05. MOV_Heerlen-Constructief VO

Heerlen Fietsenstalling Constructief VO

8 maart 2021 - Versie 1.0

Autorisatieblad

Heerlen Fietsenstalling Constructief VO

Akkoord

Datum

Opgesteld door

Naam Vossen WMK van der (Wouter)



4-03-2021

Gecontroleerd door

Heijde, MRC van der



8-03-2021

Vrijgegeven door

Vorm, PLJ van der



8-03-2021

Op dit autorisatieblad ontbreken de handtekeningen wegens de digitale verwerking van ons vrijgaveproces. Dit rapport is aantoonbaar vrijgegeven. Versie historie

Versie

Naam

Datum

Korte toelichting

1.0

W.M.K. van der Vossen

23-02-2021

Eerste uitgave

B95-WVO-KA-2100051 / Proj.nr. MN001936 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 8 maart 2021

Inhoudsopgave 1

Uitgangspunten constructieve berekeningen 1.1 Gebruikte normen en richtlijnen 1.2 Veiligheidsniveau en ontwerplevensduur 1.3 Belastingcombinaties 1.4 Toelaatbare vervormingen 1.5 Rekensoftware 1.6 Materiaaleigenschappen 1.6.1. S355

3 3 3 3 3 3 3 3

2

Bestaande constructie

4

3

Ontwerp aanbouw 3.1 Hoofddraagconstructie 3.2 Geometrie 3.3 Profielen en doorsnedes 3.4 Belastingen 3.5 Toetsing

5 5 5 6 6 7

4

Geveldoorbraken 4.1 Geometrie portaalconstructies 4.2 Posities kolommen 4.3 Uitgangspunten berekening 4.4 Belastingen 4.5 Toetsing profielen 4.5.1. Doorbuiging 4.5.2. Sterkte

9 10 11 13 14 15 15 15

5

Conclusie 5.1 Portaalconstructies 5.2 Aanbouw

17 17 17

Colofon

18

Bijlage I: Gewichtsberekening portaalconstructies

2

B95-WVO-KA-2100051 / Proj.nr. MN001936 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 8 maart 2021

1/18

Inleiding Deze nota bevat het constructieve VO voor de inpassing van een fietsenstalling die wordt gerealiseerd in het kantoorpant aan de parallelweg 2a te Heerlen. De fietsenstalling wordt geplaatst op de begane grond in het bestaande kantoorpand. Aan de spoorzijde van het gebouw komt een aanbouw voor extra stallingsplekken, zie onderstaande afbeelding.

Locatie uitbouw Figuur 1: Links de voorzijde en rechts de achterzijde(spoorzijde) van het pand De volgende constructieve onderdelen worden uitgewerkt in dit VO: 1. 3 wanddoorbraken in de achtergevels van het pand. 2. De aanbouw

B95-WVO-KA-2100051 / Proj.nr. MN001936 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 8 maart 2021

2/18

1 1.1 Gebruikte normen en richtlijnen

Uitgangspunten constructieve berekeningen

Nationale norm NEN-EN 1990

Titel Grondslagen van het constructief ontwerp

NEN-EN 1991-1

Belastingen op constructies

NEN-EN 1992-1

Ontwerp en berekening van betonconstructies

NEN-EN 1993-1

Ontwerp en berekening van staalconstructies

1.2 Veiligheidsniveau en ontwerplevensduur

Gevolgklasse: Ontwerplevensduurklasse: Ontwerplevensduur:

CC2 (Nieuwbouw) 3 50 jaar

1.3 Belastingcombinaties

UGT (gunstige permanente belasting) 0,9 x G + 1,5 x Q UGT (ongunstige permanente belasting) 1,2 x G + 1,5 x Q BGT 1,0 x G + 1,0 x Q

(6.10B) (6.10B) (6.14B)

1.4 Toelaatbare vervormingen

ueind,verticaal ueind,verticaal ueind,verticaal uhorizontaal

1.5 Rekensoftware

SCIA Engineer 20.0

1/250L (overspanning) 2/250L (uitkraging) 1/500L (Lateiconstructie) 1/300h

1.6 Materiaaleigenschappen 1.6.1.

S355

Voor nieuwe staalprofielen wordt S355 gehanteerd  fy,d = 355 N/mm2 5  E= 2,1×10 N/mm2  ρ= 7850 kg/m3

B95-WVO-KA-2100051 / Proj.nr. MN001936 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 8 maart 2021

3/18

2

Bestaande constructie

Het kantoorpand is gebouwd in 1992. Het pand heeft een betonnen hoofddraagconstructie betsaande uit dragende wanden, kolommen en kanaalplaten. De kanaalplaten rusten op het betonnen binnenblad van de gevels. Het buitenblad bestaat uit schoon metselwerk.

