Constructief Ontwerpen Staalconstructies BOUCOWdt1 Week 04 Docent: M. Roos

De voor de bouw belangrijkste samenstellingen zijn: • Constructiestaal; • Gietijzer en gietstaal; • Roest- en weervast staal. • Constructiestool Constructiestaal zeer hoge trek- en druksterkte variërend van 310 tot 510 N/mm2. Coderingen S235 en S355 (vloeigrens) Constructiestaal bevat slechts 0,3% koolstof Prima lasbaar en vervormbaar. Gietijzer en gietstaal Circa 3% koolstof Broos en een lage treksterkte Neemt weinig trek en buiging op Toepassing in complexe onderdelen die alleen kunnen worden gegoten. Moeilijk lasbaar, Nauwelijks krimpt Gietstaal Het koolstofgehalte tussen 0,2 en 0,5% ligt. Minder broos toegepast in speciale elementen zoals de knopen voor ruimtevakwerken. Roest- en weervast staal zeer goed beschermd tegen corrosie (legering met chroom) Roestvrij is het niet. Weervast staal Geen nadeel van afnemende treksterkte. Met koper is gelegeerd. Bekend onder de benaming Cortenstaal is dit dan ook geschikt voor speciale, kwetsbare draagconstructies zoals bruggen

Constructieve eigenschappen staal Staal heeft een grote trek- en druksterkte Laag gewicht Geschikt is voor constructies die op trek en buiging worden belast. Grote overspanningen zijn mogelijk met relatief slanke constructies. Nadeel zijn de relatief grote vervormingen Ter vergelijking zijn in onderstaand figuur de afmetingen van een kolom en een ligger met gelijke belastingen gegeven in beton respectievelijk staal. Bouwfysische eigenschappen Nadelen. De thermische geleiding is zeer groot waardoor koudebruggen kunnen ontstaan. De uitzetting als gevolg van temperatuurverschillen is aanzienlijk De isolatie met betrekking tot contactgeluid is slecht luchtgeluid kan niet door het staal zelf worden opgelost. Afschermende constructies zijn veelal geboden.

Corrosiebestrijding (binnen)condities met een lage corrositeit (C1 en C2), waarbij het staal niet of nauwelijks bescherming vraagt, (buiten)condities (C3, C4 en C5).

Manieren voor bescherming tegen vocht; 1. Beschermingsconstructies, waardoor contact van staal met vocht wordt vermeden; 2. Afvoeren vocht zonder dat het schade aan kan richten; 3. Corrosiebehandelingen, waardoor het staal wordt beschermd tegen alsnog aanwezig vocht.

profielstaal Breedflensprofielen Stafstaal Basisprodukten Profielstaal, warmgewalst, met I- of U-vormige doorsnede; Breedflensprofielen, warmgewalst, met H-vormige doorsnede; Stafstaal, warmgewalst, met massieve, T- of L- vormige doorsnede; Buizen en kokers, warmgewalst, met rechthoekige of cilindrische doorsnede; Koudgevormde profielen en plaat. profielstaal Breedflensprofielen Stafstaal

Buizen en Kokers Koudgevormde plaat en profielen

Staalskelet – Verticale Stabiliteitsconstructie Hierbij worden vloeren en daken gedragen door een hoofddraagconstructie van stalen kolommen en liggers.

Staalskelet – Horizontale Stabiliteitsconstructie Voor de afdracht van de horizontale windbelasting naar de verticale stabiliteitsverbanden is ook een horizontaal verband noodzakelijk. Dit kan worden gerealiseerd met behulp van: • schijfwerking dak of vloerconstructie, door koppeling onderling en/of aan liggers • horizontaal verband schoren, een zogenoemde wind- of vakwerkligger

Vuistregels dimensionering geschoorde raamwerkconstructie

Kolommen I-vormig; rechthoekig; cilindrisch; samengesteld. IPE-profielen hebben een langer lijf dan de breedte van de flenzen en zijn alleen bij kleine belastingen toepasbaar. HE-profielen zijn uitermate geschikt voor kolommen en hebben een nagenoeg even grote lijf- als flensbreedte. Kolommen met cilindrische doorsnede Kolommen met rechthoekige doorsnede Kolommen met samengestelde doorsnede

Vuistregels dimensionering stalen kolommen

Liggers De ligger is opgebouwd uit een relatief hoog, dun lijf dat de dwarskrachten opneemt. Daarnaast zijn de delen die de normaalkrachten op moeten nemen, de flenzen, aan de uiteinden gesitueerd. 1 Vollewandliggers, met ononderbroken lijf; 2 Raatliggers, waarbij in het lijf openingen zijn uitgespaard;

