TECHNISCHE UNVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT BOUWKUNDE

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "TECHNISCHE UNVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT BOUWKUNDE"

Regina Timmermans
7 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 TECHNISCHE UNVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT BOUWKUNDE Constructief Ontwerpen (BCO) Colleges Constructief Ontwerpen Materialen A: staal- en houtconstructies / COMa / 7P112 Herfsttrimester / donderdag 3e en 4e uur Docenten : prof. ir. H.H. Snijder (staal) ir. F. Schot (hout) 1

en houtconstructies / COMa / 7P112 Herfsttrimester / donderdag 3e en

2 STAALCONSTRUCTIES (prof.ir. H.H. Snijder) College 1 t/m 4 1 Introductie, Gebouwen 2 Materiaaleigenschappen en Constructiedelen 3 Ontwerp en berekening: Liggers 4 Ontwerp en berekening: Kolommen Verbindingen HOUTCONSTRUCTIES (ir. F.Schot) College 5 t/m 8 2

3 STAALSOORTEN- EN STAALKWALITEITEN TOEPASSINGEN VAN STAAL EISEN SOORTEN gebouwen schepen bruggen machines kunstwerken apparaten meubels fietsen SOORTEN: Ongelegeerd gelegeerd constructiestaal roestvast staal weervast staal gietstaal gietijzer 3

apparaten meubels fietsen SOORTEN: Ongelegeerd gelegeerd

4 MATERIAALKEUZE STAALSOORT SOORT Fe 360 = Fe E 235 = S 235 Fe 430 = Fe E 275 = S 275 Fe 510 = Fe E 355 = S 355 STERKTE STAALKWALITEIT B = JR C = J0 D = J2 (DD) = K2 lasbaarheid taaiheid brosse breuk CHEMISCHE SAMENSTELLING STRUCTUUR 4

5 CONSTRUCTIESTAAL sterkte taaiheid lasbaar vervormbaar - ongelegeerd of gelegeerd - walsmethode / nabehandeling NEN-EN NEN-EN ongelegeerd constructiestaal fijnkorrelig constructiestaal warmgewalst 5

/ nabehandeling NEN-EN 10025 NEN-EN 10113

6 EN EN soort Kwaliteiten soort S 235 JR, J0, J2 Kwaliteiten S 275 JR, J0, J2 S275 N, M, NL en ML S 355 JR, J0, J2, K2 S355 N, M, NL en ML S420 N, M, NL en ML S460 N, M, NL en ML Constructiestaalsoorten en kwaliteiten volgens NEN-EN en NEN-EN

7 7

8 ROESTVAST STAAL Staal roest roest door Koper en aluminium ook maar stopt ondoordringbare oxydehuid Gelegeerd staal roestvast staal +Cr +Ni +Cu +Al Toepassing: gevels lateien Geringe sterkte (behalve bij duplex) Type L L Toepassing Waar een goede combinatie van corrosie- bestendigheid en vervormbaarheid is vereist Als 304, in combinatie met lasbaarheid (i.v.m. het lagere koolstofgehalte) Bij een vervuilde atmosfeer (stedelijke omgeving) of een omgeving vlak bij zee Als 316 in combinatie met lasbaarheid 8

combinatie van corrosie- bestendigheid en vervormbaarheid is vereist Als 304, in combinatie met lasbaarheid (i.v.m. het lagere

9 WEERVAST STAAL Gelegeerd staal + Cu weervast staal echter geringe corrosievastheid in agressief klimaat (zee,industrie) Corten-staal: vergelijkbaar met constructiestaal GIETSTAAL 0,2-0,5% C gegoten constructiedelen: knopen (krimp) GIETIJZER 2,5-3,5% C slecht lasbaar en weinig krimp lamellair en nodulair (minder bros) 9

vergelijkbaar met constructiestaal GIETSTAAL 0,2-0,5% C gegoten

10 EIGENSCHAPPEN VAN STAAL mechanische fysische milieu MECHANISCHE EIGENSCHAPPEN stijfheid sterkte F trekproef σ - ε - diagram σ = F / A ε = λ / λ λ F A 10

