactor uit α kip : 0,21 EC β kip : 0,75 EC Relatieve slankheid λ kip : 0,40 EC f : 0,87 EC Controle op doorbuiging Optredende doorbuiging Toegepaste zeeg U zeeg : 0 mm Uit eigen gewicht U on : 1 mm Bijkomend U kruip : 0 mm Totale doorbuiging U eind : 1 mm k c : 0,86 EC3 Tabel 6.6 EC1 Bijl. A Toelaatbare doorbuiging Bijkomende doorbuiging Vloeren : eis 4 mm 3 x L UC 0,02 Daken : 5 mm 4 x L UC 0,01 Vloeren met steenachtige wand: 2 mm 2 x L UC 0,03 Doorbuiging eindtoestand Vloeren : eis 5 mm 4 x L UC 0,16 Daken : 5 mm 4 x L UC 0,16 Vloeren met steenachtige wand: 5 mm 4 x L UC 0,16 Vloeren met steenachtige wand: 2 mm 2 x L UC 0,

17 Figuur 3-2 Principe stempel constructie vooraanzicht Merk op dat de hoeveelheid stempels niet is weergegeven/aangegeven. Deze is afhankelijk van de maximale h.o.h. afstand. Merk op dat het uitgangspunt van een stempelconstructie is om de bovengelegen constructie tijdelijk op te vangen tijdens de uitvoering. Hier altijd zorg voor gedragen dient te worden. Bij twijfel over de stempelconstructie wordt geadviseerd contact op te nemen met het ingenieursbureau voorafgaand aan de werkzaamheden. 3.2 Toetsing

18 Bijlage I Bouwtekeningen. Deze selectie van de bouwtekeningen komt uit tekeningen geleverd door de opdrachtgever. A

19 B

20 C

21 D

22 E