Figuur 2: Gevelaanzichten Het pand is gefundeerd op schroefmortel palen met een diamater van 550 mm. Over deze palen zijn betonnen funderingsbalken gerealiseerd die de wanden en kolommen dragen.

Figuur 3: Funderingsbalken in plattegrond De stabiliteit van het pand wordt voorzien door enerzijds de betonnen wanden in het gevelvlak en een stabiliteitskern in de vorm van het trappenhuis en liftschacht.

B95-WVO-KA-2100051 / Proj.nr. MN001936 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 8 maart 2021

4/18

3 3.1 Hoofddraagconstructie

Ontwerp aanbouw

De aanbouw wordt gedilateerd van het bestaande pand. Hierdoor wordt voorkomen dat de fundering van het pand zwaarder wordt belast. Tevens wordt er voorkomen dat zettingsverschillen van de twee afzonderlijke delen kunnen leiden tot schades aan het nieuwe of het bestaande gedeelte van het pand. Een dilatatie vereist aandacht in de bouwkundige detaillering om waterdichtheid te borgen en koudebruggen te voorkomen. Aangezien sonderingen op de locatie van de aanbouw ontbreken zal uitgegaan worden van een fundering op palen. Het is een mogelijk optimalisatie/kostenbesparing om in een volgende fase na het uitvoeren van sonderingen te onderzoeken of een fundering op staal mogelijk is. De staalconstructie zal gestabiliseerd worden middels windverbanden in de gevelvlakken, windverbanden in de lange zijde tegen het kantoorpand en schijfwerking in het dakvlak. Om te voldoen aan stijfheidseisen zullen er momentvaste verbindingen toegepast moeten worden aan de korte zijde tegen het kantoorpand aan.

3.2 Geometrie

De stramienmaat wordt 7,6 meter. De systeemlengte van de kolommen bedraagt 3,2 meter. Om de overspanningen te reduceren van gevelbeplating en dakbeplating is een secundaire staalconstructie nodig. De secundaire liggers krijgen dezelfde hoogte als de hoofdliggers en worden tussen de hoofdliggers gehangen, zodoende wordt de constructiehoogte aanzienlijk beperkt. Daarnaast fungeren de secundaire liggers als kipsteunen voor de hoofdliggers.

B95-WVO-KA-2100051 / Proj.nr. MN001936 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 8 maart 2021

5/18

3.3 Profielen en doorsnedes

Onderdeel Kolom Liggers Dakplaten Windverbanden

Doorsnede HEA 220 IPE 300 SAB 100R/825 Strip 80x10

Lengte 3,0m 7,6m 7,6m (overspanning 3,8m) Ca. 4,5 meter

Bovenstaande profielen kunnen nog geoptimaliseerd worden voor specifieke locaties in de constructie bij een verdere uitwerking. 3.4 Belastingen

Eigen gewicht Het eigen gewicht van de hoofddraagconstructie wordt berekend door SCIA. Eigen gewicht dakpakket Sedum dak Geprofileerde staalplaten en isolatie Totaal

1,0 kN/m2 0,2 kN/m2 1,2 kN/m2

Eigen gewicht gevel Geïsoleerde geprofileerde staalplaten

0,5

Variabele belasting Sneeuw(ophoping)

Wind

Windbelasting op gevels

kN/m2

1,75 kN/m2 tegen kantoorpand Stuiflengte 15 m 0,56 kN/m2 t.p.v. geen ophoping Bebouwde omgeving Windgebied III Referentieperiode 50 jaar Stuwdruk 0,64 kN/m2 Vormfactor 1,2 0,8 kN/m2

B95-WVO-KA-2100051 / Proj.nr. MN001936 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 8 maart 2021

6/18

3.5 Toetsing

Sterkte

Figuur 4: Maximale Von Mises spanning = 237 N/mm2 U.C. = 237/355 = 0,67

Akkoord

Vervorming horizontaal

Figuur 5: maximale horizontale vervorming horizontaal in knopen = 8,0 mm. U.C. = 8,0 / (3500/300) = 0,69

Akkoord

B95-WVO-KA-2100051 / Proj.nr. MN001936 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 8 maart 2021