11 belasting σ f t sterker treksterkte E stugger zwakker brosser breekpunt taaier treksterkte vloeisterkte f y vloeigrens weker E tanα = α elasticiteitsmodules = elasticiteitsmodulus E = spanning relatieve verlenging HOOKE VERSTEVIGING stijver slapper hoek α ε y ε vl ε t ε u rek ε elastische vervorming plastische vervorming f y = vloeigrens f t = treksterkte ε y = vloeigrens ε t = rek behorende bij de treksterkte f t ε vl = rek aan het einde van het vloeitraject ε u = rek na breuk 11

slapper hoek α ε y ε vl ε t ε u rek ε elastische vervorming plastische vervorming f y = vloeigrens f t = treksterkte ε y

12 Trek en druk Werkelijke spanning Blijvende rek belasting σ f y;d treksterkte f E d hoek α hoek α rek ε ε y;d ε Lineair elastisch druksterkte f y;d belasting σ f ε Star-plastisch 12

13 Rekenwaarden van de vloeigrens treksterkte E-modules dwarscontractiecoëffici fficiënt Hoogwaardige staalsoorten f y > 240 N/mm 2 Dit kan door walsen warmtebehandeling (bijvoorbeeld thermomechanisch walsen) Hoogwaardig laaggelegeerd (HSLA) Koudvervormen 13

240 N/mm 2 Dit kan door wals- en warmtebehandeling (bijvoorbeeld

14 Koudvervormen vloeigrens koud vervormd treksterkte koud vervormd ware spanning f t treksterkte uitgangsmateriaal f y vloeigrens uitgangsmateriaal f E = tan α α rek uitgangsmateriaal rek koud vervormd 0.2% ε y = ε vl Geen vloeiplateau ε f y of f 0,2 0,2% rekgrens ε t 14

uitgangsmateriaal f E = tan α α rek uitgangsmateriaal rek koud

15 MATERIAALKEUZE Staalsoort sterkte Economische aspecten Staalsoort verh.. Prijs verh. f y arbeids- lasbaar- loon heid S normaal S 355 1,15 1,5 1,15 Met voorzorg S 460 1,5 1,9 > Zeer veel voorzorg S ? Alleen in lab 15

f y arbeids- lasbaar- loon heid S 235 1 1 1 normaal S 355

16 Technische aspecten sterkte F = Af y M = Wf y stijfheid δ = α qλ 4 / EI stabiliteit knik: { slank F E = π 2 EI / λ 2 gedrongen F = Af y plooi: kip: } idem vermoeiing aantal wisselingen 16

17 CORROSIE Staal + water geeft: IJzeroxide Fe2O3 Roest met volumevergroting 2 Corrosiegevoeligheid wordt bepaald door: Milieu Ontwerp Verfsysteem Thermisch verzinken Milieu Agressiviteit van het klimaat 17

wordt bepaald door: Milieu Ontwerp Verfsysteem

18 Ontwerp vatbaar voor corrosie beter afwateringsopeningen > 30 mm 18

19 Verfsysteem 120 µm 25 µm toplaag 30 µm m tussenlagen 30 µm 35 µm m grondlaag reinheid ruw oppervlak staal weerstand atmosfeer, esthetica opbouw laagdikte basis, hechting, initiële bescherming Walshuid verwijderen en reinigen staal door stralen Sa 2,5 19

atmosfeer, esthetica opbouw laagdikte basis, hechting, initiële

20 Thermisch verzinken Metallische verbinding van zink op staal laagdikte 80 µm 20

21 BRAND Kans op brand: ca. 25% gedurende levensduur Persoonlijke Materiële } { schade 90 personen / jaar 1,2 miljard Risico = kans x schade Eis ten aanzien van Brandwerendheid: Tijd gedurende welke geen bezwijken optreedt bij de standaardbrand 21

22 Temperatuur neemt toe in de tijd Natuurlijke brand Standaard brandkromme gastemperatuur [ C] niet-volledig ontwikkelde brand volledig ontwikkelde brand groeifase brandfase dooffase standaardbrand natuurlijke brand ±300 vlamoverslag effect actieve maatregelen begin van een brand tijd [min.] 22

23 Sterkte f y en stijfheid E nemen af Belasting kan niet meer gedagen worden: bezwijken Vertragen door brandwerende voorzieningen te treffen Bouwkundige integratie liggers in de vloer kolommen in de gevel } trage opwarming gecombineerd met dunne bekleding/spuitlaag/ opschuimende verf Isolerende bekleding - kokervormig rond profiel - b.v. gips - profielvolgende bespuiting - b.v. minerale vezels / vermiculiet - opschuimende verf - schuim isoleert (brandwerende verf) 23

