Voetplaat
Definitie
De voetplaat vormt de fysieke overgang tussen een verticale drager en de onderliggende constructie of fundering voor een gelijkmatige krachtoverdracht.
Omschrijving
Uitvoering en montage
Integratie en installatieproces
De praktische realisatie van een voetplaatverbinding start doorgaans in de staalconstructiewerkplaats, waar de plaat door middel van een rondomgaande hoeklas of een doorlassing aan de kolomvoet wordt bevestigd. Precisie is hierbij essentieel; de positie van de boutgaten moet exact overeenkomen met het ankerplan van de fundering. Op de bouwplaats vindt de fysieke koppeling plaats. De kolom wordt met een kraan over de ingestorte of achteraf geboorde ankerbouten gezakt, waarbij de voetplaat als eerste contactpunt fungeert met de onderliggende constructie.
Stellen op hoogte. Dit gebeurt vaak met stelmoeren onder de plaat of door het gebruik van stalen stelplaatjes (shims) die de exacte verticale positie bepalen. Er ontstaat hierdoor een holle ruimte tussen de onderkant van de voetplaat en de bovenkant van het beton. Deze ondersabelingsruimte is cruciaal voor de uiteindelijke krachtoverdracht. Nadat de kolom loodrecht staat en de moeren handvast zijn aangedraaid, wordt deze tussenruimte volledig opgevuld. Men gebruikt hiervoor een krimpvrije of krimparme mortel, ook wel ondersabelingsmortel genoemd, die handmatig of onder druk wordt aangebracht om een volledige en luchtbelvrije ondersteuning te garanderen. Het vloeien van de mortel stopt pas wanneer de massa aan alle zijden van de voetplaat zichtbaar naar buiten treedt. Na uitharding van de mortel volgt het definitief aandraaien van de ankerbouten op het voorgeschreven koppel, waarmee de starre verbinding tussen staal en beton een feit is.
Constructieve typologie en vormgeving
Scharnierend versus momentvast
In de constructieleer bepaalt de configuratie van de voetplaat hoe de kolom zich gedraagt onder belasting. De meest voorkomende variant is de scharnierende voetplaat. Hierbij staan de ankerbouten relatief dicht bij het hart van de kolom geplaatst. Het doel? Verticale krachten overbrengen zonder dat de verbinding rotatie tegenhoudt. De fundering wordt zo niet extra belast door buigmomenten uit de kolom.
De momentvaste voetplaat doet het tegenovergestelde. Deze verbinding moet rotatie voorkomen en zijdelingse krachten opvangen. Men gebruikt hier dikkere staalplaten en plaatst de bouten verder naar buiten, vaak buiten de flenzen van het profiel. Soms zijn extra verstijvingsschotten (gussets) nodig. Deze verticale driehoekige platen voorkomen dat de voetplaat zelf gaat plooien of buigen onder de enorme hefboomwerking van een vrijstaande kolom.
Vormvarianten en specifieke toepassingen
Hoewel de rechthoekige plaat de standaard is, dicteert de geometrie van de kolom vaak de vorm van de voet.
- Ronde voetplaten: Specifiek voor ronde stalen buisprofielen of lantaarnpalen. Het oogt strakker en de krachtverdeling is radiaal symmetrisch.
- Geprefabriceerde ankerplaten: Soms wordt een voetplaat niet direct aan een kolom gelast, maar als los onderdeel in het beton gestort. De kolom wordt er later pas op gemonteerd.
- Rvs-voetplaten: In de voedingsmiddelenindustrie of bij offshore-projecten is corrosiebestendigheid leidend. Hier wijkt men af van standaard constructiestaal (S235 of S355).
Verwar de voetplaat niet met de koplaat. Die laatste zit aan de bovenzijde van de kolom voor de aansluiting van liggers. Een voetplaat is puur voor de basis. Een subtiel verschil met de vloerplaat is de functie; een vloerplaat is vaak een afwerkingsproduct, terwijl de voetplaat altijd een constructief, dragend element is.
De voetplaat in de praktijk
Typische gebruiksscenario's
Kijk naar een gemiddelde bedrijfshal met een staalskelet. Bij de hoofddraagconstructie zie je de voetplaten vaak vlak boven het vloerniveau uitsteken. Een zware IPE-kolom rust op een 30 millimeter dikke staalplaat. Je ziet de moeren op de ankers, de stalen vulplaatjes en de grijze rand van de ondersabelingsmortel die eronderuit puilt. Hier vangt de plaat niet alleen het verticale gewicht van het dak op. De stijfheid van deze verbinding zorgt er ook voor dat de kolom niet omvalt tijdens de montage, nog voordat de windverbanden zijn aangebracht.
In de woningbouw gaat het er vaak subtieler aan toe. Een stalen portaal ter vervanging van een dragende muur bij een uitbouw. De kolomvoet rust op de funderingsstrook onder de dekvloer. De voetplaat is hier vaak exact even breed als de kolomflenzen om binnen de dikte van de nieuwe kalkzandsteen muur te blijven. Functioneel identiek aan de industriële variant, maar uiterst compact uitgevoerd om weg te vallen in de afwerking.
| Situatie | Type voetplaat | Kenmerk in het werk |
|---|---|---|
| Eenvoudige carport | Scharnierend | Dunne plaat, vier bouten dicht bij de kern. |
| Distributiecentrum | Momentvast | Grote dikte, voorzien van verticale verstijvers tegen plooien. |
| Lantaarnpaal langs de weg | Rond / Radiaal | Boutenpatroon in cirkelvorm vangt wind uit alle hoeken op. |
| Tijdelijke bouwstempel | Losse voet | Slechts voor drukverdeling, vaak zonder permanente ankers. |
De reclamezuil langs de snelweg. Een extreem voorbeeld. De voetplaat is daar gigantisch en de dikte loopt soms op tot wel 50 millimeter of meer. Tientallen ankerbouten in een cirkel houden de boel vast. De plaat moet hier voorkomen dat de mast bij een storm simpelweg uit het beton wordt getrokken of dat het beton aan de rand verbrijzelt. De hefboomwerking is enorm; de voetplaat vormt hier de enige barrière tussen stabiliteit en catastrofaal falen.
