Over staalframe
Kenmerken en mogelijkheden van Staalframebouw
Ontstaan
Staalframebouw ontstond in de jaren 50. Het werd door Philips ingezet als bouwsysteem voor de woningen die hij bouwde voor zijn personeel, eerst in Eindhoven en later in heel Nederland. Philips produceerde de profielen zelf in zijn fabriek Polynorm te Bunschoten, er zijn duizenden woningen mee gebouwd.
In de jaren 60 verdween het systeem om in de jaren 70 als het systeem Arey op kleine schaal weer terug te keren. Rond 1995 startte Corus (daarvoor Hoogovens staal, daarna Tata Steel) een heuse taskforce genaamd Starframe om het systeem gecertificeerd te krijgen voor de Nederlandse bouw en diens bouwbesluiten.
Het doel was om staal te gaan leveren aan partijen die er woningen mee gingen bouwen. Dit resulteerde in het handboek voor de staalframebouw en dit werk dient nog steeds als leidraad voor de huidige staalframebouw. Het boekwerk, uitgegeven door de stichting bouwen met staal was overigens daarvoor grotendeels al opgezet voor het Duitse instituut STAHL want ook in Duitsland zocht men naar andere systemen (Dokumentation 590).
Vervolg
In 2002 is Corus gestopt met het uitgeven van licenties en is de taskforce gestopt naar verluidt door tegenvallende resultaten; de samenwerking met de bouwsector mislukte, er zijn meerdere oorzaken aan te wijzen waarbij de starre bouwsector een belangrijk onderdeel schijnt te zijn geweest. Dit tijd was er kennelijk nog niet rijp voor.
Na 2000 kwamen er complete systemen op de markt; combinaties van CAD ontwerpprogrammas’s gekoppeld aan rollvorm profielen machienes. FrameCad is een belangrijke speler op de markt en heeft nu als eerste ook de Eurocode 8 geimplementeerd in zijn systemen. De berekeningen die het programma maakt ondersteunen de constructeur in de keuze voor de juiste hoeveelheid materiaal. Ook aardbevingsbestendigheid is allang ingebouwd in deze programmatuur, het wordt dan ook al meer dan 10 jaar ingezet in gebieden waar veel aardbevingen plaatsvinden, met name in de bakermat van het systeem: Nieuw-Zeeland.
In Groningen kennen we ook aardbevingen. Een korte samenvatting.
Aardbevingen zorgen ervoor dat gebouwen horizontaal (en een beetje verticaal) heen en weer gaan bewegen. Met name de horizontale bewegingen leveren problemen op voor onze traditioneel gebouwde woningen van metselwerk en beton. Grofweg 10 tot 15 % van het totale gewicht van de woning zal door de bewegingen omgezet worden in een horizontale belasting op de woning. Hier gaat het vaak fout, met schade (of erger) tot gevolg. De horizontale belasting die bij aardbevingen ontstaat is normaal gesproken namelijk vele malen groter dan de windbelasting waarmee onze huizen in Nederland worden ontworpen. Hiermee hebben we gelijk een belangrijke reden te pakken waarom een staalframe woning in basis veel beter bestand is tegen aardbevingen dan een woning met een stenen casco, zoals beton en metselwerk. Een staalframe woning is vele malen lichter in gewicht dan een stenen woning. Het is zelf nog 10-15% lichter dan houtskeletbouw. De horizontale belasting die bij een aardbeving geactiveerd wordt dus ook!
Daarnaast heeft staal de eigenschap om trekspanningen op te kunnen nemen. Steen heeft deze eigenschap minimaal waardoor metselwerk snel scheurt en beton gewapend moet worden (met staal). Ook speelt de wijze van het opbouwen van de casco’s een
belangrijke rol. Bij traditionele bouw is het heel normaal dat we een prefab betonvloer “los” op een gemetselde wand leggen. De zwaartekracht zorgt ervoor dat de vloeren blijven liggen, totdat de aarde gaat beven. Bij staalframe worden alle constructieve elementen vanaf de fundering tot de nok aan elkaar vastgeschroefd zodat bij aardbevingen de onderdelen daar blijven waar we ze willen hebben.