7/18

Vervorming verticaal

Figuur 6: Maximale verticale vervorming = 27,5 mm U.C. = 27,5 / (7600/250) = 0,91

Akkoord

Stabiliteitstoetsen profielen

Figuur 7: Maximale U.C. = 0,84

B95-WVO-KA-2100051 / Proj.nr. MN001936 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 8 maart 2021

8/18

4

Geveldoorbraken

Op 3 locaties zullen de gevels aan de achterzijde van het pand worden verwijderd ter hoogte van de begane grond. Zodoende wordt het bestaande pand verbonden met de nieuwe aanbouw. De gedeeltes van de gevel die worden verwijderd zijn rood gemarkeerd in onderstaande figuur.

3

1

2

Figuur 8: Plattegrond bestaand pand (in blauw contour aanbouw en rood benodigde wanddoorbraken 1 t/m 3) Voor deze 3 doorbraken zijn stalen portaalconstructies nodig om de bovenliggende constructie te dragen.

B95-WVO-KA-2100051 / Proj.nr. MN001936 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 8 maart 2021

9/18

4.1 Geometrie portaalconstructies

Figuur 9: Portaalconstructies wanddoorbraak 1 (links) en 2 (rechts) Gehanteerde profielen portaalconstructie 1 Kolommen HEA 200 Latei HEB 400 Gehanteerde profielen portaalconstructie 2 Buitenste kolommen IPE 240 (in het vlak gesteund tegen beton) Middelste kolom HEB 220 Latei HEB 400

Gehanteerde profielen portaalconstructie 3 Buitenste kolommen IPE 240 (in het vlak gesteund tegen beton) Middelste kolom HEB 220 Latei HEB 400 De buitenste kolommen van portaalconstructies 2 en 3 worden in het vlak gesteund tegen knikken door minimaal 4 verankeringen gelijkmatig verdeeld over de hoogte van de kolom in de betonconstructie van de wand.

B95-WVO-KA-2100051 / Proj.nr. MN001936 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 8 maart 2021

10/18

4.2 Posities kolommen

De kolommen van portaalconstructie 1 bevinden zich boven de funderingspalen, zie onderstaande uitsnede van het palenplan met de ingetekende kolommen van de portaalconstructie.

Figuur 10: Kolommen portaalconstructie ingetekend op palenplan De linker kolom van portaalconstructie 2 bevindt zich op de funderingspaal De middelste kolom bevindt zich direct naast een funderingspaal. De afstand tot hart funderingspaal is kleiner dan de hoogte van de funderingsbalk zodat verticaalkrachten onder een hoek kleiner dan 45 graden afgedragen kunnen worden aan de funderingspaal. De rechter kolom bevindt zich op de funderingsbalk en tegen de wand van de monoliet gestorte stabiliteitskern. Optredende momenten/dwarskrachten kunnen opgenomen worden door de funderingsbalk die hier samenwerkt met de wand.

Figuur 11: Kolommen portaalconstructie 2 ingetekend op palenplan

B95-WVO-KA-2100051 / Proj.nr. MN001936 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 8 maart 2021

11/18

De bovenste 5 kolommen bevinden zich boven de funderingspalen. De onderste kolom bevindt zich op de funderingsbalk en tegen de wand van de monoliet gestorte stabiliteitskern. Optredende momenten/dwarskrachten kunnen opgenomen worden door de funderingsbalk die hier samenwerkt met de wand.

Figuur 12: Kolommen portaalconstructie 3 ingetekend op palenplan

B95-WVO-KA-2100051 / Proj.nr. MN001936 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 8 maart 2021

12/18

4.3 Uitgangspunten berekening

De bovenliggende vloeren betreffen kanaalplaatvloeren die rusten op het binnenblad van de buitengevel. De portaalconstructies dienen berekend te zijn op deze belasting. De fundering hoeft niet opnieuw berekend te worden om deze lichter wordt belast:  Funderingsbalken worden lichter belast door kolommen te plaatsen boven funderingspalen. Zodoende worden reactiekrachten direct opgenomen door de funderingspalen.  Funderingspalen worden lichter belast doordat: o er rustende massa wordt verwijderd door het slopen van de gevel; o de kantoorfunctie (2,5 kN/m2) van de bovenliggende verdiepingen wordt verandert naar een woonfunctie (2,0 kN/m2); o er bij een verbouwing lagere belastingfactoren gehanteerd mogen worden voor de bestaande constructie conform NEN 8700. Het is onbekend welk percentage van de verticale belasting rust op de vierkante betonnen kolommen in het midden van de dubbele ramen, hiervoor zou een nauwkeurige analyse en berekening van de betonconstructie van het pand gemaakt moeten worden. Het is eenvoudiger om de portalen te berekeningen op alle verschillende manieren dat de constructie de verticale belastingen naar beneden afdraagt:  De belasting wordt gelijkmatig verdeeld op de portalen;  De betonnen kolommen dragen geen belasting;  De betonnen kolommen dragen volledig.