3 Vakwerkliggers, samengesteld uit staven met driehoekige opbouw; Lichte vakwerkliggers Zware vakwerkliggers 4 Vierendeelliggers

Staalbetonliggers . Als de stalen liggers worden gecombineerd met een gewapend betonnen vloer Vuistregels dimensionering stalen verdiepingsvloerliggers

Vuistregels dimensionering stalen primaire dakliggers Vuistregels dimensionering secundaire dakliggers

Staalplaatvloeren Vloeren in staal worden geconstrueerd uit staalplaat dat is geprofileerd zodat het een zekere buigstijfheid verkrijgt. De plaatdikte is ongeveer 1 a 1,5 mm en de profilering kan veel vormen aannemen. Hoe hoger de profilering, des te groter de overspanning kan zijn. Ook als dakvloer is de staalplaat geschikt zeker gezien de geringere belasting.

Vloeren Steenachtige vloeren Van de steenachtige vloeren is beton het meest voorkomende materiaal gezien de uitstekende constructieve, brandwerende en geluidsisolerende functie. Kanaalplaatvloeren Een staalskelet wordt dus vaak gekozen vanwege de bouwsnelheid. Vanuit dit principe wordt het liefst met zo licht mogelijke vloerelementen gewerkt Breedplaatvloeren Ook breedplaatvloeren zijn zeer geschikt voor de toepassing in staalconstructies. Door de dunne schil van de niet-afgestorte vloer is de plaatsing in niet-aangepaste profielen ook mogelijk Cellenbetonelementen en houten dakdozen Twee veelgebruikte alternatieven voor vooral de dakplaten zijn platen in cellenbeton en dakdozen in hout. Om dezelfde redenen als de toepassing van een staalplaat gebeurt de oplegging op de ligger. Roostervloeren Naast dichte stalen vloeren zijn er ook stalen roostervloeren. Deze worden enerzijds gebruikt in buitensituaties bij bijvoorbeeld bordessen van vluchttrappen, anderzijds in de utiliteitsbouw voor tussenvloeren in de installatieruimtes en leidingschachten.

Vuistregels dimensionering stalen verdiepingsvloeren Vuistregels dimensionering stalen dakvloeren

Verbindingsmiddelen In de staalbouw zijn de volgende verbindingsmiddelen gebruikelijk: • lasverbindingen; • mechanische verbindingen, zoals klinken, schroeven en bouten.

Kolom-funderingverbindingen Scharnierende verbinding Is de verbinding scharnierend, dan kan de voetplaat kleiner zijn en met twee verankeringen aan de fundering worden bevestigd. Momentvaste verbinding Moet de verbinding momenten opnemen, dan is er veelal een grotere, maar ook stijvere voetplaat noodzakelijk die op meerder plaatsen wordt verankerd. Afhankelijk van de dikte van de plaat zijn verstijvingen met schotjes noodzakelijk. Kolom-kolomverbindingen

Kolom-liggerverbindingen Kolom-liggerverbindingen kunnen op zeer verschillende manieren worden uitgevoerd. • scharnierend dan wel momentvast; • gelast dan wel gebout; • kolom doorgaand of onderbroken door ligger. Scharnierend In geschoorde raamwerken kunnen kolom-liggerverbindingen worden uitgevoerd als scharnier. Momentvast Bij ongeschoorde raamwerken zijn momentvaste verbindingen vereist. Een gelaste verbinding is hiervoor zeer geeigend door de goede continue verbinding.

Ligger-liggerverbindlngen Liggers kunnen onderling in verschillende situaties moeten worden verbonden: • in zelfde vlak, bijvoorbeeld bij knik in dakligger ten behoeve van afschot; • loodrecht op elkaar, bij twee- of drievoudige liggersystemen Meervoudige liggersystemen . Als de belastingen uit'“de vloer- of dakplaten in twee of drie stappen via liggers naar de kolommen worden afgedragen, is er sprake van primaire, secundaire en eventueel tertiaire liggers, ook wel moer- en kinderbalken genoemd. De secundaire liggers kunnen tussen dan wel boven op de primaire liggers worden gemonteerd.

Plooi bij zwaar belaste liggers Tegengaan van plooi, verstijvingsschotjes

Stabiliteitsconstructiesverbindingen Knooppunten zwaardere, verticale diagonalen Knooppunten in horizontale vakwerken

Brandbeveiliging Brandbeveiligingsprincipes Om een staalconstructie tegen brand te beschermen, zijn er veel mogelijkheden. Principieel wordt onderscheid gemaakt naar: • brandwerend bekleden, waarbij de constructie wordt ingepakt of behandeld met brandwerende verf; • brandbeveiliging door afschermen met bijvoorbeeld plafond; • dubbele constructie of niet nadelig bezwijkende constructie.

Brandwerendheid staalconstructies

EINDE