gaten in houten balken

Over de omvang van een horizontaal aangebracht gat in horizontale massieve houten draagbalken en de exacte plaatsing van het gat wordt nogal verschillend gedacht. Een gat verzwakt de constructieve sterkte en eigenlijk dient dan een deel van de belasting naar andere balken te worden overgebracht. Dat kan zelden, dus is een aantal criteria nodig waarmee toch gaten en inkepingen in houten balken kunnen worden gemaakt zonder de constructieve veiligheid te verliezen.

 De informatie hieronder is niet door een constructeur opgesteld, dus, mede door alle variabelen, louter als indicatie. 
De leverancier van het balksysteem zal specifieker informatie moeten kunnen verstreken.


Vuistregels bij het boren van een horizontaal gat of inkeping in een horizontale massief-houten draagbalk

- De maximale grootte van gaten en inkepingen moet afgestemd worden met de leverancier!
- Deze tekening geeft als indicatie aan wat de vuistregels zijn.
- Gat maximaal 1/5 van de balkhoogte. Hou ook rekening met alle randvoorwaarden die hierna vermeld zijn.
(Er wordt ook wel gesteld: maximaal 1/4 van de balkhoogte, maar dat lijkt toch te positief gedacht. Centrum Hout schreef ooit over 1/4.)
- Gat in beginsel in het midden van de hoogte van de balk. Maar: "In het midden van de balk heb je bovenin de grootste drukzone en onderin de grootste trekzone. Daar zou ik juist in het midden boren. Aan de zijkanten van de balk, gaat het voornamelijk om het opnemen van de oplegreactie/dwarskracht. Daar zou ik juist pas vanaf 3 maal de balkhoogte een gat boren en hier op een kwart boven het midden. De drukzone is daar nog kleiner, vandaar."
- Geen gaten boven elkaar plaatsen. Geen gat en inkeping boven elkaar plaatsen.
- Geen inkepingen in het horizontale middendeel van de balk (middelste 1/3 deel). 
- Minimaal 1/3 van de balkhoogte vrijhouden aan bovenzijde en onderzijde van de balk: bij een evenredig verdeelde belasting is uitsluitend het verticale middendeel te gebruiken om in te boren.
Ook geldt: minimaal 5 cm balk vrij houden aan bovenzijde en onderzijde van de balk. 
Ook geldt: minimaal 1/5 van de hoogte van de balk vrijhouden aan bovenzijde en onderzijde van de balk. 
Kies het grootste aantal cm vrij te houden van deze drie criteria. 
- Minimaal 15 cm tot de oplegging vrij houden. De oplegging is het steunpunt waarop de draagbalk op de muur ligt; een eventuele ondersteuning van de balk die buiten de muur steekt, telt in dit geval ook mee als oplegging en vergroot daarmee de afstand die vrijgehouden moet worden tot het einde van de balk.    
- De horizontale afstand tussen de gaten is minimaal 2 diameters van het grootste gat. 
Ook geldt: minimaal 1/5 van de hoogte van de balk.
Kies het grootste aantal cm afstand tussen de gaten. 
- Geen gat in de uitkragingen zagen, dus niet in delen van de balk (vaak balkeinden) die op/in de muur eronder liggen of komen te liggen. 
- Geen muur op balk boven of in de buurt van het gat in de balk. Bij een niet-evenredige belasting van de balk is de foutkans groter, dus verklein eventueel de marges en mogelijk is verder onderzoek nodig.
- Het maximaal aantal gaten voor elke overspanning wordt wel eens beperkt tot 3, maar is mede afhankelijk van de lengte van de balk.
- Wanneer een balk bij één van de twee opleggingen minder hoog is (links onderin de balk van de voorbeeld-tekening), mag die mindering dat maximaal 1/5 van de balkhoogte zijn. Combineer geen inkortingen met gaten of inkepingen; als het niet anders kan, hou dan terdege rekening met de vuistregels van de (nu ingekorte) hoogte e.d. (Bij hoogte-inkorting van de balk bij de oplegging kan het beste een klein hoekje worden weggezaagd zodat ook in de toekomst duidelijk is dát de balk in hoogte is ingekort.)
- Versterk eventueel de draagbalk:  
(a) door aan beide zijden een multiplex plaat tegen de balk aan te brengen en het gat te boren door multiplex+balk+multiplex, of 
(b) onder of boven het gat een balkje (aan één stuk) aan te brengen, of 
(c) een lang stevig aluminium L-profiel of vierkant profiel tegen de draagbalk te schroeven (laat desnoods het onderste, uitstekende deel van de aluminium L uitsteken als het niet onder de balk kan), of 
(d) breng, als dat technisch mogelijk is, naast de draagbalk eenzelfde houten balk (of beter) aan of plaats die extra draagbalk in het midden van de hart-op-hart-afstand tussen de bestaande balken.


