Ontwerp en constructie

Constructieve eigenschappen van staalframebouw
De draagconstructie van staalframebouw met dunwandige koudgevormde staalprofielen is gelijk aan alle andere dragende stijl- en regelwerksystemen, zoals houtskeletbouw.

Constructief gezien verschilt staalframebouw fundamenteel van staalskeletbouw. De krachten worden niet afgedragen door een skelet, maar door schijfvormige wand- en vloerelementen die zowel de dragende als de scheidende functies vervullen.

Op het stijl- en regelwerk van koudgevormde staalprofielen worden platen bevestigd. Het staalframe wordt ook geïsoleerd, vaak met minerale wol. Zo ontstaat een samengesteld onderdeel, een element. Dit element kan krachten opnemen loodrecht op het vlak, maar ook evenwijdig aan het eigen vlak (stabiliteit). Staalframebouw kan dus voor horizontale én verticale krachtafdracht gebruikt worden. De stijfheid van bekleding is zó groot, dat deze constructief meewerkt (schijfwerking). De koudgevormde profielen kunnen door de bekleding niet uitknikken in het wandvlak. De schijfwerking in het vloerelement voorkomt zo ook het 'kippen' van de vloerprofielen (zijdelings wegdraaien van de gedrukte flens). De wandelementen ondersteunen de vloeren, maar nemen ook de horizontale belastingen op, die veroorzaakt worden door windbelasting en onvoorziene scheefstand van het gebouw, of van het element.

Stabiliteit met kruizen en schijfwerking uit beplating.
Op dit moment zijn er voor staalframebouw geen Nederlandse rekenregels beschikbaar waarmee de stabiliteit uit de schijfwerking van de bekleding goed kan worden bepaald. De rekenregels kunnen echter worden herleid van het SBR-rapport 89, dat rekenregels bevat voor schijfwerking van triplex en gipsplaten voor stabiliteit in houtskeletbouw. In veel bedrijfsinformatie en certificaten van staalframebouw is de schijfwerking opgenomen. Maar ook worden de elementen vaak nog voorzien van traditionele windverbanden, bijvoorbeeld achter de beplating (zie afbeelding).

Constructieprincipes
Net als bij houtskeletbouw onderscheidt men bij staalframebouw de platform- en de balloonmethode:

Platformmethode
Bij deze methode worden eerst de wanden geplaatst, daarop wordt de vloer gelegd. Op die vloer worden de volgende wanden geplaatst, enzovoort. Zo worden de krachten uit de wanden via de vloerelementen overgedragen naar de onderliggende constructie. De platformmethode is de meest bekende én meest gebruikte manier van bouwen. Een voordeel van deze methode ten opzichte van de balloonmethode is, dat er altijd een werkvloer aanwezig is voor de montage van de volgende elementen.

Balloonmethode
Bij de balloonmethode worden de vloeren naast of tussen de wandelementen opgehangen. De dragende wandelementen lopen verticaal voorbij de vloer door. De constructie bij een horizontale aansluiting kan met minder profielen worden uitgevoerd. Ook de dampremmende laag kan daar ononderbroken worden aangebracht. Er staat tegenover, dat het aansluitdetail constructief ingewikkelder is.

De staalprofielen worden via schroeven of clinchen (drukvoegen) onderling bevestigd. De platen worden op de stijlen geschroefd of genageld met behulp van persluchtapparaten (zie hiervoor 'Fabricage, prefabricage en montage').

De hart-op-hartafstanden van de C-profielen (stijlen en vloerprofielen) varieren en worden bepaald door de statische berekeningen en door de afmetingen van de platen. De h.o.h.-afstand van de stijlen in een gevelelement is feitelijk ondergeschikt aan het ontwerp van de gevel.
Het is gunstig als de sparingen in wandelementen zijn afgestemd op de h.o.h.-afstand van de stijlen. Grotere sparingen in dragende wand- en vloerelementen kunnen worden overspannen met dikkere of met in elkaar geschoven staalprofielen (lateiconstructie), of eventueel met warmgewalste staalprofielen.

De materiaalsoort en de dikte van het plaatmateriaal voor de bekleding van de staalframes worden bepaald door de constructieve, brandwerende en akoestische eisen die aan het onderdeel worden gesteld (zie ook 'Akoestiek' en 'Brandveiligheid').

Bij een vergelijking met de traditionele steenachtige bouwmethoden onderscheidt staalframebouw zich in meerdere opzichten positief. Bij een vergelijkbare wand- en vloerdikte, presteert staalframebouw beter op thermisch en akoestisch gebied. Keert men de vergelijking om en gaat men uit van gelijke prestaties, dan resulteert dit bij staalframebouw in kleinere diktes en dus in een toename van de netto vloeroppervlakte.

In de holle ruimte tussen de stijlen kunnen leidingen eenvoudig in het systeem opgenomen worden. In de staalprofielen kunnen standaard gaten worden aangebracht om leidingen door te voeren. Bij het aanbrengen van leidingen dient men erop toe te zien, dat de doorvoeren akoestisch en constructief verantwoord worden uitgevoerd.

Door het geringe eigen gewicht van de constructie kunnen bestaande gebouwen met nog een restcapaciteit in de fundering, zonder extra aanpassingen aan de fundering van extra bouwlagen worden voorzien (optoppen). Het lage eigen gewicht biedt evenveel voordeel bij nieuwbouw. Bij gebouwen tot drie verdiepingen is het mogelijk de constructie direct op een gestorte begane grondvloer af te steunen, zonder heipalen.

Ontwerp en vormgeving
Vloerconstructies met overspanningen tot 8 m kunnen zonder problemen in staalframebouw worden uitgevoerd (zie 'Koudgevormde profielen voor staalframebouw'). Daardoor is het mogelijk om woningen met een gangbare indeling zonder enige beperking uit te voeren in staalframebouw. Met staalframebouw kan, door de eenvoud van het systeem, met een grote mate van flexibiliteit worden ontworpen.

Toekomstige uitbreidingen of herindelingen kunnen eenvoudig worden uitgevoerd, als daar bij het ontwerp rekening mee is gehouden. Door rekening te houden met extra installaties en door leidingen te bundelen, kunnen veranderingen eenvoudig worden gerealiseerd. Er zijn vrijwel geen beperkingen aan de vormgeving van de staalframebouw elementen en de afbouw. Afhankelijk van de gewenste bouwfysische prestaties en statische belastingen zijn diverse bekledingsmaterialen aan de binnenzijde mogelijk, die op elke denkbare wijze kunnen worden nabehandeld. Ook kan de bekleding onbehandeld blijven (chipwood of speciale fineerplaten). Voor de gevels zijn eveneens alle gangbare materialen en systemen mogelijk.