Staal en balken: dragen, verstevigen en netjes afwerken

Eerst bepalen of de balk iets draagt

Vrijwel elke klus met staal en balken valt in een van drie groepen. De eerste is een stalen balk die metselwerk of een vloer overneemt bij een doorbraak of uitbouw, de tweede een houten balklaag die doorhangt of aangepast moet worden. De derde is al het werk eromheen: bekleden, ophangen, zagen en bevestigen. Deze pagina hoort bij ons vakgebied beton en constructie, waar ook funderingen, lateien en wapening staan.

Het onderscheid dat alles bepaalt is dragend of niet-dragend. Aan een niet-dragende balk mag je zagen, boren en schroeven wat je wilt. Bij een dragende balk begint elke aanpassing met een berekening, want een inkeping van zes centimeter kan meer dan de helft van de stijfheid kosten.

Twijfel je, behandel de balk dan als dragend tot een constructeur het tegendeel zegt. Voor buitenwerk speelt nog iets anders: daar kies je gegalvaniseerd of gecoat staal, omdat blank staal buiten binnen een seizoen begint te roesten.

Staalprofielen herkennen: HEA, IPE, UNP en kokers

Stalen balken worden benoemd naar hun doorsnede. Een H-balk is ongeveer even breed als hoog, een I-profiel is hoger dan breed, en een U-profiel is aan één kant open. De naam plus een getal geeft de hoogte in millimeters aan, al wijkt die soms iets af: een HEA 180 is in werkelijkheid 171 millimeter hoog, een IPE 200 precies 200.

Bij verbouwingen kom je boven doorbraken vooral HEA- en IPE-profielen tegen, en L-profielen als latei per spouwblad. Wat zo'n profiel weegt en waarom je die maat niet op het oog kiest, lees je bij de HEA 260, een veelgebruikte maat bij bredere doorbraken.

Holle balken bestaan in twee betekenissen. In staal is het een kokerprofiel, stijf in twee richtingen en daardoor geschikt als kolom. In hout bedoelen de meeste mensen er een zelfgemaakte koof mee: drie planken in een U-vorm die een stalen balk of een bundel leidingen aan het zicht onttrekken.

Profiel	Doorsnede	Waar je het tegenkomt
HEA en HEB	Brede H-vorm, hoogte en breedte bijna gelijk	Doorbraken in dragende muren, onderslagen onder vloeren
IPE	Smalle, hoge I-vorm	Vloerliggers en lateien waar hoogte geen probleem is
UNP	U-vorm, aan één zijde open	Randbalken, ravelingen, opvangen van vloerranden
L-profiel of hoekstaal	Haakse hoek	Latei per spouwblad boven kozijnen en doorbraken
Koker	Gesloten rechthoek of vierkant	Kolommen, hekwerk, constructies die in het zicht blijven
Strip en platstaal	Platte doorsnede	Houten balken verstevigen, koppelplaten, gelaste lippen

Een stalen balk plaatsen bij een doorbraak of uitbouw

Bij een uitbouw wordt de achtergevel opgevangen met een stalen balk, en voor dat werk bepaalt een constructeur het profiel, de oplegging en het stempelplan. Wat wij in de uitvoering het vaakst zien misgaan is niet de kracht maar de volgorde. Leg de balk eerst in de ruimte en zet dan pas de stutten, want tussen een rij stempels door manoeuvreer je geen staal van honderden kilo's meer.

Voor het opvangen van de gevel zijn er twee wegen: de bovenliggende constructie onderstempelen met stalen stempels en een houten balk, of gevelklemmen die je om de circa zeventig centimeter in de muur slaat. Fabrikanten geven voor gevelklemmen meestal een grens rond de vijf meter overspanning op, maar bij een dilatatievoeg in de gevel werken ze niet.

Een stalen balk plaatsen in een buitenmuur kan ook met twee L-profielen die per spouwblad in de muur schuiven, wat het wegwerken achteraf scheelt. Komt de balk op kolommen te staan, dan hebben die onderaan een voetplaat en een fundering nodig. Hoeveel beton er in zo'n poer gaat, reken je vooraf uit met onze betoncalculator.