24 Isolerende bekledingen profielvolgend kokervormig massief 24

25 CONSTRUCTIEDELEN WALSPRODUCTEN PROFIELSTAAL BREEDFLENSPROFIELEN BUIZEN PLAAT 25

26 PROFIELSTAAL 26

27 BREEDFLENSPROFIELEN HE A t w =5 16,5 t f =8 31 h= HE B t w =6 19 t f =10 36 h= HE M t w =12 21 t f =20 40 h= HE 1000AA+ HL 1100R+ HD 400x tf h tw h

28 WALSSTATION KANTENWALS UNIVERSEELWALS 28

29 NORMPROFIELEN EURONORM TAILOR-MADE BEAMS HEA HEB HEM h h h mm b mm λ normaal 12, 14, 15 m max. 25 m b 29

30 GEHALVEERDE Ι EN HE PROFIELEN (COUPE)( 1/2 HE 1/2 IPE TOEPASSING : Verhoogd profiel Asymmetrisch profiel Rand vakwerk profiel 30

31 BUIZEN RONDE BUISPROFIELEN x t 38 x 2, x 25 NAADLOOS Persen Walsen mm t 2,5-60 mm 31

32 LANGSNAADGELAST Persen 550 mm t 12,5 mm STEMPEL PLAAT MAL Walsen (klein ) Weerstandlassen Inductielassen SPIRAALNAADGELAST 32

33 VIERKANTE EN RECHTHOEKIGE BUISPROFIELEN 40 x x x 30 x x 250 x 16 WARMGEVORMDE BUISPROFIELEN KOUDGEVORMDE BUISPROFIELEN Verhoging Vermindering Taaiheid Rekgrens & Treksterkte Ronde buizen als basis 33

34 PLAAT Koudgevormde profielen 34

35 GEBRUIK van ELEMENTEN - OP TREK BELAST - OP DRUK BELAST - staven - kabels - gewalst profiel - gelaste kolom - staal-beton kolom - samengestelde kolom - OP BUIGING BELAST - gewalst profiel - gelaste ligger - raatligger - vierendeelligger - vakwerkligger - staal-betonligger 35

36 OP TREK BELASTE ELEMENTEN - hoekstalen - buizen - staven - kabels F (a) trekstaaf bestaande uit twee hoekstalen 1 1 e F doorsnede doorsnede 2-2 (b) trekstaaf bestaande uit een buis S-kabels trapeziumvormige kabels ronde kabels (d) geslagen kabel 36

37 OP DRUK BELASTE ELEMENTEN - buizen - gewalste kolommen ronde buisprofiel rechthoekig buisprofiel breedflensprofiel warmgewalste en gelaste drukelementen gelast kokerprofiel gelast H-profiel gelast kokerprofiel met H-profiel drukelementen van staal-beton 37

38 Kolom Plaat Schaal 38

39 - Koudgewalste profielen Walsen: rolvormen 39

40 - Samengestelde kolommen 40

41 41

42 42

43 OP BUIGING BELASTE ELEMENTEN - gewalste liggers: UNP, IPE, HEA, HEB, HEM - gelaste liggers (volle wand) - liggers samengesteld uit meerdere elementen 43

44 44

45 . - raatliggers 2 1 Zonder tussenschotjes Met tussenschotjes 45

46 - Vierendeelliggers 46

47 - Vakwerkliggers 47

48 - staal-betonliggers staalplaat-betonvloer breedplaatvloer staalplaat-betonvloer staalplaat 48

49 VERBINDINGSMIDDELEN - bouten + moeren M Bouten in ruime gaten 49

50 Bevestigingsmiddelen voor dunne plaat 50

51 - schroeven - schietnagels - klinknagels - lassen 51

52 52

Vergelijkbare documenten

Naam Cursist Beoordeling

Vak Construeren Staal basis Docent Verschuren Module Staal Basis Datum 12-01-2011 Tijd 15.15 17.15 Toegestaan materiaal Alle leermiddelen Naam Cursist Beoordeling Voorzie alle bladzijden van je naam en