Geraamte

Een geraamte bevrijdt de gevel van zijn dragende taak; dat is de kern van de zaak. Waar bij traditionele stapelbouw de muren het volledige gewicht van de bovenliggende verdiepingen en het dak moeten torsen, neemt bij een geraamteconstructie — of skelet — een stelsel van kolommen en liggers deze functie over. Het resultaat is een gebouw dat in theorie slechts uit een frame bestaat. Dit biedt een enorme architectonische vrijheid. De invulling van de wanden wordt secundair, wat resulteert in grote glaspartijen en flexibele plattegronden die decennia later nog eenvoudig aanpasbaar zijn. Krachten worden niet langer gelijkmatig verdeeld over een muurvlak, maar stromen via knooppunten naar beneden. Dit vereist precisie in de berekening van puntlasten. Een fout in een cruciaal knooppunt kan de stabiliteit van de gehele structuur in gevaar brengen.

De montage van een geraamte vangt aan bij de verankering op de funderingsconstructie. Voetplaten worden secuur gesteld. Kolommen rijzen vervolgens verticaal op uit de basis. Deze staanders vormen de primaire dragers voor de horizontale liggers die de vloervelden en dakconstructies ondersteunen. Het geraamte groeit zo als een rigide, driedimensionaal raster. In de praktijk worden hiervoor vaak prefab elementen van beton, gestandaardiseerde staalprofielen of gelamineerde houten balken gebruikt voor de grotere overspanningen.

Verbindingstechnieken vormen het technisch hart van de uitvoering. Hier komen alle krachten samen in een samenspel van bouten, lassen of ingestorte stekken. Bij staalconstructies domineren mechanische koppelingen het beeld. Betonconstructies vertrouwen vaker op natte knopen waarbij wapening en gietmortel voor de structurele continuïteit zorgen. Stabiliteit is cruciaal tijdens elke bouwfase. Windverbanden snijden diagonaal door de open vakken van het frame. Soms vervult een stijve kern van in het werk gestort beton de rol van ruggengraat voor het gehele skelet. Dit vangt de horizontale lasten op en voorkomt dat de constructie bezwijkt onder winddruk of scheefstand.

De opbouw is een proces van logisch stapelen en koppelen. Snelheid en maatvastheid zijn hierbij leidend. Pas wanneer het geraamte volledig is afgesteld, gecontroleerd en definitief geborgd, volgt de montage van de niet-dragende schil en de interne compartimentering. De constructieve logica is hierbij leidend; de gevel volgt de wetten van het frame.

Het materiaal is de dictator van de vorm. Bij staalskeletbouw draait alles om snelheid en rankheid. Warmgewalste profielen, vaak de bekende H- of I-vormen, vormen een rigide raster dat grote krachten opvangt met minimaal eigen gewicht. Snel gebouwd. Boutverbindingen maken het nagenoeg demontabel. Beton daarentegen kiest voor massa en continuïteit. Een betonskelet kan bestaan uit prefab kolommen en balken, maar vaak zien we in-situ gestorte varianten. Hierbij vloeien de knooppunten naadloos in elkaar over. Dat geeft een monolithisch karakter.

• Houtskeletbouw (HSB): De lichte variant voor woningbouw. Stijlen en regels van naaldhout vangen de lasten op.
• Gelamineerd hout: Voor de grote gebaren. Enorme overspanningen in sportcomplexen of opslagloodsen waar staal of beton te zwaar of te duur wordt.
• Gietijzeren geraamtes: Historisch. Vooral te vinden in negentiende-eeuwse architectuur, zoals stationshallen en oude fabrieken.

Hybride vormen komen steeds vaker voor. Een betonnen kern voor de horizontale stabiliteit, gecombineerd met een stalen geraamte voor de vloervelden. Het beste van twee werelden. Staal voor de trek, beton voor de druk.

Niet elk geraamte functioneert op dezelfde manier. Het onderscheid zit in de wijze waarop stabiliteit wordt gewaarborgd. Een momentvast geraamte vertrouwt op de stijfheid van de verbindingen tussen kolom en ligger. Geen schoren nodig. Dat geeft een maximale architectonische vrijheid, maar de knooppunten zijn complex en kostbaar.

Daartegenover staat het geschoorde geraamte. Een eenvoudig frame dat zonder hulp zou omvallen als een kaartenhuis. Windverbanden of stabiliteitswanden nemen de horizontale lasten over. Vaak goedkoper. Efficiënter in materiaalgebruik. Dan is er nog het verschil met vakwerkconstructies. Waar een standaard geraamte opgebouwd is uit rechthoekige vakken, gebruikt een vakwerkgeraamte de driehoek als basisvorm. Onvervormbaar. Ideaal voor daken met enorme vrije overspanningen.

Vaak wordt de term geraamte verward met een casco. Dat klopt deels. Een geraamte is de zuivere draagstructuur. Een casco omvat vaak ook de scheidende wanden en de fundering als geheel pakket. Het geraamte is slechts de bottenstructuur van dat casco.

Stel je een modern kantoorpand voor met kamerhoge glaspartijen. Geen enkele buitenmuur draagt hier gewicht. Binnen zie je slechts een beperkt aantal slanke, ronde kolommen die de verdiepingsvloeren ondersteunen. De glazen gevel is enkel een 'gordijn' tegen de wind en regen, opgehangen aan het stalen frame. Dit is de zuivere vorm van een geraamteconstructie waarbij de constructie volledig losstaat van de schil.

