Dakstaal
Definitie
Verzamelnaam voor stalen profielen, balken en componenten die de dragende constructie van een dak vormen.
Omschrijving
Uitvoering en montage
De constructie begint bij de logistiek van prefabricage. In de staalfabriek worden de profielen op maat gezaagd, geboord en voorzien van schetsplaten. Op de bouwplaats vindt de assemblage plaats als een mechanisch bouwpakket. Kranen hijsen de zware warmgewalste liggers naar hun positie. Precisie is hierbij de absolute norm. Een minimale afwijking in de stelvoeten van de kolommen vertaalt zich direct in een onmogelijke passing op de nok.
De verbinding tussen de primaire spanten en de kolommen geschiedt meestal via boutverbindingen. Dit minimaliseert laswerk op de bouwplaats. Terwijl de primaire structuur staat, worden de secundaire componenten zoals koudgevormde gordingen aangebracht. Deze dunwandige profielen overspannen de ruimte tussen de spanten en dienen als directe drager voor de dakbeplating. Stabiliteit ontstaat niet vanzelf. Windverbanden, vaak uitgevoerd als kruislings gespannen staven of strippen, vangen de horizontale krachten op en leiden deze naar de fundering. De volgorde van montage is bepalend voor de constructieve veiligheid tijdens de bouwfase.
- Hoofddraagconstructie: Het plaatsen van zware liggers en spanten.
- Koppeling: Het mechanisch verbinden van componenten via bouten en moeren.
- Secundaire opbouw: Het monteren van gordingen voor de dakvlakken.
- Verstijving: Het aanbrengen van verbanden om de schijfwerking te realiseren.
Primaire versus secundaire profilering
Dakstaal splitst zich in de praktijk direct in twee werelden: de brute massa van warmgewalst staal en de geometrische slimheid van koudgevormde profielen. Warmgewalste liggers zoals de IPE- of HEA-serie vormen doorgaans de ruggengraat. De primaire spanten. Massief staal dat direct uit de walserij komt. Hier draait alles om buigstijfheid en het opvangen van de hoofdbelasting.
Daartegenover staat de secundaire structuur. Gordingen van dunwandig verzinkt staal. Koudgevormd. Hier zien we vaak de Sigma-, Z- of C-profielen. Hun kracht schuilt niet in de dikte van het materiaal, maar in de complexe zettingen van de plaat. Z-profielen bieden het voordeel van overlapping bij de steunpunten, wat de constructie continu maakt en de doorbuiging beperkt. Sigma-profielen zijn door hun vorm dan weer uitermate geschikt voor grote overspanningen tussen de spanten zonder dat het eigen gewicht de overhand krijgt.
Vakwerken en ruimtelijke structuren
Wanneer een standaard ligger tekortschiet door een extreme overspanning, verschuift de keuze naar vakwerkspanten. Dit is dakstaal in zijn meest efficiënte vorm. Samengesteld uit kokerprofielen of hoeklijnen die in een driehoeksconfiguratie aan elkaar zijn gelast. Lichtgewicht. Transparant. Ideaal voor sportcomplexen of distributiecentra waar elke kilo staal telt.
| Type profiel | Kenmerk | Toepassing |
|---|---|---|
| HEA / HEB | Brede flenzen, grote stijfheid | Kolommen en zware dakliggers |
| IPE | Slank en economisch | Standaard dakspanten en liggers |
| Kokerprofiel | Torsiestijf en esthetisch | Vakwerken en zichtwerk |
| Koudgevormde gording | Lichtgewicht, verzinkt | Directe drager van dakplaten |
Soms ontstaat verwarring met de term 'dakplaat'. Hoewel trapeziumplaten (vaak damwand genoemd) technisch gezien tot de afwerking behoren, fungeren ze bij dakstaal als de constructieve schijf. Ze koppelen de gordingen en zorgen dat het gebouw niet als een kaartenhuis in elkaar klapt bij zijdelingse winddruk. Het is een synergie tussen de zware spanten en de dunne huid.
Voorbeelden uit de praktijk
In een modern distributiecentrum van 15.000 vierkante meter vormen Z-purlins de ruggengraat van het dakvlak. Deze koudgevormde profielen worden met een slimme overlap over de hoofdbalken heen gemonteerd. Dit zorgt voor een continue liggerwerking. Hierdoor kan de constructie het enorme gewicht van een volledig volgelegd dak met zonnepanelen dragen zonder dat er extra zware kolommen nodig zijn.
Bij de bouw van een sporthal is vrije ruimte essentieel. Geen kolommen in het veld. Hier zie je vaak vakwerkspanten van stalen kokerprofielen die moeiteloos veertig meter overspannen. De driehoekige structuur verdeelt de krachten optimaal. Ondanks de enorme overspanning oogt het dak licht en transparant.
Een ander scenario is de snelle montage van een bedrijfshal. De monteur op de hoogwerker koppelt een IPE-300 ligger aan een HEA-kolom met slechts acht bouten. Geen laswerk op de bouwplaats. De gaten zijn in de fabriek al tot op de millimeter nauwkeurig geboord. Binnen een paar uur staat de hoofddraagconstructie als een solide skelet tegen de horizon.