plaats van gat en inkeping bij een draagbalk; klik voor groter!

een voorbeeld van een te groot gat; draagbalk is ook niet echt verstevigd met dat kleine balkje eronder (te dun en ook nog onderbroken):


Opmerkingen

- Hier gaat het aanbrengen van horizontale gaten in horizontale balken. Het aanbrengen van verticale gaten in horizontale balken wordt ten strengste afgeraden omdat die verzwakking al snel de constructieve veiligheid aantast (bij een balk van 58x145 mm is een smal gat van 20 mm al meer dan 1/3 van de dikte).
- "Het aanbrengen van inkepingen of boringen in kolommen wordt niet aanbevolen en is zelden aanvaardbaar."
- Een document van een Amerikaans stadje met informatie van een Amerikaans houtinstituut (afmetingen in inches), maar de voorkeur gaat uit naar het veel veiliger kiezen van de maximale omvang en locatie van gaten in houten draagbalken.
- Wat betreft vrije overspanning (balklengte minus de opleggingen) is de vuistregel: vrije overspanning gedeeld door 20 = minimale balkhoogte [beide in mm].
Pdf met vuistregels voor overspanning en balkhoogte van houten, betonnen en stalen balken (van TU Delft).


Vuistregels bij het boren van een horizontaal gat of inkeping in een horizontale houten I-balk (I-joist)

Houten I-liggers zijn constructieve I-balken samengesteld uit:
- een lijf van OSB, multiplex of LSL (Laminated Strand Lumber ofwel gelamineerd hout van dunne strengen hout)
- flenzen van LVL (Laminated Veneer Lumber ofwel gelamineerd dun-hout) of van massief hout.

Voor houten I-liggers (I-joists) gelden de volgende vuistregels (met dank aan Ekologio, die verwijst naar Steico ETA 06/0238 dd. 31/08/2017, en Unilin Panels).

Algemeen:
- De maximale grootte van gaten en inkepingen moet afgestemd worden met de leverancier!
- Zaag nooit een flens door! Boor niet in een flens!
- Houten I-liggers krimpen in de loop der tijd iets minder dan massief zachthout.
- Doorboringen hebben een invloed op de sterkte en stabiliteit van de I-ligger. Het is dus belangrijk te overleggen met architect of constructeur en goede afspraken te maken met de installateurs. 
- Zorg eventueel voor een korte handleiding over waar en hoe doorboringen toegelaten zijn voor de aannemer ventilatie, sanitair, CV en elektriciteit. Zij zijn gewoonlijk niet vertrouwd met I-liggers.
- Doorboringen enkel toegelaten in de ziel. Nooit in de flenzen! Er mogen dus geen gaten komen in de flenzen (de onderste en bovenste dikkere, uitstekende delen van de I-ligger), dus uitsluitend in het lijf (lijfplaat, ziel, het hoge dunne middendeel)! 
In een aantal situaties is het nodig het lijf van de I-ligger te verstevigen:
- Verhogen sterktecapaciteit bij eind- en tussenoplegging, puntlasten en vogelbekconstructies (afbeelding verderop).
- Bevestiging hanger die de bovenflens niet ondersteunt (afbeelding verderop).


Unilin:
- Ronde gaten van maximaal 20 mm diameter mogen overal in het lijf, waarbij de afstand tussen de gaten minimaal 40 mm moet zijn, gemeten van rand ene gat tot rand andere gat.
- Ronde gaten met maximaal 38 mm diameter mogen alleen in het midden van het lijf, waarbij de afstand tussen de gaten van maximaal 38 mm minimaal 76 mm moet zijn, gemeten van rand ene gat tot rand andere gat.
- Een rechthoekig gat van maximaal 15x40 mm (hxl) mag aan de rand van het lijf geplaatst worden.

