4.8 Constructies
4.8.1 Algemeen

In dit onderdeel worden eisen gesteld aan en adviezen gegeven over de constructieve eigenschappen van VKG-gevelelementen. Aan bod komen:

• sterkte- en stijfheidseigenschappen,
• andere materialen dan kunststof,
• toleranties van verscheidene constructies,
• hang-en-sluitwerk en
• waterhuishouding.

Voor het beperken van de spanningen in het glas en voor het in goede staat houden van de glasrandverbindingen worden in geval van isolerende beglazing eisen gesteld aan de maximaal toelaatbare doorbuiging van de kunststof profielen die het glas ondersteunen. Deze eisen gelden ook als voor de vakvulling panelen worden gebruikt. Het spreekt voor zich, dat de stijfheid van raamprofielen afgestemd moet worden op de beperkingen die het gebruik van glas inhouden. Deze beperkingen volgen onder andere uit de bepalingen in NEN 2608, waarin eisen aan glas zijn gesteld met betrekking tot onder meer de weerstand tegen windbelasting.

Voor constructieberekeningen worden alleen Eurocodes (NEN-EN 1990 t/m NEN-EN 1999) gebruikt. Het is van belang deze normen steeds inclusief de Nationale Bijlage (NB) te raadplegen.

4.8.2 Sterkte

Voor de constructieberekeningen moet de opdrachtgever de volgende gegevens verstrekken:

• de ligging in verband met het vaststellen van het windgebied;
• bebouwd of onbebouwd gebied;
• gebouwhoogte;
• gebruiksfunctie (bijvoorbeeld woonfunctie, kantoorfunctie);
• situatie t.o.v. eventuele nabijgelegen hoge gebouwen;
• situatie in relatie met hoogteverschillen in het omringende terrein;
• eventuele bijzondere belastingen.

De belangrijkste belastingen zijn:

• winddruk
• windzuiging 
• eigen gewicht van de gevelvulling.

Gevelelementen zijn niet-dragende constructies en mogen dus niet worden belast door de omringende bouwkundige constructie.

Voor het berekenen van de sterkte van de gevelelementen gaan we voor het bepalen van de windbelasting uit van de waarden van de stuwdruk uit tabel NB.4 van NEN-EN 1991-1-4 (NB). Deze stuwdrukken dienen te worden vermenigvuldigd met diverse factoren, overeenkomstig NEN-EN 1991-1-4 (NB). Ook de verankeringen van VKG-gevelelementen moeten sterk genoeg zijn om de optredende belastingen volgens NEN-EN 1990 en 1991 aan te kunnen.

Voor gevelelementen (stijlen & regels) kan in het alge­meen worden uitgegaan van gevolgklasse CC1 volgens NEN-EN 1990 (NB). Dit betekent dat voor sterkte gerekend kan worden met de belastingfactoren:

  • Yg = 0,9 x 1,35 = 1,20
  • yq = 0,9 x 1,50 = 1,35

Behalve tegen de windbelasting dient het gevelelement bestand te zijn tegen horizontale belastingen door personen en meubilair. Dit geldt voor die gevallen waarin het gevelelement ook als kering moet functioneren, waarbij de hoogte tussen de niveaus aan weerszijden groter is dan 1,0 m. In 6.4 van NEN-EN1991-1-1 (NB) wordt hiervoor verwezen naar de bijbehorende bijlagen NB.a en NB.B. Dit zijn een lijnbelasting, puntlast en stootbelasting. Voor de grootte en plaats van de punt- en lijnlast zie bijlage NB.6 in bijlage NB.A. Om een eenvoudige berekening van de stijlen en regels te krijgen, zijn deze lijnbelasting, puntlast en stootbelasting vervangen door een minimum gelijkmatig verdeelde belasting van 1 kN/m2 (rekenwaarde).

De controle op sterkte bij deze belastingen volgens 6.4 van NEN-EN1991-1-1 (NB) is dus niet noodzakelijk, mits gerekend is met deze gelijkmatig verdeelde belasting van 1 kN/m2. Het glas dient uiteraard wel te worden gecontroleerd bij de belastingen volgens 6.4 van NEN-EN1991-1-1 (NB). Voor binnenpuien dient een minimale belasting aangehouden te worden van 0,2 kN/m2. Als binnenpuien dienstdoen als kering, moet echter worden gerekend met bovengenoemde gelijkmatig verdeelde belasting van 1 kN/m2.

Behalve door deze belastingen kunnen gevelelementen ook worden belast door glazenwasinstallaties, zonweringen e.d.

De opdrachtgever verschaft vooraf de plaats en grootte van eventuele bijkomende belastingen. Het gevelelement mag niet bezwijken onder de windlast, het eigen gewicht en/of eventuele andere belastingen. De sterktecontrole kan eventueel langs proefondervindelijke weg plaatsvinden. In NEN-EN 12211 is hiervoor een beproevingsmethode vastgesteld. De vereiste beproevingsdruk moet gelijk zijn aan de berekende waarde volgens NEN-EN 1991-1-4 (NB).