Normering en constructieve kaders
De constructieve veiligheid van voetplaten valt direct onder de kaders van de Eurocodes. Voor de dimensionering is de NEN-EN 1993-1-8 leidend. Deze norm, specifiek gericht op verbindingen in staalconstructies, beschrijft de rekenregels voor de sterkte en stijfheid van de plaat. Men hanteert hierbij vaak de T-stub methode om de complexe krachtenverdeling te vereenvoudigen. Berekeningen stoppen niet bij het staal. De interactie met de ondergrond, meestal beton, moet getoetst worden aan NEN-EN 1992 om verbrijzeling van de fundering te voorkomen. Cruciaal voor de stabiliteit.
Het Besluit bouwwerken leefomgeving (BBL) vormt de wettelijke basis voor alle bouwwerken in Nederland. Het eist dat de hoofddraagconstructie voldoet aan de gestelde veiligheidsniveaus. Een voetplaat is daar een integraal onderdeel van. Geen vrijblijvendheid dus. Bij de uitvoering op de bouwplaats en in de werkplaats is de NEN-EN 1090-reeks van kracht. Deze norm stelt eisen aan de vervaardiging van staalconstructies, inclusief de CE-markering. De laskwaliteit tussen kolom en plaat valt hieronder. Inspecties op basis van uitvoeringsklassen (EXC) borgen dat de theoretische sterkte uit de berekening ook daadwerkelijk in de praktijk wordt gehaald. Onjuiste ondersabeling of verkeerd geplaatste ankers leiden direct tot een non-conformiteit met deze regelgeving.
Historische ontwikkeling
Van natuursteen naar S355-staal. De voetplaat evolueerde direct mee met de transitie van bouwmaterialen. In de vroege bouwkunst, toen hout de boventoon voerde, fungeerden stenen plinten of sokkels als de eerste rudimentaire voetplaten. Hun doel was tweeledig: het voorkomen van optrekkend vocht in de houten stijlen en het vergroten van het draagvlak op de onbehandelde bodem. Met de opkomst van de industriële revolutie in de 19e eeuw veranderde het speelveld. Gietijzeren kolommen kregen massieve, vaak integraal meegegoten voetstukken. Deze waren star en boden weinig ruimte voor maatafwijkingen.
De verschuiving naar gewalst staal bracht nieuwe verbindingstechnieken. Tot diep in de 20e eeuw was de klinknagel dominant. Voetplaten werden destijds met zware hoekprofielen aan de kolomflenzen geklonken. Een tijdrovend proces. Na de Tweede Wereldoorlog zorgde de doorbraak van het elektrisch lassen voor een revolutie in de staalbouw. De verbinding tussen plaat en kolom werd monolithisch. Dit maakte slankere ontwerpen mogelijk. De ankertechniek bleef niet achter. Waar men voorheen afhankelijk was van zware, vooraf ingestorte ankerstangen met haakse ombuigingen, zorgde de opkomst van chemische ankers en mechanische spreidankers in de jaren '70 voor meer vrijheid tijdens de montage op de bouwplaats.
Constructieve berekeningen werden pas laat gestandaardiseerd. Decennialang rekende men met eenvoudige lineaire drukverdelingen onder de plaat. Pas met de invoering van de Eurocodes, en specifiek de introductie van de T-stub methode, werd de complexe interactie tussen de buiging van de plaat, de rek in de bouten en de drukspanning in het beton wetenschappelijk onderbouwd. De voetplaat transformeerde zo van een simpel stuk ijzer naar een nauwkeurig gedimensioneerd overgangselement.
Gebruikte bronnen
- https://www.huisman.nl/hallenbouw/bouwproces/fundering/
- https://constructiebalk.nl/8-aanlasplaten
- https://constructiebalk.nl/31-heb-voetplaten
- https://steiger-shop.nl/nl/voetplaat-gebruikt-traditionele-steigerbuis
- https://www.steigerbuisgroothandel.nl/buiskoppelingen/koppelingen-per-type/voetplaten?p=2
- https://www.encyclo.nl/begrip/vakwerkbouw
- https://www.joostdevree.nl/shtmls/ondersabelen.shtml
- https://constructieshop.nl/tips-van-een-constructeur/constructieve-termen/ondersabelen/
- https://www.joostdevree.nl/bouwkunde2/jpgp/poer_8_brochure_poeren_www_cervixbeton_nl.pdf
- https://www.scribd.com/doc/246556065/berekening-kolomvoet
- https://www.studysmart.ai/nl/samenvattingen/constructie-en-ontwerp-prinsen/belast-statisch-constructie/
- https://metaalhandel-hemeryck.be/producten/bouwmaterialen/
Meer over constructies en dragende structuren
Ontdek meer termen en definities gerelateerd aan constructies en dragende structuren