Oplegging en ondersabelen: waar de krachten de muur in gaan

Al het gewicht dat een balk draagt, moet er aan de uiteinden weer uit. De oplegging van een stalen balk is daarom een detail waar de constructeur maten voor opgeeft, vaak vijftien tot twintig centimeter op het metselwerk, met een oplegplaat die de druk van het staal over meer stenen verdeelt. Soms wordt de balk aan de uiteinden ingemetseld, soms blijft hij los opgelegd met oplegvilt ertussen dat spanning en contactgeluid dempt.

Ondersabelen is het vullen van de kier tussen de balk en het werk erboven met een krimparme mortel, zodat de belasting overal contact maakt. Wij werken zo: de balk met een lichte toog plaatsen, met stempels en een krik strak tegen de bovenliggende vloer brengen, aanvoegen en de stempels pas na zo'n twee dagen weghalen.

Bij hout speelt hetzelfde op kleinere schaal. Het ondersabelen van een houten balk gebeurt zelden; die wordt op de oplegging gesteld met stelplaatjes, en op metselwerk houden wij minstens tien centimeter draagvlak aan.

Begrip	Wat het is	Waar je op let
Oplegging	Het stuk balk dat op de muur of kolom rust	De maat komt uit de berekening, nooit zelf inkorten
Oplegplaat	Stalen plaat onder het uiteinde van de balk	Verdeelt de druk en voorkomt kapotgedrukte stenen
Ondersabelen	Kier vullen met krimparme mortel	Stempels laten staan tot de mortel hard is, zo'n twee dagen
Toog	Lichte bolling in de balk, bolle kant omhoog	Compenseert de doorbuiging zodra de belasting erop komt
Oplegvilt	Vilt of rubber onder een losse oplegging	Dempt spanning en contactgeluid tussen staal en steen
Hamerstuk	Kort stuk profiel boven op een kolom	Laat twee balken naast elkaar op één kolom dragen
Koudebrug	Staal dat van buiten naar binnen doorloopt	Isoleren of thermisch onderbreken, anders condens

Een stalen balk wegwerken, aftimmeren of juist laten zien

Een stalen balk omkasten kan verrassend eenvoudig. Zaag klossen die je klemvast in de kamers van het H-profiel slaat, schroef daar panlatten van 22 bij 50 millimeter tegen en beplaat het geheel met gipsplaat. Zet stucprofielen op de hoeken en neem de overgang van gipsplaat naar metselwerk mee met een gaasband van minstens tien centimeter breed, anders scheurt het stucwerk precies op die naad.

Moet de bekleding ook brandwerend zijn, dan gaat het anders. Houten klossen mogen dan niet, omdat hout bij brand krimpt en de hele bekleding los komt te zitten; gebruik stroken brandwerende plaat die je klemvast tussen de flenzen tikt. Beplaat vervolgens met een getest materiaal, zoals Promatect of gipsvezelplaat in twee lagen, want een stalen balk bekleden met promatect is in die toepassing beproefd en gewone gipsplaat niet.

In een gewone eengezinswoning is een stalen balk brandwerend bekleden meestal niet verplicht, in gestapelde bouw vaak wel; de gemeente kan dat per situatie bevestigen. Een stalen balk in het zicht laten kan ook prima: het staal strak schuren, in de grondverf zetten en aflakken. Wie liever hout ziet, timmert er een houten koof omheen, dezelfde holle balk van drie planken die ook leidingen kan verbergen.

Hout aan staal bevestigen en andersom

Bij een verbouwing komen hout en staal elkaar voortdurend tegen. Ligt een houten balk in een stalen ligger, laat de balken dan een centimeter boven het staal uitsteken. Hout krimpt na, en een balklaag die gelijk ligt met de flens geeft binnen twee jaar een bult in de vloer erboven.

Moeten de houten balken ook spatkrachten uit het dak opvangen, dan is alleen inhangen niet genoeg. Het standaarddetail voor een houten balk in een stalen ligger is dan lippen aan het staal laten lassen en de balken daaraan vastschroeven; wie niet wil lassen, gebruikt hoekstalen met een boutverbinding.

Hout bevestigen aan een stalen balk kan op drie manieren. Met een schiethamer zet je multiplex van 18 millimeter snel tegen de onderflens. Zelfborende schroeven van zes tot acht millimeter boren zich zonder voorboren door gewoon constructiestaal. Slotbouten door het lijf zitten het meest solide, maar vragen nauwkeurig boorwerk. Boren in een stalen draagbalk doe je met een HSS-boor, snijolie en een laag toerental.