Genoeg redenen om in een aardbevingsgebied te bouwen met staalframe (en dan hebben we niet eens gehad over de snelle bouwtijd, de zeer hoge isolatiewaarde, de onbrandbaarheid etc.)
In Groningen hebben de afgelopen jaren enkele particuliere opdrachtgevers met een vooruitziende blik hun nieuwe woning al in staalframebouw laten uitvoeren. We voorspellen dat het de komende jaren er behoorlijk meer gaan worden.
Met een staalframebouw casco kunnen alle denkbare gebouwen worden gemaakt
Accumuleren of niet-accumuleren, dat is de vraag!
Accumuleren betekend opladen. Met accumuleren binnen de woningbouw bedoelen het opladen (of opnemen) van warmte door de binnenmuren. Een woning die accumuleert is per definitie een woning met veel massa, dus gebouwd met zware materialen als beton, kalkzandsteen of gebakken stenen. Een bouwer die deze methode hanteert zal dus automatisch ook het voordeel van het accumulerend vermogen van zijn bouwsysteem opsommen: in de winter behaaglijker door opgewarmde muren. (Opmerking: we hebben het hier dus niet over een wandverwarming middels warm water maar het opnemen van warmte uit lucht).
Om deze situatie te bereiken moet er echter eerst heel veel warmte worden ingebracht. Deze warmte wekt u zelf op middels uw verwarmingssysteem, die blijft maar doorgaan met verwarmen omdat de massieve muren “warmte” blijven vragen c.q. accumuleren. Om een situatie te bereiken waarbij deze “behaaglijkheid” gaat werken heeft u al heel wat geld aan energie in de wanden ingebracht. Deze energie komt maar voor een klein deel terug via de geaccumuleerde wanden, een deel verdwijnt eenvoudig weg door bijvoorbeeld afgifte aan vloeren en door isolaties aan de buitenzijde, u verwarmt dus als het ware ook de buitenspouwisolatie van uw woning.
Accumulatie in de zomer is een vervelend fenomeen: uw woning wordt steeds warmer zodra er buitenwarmte de woning binnendringt. In een zware bouw is deze warmte er slechts met moeite of met de inzet van energie-vretende installaties er weer uit te krijgen. Bij lichte bouwmethodes als staalframebouw accumuleren de wanden niet. Het voordeel hiervan is dat er ook geen energie hoeft te worden gestoken. Omdat de wanden geen warmte opnemen zal de woning in de zomer iets sneller opwarmen maar koelt in de zomer ook aanmerkelijk sneller weer af.
Door het ontwerpen van een natuurlijk nachtventilatiesysteem (in de praktijk betekent dit: 2 draaikiep-ramen op verschillende plaatsen in de woning op de kiepstand) wordt de opgewarmde lucht de woning uitgetransporteerd, zonder de hulp van extra installaties. Om het proces nog wat te versnellen kan de balansventilatie* worden bijgeschakeld of een kleine airco worden ingebracht. Op deze manier koelt de woning snel weer af en met name op de slaapkamers levert dit een groot comfort voordeel op want niets zo vervelend als in een hete kamer moeten slapen.
Een energie-arm gebouwde staalframe woning gebouwde woning met een licht bouwsysteem is in de winter erg behaaglijk doordat er op een efficiente manier lucht wordt ververst zonder dat er ramen op roosters open staan.
Bij de Staalframebouw komt dan nog het voordeel dat er relatief eenvoudig meer meters buis in het vloersysteem kunnen worden ingebracht. De extra buizen zorgen voor een rustig en stil verversingssysteem. Er is dan nog maar weinig energienodig om de woning warm te krijgen, en dat is het voordeel van lichter bouwen.
