printen

2.4 Statische berekening

Als een steigerontwerp geen standaardconfiguratie is, dan moet de constructeur met een statische analyse aantonen dat een steiger volgens dit ontwerp sterk genoeg zal zijn. Omdat je als steigerbouwer moet weten wat zo’n statische analyse inhoudt, beschrijven we in de Richtlijn Steigers hoe je een statische berekening kunt maken.

Bij een statische analyse moet je de rekenregels uit deze paragraaf gebruiken. Deze rekenregels voldoen aan de Europese normenserie NEN-EN 12800. Die op hun beurt zijn afgeleid van de Eurocode 3. Alleen op een paar kleine punten wijken de rekenregels af. Dat is gedaan om beter aan te sluiten bij de steigerbouwpraktijk in Nederland. TNO, Bouw en Ondergrond heeft de rekenregels gecontroleerd en goedgekeurd.

 

Rekenmethoden algemeen

De steigerconstructie moet je meestal analyseren met een 2e-orde-berekening. Deze berekening is vastgelegd in NEN- EN 12810 (gevelsteigers van geprefabriceerde onderdelen) en NEN-EN 12811 (tijdelijke hulpconstructies waaronder steiger en over materiaaleisen).

Bij deze berekening kun je het beste een 3D-model van de steiger gebruiken. Als je een 2D-model gebruikt, dan moet je rekening houden met de interactie van de steigervlakken op elkaar.

Je mag ook een eenvoudige 1e-orde-knikberekening uitvoeren, maar alleen als de steiger voldoet aan de randvoorwaarden die in het stroomschema hieronder staan. Zo’n eenvoudige berekening kun je met de hand maken.

In het stroomschema zie je wanneer je een 1e-orde-berekening en wanneer je een 2e-ordeberekening moet maken.

 

 

Figuur 27: Stroomschema berekeningsmethoden.

 2e-orde-berekening

Een 2e-orde-berekening moet je met de computer doen. Hiervoor zijn verschillende staafwerkprogramma’s beschikbaar. Speciaal voor de steigerbouw is het programma “SCIA Engineer-scaffolding” ontwikkeld. De rekenregels uit deze paragraaf zijn daarin opgenomen.

In het stroomschema staan de uitgangspunten en voorwaarden voor een 2e-orde-berekening. Deze rekenwijze geeft een goede voorspelling van het statische gedrag van de steiger. Maar het is geen makkelijke berekening. De constructeur en degene die de berekeningen maken of controleren, moeten wel een hbo-niveau hebben.

1e-orde-berekening

Bij een eenvoudige 1e-orde-berekening toets je de draagkracht van de steigerconstructie door een knikberekening te maken.

Deze berekening is minder nauwkeuring dan een 2e-orde-berekening. Dat wil zeggen dat je de krachten die in de steigerconstructie optreden, minder nauwkeurig kunt voorspellen. Dit komt omdat je in een 1e-orde-berekening niet alle factoren meeneemt die het statische gedrag van de steigerconstructie beïnvloeden. Je gebruikt een eenvoudig mechanicamodel, waarbij je ruime veiligheidsmarges toepast. Daarmee neem je het zekere voor het onzekere. Dat betekent wel dat de steigerconstructie meestal duurder uitpakt, omdat er meer materiaal en/of arbeid voor nodig is.

 

Een eenvoudige 1e-orde berekening mag je niet toepassen in de volgende gevallen:

  • als de steiger is bekleed met netten met minder dan 50% doorlaatbaarheid
  • als de steiger op een hellend vlak staat (steiler dan 1:10)
  • als er een extra kracht (moment) op de staanders komt te staan, niet doordat er een uitbouwconsole of bekleding is aangebracht, maar bijvoorbeeld doordat de verankering niet in de knooppunten is aangebracht.

 

In deze gevallen moet je dan een 2e-orde-berekening maken.

Uitgangspunten bij een 1e-orde-berekening

Bij een 1e-orde-berekening gebruik je een eenvoudig mechanicamodel waarbij de volgende uitgangspunten gelden:

  • het rekenmodel is onafhankelijk van het beoogde steigertype
  • je stelt de constructie schematisch voor als een vakwerkconstructie (alleen normaalkrachten in staven)
  • alle vlakken zijn geschoord of gesteund
  • alle opleggingen worden niet verplaatst naar andere plaatsen in de steigerconstructie
  • er is geen onderscheid in het type verankering
  • knooppunten beschouw je als scharnieren
  • diagonalen, verankeringen en/of afstempelingen sluiten aan in de knooppunten.

Voorwaarden geschoorde constructie

Ten aanzien van de stabiliteit zijn er 3 typen steigerconstructies te onderscheiden

  • ongeschoorde steigers
  • geschoorde steigers
  • gesteunde steigers

 

Ongeschoorde steigers

Dit zijn steigers die niet of niet helemaal geschoord zijn, of steigers waarbij de diagonalen niet in de knooppunten aangrijpen.

Geschoorde steigers

Dit zijn steigers met volledige schoren die in de knooppunten aangrijpen. Elke bouwlaag (slag) van de steiger bevat een volledige schoor. Deze schoor draagt de horizontale krachten over naar de fundering. Dit geldt voor elke slag, elk vlak en in alle richtingen. Voor het schoren worden diagonalen gebruiken.

Gesteunde steigers

Dit zijn steigers die hun stabiliteit krijgen van een andere constructie, bijvoorbeeld een gebouw of een stijf stalen raamwerk. De steungevende constructie moet minstens vijfmaal stijver zijn dan de gesteunde steiger.

Steigers kunnen met verankeringen en/of afstempelingen gesteund worden. Voor gesteunde steigers mag je dezelfde berekening gebruiken als voor geschoorde steigers.

Een geschoorde of gesteunde constructie is stijf in ieder vlak. Daarom mag de inwendige stabiliteit worden gecontroleerd voor de onvervormde constructie. Dit noemen we 1e-orde-berekening.

 

 Rekenvoorbeeld: 1e-orde-berekening

 

Figuur 28: Rekenvoorbeeld : 1e-orde-berekening met behulp van NEN 6770.

Ruimtesteigers

Voor ruimtesteigers gelden dezelfde uitgangspunten als voor gevel-/objectsteigers. Wel moet dan ieder vlak van de steiger in iedere richting voldoen aan de voorwaarden van een geschoorde/gesteunde constructie. Zie daarvoor de Richtlijn Steigers.

Enkele steigers

Enkele steigers mag je nog gebruiken onder de volgende voorwaarden:

  • Het is altijd een bedrijfsconfiguratie.
  • De maximale steigerhoogte is 9 m.
  • De kortelingen zijn gelegd onder een kleine helling die naar het bouwwerk afloopt. Ze zijn ook in het metselwerk ondersteund over een lengte van minstens 10 cm, of hebben een kortelingsteun. De onderliggers zijn bij de kruising met een staander verbonden aan kortelingen die direct in het metselwerk dragen, zonder kortelingsteunen.
  • De kortelingsteunen, die gemaakt zijn van staal of temperijzer (ook wel smeedbaar gietijzer genoemd), hebben een draagvlak in het metselwerk van minstens 10 cm, gemeten loodrecht op het muurvlak. Ze hebben ook een dragend oppervlak van minstens 50 cm2.
  • Het (buitenste) steigervlak moet met buizen goed verankerd zijn aan balklagen, voldoende verhard metselwerk of andere vaste delen van het bouwwerk.