spouwankers in baksteenmetselwerk - Betrouwbaar Baksteen

Spouwankers in baksteenmetselwerk 15 december 2010
SPOUWANKERS IN BAKSTEENMETSELWERK
1 Doel
Deze informatie heeft tot doel het bepalen van het aantal spouwankers in een spouwmuur en het controleren
van de optredende staalspanning in spouwankers door opgelegde vervormingen.
Er wordt ingegaan op:
▪ de bepaling van het aantal spouwankers voor gemetselde en gelijmde gevels, zowel in de verschillende
windgebieden als bij verschillende gebouwhoogten;
▪ de verschillende uitvoeringsmethoden en randvoorwaarden;
▪ het ontstaan van opgelegde vervormingen door verplaatsingsverschil tussen een gemetseld buitenblad
en de achterliggende constructie;
▪ de controle van de staalspanning in spouwankers en het toepassen van de juiste diameters van de
spouwankers.
2 Inhoud
1 Doel .......................................................................................................................................... 1
2 Inhoud....................................................................................................................................... 1
3 Inleiding .................................................................................................................................... 1
4 Bepaling van het aantal spouwankers volgens NEN 6790 en NPR 6791 .............................. 1
5 Staalspanning in spouwankers door opgelegde vervormingen .............................................. 6
6 Duurzaamheid spouwankers ..................................................................................................... 8
7 Gerelateerde informatie ............................................................................................................. 9
8 Literatuur .................................................................................................................................. 9
3 Inleiding
Toenemende isolatie-eisen leiden tot bredere spouwen. Dit heeft consequenties voor het aantal en
typen van de toe te passen spouwankers Met berekeningen kan de invloed van de grotere spouwbreedte
worden bepaald. Dit is altijd de verantwoordelijkheid van de constructeur. De berekeningen
kunnen worden gemaakt met behulp van NPR 6791:2009 – “Steenconstructies - Eenvoudige ontwerpregels,
gebaseerd op NEN 6790‟ .
Vanwege de duurzaamheid moeten spouwankers worden vervaardigd uit roestvast staal, kwaliteit AISI
316 (S240). Zie voor meer informatie hoofdstuk 6.
4 Bepaling van het aantal spouwankers volgens NEN 6790 en NPR 6791
In NPR 6791 wordt onderscheid gemaakt tussen de volgende situaties:
▪ Spouwmuren waarbij het binnenblad voldoende sterkte heeft om de windbelasting alleen op te
nemen en af te dragen naar de hoofddraagconstructie. Dit is het geval bij toepassing van dragend
metselwerk van baksteen, cellenbeton of kalkzandsteen, beton en houtskeletbouwelementen. Deze
worden in de tekst hierna “een voldoende sterk binnenblad” genoemd.
▪ Spouwmuren waarbij het binnenblad onvoldoende sterkte heeft om de windbelasting alleen op te
nemen en af te dragen naar de hoofddraagconstructie, dit is voornamelijk het geval bij een spouwmuur
waarin een buitenblad gecombineerd wordt met een niet-dragend gemetseld of gelijmd binnenblad.
In deze situatie moeten het binnen- en buitenblad samenwerken om de windbelasting op
te nemen.
Zie ook par. 4.3 Uitvoeringsmethode en randvoorwaarden.
Pagina 1 van 9

Spouwankers in baksteenmetselwerk 15 december 2010
4.1 Veiligheidsklasse
NEN 6702 geeft een overzicht van soorten bouwwerken met de bijbehorende veiligheidsklasse. Er zijn
drie veiligheidsklassen waarbij veiligheidsklasse 3 de zwaarste eisen stelt. De indeling van een bouwwerk
in een veiligheidsklasse hangt af van de gevolgschade die ontstaat bij een eventuele calamiteit.
Bijvoorbeeld industriële gebouwen en eengezinswoningen worden gebruikelijk ingedeeld in veiligheidsklasse
2. Appartementengebouwen, kantoor- en winkelgebouwen in klasse 3. Opgave van de te
hanteren veiligheidsklasse dient altijd door de constructeur te gebeuren.