B95-WVO-KA-2100051 / Proj.nr. MN001936 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 8 maart 2021

13/18

4.4 Belastingen

Eigen gewicht metselwerk (gevel) Betonnen binnenblad t = 250 mm Kanaalplaten t = 320 Afwerkvloeren Systeemplafond met installaties Binnenwanden Installaties op dak

1,9 6,25 4,4 1,0 1,0 1,0 1,0

kN/m2 kN/m2 kN/m2 kN/m2 kN/m2 kN/m2 kN/m2

Variabele belasting Appartementen (woongebruik)

2,0

kN/m2

Een totale gewichtsberekening van de constructie die rust op de portaalconstructies is bijgevoegd in bijlage I. In onderstaande afbeelding is in rood de positie van een portaalconstructie weergegeven in een doorsnede van het pand.

Figuur 13: Positie portaalconstructie in doorsnede

B95-WVO-KA-2100051 / Proj.nr. MN001936 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 8 maart 2021

14/18

4.5 Toetsing profielen 4.5.1.

Doorbuiging

De doorbuiging mag niet groter zijn dan 2400/500 = 4,8 mm

Figuur 14: Maximale doorbuiging = 4,6 mm. U.C. = 4,6 / 4,8 =0,96 4.5.2.

Sterkte

Akkoord

De Von Mises spanning mag niet groter zijn dan 355 N/mm2

Figuur 15: Maximale Von Mises spanning 193 N/mm2 U.C. = 193 / 355 = 0,54

B95-WVO-KA-2100051 / Proj.nr. MN001936 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 8 maart 2021

15/18

Figuur 16: Doorsnede en stabiliteitscontrole De maximale U.C. voor de liggers is 0,94 door afschuiving De maximale U.C. voor de kolommen is 0,93 door knik.

B95-WVO-KA-2100051 / Proj.nr. MN001936 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 8 maart 2021

16/18

5 5.1 Portaalconstructies

Conclusie

Het is mogelijk om de wanddoorbraken te realiseren middels stalen portaalconstructies Ten behoeve van portaalconstructie 2 dient een staalconstructie, reeds aanwezig in de gevel, verwijderd te worden, inclusief ingestorte balk. Het is van belang funderingspaalposities in te meten en te controleren of deze overeen komen met de uitgangspunten in deze notitie

5.2 Aanbouw

Het is mogelijk een aanbouw te realiseren tegen het bestaande pand. De aanbouw is ontworpen op funderingspalen bij een gebrek aan geotechnisch onderzoek. Het is mogelijk kosten en tijd te besparen door te onderzoeken of een fundering op staal mogelijk is. Houd hierbij rekening met verschilzettingen en daarmee een handhaving van de dilatatie tussen oude en nieuwe constructies. Doordat er slechts aan 3 zijden van de aanbouwen windverbanden geplaatst kunnen worden is het van belang om aan de korte zijde van de aanbouw tegen het kantoorpand aan momentvaste verbindingen te realiseren tussen kolommmen en liggers om te voldoen aan stijfheidseisen.

B95-WVO-KA-2100051 / Proj.nr. MN001936 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 8 maart 2021

17/18

Colofon Opdrachtgever

Uitgave

Gemeente Heerlen

Movares Nederland B.V. Kennislijn Gebouwen en Infra groep Integraal Gebouw Ontwerp A:Integraal Gebouw Ontwerp A Daalseplein 100 3511SX Utrecht

Telefoon

0643836339

Ondertekenaar

Ir. W.M.K. van der Vossen Constructeur

Projectnummer

MN001936

Kenmerk

B95-WVO-KA-2100051

 2021, Movares Nederland B.V. Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van Movares Nederland B.V.

