Constructiestaalsoorten met hoge sterkte.pdf - Induteq

25
steunpunten met doorsnedenklasse 3 of 4 geldt bijvoorbeeld:
M = 1 8 ql 2 ≤ M = W ⋅ f
δ =
5
384
4
ql
EI
p p y
Het kiezen van een sterkere staalsoort geeft bij gelijke profielafmetingen
een grotere waarde voor de gelijkmatig verdeelde
belasting q, maar tevens een grotere doorbuiging.
Dat betekent dat bij toepassen van staal met hoge sterkte
de doorbuiging eerder maatgevend zal zijn voor het ontwerp
dan bij lagere sterkte staal. Daaraan kan tegemoet
worden gekomen door een andere constructieve vormgeving,
bijvoorbeeld door in plaats van een Ι-profiel een
vakwerkconstructie te kiezen (zie § 4.3.4).
Het is de uitdaging en de taak van de constructeur zodanig
te ontwerpen, dat door een juiste vormgeving en
materiaalkeuze aan de gestelde constructieve eisen van
sterkte, stijfheid en vervormingscapaciteit, enz. wordt
voldaan en daarnaast ook zo optimaal mogelijk wordt
voldaan aan de “niet constructieve eisen”.
Een van de in de praktijk toegepaste mogelijkheden tot
optimaliseren is het kiezen van staal met hoge sterkte
voor de flenzen en (goedkoper) lagere sterkte staal voor
het lijf (zie figuur 4.2). Daardoor zal het lijf dikwandiger
worden en daarmee minder gevoelig voor plooien.
In de praktijk blijkt dat toepassen van staal met hoge
sterkte vooral voordelen oplevert, als er sprake is van relatief
zwaar belaste constructies. Dat zijn constructies die
zwaar worden belast (grote waarde van de belastingen
ten opzichte van de overspanning l). Om het buigend moment
op te nemen zijn dan liggers nodig die ten opzichte
van de overspanning l relatief hoog zijn. Omdat het traagheidsmoment
Ι meer dan kwadratisch afhankelijk is van
de hoogte, heeft dat een gunstige invloed op de doorbuiging.
De sterkte kan dan goed worden uitgebuit.
4.3.2 Kolommen en drukstaven
De belangrijkste factoren die bij op druk belaste staven
het gedrag bepalen zijn:
de slankheid λ;
de rekgrens;
de geometrische afwijkingen zoals initiële kromming en
maatafwijkingen van de doorsnede;
de aanwezigheid van restspanningen;
de mate waarin sprake is van een proportionaliteitsgrens;
de mate waarin plooien van flenzen en dergelijke optreedt,
alvorens de staaf uitknikt.
In figuur 4.3 is de knikspanning gegeven volgens kromme
b van Eurocode 3 als functie van de slankheid λ voor
staalsoorten met f y =235, 355, 460 en 690 N/mm 2 .
Voor λ geldt:
λ = l k
I
en i =
i
A
Hierin is i de traagheidsstraal, Ι het traagheidsmoment,
A de doorsnede van de kolom en l k de kniklengte. Bij een
kolom met scharnierende einden is l k de lengte van de
kolom. Uit figuur 4.3 blijkt dat toepassen van hoge sterkte
staalsoorten in drukstaven alleen zinvol is bij relatief kleine
λ, dus bij gedrongen kolommen. Voor gebouwen waarbij
de kolommen 2,5~3,5 meter lang zijn, betekent dit
dat toepassing alleen zinvol is bij zware kolommen (grote
waarde van Ι en i). Dergelijke kolommen impliceren grote
drukkrachten. Bij gebouwen komen die bijvoorbeeld voor
in hoogbouw.
figuur 4.3
Knikkrommen voor staalsoorten met verschillende
rekgrens (illustratie). Voor de werkelijke
waarden wordt verwezen naar de voorschriften,
zoals Eurocode 3 [6, 9]
figuur 4.2
Doorsnede Ι-profiel
Voor gebouwen betekent dit grote en hoge gebouwen met
zware vloerbelastingen. Bij bruggen is staal met hoge
sterkte vooral zinvol bij grotere overspanningen. Naarmate
de overspanning groter is, zal het aandeel eigen gewicht
ten opzichte van de belasting door voertuigen groter
zijn. Besparing op eigen gewicht door het toepassen
van staal met hoge sterkte heeft daarmee een dubbel effect.
In dergelijke situaties kunnen de kolommen in de bovenste
verdiepingen worden uitgevoerd in conventioneel constructiestaal,
terwijl voor de kolommen in de onderste
verdiepingen staal met hoge sterkte kan worden toegepast.
Hierdoor kan het ontwerp zo worden gemaakt, dat
de doorsnede van alle kolommen dezelfde is. Dit heeft
voordelen voor de afbouwconstructies.