Voor buitenbladen en niet-dragende binnenbladen mag volgens 5.1.4 van NEN 6702, ook als de constructie
moet zijn ingedeeld in veiligheidsklasse 3, het betreffende onderdeel getoetst worden voor
veiligheidsklasse 2. De belastingfactor f;q;u bedraagt voor deze situatie f;q;u = 1,3.
4.2 Bepaling van het aantal spouwankers per m 2
Voor de berekening van het aantal spouwankers per m 2 gesloten gevel, dus zonder raam- en deuropeningen,
is in par. 3.2.1 van NPR 6791:2009 een methode gegeven. Deze is afgeleid van de in par.
10.8 van NEN 6790 omschreven methode. Hierbij wordt de normaalkracht in het spouwanker bepaald
met de volgende formule:
Hierin zijn:
Fsp;d = 2 f;q;u Cindex pw Asp
f;q;u de belastingfactor, deze is voor veiligheidsklasse 2. Deze is gelijk aan 1,3;
Cindex de windvormfactor volgens NEN 6702. Deze is bij winddruk gelijk aan 0,8;
pw de stuwdruk volgens NEN 6702;
Asp het geveloppervlak per spouwanker.
Bij deze methode wordt er vanuit gegaan dat het binnenblad voldoende sterk is om de windbelasting
alleen op te nemen. Daarnaast is als uitgangspunt bij de berekening aangehouden dat de minimale
representatieve treksterkte van het anker 1 kN bedraagt.
Verder worden in tabel 8 van de NPR voor spouwankers met een ronde doorsnede (3,6 mm, 4 mm en
5 mm) voor verschillende spouwbreedte, de rekenwaarde van de opneembare drukkracht per spouwanker
vermeld voor spouwbreedten van 120 t/m 260 mm.
Voor andere spouwbreedten kan de opneembare drukkracht worden berekend volgens par. 11.8.2 van
NEN 6790. In de onderstaande tabel zijn de berekende waarden vermeld voor de rekenwaarde voor
de opneembare druksterkten voor spouwbreedten tussen 40 en 100 mm en voor ankers met een diameter
van 3,6 en 4 mm.
Tabel 1. Rekenwaarden voor de voor de opneembare drukkracht (N) bij kleinere spouwbreedte
Diameter
Spouwbreedte
spouwanker 40 mm 50 mm 60 mm 80 mm 100 mm
3,6 mm 433 N 425 N 415 N 391 N 363 N
4 mm 585 N 575 N 563 N 535 N 502 N
Bron: Adviesbureau ir. J.G. Hageman B.V., Rijswijk
Pagina 2 van 9

Spouwankers in baksteenmetselwerk 15 december 2010
In tabel 2 is het aantal spouwankers per m 2 vermeld bij verschillende spouwdiepten voor:
▪ een situatie met een voldoende sterk binnenblad;
▪ een ankerdiameter van 4 mm;
▪ de drie windgebieden, zowel bebouwd als onbebouwd;
▪ de gevelhoogten 10 en 20 m.
Uitgangspunten voor de berekening van het aantal ankers per m 2 zijn:
▪ een gevelhoogte van 10 m in windgebied I, bebouwd. De stuwdruk volgens NEN 6702 bedraagt
hier pw = 700 N/m 2 ;
▪ veiligheidsklasse 2, hierin is de belastingfactor f;q;u = 1,3;
▪ de windvormfactor volgens NEN 6702 Cindex = 0,8;
▪ een spouwbreedte van 150 mm;
▪ spouwankers zijn vervaardigd van corrosievast staal AISI 316;
▪ een ankerdiameter van 4 mm;
▪ een rekenwaarde van de vloeigrens of de 0,2%-rekgrens van het staal van 240 N/mm 2 ;
▪ een rekenwaarde voor de elasticiteitsmodulus van 2,0 10 5 N/mm 2 .