Ekologio: 
- Ronde gaten van maximaal 25 mm diameter mogen overal in het lijf, waarbij de afstand tussen de gaten minimaal 25 mm moet zijn, gemeten van rand ene gat tot rand andere gat.
- Eén enkele rechthoekige doorboring met een maximale afmeting van 14x40 mm mag overal in het lijf.
- Minimale afstand tot draagpunt, puntlast en einde van de ligger is de hoogte van de I-ligger.
- De tussenafstand tussen 2 doorboringen is minimaal 2 maal de diameter van de grootste doorboring.
- De maximale diameter van een ronde doorboring is D < H - 2,1*hf < 200 mm, waarbij hf de hoogte van de flens is. De diameter is dus maximaal 200 mm maar vaak kleiner.
- De maximale afmetingen van rechthoekige doorboringen is AxB waarbij A ≤ 300 mm (lengte) en B < H - 2,1*hf < 200 mm (hoogte). Tussenafstand is minimaal 2 maal de lengte van de langste doorboring. De verhouding tussen lengte en hoogte moet tussen 0,5 en 2,0 liggen. De hoeken worden met een radius van minstens 10 mm gemaakt.

Voorbeeld Ekologio: I-ligger 45 / 240 met flenshoogte van 45 mm 
. maximale diameter cirkelvormige doorboring is 145 mm
. maximale afmetingen rechthoekige doorboring (A x B): 300 mm x 145 mm
. minimale afstand tot draagpunt/puntlast/einde ligger: 240 mm.


tekening met doorboringen van houten i-liggers; klik voor groter! (unilin panels):

tekening met doorboringen; klik voor groter! (ekologio):

houten i-liggers, metsäwood finnjoist met leidingen door het lijf; klik voor groter (biobased bouwen):

"knock-outs", licht voorgeponste cirkels voor eenvoudig leidingen doorvoeren op een veilige locatie op het lijf; één van de voorgeponste cirkels is doorgedrukt om leidingen door te voeren ; klik voor groter! (finnjoist van metsäwood):

verstevigingen van het lijf van een houten i-ligger met passende "plankjes" (ekologio en buildhub):


Zie eventueel houten I-ligger.


Vuistregels bij het boren van een horizontaal gat of inkeping in LVL (Laminated Veneer Lumber, gelamineerd dun-hout)

Voor LVL (Laminated Veneer Lumber, gelamineerd dun-hout) gelden vrijwel dezelfde vuistregels als voor een massief houten balk (met dank aan Unilin Panels):

Algemeen:
- De maximale grootte van gaten en inkepingen moet afgestemd worden met de leverancier!
- LVL is door de gelamineerde uitvoering steviger en stabieler dan massief zachthout (vuren, grenen e.d.) en een houten I-ligger.
- LVL krimpt in de loop der tijd iets minder dan massief hout.

Specifiek:
- Horizontale ronde gaten uitsluitend boren in het verticale middendeel van de LVL.
- Horizontaal in het eerste en laatste 1/4-deel van de LVL-balk tussen de opleggingen geen gaten maken.
- De maximale diameter van een rond gat is 0,4 maal de balkhoogte (dit is relatief wel zeer groot t.o.v. een massief houten balk...).
- Afstand tussen kleine gaten minimaal 3 maal de afstand tussen de gaten (rand-tot-rand).
- Afstand tussen grotere gaten minimaal 4 maal de diameter van het gat of de hoogte van de balk (kies de grootste waarde) 
- Horizontaal inkepingen uitsluitend in het eerste en laatste 1/4-deel van de LVL-balk tussen de opleggingen.
- Hoogte van de inkeping (Eng. notch) maximaal 1/8 van de balkhoogte.
- Horizontale afstand van inkeping tot begin of einde balk (tot oplegging) 0,07 * overspanning (balklengte tussen de opleggingen).
- Afstand tussen inkeping en rond gat minimaal 200 mm.


tekening met doorboringen van lvl-liggers; klik voor groter! (unilin panels):


Zie eventueel houtverbindingen.