De overspanning van een stalen schooldak bereken je op basis van de optredende belastingen, de gewenste doorbuiging, de profielkeuze en de geldende normen uit de Eurocode. Voor een schoolgebouw gaat het doorgaans om overspanningen van 12 tot 30 meter, afhankelijk van de constructieve opzet en het gekozen staaltype. In de secties hieronder vind je antwoord op alle praktische vragen rondom deze berekening.
Welke factoren bepalen de maximale overspanning van een stalen dakconstructie?
De maximale overspanning van een stalen dakconstructie wordt bepaald door vier hoofdfactoren: de totale belasting op de constructie, de toegestane doorbuiging, het gekozen staaltype en de constructievorm. Bij een schooldak spelen ook de architectonische eisen en de beschikbare constructiehoogte een belangrijke rol in de uiteindelijke keuze.
Hoe groter de overspanning, hoe meer buigmoment er ontstaat in de constructie. Dat betekent dat je óf zwaardere profielen nodig hebt, óf een slimmere constructievorm zoals een vakwerk of een spant. Een vakwerk verdeelt de krachten namelijk in trek- en drukkrachten, waardoor je met relatief licht staal toch grote overspanningen kunt realiseren.
Andere factoren die meespelen:
- Constructiehoogte: meer hoogte in het profiel of het vakwerk betekent meer stijfheid en dus minder doorbuiging
- Staalsterkte: hogere staalklassen (S355 in plaats van S235) geven meer draagvermogen bij gelijk gewicht
- Opleggingscondities: een inklemming aan de uiteinden vergroot de stijfheid aanzienlijk ten opzichte van een vrije oplegging
- Stabiliserende werking van het dakbeschot: een stijf dakpaneel kan meewerken als horizontale schijf en de kniklengte beperken
Hoe wordt de belasting op een stalen schooldak berekend?
De belasting op een stalen schooldak wordt berekend door alle relevante lastcombinaties bij elkaar op te tellen: het eigen gewicht van de constructie en dakopbouw, de variabele belasting door sneeuw en wind, en eventuele extra belastingen zoals technische installaties op het dak. Dit gebeurt volgens de lastcombinaties uit NEN-EN 1990.
In de praktijk onderscheid je drie soorten belastingen:
- Permanente belastingen: het eigen gewicht van de staalconstructie, dakbedekking, isolatie en eventuele plafondconstructies
- Variabele belastingen: sneeuwlast (afhankelijk van locatie en dakhelling), windlast (op en neer op het dakoppervlak) en onderhoudsbelasting
- Bijzondere belastingen: installaties, zonnepanelen of een groen dak voegen extra gewicht toe dat je apart moet meenemen
Voor een schoolgebouw geldt ook dat je rekening houdt met de gevolgenklasse. Scholen vallen doorgaans in gevolgenklasse CC2, wat invloed heeft op de te hanteren veiligheidsfactoren. Hoe hoger de gevolgenklasse, hoe conservatiever de berekening moet zijn.
Welke staalprofielen zijn het meest geschikt voor grote overspanningen?
Voor grote overspanningen in een stalen schooldak zijn vakwerken, gelaste I-liggers en spanten de meest toegepaste oplossingen. Vakwerken zijn bij overspanningen boven de 15 meter vaak de meest materiaalefficiënte keuze, omdat ze krachten verdelen via trek- en drukstaven in plaats van alles via buiging te dragen.
Vakwerken en spanten
Vakwerken bestaan uit boven- en onderranden, verbonden door diagonalen. Ze zijn licht van gewicht, maar bieden grote stijfheid. Bij schooldaken zijn Pratt- en Warren-vakwerken gangbaar. Spanten worden veel toegepast bij zadeldaken of gebogen dakvormen en zijn ook goed te prefabriceren. Bij Galesloot leveren we stalen spanten en vakwerken volledig op maat, inclusief engineering en tekenwerk.
Gelaste en gewalste I-profielen
Bij overspanningen tot circa 15 meter zijn gewalste IPE- of HEA-profielen vaak voldoende. Daarboven zijn gelaste I-liggers met grotere flensbreedte en hogere lijfhoogte een betere keuze. Gelaste profielen bieden de vrijheid om de doorsnede precies af te stemmen op het optredende buigmoment, wat materiaal bespaart ten opzichte van standaardprofielen.
Wat is de rol van NEN-EN 1993 bij het berekenen van stalen constructies?
