Basisvormen van verbindingen in stalen draagconstructies
Bij raamconstructies omvat de uitvoering van verbindingen tussen balken en kolommen een scala aan verbindingstypen om rekening te houden met de optredende krachten. In het algemeen worden balk-naar-kolomverbindingen gerealiseerd door middel van bouten of lassen, of door gebruik te maken van vaste I/J-verbindingen. De keuze van de verbinding hangt af van de eisen die aan de constructie worden gesteld. Zo kunnen bijvoorbeeld volledig gelaste I/J-verbindingen worden toegepast bij een niet-verstijfde raamconstructie die wordt belast door buigend moment. Voor een mobiele constructie kunnen verbindingen met bouten van klasse 8,8 een beperkende werking bieden, vergelijkbaar met autogordels. Dergelijke verbindingen zijn eenvoudig te demonteren en te vervangen. Een vergelijkbare ontwerpaanpak kan worden gevolgd om verbindingen te integreren die rekening houden met mogelijke bewegingen, bijvoorbeeld via scharnierverbindingen. Voor bewegingen in brugconstructies kunnen scharnierverbindingen worden gebruikt. Vaste verbindingen in een raamconstructie worden toegepast in megaraamconstructies en wolkenkrabbers om weerstand tegen horizontale belastingen te waarborgen. Vanuit economisch oogpunt kunnen andere raamconstructies minder gedetailleerd worden uitgevoerd. Vanuit esthetisch oogpunt omvatten megaraamconstructies een hoog detailniveau. Voor profielen met grote diameter voldoen gelaste verbindingen beter dan geboute verbindingen aan de eisen van EN 1993-1-8.
Het gebruik van lasverbindingen bij staalbalk-naar-kolomverbindingen verhoogt de algehele stijfheid van het draagconstructiesysteem en draagt bij aan een gelijkmatige belastingverdeling over het gehele systeem. Bij volledig doorgelaste verbindingen wordt de verbinding als massief beschouwd. De belastingen worden gedurende een lange periode op de verbinding uitgeoefend en blijven langdurig aanwezig. Daarom wordt het gebruik van volledig doorgelaste verbindingen verkozen boven het gebruik van meerdere bouten. De zin „De bepalingen in EN 1993-1-8 ondersteunen de betrokkenheid van bevoegde personen“ betekent dat de betrokkenheid van dergelijke personen wenselijk is. Het is de verantwoordelijkheid van deze bevoegde personen om te bepalen en te verifiëren of een las is uitgevoerd conform de gedefinieerde normen. Een werkplaats kan ultrasone tests uitvoeren om mogelijke gebreken in een las te detecteren. Dergelijke lassingen elimineren de problemen die gepaard gaan met het gebruik van bouten. Vanuit een verantwoordelijkheids- en stressbeheersingsperspectief moeten medewerkers echter extra voorzichtig zijn vanwege de invloed van de omgeving en weersomstandigheden, met name de variaties die optreden tijdens het lassenproces.
Verbindingen: Eindplaten, Gezette verbindingen, Finplaat-systemen
Bij de montage van stalen frames bieden geschroefde verbindingen talloze voordelen. De belangrijkste systemen die momenteel worden gebruikt, zijn:
- Eindplaatverbindingen, die momentoverdracht van de onderste naar de bovenste trek- of drukflens vergemakkelijken.
- Gezette verbindingen, die verticale ondersteuning bieden met behulp van een onderste hoekbeugel.
- Het gebruik van finplaatverbindingen heeft enige populariteit verworven. Deze soort verbindingen zouden de tijd op de bouwplaats die nodig is voor het verbinden van profielen kunnen verminderen.
Zoals hierboven vermeld, is het hoofddoel van al deze verbindingssystemen om de eisen ten aanzien van ontwerp- en uitvoeringstoleranties te verminderen, zoals beïnvloed door diverse wijzigingen. Recent uitgevoerde tests op uitgebreide eindplaten (EEP) toonden een verbetering van het momentweerstandvermogen tot 15% ten opzichte van een ontwerp met nul dikte. De variabiliteit in veldwijzigingen is groter dan normaal toegestaan in constructief ontwerp.
Verbindingsmethode Gelast Geschroefd
Installatiesnelheid: snel (voorgevormd) / traag (lassite)
Flexibiliteit van wijzigingen: beperkt (lassen) / flexibel (voorgevormd)
Complexiteit van inspectie: vereist NDT / visuele controle (voorgevormd)
Superieure weerstand tegen trillingen vereist het gebruik van zekeringmoeren
Diverse ontwerpoverwegingen voor efficiënte en economische staalverbindingen (voorgevormd)
Momentoverdracht, ductiliteit en verbindingsefficiëntie
Bij momentraamconstructies is ductiliteit nodig om de mate van laterale raamvervorming te beheersen. Om de doorbuiging van momentverbindingen te beheersen, moet de ductiliteit van de verbinding voldoende zijn om de raamvervorming op te nemen. De verbindingen moeten worden ontworpen om het vereiste ductiliteitsniveau te bereiken. Tijdens een seismisch gebeuren kan een stijf ontworpen verbinding bros en voortijdig bezwijken. Dit betekent niet dat een uiterst flexibele verbinding wordt aanbevolen. Een ideale afweging is noodzakelijk.
Ontwerp en montage van H-profielsecties
Bij montage op locatie is het protocol om hoogwaardige bevestigingsmiddelen aan te draaien tot ongeveer 70% van het volledige moment, met uitlijning van de balken binnen een tolerantie van L/500. Totdat 75% van de verbindingen hun volledige sterkte hebben bereikt, zijn tijdelijke steunen voor de constructies vereist. Dit helpt om problemen op locatie tot een minimum te beperken. Een consistente belastingverdeling verbetert de prestaties van de constructie.
Veelgestelde vragen
Wat zijn de verschillende soorten verbindingen in een stalen raamconstructie?
Verschillende soorten verbindingen in stalen raamconstructies omvatten, maar zijn niet beperkt tot, lassen, boutverbindingen, klinknagelverbindingen en scharnierverbindingen.
Wat zijn de voordelen van het gebruik van een gelaste verbinding in een stalen raamconstructie?
Het gebruik van een gelaste verbinding leidt tot een verbinding met veel grotere stijfheid en speelt daarom een cruciale rol in de prestaties van de raamconstructie. Bovendien zorgt een raamverbinding ervoor dat de raamconstructie de belasting gelijkmatig draagt, die over het verbindingsgebied wordt verdeeld.
Wat zijn de voordelen van het gebruik van boutverbindingen in een stalen raamconstructie?
Het belangrijkste voordeel van een geschroefde verbinding is dat de raamconstructie eenvoudig kan worden gemonteerd, gedemonteerd en vervoerd. Geschroefde verbindingen van raamleden kunnen gemakkelijk worden vervoerd als de constructie groot is.
Wat zijn de raamverbindingen voor een stalen constructie, en hoe worden zij ontworpen?
Momenten van belasting die op een bepaald raam inwerken, worden overgedragen naar aangrenzende leden. Verbindingen in stalen constructies worden ontworpen om gemak en kostenbesparing bij de bouw van constructies te waarborgen.