In een nieuwbouwwijk zie je vaak houtskeletbouw (HSB) in uitvoering. Voordat de gevelstenen worden gemetseld, staat er een geraamte van vurenhouten staanders en liggers. Het is een skelet dat al stevig staat, maar nog hol is. Isolatiemateriaal en gipsplaten vullen later de ruimtes tussen de ribben van dit houten geraamte op. Efficiënt bouwen. De kracht zit in de optelsom van alle kleine houten delen.

Kijk naar de transformatie van een oude machinefabriek tot lofts. Sloophamers halen alle niet-dragende tussenwanden weg. Wat overblijft is een rauw, betonnen raster van dikke kolommen en zware balken. Dit geraamte vormt de ruggengraat van het nieuwe ontwerp. Architecten benutten de open structuur om enorme open ruimtes te creëren die voorheen onmogelijk waren bij traditionele baksteenbouw. De botten van het gebouw blijven zichtbaar. Karaktervol en functioneel.

Bij de bouw van een grote distributiehal zie je het geraamte in zijn meest basale vorm. Enorme stalen portalen worden achter elkaar geplaatst en verbonden door gordingen. Het is een skelet dat in enkele dagen tijd een gigantisch volume omsluit. Geen muren nodig voor stabiliteit; het frame doet al het werk.

Veiligheid als fundament

Het wettelijke fundament voor elke draagstructuur is onwrikbaar verankerd in het Besluit bouwwerken leefomgeving (BBL). Veiligheid is hier geen keuze. Het is een eis. De hoofddraagconstructie moet te allen tijde bestand zijn tegen de krachten die erop inwerken. Winddruk, eigen gewicht van materialen, sneeuwbelasting op het dak en de nuttige belasting van mensen en meubilair. Alles telt. Een geraamte mag niet bezwijken onder extreme omstandigheden. Dat is de harde kern van de wet.

Constructeurs vallen terug op de Eurocodes voor de technische uitwerking. Dit zijn Europese normen, in Nederland geïmplementeerd als de NEN-EN-reeksen. Zij schrijven exact voor hoe je de stabiliteit van een geraamte berekent. Voor een staalskelet is dat NEN-EN 1993. Betonconstructies vallen onder NEN-EN 1992. Werk je met een houten geraamte? Dan regeert NEN-EN 1995 de tekentafel. Deze normen garanderen dat een knooppunt in Amsterdam aan exact dezelfde veiligheidseisen voldoet als een vergelijkbaar punt in Berlijn of Parijs.

Toezicht en transformatie

De Wet kwaliteitsborging voor het bouwen (Wkb) heeft de controle op de uitvoering aangescherpt. Geen papieren tijgers meer. Een onafhankelijke kwaliteitsborger ziet erop toe dat de werkelijkheid op de bouwplaats overeenkomt met de berekeningen van de constructeur. Vooral de verbindingen tussen kolommen en liggers krijgen extra aandacht. Cruciaal voor de stabiliteit.

Bij renovatie of herbestemming van gebouwen met een karakteristiek geraamte gelden specifieke regels. De NEN 8700-serie biedt hier uitkomst. Het toetst bestaande constructies op een ander niveau dan nieuwbouw. Een honderd jaar oud gietijzeren geraamte hoeft niet direct aan de allernieuwste nieuwbouweisen te voldoen, mits het zogenaamde verbouw- of afkeurniveau wordt gehaald. Veiligheid blijft leidend, maar met respect voor de historische botten van het bouwwerk.

Het geraamte is geen moderne uitvinding. Al in de oudheid zocht men naar manieren om daken te ondersteunen zonder de volledige ruimte te blokkeren met zware steenmassa's. Houten gebinten vormden de basis. Middeleeuwse timmerlieden beheersten de kunst van het skelet al lang voordat de term formeel bestond. Ze bouwden met eiken. Pen-en-gatverbindingen zorgden voor de stabiliteit van schuren en kerken die eeuwen trotseerden. Handwerk. De structuur was de architectuur.

De industriële revolutie forceerde een radicale breuk met de traditie van dragend metselwerk. Gietijzer deed zijn intrede. Ineens konden we de hoogte in zonder metersdikke muren onderaan de fundering te hoeven metselen om het eigen gewicht te dragen. Stationshallen en fabrieken transformeerden in ijzeren kooien terwijl de Chicago School aan het eind van de negentiende eeuw het stalen skelet perfectioneerde en zo de wolkenkrabber technisch haalbaar maakte. IJzer werd staal. Staal werd standaard.

Rond 1900 veranderde gewapend beton de spelregels definitief. François Hennebique patenteerde een systeem dat balken en kolommen tot één monolithisch geheel smeedde. Geen losse onderdelen meer maar een doorlopende krachtstroom door het beton. Le Corbusier vatte deze technische vrijheid in 1914 samen in zijn visionaire 'Maison Dom-Ino'; een abstract geraamte van drie betonvloeren op slechts zes slanke kolommen. Een absolute bevrijding van de plattegrond. De constructie was niet langer de grens maar de drager van mogelijkheden.

• https://www.joostdevree.nl/shtmls/skeletbouw.shtml
• https://nl.wikipedia.org/wiki/Skeletbouw
• https://www.joostdevree.nl/shtmls/betonskelet.shtml
• https://www.groothuisbouw.nl/vraag-antwoord/skeletbouw
• https://kruispunt.nl/skeletbouw/
• https://www.encyclo.nl/begrip/skeletbouw