Tabel 2. Aantal benodigde spouwankers per m 2 gesloten gevel bij een voldoende sterk binnenblad
Gevelhoogte Spouwbreedte Windgebied I Windgebied II Windgebied III
Onbebouwd Bebouwd Onbebouwd Bebouwd Onbebouwd Bebouwd
t/m 10 m 40 mm 3,8 2,5 3,1 2,1 2,6 1,8
50 mm 3,8 2,5 3,2 2,1 2,6 1,8
150 mm 5,4 3,6 4,5 3,0 3,7 2,5
200 mm 6,8 4,5 5,7 3,8 4,7 3,2
11 t/m 20 m 40 mm 4,6 3,9 3,9 3,3 3,3 2,8
50 mm 4,7 4,0 4,0 3,4 3,4 2,9
150 mm 6,5 5,6 5,6 4,7 4,7 4,0
200 mm 8,3 7,1 7,1 6,0 6,0 5,1
Opmerking: De spouwbreedten 40 mm en 50 mm zijn gangbaar in de houtskeletbouw en spouwbreedten
150 mm en 200 mm in de traditionele bouw.
Voorbeeld
De berekeningen zijn uitgevoerd conform de eerder vermelde formule van NPR 6791:
Fsp;d = 2 f;q;u Cindex pw Asp
Invullen van deze formule levert voor 1 m 2 gevel de volgende drukkracht op het anker:
Fsp;d = 2 1,3 0,8 700 1,0 = 1456 N/m 2 .
In tabel 8 van de NPR 6791 vinden we voor een spouwanker met een doorsnede van 4,0 mm bij een
spouwdiepte van 150 mm een rekenwaarde voor de opneembare drukkracht van F‟sp;u;d = 410 N.
Dit betekent dat het aantal ankers per m 2 gevel moet zijn:
F
F
sp; d
'
sp; u; d
1456
3,6 stuks.
410
Opmerking. In een situatie met een samenwerkend binnen- en buitenblad moet ten minste het aantal
ankers uit tabel 2 worden toegepast.
Pagina 3 van 9

Spouwankers in baksteenmetselwerk 15 december 2010
4.3 Uitvoeringsmethode en randvoorwaarden
De mogelijke combinaties van de verschillende uitvoeringsmethoden en randvoorwaarden per windgebied,
bij toepassing van een halfsteens binnen- en buitenblad, zijn vermeld in tabel 3. Eerst zal worden
ingegaan op de begrippen uitvoeringsmethode en randvoorwaarden.
4.3.1 Uitvoeringsmethode
NPR 6791 kent de volgende uitvoeringsmethoden:
U1 beide bladen zijn gemetseld (hechtsterkte mortel ten minste 0,2 N/mm 2 );
U2 het buitenblad is gemetseld (hechtsterkte mortel ten minste 0,2 N/mm 2 ) en het binnenblad
gelijmd (hechtsterkte mortel ten minste 0,4 N/mm 2 );
U3 beide bladen zijn gelijmd (hechtsterkte mortel ten minste 0,4 N/mm 2 ).
Opmerking: Gemetseld kan zijn met baksteen, kalkzandsteen en cellenbetonsteen.
4.3.2 Randvoorwaarden
In NPR 6791 worden de volgende vier randvoorwaarden beschreven:
R1 beide bladen zijn ter plaatse van de vloer gesteund;
R2 het binnenblad is aan de bovenzijde gesteund door de vloer;
R3 het buitenblad is gesteund door de vloer;
R4 beide bladen zijn ongesteund.
Wat is gesteund?
Hiervoor geeft NPR 6791 het volgende:
▪ Een buitenblad is gesteund als de koppeling aan de vloeren in de uiterste grenstoestand een horizontale
belasting naar de vloeren kan overbrengen van:
- tot een hoogte van 10 m boven het aansluitende maaiveld ten minste 2,5 kN/m, en
- daarboven van 3,0 kN/m.
▪ Een binnenblad is gesteund als de koppeling aan de bovenzijde van de wand aan de bovenliggende
vloer in de uiterste grenstoestand een horizontale belasting naar die vloer kan overbrengen van:
- tot een hoogte van 10 m boven het aansluitende maaiveld ten minste 1,2 kN/m, en
- daarboven van 1,5 kN/m.