Windverbanden in de hoeken van het dak. Vaak zijn dit simpele ronde staven of strippen die kruislings zijn gespannen. Tijdens een herfststorm vangen zij de horizontale druk op de gevels op. Ze leiden de kracht direct naar de fundering. Zonder deze onopvallende componenten zou de staalconstructie bij de eerste de beste windvlaag vervormen.
Constructieve veiligheid en rekenregels
Wetgeving is dwingend. De constructeur rekent niet in een vacuüm, maar volgt de kaders die het Besluit Bouwwerken Leefomgeving (BBL) stelt voor de constructieve veiligheid van het gehele gebouw. Centraal hierin staan de Eurocodes. NEN-EN 1993, de norm voor het ontwerp en de berekening van staalconstructies, vormt de basis voor elk stuk dakstaal dat een dragende functie heeft. Het gaat om stabiliteit.
De belasting op het dak wordt bepaald via NEN-EN 1991. Denk aan winddruk, windzuiging en de gewichtsdruk van sneeuwophopingen. Een dak boven een koelcel moet andere krachten opvangen dan een overkapping in een luwe woonwijk. Alles is herleidbaar naar getallen. De wet eist dat de constructie niet bezwijkt onder extreme, doch voorzienbare omstandigheden. Geen ruimte voor giswerk.
Certificering en de executienorm
Productie is geen vrijblijvende zaak. Sinds de harmonisatie van Europese normen is de NEN-EN 1090 onvermijdelijk voor elke staalbouwer die dakcomponenten vervaardigt. CE-markering verplicht. Het is een kwaliteitswaarborg die de hele keten beslaat, van de inkoop van gecertificeerd basismateriaal tot de uiteindelijke conservering.
Uitvoeringsklassen (Execution Classes) bepalen de strengheid van het toezicht. Voor de meeste standaard utiliteitsgebouwen met dakstaal volstaat klasse EXC2. Bij stadions of gebouwen met enorme overspanningen waar veel mensen samenkomen, geldt vaak EXC3. Meer controles op lassen. Striktere documentatie van de gebruikte profielen. Zonder de juiste prestatieverklaring (DoP) mag een ligger formeel niet worden toegepast in de permanente structuur. Traceerbaarheid is de norm.
Brandveiligheid en compartimentering
Staal en hitte vormen een riskant duo. Bij een temperatuur van circa 600 graden verliest staal zijn stijfheid en draagvermogen. Het bezwijkt plotseling. Het BBL stelt daarom harde eisen aan de brandwerendheid van de hoofddraagconstructie, vaak uitgedrukt in minuten (30, 60 of 90).
NEN 6068 is hierbij de maatstaf voor het bepalen van de weerstand tegen branddoorslag en brandoverslag tussen ruimten. Als dakstaal onderdeel is van de scheiding tussen brandcompartimenten, moet het aan specifieke criteria voldoen. Vaak is bescherming noodzakelijk. Brandwerende coatings die opschuimen bij hitte. Of het bekleden van de IPE-liggers met onbrandbare plaatmaterialen. De regelgeving dwingt tot een integraal ontwerp waarbij de constructie niet alleen de sneeuw draagt, maar ook de veiligheid van vluchtende mensen garandeert tijdens een calamiteit.
Van gietijzeren spanten naar gewalst staal
De oorsprong van dakstaal ligt niet in het staal zoals we dat nu kennen, maar in het brosse gietijzer van de vroege negentiende eeuw. Architecten zochten naar manieren om grotere ruimtes te overspannen zonder woud van kolommen. De omslag kwam met het Bessemer-procedé. Vloeibaar ruwijzer werd opeens smeedbaar staal. Een revolutie in treksterkte. In de utiliteitsbouw zag men de verschuiving van zware, geklonken vakwerken naar de eerste warmgewalste profielen. Klinknagels domineerden de bouwplaats. Een arbeidsintensief proces van verhitten en hameren. Pas na de Tweede Wereldoorlog nam de vlucht van het standaard I-profiel een grote wending door de opkomst van elektrische lastechnieken in de fabriek, wat de weg vrijmaakte voor de stijve portaalspanten die we vandaag de dag overal op industrieterreinen zien staan.
Industrialisatie en de opkomst van koudvervorming
Vroeger was massa synoniem aan kracht. Dat veranderde. De jaren zeventig en tachtig markeerden de introductie van koudgevormde dunwandige profielen in de dakconstructie. Minder staalverbruik. Hogere geometrische stijfheid. De industrie stapte af van de loodzware houten gordingen en verving deze door verzinkte Sigma- en Z-profielen. Dit was een puur economische en technische evolutie; gewichtsbesparing betekende immers lichtere funderingen en snellere montagetijden. De techniek stond niet stil. Waar men voorheen vertrouwde op eenvoudige berekeningsmethoden, zorgde de digitalisering aan het eind van de twintigste eeuw voor de mogelijkheid om slanke structuren tot op de millimeter nauwkeurig door te rekenen op knik en plooi. Een verschuiving van brute kracht naar berekende slankheid.
Meer over constructies en dragende structuren
Ontdek meer termen en definities gerelateerd aan constructies en dragende structuren