Als men uitgaat van de trias energetica en de energie-arme bouwen bouwen gedachte is het ook veel logischer om voor een non-accumulerend systeem te kiezen: wat niet wordt gebruikt, wordt ook niet opgewekt. En dat is en blijft de basis gedachte van passief bouwen.
*In een moderne woning zit tegenwoordig een balansventilatiesysteem met warmteterugwinning. Dit systeem zorgt ervoor dat verse lucht van buiten wordt voorverwarmd zodat het met ca. 90 % van de woning warmte wordt ingebracht in de verblijfsruimtes. Door de mogelijkheid van het kunnen toepassen van grote diameters buizen blijft dit ventilatiesysteem fluisterstil.
Minder afval is beter voor het milieu
Door van te voren een goed bouwplan te bedenken zal er logischerwijs ook een stuk minder afval ontstaan. Er worden geen of weinig cementproducten toegepast, in feite is er alleen wat zaagverlies op OSB beplating, wat constructiehout en gipsplaat. Alle resten minerale isolatie worden in het casco verwerkt of mee retour genomen voor een volgende bouw.
Dit geld ook voor de gevelisolatie. Daar het staalframecasco in de fabriek wordt gemaakt blijven het weinige knip en ponsafval op de locatie om verzameld te worden afgevoerd naar een staalsmelter. (
Er is onderzoek verricht naar de LCA’s (Life Cycle Analyses) van diverse bouwproducten NIBE en Thomas van Belzen. Met name deze laatste schreef er een erg onderhoudend (en openbarend) boekje over.
De CO2 emissie van staal is 480kg CO2 per ton geproduceerd staal. Dit is de emissie die vrijkomt bij productie uit de grondstoffen, transport naar de bouwplaats, aanbrengen in het werk, sloop en afvalverwerking. Deze emissie van CO2 is de emissie behorend bij de materiaalenergie. Naast de materiaalenergie bestaat gebruiksenergie. Gebruiksenergie is de energie die het gebouw verbruikt voor verwarming, verlichting, apparatuur etc. Grofweg gesteld is de materiaalenergie over de levensduur ongeveer 10%-20% van het totaal en de gebruiksenergie 80%-90% van het totaal. Bron: stichting bouwenmetstaal
In een gemiddelde eengezinswoning zit gemiddeld 7000 kg ( 7 ton) staal. Per woning is de uitstoot dan ca. ( 480 x 7 = ) 3360 kg Co2. Bij een traditionele woning ( kalkzandsteen binnenblad/ keramische gevelstenen buitenmuur, betonnen prefab dakelementen) is dat ca 10.0000 kg co2. Bron: BTG, Cascaderen in de houtsector, 3 januari 2014, o.b.v. 2-1-kap
Dit levert per woning een besparing op van ca. 6.640 kg ( 6,64 ton) Co2. Bij een (snel stijgende productie) van 100 woningen per jaar is de totale besparing 664.000 kg Co2 ( 664 ton)
Er is echter nog meer impact op het voorkomen van CO2 uitstoot want bovenstaand staat nog los van de CO2 besparing die wordt gerealiseerd door de prefabbouwmethode. Hierdoor zijn er aanmerkelijk minder transport bewegingen van en naar de bouwplaats en door de veel kortere bouwtijd zijn er ook aanmerkelijk minder transportbewegingen van bouwpersoneel.
Van Passief naar Energieneutraal
Bij het bouwen van een nieuwe energiearme of passieve woning dient altijd de TRIAS Energetica worden toegepast: alleen dan kan men efficiënt naar een energieneutraal gebouw onder het credo: wat niet wordt gebruikt hoeft ook niet te worden ingekocht (gas, stroom) of opgewekt (stroom).
Staalframebouwers in Nederland bouwen energie-arme woningen met een zo goed als circulair basismateriaal . Dit helpt mee de missies met betrekking tot het terug dringen van de stikstof uitstoot we in Nederland – maar ook in rest van de wereld -hebben te realiseren. Binnen deze woningen zijn kleine verwarmings-en warm waterinstallaties voldoende. De installatiemarkt zal hierop gaan inspelen en dit zal het effect van het bouwen van woningen met staalframe nog verder versterken.