Tabel 3. Mogelijke combinaties van uitvoeringsmethoden randvoorwaarden bij verschillende windgebieden
en gevelhoogten
Gevelhoogte
Uitvoeringsmethode
t/m 10 m U1
U2
U3
10 t/m 20 m U1
U2
U3
Windgebied I Windgebied II Windgebied III
Onbebouwd
R2
R1, R2
R1, R2
-
R1, R2
R1, R2
Bebouwd Onbebouwd Bebouwd Onbebouwd Bebouwd
alle
alle
alle
-
R1, R2
R1, R2
R1, R2
R1, R2, R3
alle
-
R1, R2
R1, R2
Pagina 4 van 9
alle
alle
alle
R1, R2
R1, R2
R1, R2, R3
R1, R2, R3
alle
alle
R1, R2
R1, R2
R1, R2, R3
alle
alle
alle
R1, R2, R3
alle
alle
Uit tabel 3 kunnen we het volgende aflezen:
▪ bij een gevel met een hoogte tot 10 meter, toegepast in windgebied I – onbebouwd, moet bij uitvoeringsmethode
U1 (beide bladen gemetseld) het binnenblad worden gesteund (randvoorwaarde R2);

Spouwankers in baksteenmetselwerk 15 december 2010
▪ bij een gevel met een hoogte tot 20 meter, toegepast in windgebied I en windgebied II – onbebouwd,
is het niet mogelijk uitvoeringsmethode U1 (beide bladen gemetseld) toe te passen. Uitvoeringsmethode
U2 (het binnenblad gelijmd) is wel mogelijk als randvoorwaarde R1 of R2 wordt toegepast.
Dat betekent dat ten minste het binnenblad aan de bovenzijde gesteund moet zijn door de
bovenliggende vloer.
4.4 Ankers bij gevelopeningen
Voor constructies waarbij de windbelasting wordt opgenomen door een samenwerkend binnen- en
buitenblad geeft NPR 6791 in par. 3.3.3 een methode waarbij, op basis van de afmetingen en de
plaats van de gevelopeningen, de belasting op de gevel wordt verhoogd. Op basis van deze verhoogde
belasting kan het aantal (extra) spouwankers in het betreffende geveldeel worden bepaald. Figuur
1 geeft een voorbeeld hoe de (extra) spouwankers te verdelen rondom de gevelopening.
Figuur 1. Spouwverankering bij een kozijn
S is de plaats van de spouwankers
Opmerking. Een veel gemaakte fout is, dat men kozijnen behalve aan het binnenspouwblad ook nog
met kozijnankers verankert aan het buitenblad. Door deze dubbele koppeling ontstaat een starre verbinding
tussen binnenblad en buitenblad, die de thermische werking van het buitenblad blokkeert,
waardoor scheurvorming rond de kozijnen optreedt. Houdt het buitenblad dus te allen tijde los van het
kozijn en veranker het kozijn met deugdelijke ankers alleen aan het binnenblad en/of de draagconstructie.
4.5 Afwijkingen t.o.v. NPR
Voor constructieve aspecten en situaties waarin de NPR niet voorziet, verwijzen wij naar de volgende
documenten:
CUR-Aanbeveling 71 Constructieve aspecten bij ontwerp, berekening en detaillering van gevels in
metselwerk
NEN 6790 Technische grondslagen voor bouwconstructies - TGB 1990 - Steenconstructies
- Basiseisen en bepalingsmethoden
NEN-EN 1996-1-1 Eurocode 6 - Ontwerp en berekening van constructies van metselwerk - Deel
1-1: Algemene regels voor constructies van gewapend en ongewapend metselwerk
NEN-EN 1996-1-1/NB Nationale bijlage bij NEN-EN 1996-1-1 Eurocode 6: Ontwerp en berekening
van constructies van metselwerk - Deel 1-1: Algemene regels voor constructies
van gewapend en ongewapend metselwerk
Pagina 5 van 9

Spouwankers in baksteenmetselwerk 15 december 2010
NEN-EN 1996-3 Eurocode 6: Ontwerp en berekening van constructies van metselwerk - Deel
3: Vereenvoudigde berekeningsmethoden voor constructies van ongewapend
metselwerk
Hierin worden ook nauwkeurigere richtlijnen gegeven over plaatsing en maatvoering van (extra) ankers
en de eisen waaraan de ankers, die de in tabel 3 beschreven randvoorwaarden moeten leveren,
moeten voldoen.
5 Staalspanning in spouwankers door opgelegde vervormingen
Door het verplaatsingsverschil tussen een gemetseld buitenblad en de achterliggende constructie
ontstaan spanningen in de spouwankers. Belangrijk is dat schade aan de spouwankers door het verplaatsingsverschil
wordt voorkomen. Dit verplaatsingsverschil wordt veroorzaakt door verschillende
invloeden. Deels zijn deze eenmalig, denk hierbij aan krimp- en kruipverkorting van de draagconstructie,
en deels zijn deels regelmatig terugkerend, de verplaatsingsverschillen veroorzaakt door temperatuursvariaties.