Voor lichte lasten hoef je niet te boren. Flensklemmen uit de installatietechniek, ook wel een H-balk klem genoemd, klemmen om de flens en dragen leidingen, een lamp of een plantenbak. Voor iets dat op spanning staat, zoals een strak gespannen kabel, zijn deze klemmen niet gemaakt; boor dan een gat en tap er draad in voor een oogbout.

Houten balken verstevigen als ze doorhangen

De stijfheid van een balk hangt af van de breedte maal de hoogte tot de derde macht. Een balk twee keer zo hoog maken levert acht keer minder doorbuiging op, twee keer zo breed maken slechts twee keer. Een doorhangende balk verstevigen doe je dus met hoogte, niet met breedte.

Krik de balklaag eerst recht met stempels voordat je iets bevestigt. Een versteviging die tegen een doorgezakte balk wordt geschroefd, gaat pas werken als de balk nog verder zakt, en tegen die tijd zijn de tegels erboven al gescheurd.

Voor het opdikken presteert massief hout beter dan plaatmateriaal. De elasticiteitsmodulus van vuren ligt rond de 11.000 newton per vierkante millimeter, die van vuren multiplex rond de 8.500, omdat de helft van de vezels dwars op de belasting ligt. Lijmen alleen is op kromme, stoffige balken niet betrouwbaar, dus combineer lijm altijd met schroeven of draadeinden.

Een houten balk verstevigen met een stalen strip kan ook: staal neemt veel trek op, maar de strip werkt alleen mee als hij over de volle lengte met bouten door en door vastzit. Bij grote overspanningen is een stalen ligger onder de balklaag effectiever dan blijven opdikken. Komt er echt gewicht bij, zoals een badkamer op een verdiepingsvloer, laat dan met de balkenschuif of door een constructeur narekenen of de balklaag het trekt.

Methode	Geschikt voor	Waar je op let
Massief houten delen tegen de zijkant	Doorhangende balken van een verdiepingsvloer of plat dak	C18 of C24 gebruiken, lijmen én schroeven met verspringende naden
Balken verstevigen met multiplex	Een plaatselijke verzwakking zoals een weggezaagde inkeping	Minder stijf dan massief hout, wel maatvast en vlak
Plank of plaat boven op de balk	Verzwakking aan de bovenkant van de balk	Hoogte toevoegen werkt veel harder dan breedte toevoegen
Stalen strip tegen de zijkant	Veel sterkte toevoegen zonder veel extra dikte	Over de volle lengte door en door bouten
Balk verdubbelen	Balken naast een trapgat, raveling of lichtkoepel	Twee balken tegen elkaar schroeven zodat ze samenwerken
Stalen ligger eronder	Grote overspanningen waar hout tekortschiet	Berekening en een goede oplegging op beide muren nodig

Balken verlengen en aan elkaar bevestigen

Houten balken verlengen kan, maar de verbinding is altijd het zwakke punt. Voor niet-dragend werk, zoals een pergola of een zichtbalk, overlap je twee balken minstens een halve meter en zet je ze met slotbouten aan elkaar, of je gebruikt koppelplaten aan beide zijden. Alle varianten, van liplas tot verbindingsbeslag, staan op een rij bij het verbinden van twee houten balken.

Bij een draagbalk ligt dat anders. Een draagbalk verlengen zonder extra steunpunt raden wij af: leg de las boven een muur of kolom, of vervang de balk door één doorgaande lengte. De klassieke timmermansoplossing, een schuine las of liplas, komt uit de tijd dat er onder vrijwel elke las een steunpunt zat.

Voor grote overspanningen helpt een vuistregel: een houten balk heeft grofweg vijf centimeter hoogte per meter overspanning nodig. Acht meter vrij overspannen vraagt dus veertig centimeter balkhoogte, en dat is het punt waarop staal of een spantconstructie in beeld komt.

Balken zagen, boren en inkepen zonder brokken

Welk gereedschap je nodig hebt, hangt af van de dikte van de balk. Een handcirkelzaag met een blad van 190 millimeter komt zo'n 66 millimeter diep, dus dikke balken zagen met een cirkelzaag betekent van twee kanten werken, met een winkelhaak rondom afgetekend. Een grote afkortzaag met trekfunctie haalt rond de tien centimeter; een balk van 20 centimeter zaag je dus ook daar in twee gangen of je zaagt hem na met de handzaag.

