Technische encyclopedie

Winkler Prins (1975)

Gepubliceerd op 23-12-2024

DAKCONSTRUCTIE

betekenis & definitie

(Fr.: construction de toitures; Du.: Dachkonstruktion; Eng.: roof construction), het geheel van de bouwelementen, gebruikt ter afsluiting aan de bovenzijde van een verder door buitenwanden omgrensde ruimte, ter bescherming tegen de weersomstandigheden, lawaai en stof.

Vorm en constructie van het dak worden bepaald door het grondplan, de functie van het gebouw en de aard van de dakbedekkingsmaterialen.

Bij platte daken heeft het dakvlak een helling van 1,5...2% om regenwater te kunnen afvoeren. De draagconstructie bestaat in het algemeen uit een balkenrooster (hout, staal, beton) waarop dakelementen rusten (planken, platen), ofwel worden platen gebruikt dragend van muur tot muur of van spant tot spant (gewapend beton, voorgespannen beton, holle baksteenelementen, cellenbetonplaten, vezelplaten, geribde stalen of aluminiumplaten).

Om een dakconstructie ook voldoende thermisch isolerend te maken en condensvorming te voorkomen moet een isolatielaag van bijv. glasvezel of glaswol worden aangebracht en een dampwerende kunststoffolie ingelast. Bij toegankelijke platte daken die als terras gebruikt worden, dient de waterdichte bekleding tegen beschadiging beschermd te worden.

Bij hellende daken kent men zeer uiteenlopende vormen.

De belasting op de dakschilden (windbelasting, sneeuw, eigengewicht) wordt door de dakconstructie gedragen. De verbinding met de muren wordt aangebracht aan de voet van de kepers met een muurplaat die stevig op de muur is vastgehecht. Windverbanden die met nok en makelaar een driehoek vormen, kunnen de dakconstructie verstevigen. Bij schilddaken heeft men hoekkeperbalken of -spanten daar waar de schuine dakvlakken elkander volgens een uitspringende hoek snijden. Is de plattegrond L-vormig, dan wordt bij schilddaken de inspringende hoek voorzien van een kilkeperspant. De term tentdak heeft tegenwoordig nog een andere betekenis gekregen, namelijk die van een dak waarbij de dakbedekking zelf de primaire structuur vormt.

Kabelsystemen.

Met constructies als een lessenaars-, zadel- en schilddak kunnen geen grote ruimten overdekt worden zonder gebruik van soms hinderlijke tussensteunpunten. Wil men deze uitschakelen dan kan men zijn toevlucht nemen tot o.a. kabelsystemen. Wanneer een kabel vrij opgehangen wordt, neemt hij de vorm van een kettinglijn aan. Aangezien een kabel geen stijfheid bezit, zal hij zich bij belasting sterk vervormen. Bij daken met kabels als steunconstructie kunnen de problemen van stijfheid en vervorming op verschillende wijzen opgelost worden. Zo kan men de kabels voorspannen bijv. door een tweede kabelnet orthogonaal over het eerste te trekken, of door stijve elementen dwars over de kabels te plaatsen. De gevels kunnen afzonderlijk opgebouwd worden, voor, tussen of achter de verankeringen van de stijve elementen. Verzwaring van het dak is noodzakelijk in geval het oppervlak ervan slechts één kromming vertoont met de bolle zijde naar onderen.

Oppervlakken met tegengestelde kromming kan men verwezenlijken door het vormen van een orthogonaal net, eventueel na het spannen van de kabels over een boog. Is het grondplan cirkelvormig, dan kan men werken met bijv. twee bogen die tegenover elkaar liggen en een flauwe hoek met het horizontale vlak maken. Van kabels kan men ook balken vormen met twee kabels die in hetzelfde verticale vlak liggen en met elkaar worden verbonden. Om bewegingen te voorkomen kan men de kabels in het midden verbinden en verdere verbindingen verwezenlijken met diagonalen van verschillende lengten. Worden de uiteinden der kabels in de fundering verankerd, dan zal daarin de som van de reactiekrachten der kabels steeds gelijk blijven. Bij cirkelvormige oppervlakken kunnen, uitgaande van de cirkelomtrek, kabels naar een centraal geplaatste trommel getrokken worden, laat men de kabels samenkomen in een centrale ring.

Tenslotte kan men ruimtekabelsystemen construeren. Bij toepassing van kabelbalken verschuift men daartoe de onderste en bovenste kabels ten opzichte van elkaar, zodat zij diagonaal komen te liggen. Hierdoor ontstaat een vorm die stijfheid in beide richtingen bezit. Bij uitbreiding hiervan ontstaat een systeem, gevormd door nok- en kilkabels waarover en waaronder de andere kabels lopen (paviljoen Marie Thumas, Expo 1958, Brussel).

Tentsystemen.

De ontwikkeling der kabelsystemen leidde tot het ontwerpen van tentsystemen. Waar deze niet tot op de grond uitgebouwd worden, heeft men te maken met tentdaken. Ook daarbij moet voorgetrokken worden, waartoe men gebruik maakt van masten, bogen e.d. die druk kunnen opnemen. Het mogelijke vormen is vrijwel onbeperkt, maar wel moet voldaan worden aan enkele fundamentele criteria. Zo dient ieder punt zich te bevinden op een antiklastisch oppervlak en de oriëntatie van de structuur moet zodanig zijn dat iedere kabel een maximale kromming krijgt. Voorts moet de oriëntatie van de kabels zodanig zijn, dat de mazen die vierkant zijn in één vlak, een zo klein mogelijke ruitvervorming ondergaan. Voor een doorlopende krachtverdeling is het nodig dat het knooppunt op een harmonische kromme ligt. Tenslotte moet men trachten een zo gelijkmatig mogelijke krachtenverdeling te verkrijgen. Het komt er op aan de minimale oppervlakte van de membraan te zoeken. Gaat men uit van een willekeurige ruimtekromme die zichzelf in geen enkel punt snijdt, dan kan men dit oppervlak opzoeken, doch langs mathematische weg is dit zeer ingewikkeld (voor het Olympisch stadion te München had men te rekenen met 105 onbekenden). Daarom pleegt men zijn toevlucht te nemen tot een schaalmodel, uitgewerkt op basis van vormen met zeepbellen.

Veelvlakken.

Tenslotte heeft men als dakconstructie nog de veelvlakken, die een plaats innemen tussen de dunne schalen en de roosters (vakwerken).

Vouwdaken of -schalen worden verkregen door afwisselend convexe en concave plooien te vormen volgens een zekere regelmaat. Facetoppervlakken. convex of concaaf, houden rechtstreeks verband met polyeders. Het opvangen der krachtwerkingen geschiedt hierbij steeds door het oppervlak.

Pneumatische systemen.

Pneumatische of luchtgedragen daken zijn in vele variëteiten mogelijk, zowel met enkelvoudige als met meervoudige membranen, in onder- of in overdruk, met of zonder ondersteuning enz.

< >