BOUWKUNDE H15 - STAAL
Staal is een belangrijk bouwmateriaal. Het komt in verschillende vormen voor. Staal wordt voor verschillende
dingen toegepast, staalconstructies, voor het opvangen van trekspanningen in betonconstructies, het
ondersteunen van metselwerk, het maken van bruggen en als schoren in een geraamte voor bijvoorbeeld een
gebouw of brug.
15.1 Constructiestaal
Er worden twee vormen van constructiestaal onderscheiden:
- Staalplaat
- Profielstaal
Staalplaat
Een wals bestaat uit zware rollen waartussen de witgloeiende ingoot wordt uitgewalst. Hierdoor neemt de
dikte af en de lengte toe.
De platen worden eventueel voorzien van een profilering. De profilering dient voor het vergroten van de
stijfheid van de dunne platen.
Toepassingen van staalplaten zijn onder andere:
- Gegolfde platen voor dakplaten, gevelbekleding en vloerconstructies
- Vlakke platen voor gevelpanelen, deuren en betonbekistingen
- Geperforeerde platen voor afdekking watergoten in natte ruimten
- Geprofileerde platen voor traptreden (antislip) in industriële trappen
- Strippen voor het vervaardigen van stalen roosters
Op staalplaten ten behoeve van gevelbekleding wordt tegenwoordig vaak een duurzame kunststof coating
aangebracht. Hierbij zijn diverse kleuren mogelijk.
-> Het aanbrengen van een glazuurlaag hoort ook tot de mogelijkheden.
Profielplaat
Voor het fabriceren van profielstaal wordt de ingoot eerst
uitgewalst tot rechthoekige staven en daarna met een
profielwals tot bijvoorbeeld een T- of hoekprofiel gewalst.
De witgloeiende staaf wordt door de verschillende openingen
(kalibers) tussen de walsrollen gevoerd. Als de staaf de kleinste
opening heeft doorlopen, krijgt het profiel de juiste vorm.
-> Dit staal wordt onder andere toegepast in diverse
staalconstructies, zoals staalskeletten en bruggen.
Warmgewalste profielen
Warmgewalste profielen worden bij omgevingstemperatuur vervormd. Een voorbeeld hiervan is het
hoogwaardig betonstaal dat wordt gewrongen of getordeerd.
Kenmerken van warmgewalste profielen zijn:
- Stijver materiaal Maattolerantie: De toelaatbare afwijking,
- Gladder materiaal het is het verschil tussen de bovenste en
- Lage maattolerantie onderste grensmaat, dus tussen de maximale
- Ronde hoeken (ook in profielen) en de minimale maat.
- Ductiliteit Ductiliteit: De mate waarin een materiaal
plastische vervorming toelaat. Een materiaal
Getordeerd: een bepaald voorwerp is gedraaid. is ductiel als het zich goed leent tot
Hierdoor ontstaat een soort wringing. bewerkingen als walsen, dieptrek
, BOUWKUNDE H15 - STAAL
Warmgewalste profielen worden toegepast voor o.a. liggers en kolommen, de belasting op deze constructieve
onderdelen kan constant maar ook wisselend zijn, metalen maar ook andere materialen kunnen door het
optreden van wisselende belasting vermoeien, waardoor de mechanische sterkte van het materiaal afneemt
met breuk tot gevolg.
-> Sommige metalen hebben een maximaal spanningsniveau. Als deze metalen (bijvoorbeeld staal en
titanium) onder dit spanningsniveau worden belast door de optredende wisselende spanning zal er geen
vermoeiing optreden.
-> Het maximale spanningsniveau wordt ook wel de grenswaarde of vermoeiingsgrens genoemd.
-> De vermoeiingsgrens kan bij een aantal metalen worden aangegeven, echter door een aantal
factoren kan de vermoeiingsgrens lager worden.