Ervaringen uit de praktijk leren dat er zowel op korte als op lange termijn geen schade
aan de traditioneel toegepaste spouwankers ontstaat ten gevolge van deze spanningen.
5.1 Berekeningswijze
De buigspanning in het spouwanker ten gevolge van een opgelegde vervorming worden bepaald met
de onderstaande formule uit de mechanica:
σ
3 E
d
v
(N/mm
2
La
2 )
In deze formule zijn:
E de elasticiteitsmodulus van het spouwankermateriaal (= 2,0 10 5 N/mm 2 ).
d de diameter spouwanker in mm.
v het verplaatsingsverschil tussen het buitenblad en de binnenconstructie in mm/m.
de beschouwde lengte van het spouwanker in mm.
La
De lengte La is de spouwbreedte vermeerderd met tweemaal de inklemmingslengte van het spouwanker
(zie figuur 2). De inklemmingslengte is de inbeddinglengte van het anker in het metselwerk tot daar
waar de hoekverdraaiing van het anker nul is. De inklemmingslengte wordt geschat op tweemaal de
ankerdiameter.
Figuur 2. Beschouwde lengte van het spouwanker
Pagina 6 van 9

Spouwankers in baksteenmetselwerk 15 december 2010
Welke vervorming kan er optreden?
De vervorming kan worden berekend met de volgende formule:
L = T L (mm/m)
In deze formule zijn:
T het verschil tussen de momentane temperatuur en de extreme temperatuur. In de CURaanbeveling
82 „Beheersing van scheurvorming in steenconstructies‟ zijn in artikel 5.5 de volgende
waarden genoemd:
- momentane temperatuur: T = 17 ºC;
- extreme temperatuur: T = 53 ºC.
de thermische uitzettingscoëfficiënt voor baksteenmetselwerk. Hiervoor wordt in artikel 4.9 van de
CUR-aanbeveling 82 de waarde = 6 10 -6 K -1 gegeven;
L de beschouwde lengte in mm.
Het verplaatsingsverschil dat ontstaat door opwarming van het buitenblad van de momentane temperatuur
tot het maximum temperatuur is voor een meter lengte gelijk aan:
L = T L = (53 - 17) 6 10 -6 1000 = 0,22 mm/m.
In het onderstaande voorbeeld wordt de buigspanning in de spouwankers ten gevolge van een verplaatsingsverschil
door een temperatuurvariatie bij een standaardsituatie bepaald. De buigspanning in
de ankers wordt rechtevenredig lager naarmate het spouwanker dunner wordt en snel veel lager
(kwadratisch effect) bij toenemende spouwbreedte.
Voorbeeld
Uitgangspunten voor de berekening zijn:
▪ een gevelhoogte van 11 m;
▪ een spouwbreedte van 150 mm;
▪ een ankerdiameter van 4 mm;
▪ een rekenwaarde van de vloeigrens of de 0,2%-rekgrens van het staal van 240 N/mm 2 ;
▪ een rekenwaarde voor de elasticiteitsmodulus van 2,0 10 5 N/mm 2 .
Dit geeft als resultaat:
▪ L = 11 0,22 = 2,42 mm;
▪ La = 150 + 2 2 4 = 166 mm;
De buigspanning wordt dan:
3 E
d
L
3 2,0 10
4 2,42
σ
2
L
166
2
a
5
210 N/mm
In tabel 4 zijn de waarden vermeld voor ankers met verschillende diameters en voor verschillende
spouwbreedten.
Pagina 7 van 9
2
.

