Staal verbinden types
typeA EA typeB
mechanicaschema: normaalkrachtverbinding mecharncaschema: dwarskrachtverbinding
verhinderde vrijheidsgraad: verplaatsing in x-richting verhindarde vrijheidsgraad verplaatsing in z—richting typeD het mechanicaschema: normaal- en dwarskrachtverbinding mechanicschema: normaalkrachr-, dwarskracht- en rnomentverbindir
verhinderde vrijheidsgraden: varplaatsrng in x—richting verhinderde vrijheidsgraden: verpleatsing in x-richting
verplaatsing in z-richtirg verplaatsrng in z-richting
- 14 Hocf dindeling van verbindingen (in hot platte vlak) op basis van hat machanisch gadrag.
en vrijheidsgraad beperkt, namelijk de verplaatsing in z-richting. Van het bolscharnier in Maeslantlering zijn due vriheidsgraden beperkt, namelijk de due translat waardoor de arm in drie richtingen vrij kan roteren..
In het platte vlak heeft een constructiedeel maximaal due vrijheidsgraden: twee translat en één rotatie. Om in het platte viak staafvormige constructiedelen te verbinden, zijn de staalbouw vier typen verbindingen beschikbaar (at b. 11.14; type A-D).
Bij de geteker mechanicaschemas treedt er in de verbinding geen vormverandering op: we spreken c over zogeheten starre verbindingen. Het werkelijke gedrag van een verbinding moet goed mogelijk overeenkomen met het geschematiseerde gedrag.
In de praktijk zijn verblndingen van het type D hat meest complex. Bij een dergelijke vet ding tussen walsprotielen is het vaak niet voldoende om de ligger ‘eenvoudig’ aan kolom te lassen (afb. 11.15). In de verbinding kunnen namelijk vormveranderingen optrec (bijvoorbeeld doordat de kolomtlenzen vervormen), waardoor de verbinding niet star maar flexibel. Verbeteringen zijn mogelijk door bijvoorbeeld zwaardere profielen te kiezen Of door verstijvingsschotten in het Iijf van de kolom te lassen.
In de praktijk blijken starre (of momentvaste) verbindingen vaak niet nodig te zijn. Wannee een constructie een flexibele verbinding volstaat, kan deze als zodanig worden geschematiseerd (afb. 11.17). De grootte van de aangegeven hefboomsarm hen van veerstijfheid k van de translatieveer is met numerieke simulaties en experimenten te bepalen.
Door de introductie van de ‘flexibele’ verbinding zijn er due schematiseringen van het momentrotatiegedrag van een momentverbinding mogelijk: scharnierend, flexibel en star.
Verbinden in staal: Bij de vroegste gietijzeren constructies zijn de verbindingen nog ontleend aan de houtbouw:de Iron Bridge uit 1779 Izie afb. 1.1) met z’n zwaluwstaartverbindingen is hiervan een goed voorbeeld. Tegenwoordig beschikt de ontwerper gelukkig over een grote verscheidenheid aan verbindingen voOrstaalconstructies. Het is niet mogelijk om alle mogelijke varianten hier te bespreken; dat is ook niet nodig. Het verkrijgen van inzicht is immers het belangrijkste. Met dat inzicht is een keuze te maken uit de typen Ve’bindingen. Vervolgens is het ontwerp van de verbinding (schetsmatig) te maken.
Verbinden in staal
Bij verbindingen in draagconstructies is, op een enkele uitzonderingen na, de bouwfysica niet van belang. Bij verbindingen in de afbouw daarentegen is dat wel het geval. Verbindingen in draagconstructies moeten voldoen aan het mechanische gedrag waar bij het ontwerp vanuit is gegaan, zie ook hoofdstuk 5 (Constructiedelen). Daarbij moeten de uitgangpunten worden gerespecteerd die gelden voor het detailleren van staalconstructies.
Verbinden in staal
In hoofdstuk 9 (Brandveiligheid) is besproken op welke wjze de brandveiligheid van een constructie kan worden beoordeeld. Het gedrag van een verbinding onder brandomstandigheden is daarbij van belang. De brandwerendheid van een verbinding is, net zoals bij constructiedelen, te beoordelen aan de verhouding tussen het staaloppervlak en de staalinhoud van de delen die onderdeel zijn van de verbinding. De brandwerendheid van een verbinding is dus te verhogen door meer staal toe te voegen. In deze paragraaf worden eerst kort de mechanische karakteristieken van verbindingen uitgelegd. Hierna worden, ter illustratie, enkele verbindingen besproken die in de praktijk zijn toegepast bij woningen hallen, verdiepinggebouwen en bruggen. Tot slot is er een overzicht van veel voorkomende verbindingen.