Het toepassen van PV systemen om zelf stroom op te wekken is een erg goed idee, zeker nu er batterijen op de markt zijn om die stoom zelf op te slaan.
De “echte” definitie van energieneutraal is NUL op de meter, volgens sommigen.
Monteren van een staalframebouw casco
Er is een bouwdetailboek met daarin veel voorkomende knooppunten gemaakt. De oplsossingen voor deze knooppunten zijn in de praktijk uitgetest op mogelijkheid van eenvoudige doch goede montage en kierdichting, soms en lastige combi. Onder ziet u een gedetailleerde uitvoering van een knooppunt. In de bijlage een opgave van meer knooppunten en details.
In de afgelopen jaren is gewerkt aan een pragmatische montage. Om perfect te kunnen monteren en de hogere kierdichting juist te kunnen aanbrengen is besloten de beplatingen en de binnen-isolatie op de bouwplaats te gaan uitvoeren. De elementen worden als bouwpakket op de bouwplaats aangeleverd op gemonteerd op het latwerk op de extra geisoleerde vloerplaat. In de nabije toekomst zullen steeds meer onderdelen in een fabriek worden uitgevoerd.
Door de stijfheid brengende en constructieve OSB beplating onderling te verlijmen en ontstaat reeds aan de buitenzijde de kierdichting.
Gevolg van deze actie was dat de folie welke aan de binnenzijde wordt toegepast alleen nog een dampremmende werking heeft, waardoor de complete (extra) installatiewand (tevens kierdichting) komt te vervallen, dit is een tevens een kostenbesparing. Alle bekabeling en installatiezaken gaan nu door de wand en de verdiepingsvloeren. Inmiddels hebben uitgevoerde blowerdoortesten aangetoond dat het systeem werkt. Door het krimp- en rekvrije staalframecasco blijft deze kierdichting altijd intact en dat is een belangrijk gegeven.
Als een staalframebouw woning inderdaad, zoals boven “geheel” meebeweegt met de schok, zal ook de kierdichting en de energiezuinigheid intact moeten blijven.
Het ventilatiesysteem
In een energiearme woning zitten geen ventilatieroosters in de kozijnen en speelt het ventilatiesysteem dus een belangrijke rol. Het is van belang om veel buizen toe te passen. In conventionele vloersystemen van beton kunnen alleen kleine diameters of rechthoekige systemen worden ondergebracht.
Beide hebben niet voldoende capaciteit en / of zullen overmatig geluid produceren. In een staalframe vloersysteem is het mogelijk veel meer buizen in te brengen. Deze buizen kunnen ook “dwars” door de profielen zonder dat deze extreem verzwakken. Het ventilatiesysteem werkt zo optimaal met een minimale geluidsniveau wat het woongenot erg ten goede komt.
Gevelafwerkingen
Gevelafwerkingen
Uiteraard spelen gevelafwerkingen ook een rol bij het totale plaatje. De laatste jaren zijn er alternatieve gevelafwerkingen op de markt gekomen die steeds meer in trek raken. Metselen wordt uit den boze steeds meer steenproducenten voor bijna elke steen een strip alternatief hebben. Ook composiet materialen zien we steeds meer. Het eindresultaat is als dat van een gemetselde muur, echter zonder de nadelen: het gewicht en de spouw. Elke architect kan nu overschakelen en daarnaast details eenvoudiger invullen.
Uiteraard spelen gevelafwerkingen ook een rol bij het totale plaatje. De laatste jaren zijn er alternatieve gevelafwerkingen op de markt gekomen die steeds meer in trek raken. Elke architect kan nu overschakelen en daarnaast details eenvoudiger invullen.
Bekijk onderstaand landelijk vergelijk van meerdere gangbare bouwsystemen. Ook u zult concluderen dat bouwen met staalframe de meeste voordelen heeft.