Spouwankers in baksteenmetselwerk 15 december 2010
Tabel 4. Optredende buigspanning in spouwankers bij verschillende spouwbreedte
Diameter
van het
spouwanker
Spouwbreedte
150 mm 200 mm
La La
3,6 mm 164,4 mm 193 N/mm 2 214,4 mm 114 N/mm 2
4 mm 166 mm 210 N/mm 2 216 mm 125 N/mm 2
5 mm 170 mm 250 N/mm 2 220 mm 150 N/mm 2
6 mm 174 mm 288 N/mm 2 224 mm 174 N/mm 2
Uit de berekening volgt dat de spanning in een spouwanker ten gevolge van het verplaatsingsverschil
tussen het buitenblad en de binnenconstructie snel oploopt. Als ook rekening wordt gehouden met de
eenmalig optredende verplaatsingsverschillen is het zeker mogelijk dat de vloeispanning of de 0,2%rekgrens
van het ankermateriaal overschreden wordt.
Dit is mede de reden dat bij de constructieve beoordeling van spouwankers aangenomen wordt dat de
kniklengte gelijk is aan de spouwbreedte en er geen capaciteit wordt ontleend aan een inklemming in
het binnen- of buitenblad.
Uit de tabel kunnen we ook opmaken dat bij een spouwbreedte van 150 mm het gebruik van spouwankers
met een diameter groter dan 4 mm de buigspanning oploopt. Bij 5 mm is deze al 250 N/mm 2
en bij 6 mm 288 N/mm 2 . Dit is ver boven de maximaal toegestane waarde van de uitgangssituatie en
wordt om die reden afgeraden.
Om te voorkomen dat de spanningen, maar vooral ook de rekken in het spouwankermateriaal ten
gevolge van verplaatsingsverschillen tussen het buitenblad en de draagconstructie te vaak hoog oplopen
is het noodzakelijk om de grootte van deze verplaatsingsverschillen te beperken. Dit kan worden
gedaan door de adviezen voor het toepassen van bouwfysische dilatatievoegen toe te passen en een
verstandige keuze te doen voor de verhouding tussen de spouwbreedte en de ankerdiameter.
In NPR 6791:2009 wordt daarom geadviseerd tot een spouwbreedte van 180 mm ankers met een
diameter van maximaal 4 mm toe te passen.
6 Duurzaamheid spouwankers
In bijlage C van NEN-EN 1996-2 – “Eurocode 6 - Ontwerp en berekening van constructies van metselwerk
- Deel 2: Ontwerp, materiaalkeuze en uitvoering van constructies van metselwerk” is de toepasbaarheid
van de corrosiebeschermingssystemen in de verschillende milieuklassen *) beschreven.
Voor spouwankers is bij zowel milieuklasse MX3.2 als MX4 roestvast staal A4-kwaliteit (AISI 316)
toepasbaar. Bij milieuklasse MX3 mogen ook spouwankers in roestvast staal A2-kwaliteit (AISI 304)
worden toegepast; dit is een vochtig milieu zonder chloriden.
Volgens bijlage C mogen ook verzinkte spouwankers worden gebruikt, maar dan moeten ze zijn voor-
zien van een zinklaag van minimaal 940 g/m 2 (dit komt overeen met 135 m). Dit is een hoeveelheid
die niet op een spouwanker aangebracht kan worden. Deze ankers zijn dan ook niet in Nederland
verkrijgbaar.
Opmerking: *) In Bijlage A van NEN-EN 1996-2 is een indeling in milieuklassen gegeven. Een buitenblad
bevindt zich in het algemeen in milieuklasse MX3.2. Als het buitenblad van de gevel zich binnen
een afstand van 10 km tot de zee bevindt wordt deze ingedeeld in milieuklasse MX4.
Pagina 8 van 9

Spouwankers in baksteenmetselwerk 15 december 2010
7 Gerelateerde informatie
Info nrs.
03-06 Detaillering van steenconstructies
09-01 Kwaliteit van metselwerk; algemene uitgangspunten
05-01 Thermisch gedrag van een spouwmuur
8 Literatuur
[1] Handboek Gevels, Sdu Den Haag
[2] Duurzame veiligheid van metselwerk, SBR Rotterdam
[3] NBD-BDA Gevelreeks Deel 1 Basiskennis, Sdu Den Haag
[4] NBD-BDA Gevelreeks Deel 7 Metselwerk, Sdu Den Haag
[5] CUR-Aanbeveling 71 Constructieve aspecten bij ontwerp, berekening en detaillering van gevels in
metselwerk
[6] CUR-Aanbeveling 82 Beheersing van scheurvorming in steenconstructies
Pagina 9 van 9