Mechanisch gedrag van verbindingen
Het doel van een verbinding is om de bewegingsvrijheid van de te verbinden delen te beperken. Een constructiedeel heeft in een driedimensionale ruimte maximaal zes vrijheidsgraden, namelijk drie translaties en drie rotaties (afb. 11.13). Een verbinding beperkt altijd minimaal eOn vrijheidsgraad. Zo is van een eenvoudige ‘plank over de sloot.
Copyright: Bouwkunde online
Kies per constructie een type bout
Bij staalconstructies worden veel boutverbindingen toegepast. Constructief gezien kan het verantwoord zijn om verschillende typen bouten toe te passen. Vanuit kostenoverwegingen is het echter juist goed om voor de gehele staalconstructie een type bout te nemen. Daarmee wordt het aantal verschillende boutafmetingen en boutmaterialen beperkt. Dit maakt de montage eenvoudiger. De plaatsing van de bouten wordt vanuit montage- en fabricageoverwegingen ontworpen. Het te gebruiken gereedschap bepaalt namelijk mede de boutafstanden. Pas daarna komt de constructieve toetsing aan de orde.
Vanwege het onderhoud worden soms bouten toegepast uit een ander materiaal dan het gebruikelijke boutmateriaal. Ook de esthetica van de constructie rechtvaardigt in bepaalde gevallen de toepassing van bijvoorbeeld thermisch verzinkte of roestvast stalen bevestigingsmiddelen.
Maak gebruik van platen met een gelijke dikte.
Het aantal verschillende onderdelen in een constructie is aanzienlijk te beperken door per project te kiezen voor standaardplaten met een gelijke dikte.
Zorg dat de constructie makkelijk is te monteren
Staalconstructies zijn meestal zo omvangrijk dat ze in onderdelen naar de bouwplaats worden vervoerd. Let er op dat de constructie eenvoudig is te monteren en ook tijdens de montage stabiel is.
Het ontwerp van de constructie kan sterk worden beinvloedt door te detailleren vanuit montage-overwegingen. Dit is bijvoorbeeld het geval bij het ontwerp van een staalskelet voor een verdiepinggebouw. Zo is het constructief gezien verantwoord om de doorsnede van de kolommen op elke bouwlaag te verkleinen (verjongen) naarmate de kolommen hoger in het gebouw zitten. Maar vanuit fabricage- en montageoverwegingen is het echter beter om het aantal verschillende onderdelen te beperken. Een tussenweg die vaak wordt gekozen is om de kolommen over een hoogte van drie bouwlagen gelijk te houden. Hiermee is het aantal verschillende constructiedelen beperkt en wordt de bouwsnelheid hoger door het aantal montagehandelingen te beperken.
Voorkom dat er op de constructie stof en water achterblijft
Staalconstructies die zijn blootgesteld aan het buitenklimaat moeten worden geconserveerd om corrosie tegen te gaan. In de praktijk blijft dat corrosie vooral optreedt bij de verbindingen, waar de constructie langer vochtig blijft. en bij hoeken en randen. Op de scherpe randen van een staalprofiel is namelijk een dunnere laag verf aanwezig. Dit laatste is te voorkomen door de profielen te ontdoen van scherpe randen. Dit afronden is een extra handeling die duur is en daarom pas interessant bij constructies die zijn blootgesteld aan een agressief klimaat, zoals klimaatklasse C4 en C5. Ook moet worden voorkomen dat er zich plaatselijk stof kan ophopen, waardoor de constructie ter plaatse langer vochtig blijft.
Zonder detaillering geen constructie
In de praktij lukt het niet altijd om aan de hierboven genoemde punten voldoende aandacht te geven. Meestal heeft de constructeur hiervoor onvoldoende budget. Dat betekent in de praktijk bijvoorbeeld dat er niet genoeg tijd is om uit te zoeken of een verstijvingsschot ook echt nodig is: het tekenen van een schot kost immers minder tijd ! Een andere oorzaak is het ontbreken van voldoende dooredinatie in de besteksfase van een project. Het gevolg daarvan is dat te veel bouwedelen van elkaar verschillen. Daardoor is er van repetitie nauwelijks meer sprake, neemt de kans op fouten toe en is de constructie ook weer duurder dan begroot.
Om dergelijke problemen te voorkomen moeten de uitgangspunten voor de detaillering van een staalconstructie zoveel mogelijk al in het voorlopig ontwerp worden bepaald. In deze fase is er immers ook al duidelijkheid over esthetica, kosten, bouwtijd en de behoefte aan onderhoud.
Een ontwerp van een constructie is dan ook pas af wanneer de uitgangspunten voor de detaillering op schrift staan en wanneer deze uitgangspunten naar de overige projectpartners zijn gecommuniceerd.
Copyright: Bouwkundige keuring Hilversum