Deze factoren zijn: Raatligger
- Temperaturen boven 200 graden
Een bijzondere toepassing van stalen
- Aantasting door roest
balken is de raatligger die
- Lasverbindingen
voornamelijk wordt toegepast voor
- Aantasting door chemische stoffen
dakliggers met een overspanning vanaf
Koudgevormde profielen 12 tot 15 meter. De raatligger kan
Koudgevormde profielen zijn van dunne staalplaat vervaardigd ook in gebogen vorm gebruikt worden.
onder normale fabriekstemperaturen. De raatligger wordt gemaakt door een
-> Deze profielen zijn erg geschikt voor constructies met een oorspronkelijk profiel Door te snijden,
grote stijfheid en een gering gewicht. In het algemeen is de de beide helften te verschuiven en
wanddikte ervan geringer dan van warmgewalste profielen. weer aan elkaar te lassen.
-> Hierdoor ontstaat een hoger profiel,
Een voorbeeld van koudgevormde profielen zijn de tralie ligger hierdoor wordt de weerstand tegen
die wordt toegepast voor vloer- en dakconstructies. Ook doorbuiging vergroot, waardoor er
kozijnprofielen voor deuren die worden toegepast voor het grotere overspanningen kunnen
vervaardigen van stalen kozijnen zijn koudgevormd. worden toegepast.
Verder komen koudgevormde profielen in de handel voor als holle profielen (buizen voor rookgasafvoer bij
cv-ketels), vierkante of rechthoekige kokers of als U-, T-, I- en H-profielen. Het C-profiel is in de bouw
het meest bekend vanwege de toepassing voor binnenwanden die worden afgewerkt met gipsplaten.
Kenmerken van koudgevormde profielen zijn:
- Doorsnede overal even dik
- Scherpe hoeken
- Blank staal Rvs komt in circa
150 legeringen voor.
Roestvaststaal
Roestvaststaal is een legering waarin het chroomgedeelte minimaal 13% bedraagt. Het chroom geeft
het staal weerstand tegen roestvorming.
-> Om de mechanische eigenschappen te verbeteren, worden ook andere metalen toegevoegd, zoals
titaan, nikkel, koper en aluminium.
Rvs (roestvaststaal) wordt
Rvs is duurder dan staal, maar heeft weinig onderhoud nodig
in tegenstelling tot gewoon
waardoor het vaak in openbare gebouwen wordt toegepast als
staal en Cortenstaal niet
reling, balustrade en leuning. Andere bekende producten van rvs
door corrosie aangetast.
zijn sanitairproducten, zoals urinoirs en aanrechtbladen.
Weervast constructiestaal
Cortenstaal is weervast constructiestaal.
-> Er wordt van nature een corrosiehuid op gevormd die niet doorzet. Hierdoor kan het materiaal zonder
oppervlaktebewerking in de open lucht worden toegepast, in bijvoorbeeld gevelbekledingen en viaducten.
, BOUWKUNDE H15 - STAAL
Er zijn verschillende benamingen en afmetingen voor handelsmateriaal
Staafstaal: komt voor in verschillende vormen; rond, vierkant, halfrond en plat.
Stripstaal: plat staal waarbij de breedte in verhouding tot de dikte groot is
Buizen: zowel naadloos als in elektrisch gelaste uitvoering verkrijgbaar in de vormen vierkant en rechthoekig
15.2 Verbindingen in staal
Stalen onderdelen kunnen op de volgende manieren met elkaar worden verbonden:
Klinknagelverbindingen
Klinknagelverbindingen zijn erg Blindklinknagels
arbeidsintensief en komen daarom allen Voor het klinken van onder andere dun staalplaat
nog voor bij restauraties en bijzondere wordt vaak gebruik gemaakt van blindklinknagels
constructies. In het verleden zijn ze vaak (ook wel popnagels genoemd). Het voordeel van deze
toegepast voor brug- en spantconstructies. verbinding is dat ze eenzijdig kan worden uitgevoerd.