B95-WVO-KA-2100051 / Proj.nr. MN001936 / Vrijgegeven / Versie 1.0 / 8 maart 2021

18/18

Bijlage I: Gewichtsberekening portaalconstructies

Gewichtsberekening

Eigen gewicht Wand Metselwerk buitenblad gevel Betonnen Binnengevel (250 mm dik)

kN/m2

opppervlak M2/m

combinatiefactor

belasting kN/m

1,9 6,25

11,4 11,4

21,66 71,25

1e Verdieping Kanaalplaatvloer 320 mm dik Afwerkvloer Systeemplafond met installaties Binnenwanden

4,4 1 1 1

6,3 6,3 6,3 6,3

27,72 6,3 6,3 6,3

2e Verdieping Kanaalplaatvloer 320 mm dik Afwerkvloer Systeemplafond met installaties Binnenwanden

4,4 1 1 1

6,3 6,3 6,3 6,3

27,72 6,3 6,3 6,3

3e Verdieping Kanaalplaatvloer 320 mm dik Afwerkvloer Systeemplafond met installaties Binnenwanden

4,4 1 1 1

6,3 6,3 6,3 6,3

27,72 6,3 6,3 6,3

Dak Kanaalplaatvloer 320 mm dik Afwerkvloer Systeemplafond met installaties Installaties Dak

4,4 1 1 1

6,3 6,3 6,3 6,3

27,72 6,3 6,3 6,3

Binnenwanden e.d.

1

6,3

6,3 285,69

Variabele Belasting 1e. Verd. Woningen 2e. Verd. Woningen 3e. Verd. Woningen Dak Totaal

2 2 2 0

6,3 6,3 6,3 6,3

Totaal

0,7 0,7 0,7 0,7

8,82 8,82 8,82 0 26,46

Groot portaal Concentratie belastingen ten gevolge van ramen (kolommen niet dragend) linker betondeel breedte 1,9 m aanvullend 1,7 m Gedragen breedte 3,6 m

Midden betondeel

Rechter betondeel

Concentratie belastingen ten gevolge van ramen (kolommen wel dragend) linker betondeel breedte 1,9 m aanvullend 0,85 m Gedragen breedte 2,75 m

concentratiefactor E.G. V.B.

1,89 m/m 541,31 kN/m 50,13 kN/m

breedte aanvullend Gedragen breedte

2m 3,4 m 5,4 m

concentratiefactor E.G. V.B.

2,70 m/m 771,36 kN/m 71,44 kN/m

breedte aanvullend Gedragen breedte

1,65 m 1,7 m 3,35 m

concentratiefactor E.G. V.B.

2,03 m/m 580,04 kN/m 53,72 kN/m

Midden betondeel

Rechter betondeel

Kolommen

concentratiefactor E.G. V.B.

1,45 m/m 413,50 kN/m 38,30 kN/m

breedte aanvullend Gedragen breedte

2m 0,85 m 2,85 m

concentratiefactor E.G. V.B.

1,43 m/m 407,11 kN/m 37,71 kN/m

breedte aanvullend Gedragen breedte

1,65 m 0,85 m 2,5 m

concentratiefactor E.G. V.B.

1,52 m/m 432,86 kN/m 40,09 kN/m

Gedragen breedte E.G. V.B.

1,7 m/kolom 485,67 kN 44,98 kN

Klein portaal naast stabiliteitskern Concentratie belastingen ten gevolge van ramen (kolommen niet dragend) Betondeel breedte 1,9 m aanvullend 1,7 m Gedragen breedte 3,6 m concentratiefactor E.G. V.B.

Concentratie belastingen ten gevolge van ramen (kolommen wel dragend) linker betondeel breedte 1,9 m aanvullend 0,85 m Gedragen breedte 2,75 m

1,89 m/m 541,31 kN/m 50,13 kN/m Kolommen

concentratiefactor E.G. V.B.

1,45 m/m 413,50 kN/m 38,30 kN/m

Gedragen breedte E.G. V.B.

1,7 m/kolom 485,67 kN 44,98 kN

Klein portaal hoek van pand Concentratie belastingen ten gevolge van ramen (kolommen niet dragend) Betondeel breedte 2,18 m aanvullend 2,335 m Gedragen breedte 4,515 m concentratiefactor E.G. V.B.

2,07 m/m 591,69 kN/m 54,80 kN/m

Concentratie belastingen ten gevolge van ramen (kolommen wel dragend) linker betondeel breedte 2,18 m aanvullend 1,485 m Gedragen breedte 3,665 m concentratiefactor E.G. V.B.

1,68 m/m 480,30 kN/m 44,48 kN/m