Een 20 cm balk zagen vraagt daarom om een plan. Teken de zaagsnede met een winkelhaak rondom af, zaag alle vier de zijden aan tot de volle diepte en zaag het hart dat overblijft na met een handzaag of een reciprozaag met een lang blad. Zaag je van twee kanten zonder rondom af te tekenen, dan lopen de sneden een paar millimeter uit elkaar en krijg je een trapje in de kop dat je er niet meer uit schuurt.

Balken zagen met een kettingzaag kan bij ruw tuinwerk, maar voor paswerk is de snede te grof en zelden haaks. Een balk in de lengte schuin zagen gaat het strakst met een invalzaag of cirkelzaag op een geleiderail, en een schuine balk op verstek kort je af op de afkortzaag met de zaagkop gekanteld.

Bij dragende balken is de plek van een gat of inkeping alles. Boor een leiding door een houten balk in het midden van de hoogte en houd de diameter klein, als vuistregel hooguit een kwart van de balkhoogte. Dicht bij de oplegging is het buigmoment klein en midden in de overspanning het grootst; een inkeping maken aan de bovenkant halverwege de overspanning is dus de slechtst denkbare plek.

Gereedschap	Zaagdiepte in één gang	Waar het voor werkt
Handcirkelzaag met blad van 190 mm	Ongeveer 66 mm	Balken tot 13 cm, van twee kanten gezaagd
Grote cirkelzaag met blad van 235 mm	Ongeveer 85 mm	Balken tot 17 cm, van twee kanten gezaagd
Afkortzaag met trekfunctie	10 tot 12 cm, afhankelijk van de breedte	Haakse afkortingen en verstek in paswerk
Invalzaag op geleiderail	Ongeveer 55 mm	Strakke sneden in de lengte, schuin of recht
Reciprozaag met blad van 300 mm	Ruim 20 cm	Balken op hun plek doorzagen, snede niet strak
Kettingzaag	Meer dan 30 cm	Ruw tuinwerk, te grof en zelden haaks voor paswerk
Hand- of trekzaag	Geen grens	Nazagen van het hart dat de machine niet haalt

Iets zwaars ophangen aan een balk of aan de muur

Een schommel ophangen aan een balk vraagt meer dan het gewicht van een kind doet vermoeden. Bij het schommelen trekken de krachten alle kanten op en lopen ze op tot een veelvoud van het stilhangende gewicht. Een tuinpaal van 9 bij 9 centimeter over bijna vier meter is als balk voor een schommel te licht; een vuren balk van 70 bij 195 millimeter, staand geplaatst, zwiept niet en kraakt niet. Buiten gebruik je verzinkte balkdragers en hoekankers, omdat blanke ankers wegroesten en lelijke strepen op het hout achterlaten.

Voor een hangstoel, bokszak of optrekstang aan een houten balk geldt hetzelfde principe: dynamische lasten bevestig je door en door. Een bout met moer en een verdeelplaatje houdt meer dan een haak die alleen in het hout grijpt, en voorboren voorkomt dat de balk splijt.

Een balk aan de muur bevestigen begint met de vraag wat voor muur je hebt. In beton en massieve kalkzandsteen houden keilbouten uitstekend; in geperforeerde steen, dicht bij een rand of bij twijfel werkt een balk aan de muur bevestigen met chemisch anker beter, omdat de mortel de holtes vult zonder spatkracht. Een balk van 15 bij 15 centimeter hang je op met een muurbeugel van 150 bij 150 millimeter of met zware balkdragers. Wie een balk onzichtbaar aan de muur wil bevestigen, kiest verdekte balkdragers waarvan het staal in de kopse kant verdwijnt.

Ondergrond	Bevestiging die werkt	Let op
Beton	Keilbouten of chemisch anker	Boorhamer nodig, randafstand aanhouden
Massieve kalkzandsteen	Keilbouten	Niet te dicht bij voegen en muurranden plaatsen
Geperforeerde baksteen	Chemisch anker met zeefhuls	Een keilbout spat de steen, de huls houdt de mortel op zijn plek
Snelbouwsteen en cellenbeton	Chemisch anker of speciale pluggen	Gewone pluggen houden hier nauwelijks
Hout, bijvoorbeeld balk aan balk	Houtdraadbouten of doorgaande slotbouten	Een keilbout hoort niet in een houten balk, voorboren tegen splijten

Betoncalculator

Van kuub naar zakken, kruiwagens en emmers, met de mengverhouding erbij. Open de volledige betoncalculator

Veelgestelde vragen