NEN-EN 1993, ook wel Eurocode 3 genoemd, is de Europese norm voor het ontwerp van stalen constructies. Deze norm schrijft voor hoe je de draagkracht van staalprofielen berekent, hoe je knik en dwarskrachten controleert, en welke veiligheidsfactoren je toepast. Voor elk stalen schooldak in Nederland is deze norm verplicht leidend.
De norm bestaat uit meerdere delen. Deel 1-1 behandelt de algemene regels voor balken en kolommen, deel 1-8 gaat over verbindingen en lasverbindingen. Bij een dakconstructie werk je vrijwel altijd met minimaal beide delen.
Wat veel ontwerpers onderschatten, is de controle op lateraalknik: een slanke balk kan bezwijken door zijwaarts uitknikken van de drukflens, ook al is de doorsnede op zichzelf sterk genoeg. NEN-EN 1993 schrijft exact voor hoe je deze kniklengte bepaalt en welke reductiefactor je toepast. Dit is bij grote overspanningen een van de maatgevende controles.
Wanneer is een constructieberekening door een gecertificeerd bureau verplicht?
Een constructieberekening door een gecertificeerd bureau is verplicht bij alle dragende constructies waarvoor een omgevingsvergunning nodig is. Voor een schoolgebouw geldt dat vrijwel altijd. Bovendien schrijft de Wet kwaliteitsborging voor het bouwen (Wkb) voor gevolgklasse 1 en hoger voor dat een onafhankelijke kwaliteitsborger de berekeningen beoordeelt.
Voor staalconstructies die vallen onder NEN-EN 1090 geldt aanvullend dat de uitvoerende partij gecertificeerd moet zijn voor de juiste uitvoeringsklasse (EXC). Bij dragende constructies in een schoolgebouw is dat doorgaans EXC2. Dit betekent dat niet alleen de berekening, maar ook de productie en de lassers aan aantoonbare kwaliteitseisen moeten voldoen.
In de praktijk betekent dit dat je als projectleider of constructeur twee dingen moet regelen: een gecertificeerde constructeur die de berekening maakt én een NEN 1090-gecertificeerde producent die de constructie vervaardigt. Beide zijn verplicht en onlosmakelijk verbonden.
Hoe verloopt het traject van berekening tot plaatsing van een stalen schooldak?
Het traject van berekening tot plaatsing van een stalen schooldak verloopt in vier fasen: engineeringfase, productievoorbereiding, fabricage en montage. In de engineeringfase worden de constructieberekeningen gemaakt en de werktekeningen opgesteld. Daarna volgen inkoop van materiaal, fabricage in de werkplaats en ten slotte de plaatsing op locatie.
Een overzicht van de stappen:
- Engineeringfase: constructieberekeningen, profielkeuze, verbindingsdetails en werktekeningen opstellen
- Goedkeuring en inkoop: tekeningen laten toetsen door de constructeur, staalinkoop op basis van definitieve specificaties
- Fabricage: zagen, lassen, boren en oppervlaktebehandeling (verzinken of poedercoaten) in de werkplaats
- Transport en montage: prefab elementen naar de bouwlocatie brengen en monteren met eigen montageploeg
- Oplevering: CE-documentatie en as-built tekeningen aanleveren bij de opdrachtgever
Hoe eerder je de staalconstructeur betrekt in het proces, hoe soepeler dit verloopt. Als de engineering en de productie bij dezelfde partij liggen, zijn er minder schakels en is er meer controle over planning en kwaliteit. Bekijk ook onze volledige dienstenpagina voor een overzicht van wat we in huis hebben.
Hoe Galesloot Constructie helpt bij staalconstructies voor scholen
Bij Galesloot Constructie verzorgen we het volledige traject voor een staalconstructie voor een school: van de eerste technische bespreking en het tekenwerk tot de fabricage en plaatsing. We denken graag vroeg mee in het constructieproces, zodat we ook bij de profielkeuze en verbindingsdetails al meerwaarde kunnen leveren.
- NEN 1090-gecertificeerd voor dragende constructies, inclusief CE-documentatie
- Eigen engineering in huis: van schets tot werktekening en constructieberekening
- Spanten, vakwerken en I-liggers op maat, ook voor grote overspanningen
- Eigen montageploeg voor plaatsing op locatie
- Één aanspreekpunt van offerte tot oplevering
Wil je weten wat we voor jouw project kunnen betekenen? Lees meer over ons of neem direct contact met ons op voor een vrijblijvende bespreking.