De constructieve eigenschappen van staal

Total
0
Shares
De constructieve eigenschappen van staal

De constructieve eigenschappen van staal


Sterkte en stijfheidskenmerken van staal

Voor het kunnen berekenen en optimaliseren van een bepaald staalprofiel passend bij een overspanning en belasting dien je rekening te houden met de eigenschappen van het materiaal. Staal is een relatief sterk materiaal en heeft daarmee een gunstige verhouding tussen materiaalverbruik en -kosten. Voor de bepaling van het profiel krijg je namelijk te maken met stijfheids en sterkte eigenschappen. Wat zijn de constructieve eigenschappen van staal waarmee je constructies en liggers kunt uitrekenen?


Vloeigrens

Het materiaal mag nooit breken of kapot gaan door een belasting. Staal dat warm is gewalst heeft een typische grens waarna de spanning een onherstelbare vervorming ondergaat. Tot die vloeigrens kan het staal bewegingen door belastingen ondergaan zonder dat het structureel vervormt. Die grens wordt dan ook gesteld als maximale sterkte grens waarop constructies ontworpen mogen worden. Wordt de belasting weggenomen dan kan de stalen ligger de oorspronkelijke rechte vorm weer aannemen. Let wel dat de vloeigrens nog niet de maximale spanning betreft waarop het materiaal bezwijkt. Gewoon staal heeft een bezwijkgrens van 360 N/mm2 terwijl de vloeigrens op 235 N/mm2 ligt.

Weerstandsmoment

Een belangrijke factor voor de sterkte is het weerstandsmoment dat een profiel doorsnede heeft. Des te meer materiaal in de uiterste positie wordt toegepast des te meer sterkte het profiel heeft. Denk aan een HEA of hoekstaal waarbij een verticaal dun lijf relatief veel materiaal boven en/ of onder vasthoudt. Het is juist dat flensmateriaal dat ervoor zorgt dat een profiel hoge sterkte verkrijgt. Het benodigde weerstandsmoment voor een constructie wordt bepaald door het rekenmoment Md te delen door de maximale spanning oftewel Wd = Md/σ met σ = 235 N/mm2. Voor een vierkant of rechthoek met breedte b en hoogte h wordt de W-waarde berekend door: W = 1/6*b*h*h (mm3).

Doorbuigingscapaciteit

De mate van vervorming onder de vloeigrens is een rechtlijnige verhouding. Dat houdt in dat exact kan worden bepaald hoeveel doorbuiging er optreedt of hoeveel I-waarde benodigd is. De stijfheid wordt daarbij bepaald door de elasticiteit van het materiaal. Deze E-waarde ligt voor gewoon staal op 210.000 N/mm2. E = F*L / A*Δl en is de afgeleide van de wet van Hooke. Die factor bepaalt tezamen met de I-waarde hoeveel de constructie gaat doorbuigen.


Traagheidsmoment

De elasticiteit wordt tezamen met de opnamecapaciteit voor doorbuiging van de doorsnede gebruikt om de buiging uit te kunnen rekenen. Die I-waarde wordt het traagheidsmoment genoemd. Bij een vierkant of rechthoek geldt dat de I-waarde wordt berekend met: I = 1/12*b*h*h*h (mm4). De doorbuiging van een constructie kan als volgt worden berekend: δ = M;rep*L*L / (48*E*I). Uiteraard kun je ook het traagheidsmoment rechtstreeks uitrekenen waarmee je in combinatie met het berekende weerstandsmoment het meest geschikte staaldoorsnede uit een tabellenboek kunt halen. I = M;rep*L / (48*E*f), waarbij geldt dat f = 0,002 voor dragende wand belaste constructies. Voor overige omstandigheden geldt dat f = 0,003. Door aan die eis te voldoen kan de benodigde staaldoorsnede of profiel worden bepaald.

Advisering

Indien je in of rondom de woning ingrijpende constructieve veranderingen wilt aanbrengen dan moet je je van goed advies voorzien. Vaak moet je bij wijzigingen van de constructie documenten bij Bouw- en Woning Toezicht indienen zodat je een vergunning kunt krijgen. Laat je dus informeren door een constructeur aangaande de constructie wijzigingen.

Lees verder suggesties:

Wat is het verschil tussen gebruiks- en rekenbelasting

Een stalen ligger berekenen, hoe doe je dat?

Wat houdt de vloeigrens van staal in?

Een ligger van staal buigt door, hoe te berekenen?

Artikel partner:

Constructie ontwerp: Algemene aspecten van constructief ontwerp




 

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.

Dit vind je misschien ook leuk