4.8.2.1 Horizontale doorbuiging

Stijlen en regels in VKG-gevelelementen mogen bij de hierna bepaalde windbelasting (“frequente combinatie”) op geen enkel punt van hun overspannende lengte meer doorbuiging (u) vertonen dan:

  • lengte L ? 3,0 m : u ? 0,005 (=1/200) x L
  • 3,0 m < L ? 7,5 m : u ? 5 + L/300
  • L > 7,5 m : u ? L /250.
4.8.2.2 Verticale doorbuiging

Regels mogen ten gevolge van het totaal van de verticale belastingen, veroorzaakt door eigen gewicht, het gewicht van glas en/of van andere vakvullingen, in het verticale vlak niet meer doorbuigen dan 2 mm.

plaatje 4.8.2.2..jpg

4.8.2.3 Windbelasting

De te berekenen windbelasting om tot ver\antwoorde profielen te komen, moet bepaald worden overeenkomstig NEN-EN 1991-1-4 (NB). Voor de berekening op sterkte (alleen wind) in de uiterste grenstoestand (UGT) is deze:

qd= yqx qp x cp

waarin: 

• yq : 1,35 (belastingfactor, CC1)
• qp : is de extreme stuwdruk bij de betreffende referentiehoogte, zie tabel NB.4;
• cp : is de drukcoëfficiënt voor de gecombineerde in- en uitwendige druk, bepaald volgens hoofdstuk 7.2, in het bijzonder 7.2.2 en 7.2.9, van NEN-EN 1991-1-4 (NB)

Voor de berekening van de doorbuiging, kan worden uitgegaan van de frequente combinatie in de bruikbaarheidsgrenstoestand (BGT). Bij de elastische doorbuiging van gevelelementen is immers sprake van een omkeerbare situatie, waarbij geen blijvende vervormingen optreden:

q = ψ1 x qp x cp = 2/3 x qd

waarin:
• ψ1 : 0,90 (factor behorende bij een terugkeertijd van 12,5 jaar)?

De extreme stuwdruk is afhankelijk van:

• het windgebied (zie figuren NB.1 en NB.4)
• een al dan niet bebouwde omgeving
• de referentiehoogte ze van het (beschouwde onderdeel van het) gebouw.

Voor de bepaling van de referentiehoogte moet worden uitgegaan van 7.2.2 van NEN-EN 1991-1-4 (NB).
In incidentele gevallen moet de extreme stuwdruk als gevolg van lokale effecten worden verhoogd.
Dit is het geval bij:

• nabijgelegen (hoge) bouwwerken, zie hiervoor bijlage A.4 van NEN-EN 1991-1-4 (NB)
• hoogteverschillen in het omringende terrein, denk aan solitaire heuvels en steile taluds. Dit wordt berekend met de orografiefactor c0, zie hiervoor bijlage A.3 van NEN-EN 1991-1-4 (NB).

De VKG heeft de volgende aanvullende eisen gesteld:

• bij gevelelementen met beweegbare elementen geldt als ondergrens een belasting van 0,5 kN/m2;
• voor binnenpuien zonder beweegbare delen moet een minimale belasting aangehouden worden volgens artikel 7.2.9 van NEN-EN 1991-1-4 (NB) met een absoluut minimum van 0,2 kN/m2.

Voor meer informatie over sterkte- en stijfheidsberekeningen zie NEN-EN 1990/1991/1993/1999 (NB).

Windgebieden:

plaatje 4.8.2.3.1.jpg

Tabel 4i: Stuwdrukwaarde volgens tabel NB.4 van NEN-EN 1991-1-4:2005/NB:2007 (informatief). Voor hoge gebouwen, gebouwen met een afwijkende vormgeving en voor gebouwen op een kritische locatie raden we de opdrachtgever aan een windtunnelonderzoek te laten uitvoeren.

plaatje 4.8.2.3.2.jpg

4.8.2.4 Controle op doorbuiging

De controle op stijfheid kan langs proefondervindelijke weg worden uitgevoerd. In NEN 3660 is hiervoor een meetopstelling beschreven. De vereiste beproevingsdruk moet minstens gelijk zijn aan de berekende waarde volgens § 4.8.2.3. De constructie dient te voldoen aan de stijfheidseisen van § 4.8.2.1. In het ontwerpstadium kan controle op de doorbuiging echter alleen plaatsvinden langs rekenkundige weg.

4.8.2.5 Windtunnelonderzoek

Voor hoge gebouwen, gebouwen met een afwijkende vormgeving en gebouwen op een kritische locatie raden we de opdrachtgever aan een windtunnelonderzoek te laten uitvoeren. Daarmee zijn de gebouwspecifieke waarden voor de windbelasting te bepalen. Aanbevolen wordt om bij de uitvoering en de analyse van het windtunnelonderzoek “CUR Aanbeveling 103” aan te houden.