-> Klinknagels hebben een bolle of -> Een blindklinknagel bestaat uit holle klinknagel die
verzonken zetkop. op een metalen pen is gemonteerd. De blindklinknagel
wordt door een voorgeboord gat gestoken en met
Klinknagels dunner dan 10mm kunnen koud een speciale tang aangetrokken. Hierdoor wordt de
worden geklonken. Vanaf 10 mm moeten ze achterkant omgefietst en wordt een speciale
tot bijna witheet worden verhit. Ze moeten sluitknop gevormd.
zijn geklonken voordat de gloed verloren is. -> Blindklink nagels zijn vervaardigd van roestvast
Door de afkoeling krimpt de klinknagel, staal, vercadmiumd staal, aluminium of koper.
waardoor de geklonken delen vast op elkaar
worden getrokken.
Schroefverbindingen
Voor het bevestigen van plaatmateriaal kan ook gebruik worden gemaakt van schroefverbindingen en
schietnagels.
De schroef met boorpunt is (afhankelijk van de spoed)
geschikt voor zowel koudgevormde als warmgewalste
profielen. De zelftappende schroef moet worden
voorgeboord. Met schietnagels kan snel worden gewerkt.
Dit leidt echter wel tot minder fraaie verbindingen.
Zelftappende schroef Schietnagel Blindklinknagel
Boutverbindingen
Vaak wordt een spant of ander constructiedeel van grote afmetingen in onderdelen naar de bouwplaats
vervoerd. Door alle onderdelen te monteren, ontstaat een compleet staalskelet.
De meest gangbare bouten voor dergelijke constructies zijn zeskantbouten met metrische draad (M-
draad).
-> De aanduiding van de bouten bestaat uit de uitwendige draaddiameter en de lengte in mm, bijvoorbeeld
M8 x 60.
Vaak worden zogenaamde voorspanbouten toegepast, dit zijn bouten met hoge treksterkte. De krachten
worden overgebracht door middel van de wrijving tussen de verbindende delen. De voorspanbouten
worden aangebracht in ruim geboorde gaten. Door de moeren aan te draaien, worden de bouten tot een
bepaalde waarde voorgespannen. In de steel van de bout ontstaan grote krachten waardoor de te
verbinden delen stevig op elkaar worden gedrukt.
Staal is een belangrijk bouwmateriaal. Het komt in verschillende vormen voor. Staal wordt voor verschillende
dingen toegepast, staalconstructies, voor het opvangen van trekspanningen in betonconstructies, het
ondersteunen van metselwerk, het maken van bruggen en als schoren in een geraamte voor bijvoorbeeld een
gebouw of brug.
15.1 Constructiestaal
Er worden twee vormen van constructiestaal onderscheiden:
- Staalplaat
- Profielstaal
Staalplaat
Een wals bestaat uit zware rollen waartussen de witgloeiende ingoot wordt uitgewalst. Hierdoor neemt de
dikte af en de lengte toe.
De platen worden eventueel voorzien van een profilering. De profilering dient voor het vergroten van de
stijfheid van de dunne platen.
Toepassingen van staalplaten zijn onder andere:
- Gegolfde platen voor dakplaten, gevelbekleding en vloerconstructies
- Vlakke platen voor gevelpanelen, deuren en betonbekistingen
- Geperforeerde platen voor afdekking watergoten in natte ruimten
- Geprofileerde platen voor traptreden (antislip) in industriële trappen
- Strippen voor het vervaardigen van stalen roosters
Op staalplaten ten behoeve van gevelbekleding wordt tegenwoordig vaak een duurzame kunststof coating
aangebracht. Hierbij zijn diverse kleuren mogelijk.
-> Het aanbrengen van een glazuurlaag hoort ook tot de mogelijkheden.
Profielplaat
Voor het fabriceren van profielstaal wordt de ingoot eerst
uitgewalst tot rechthoekige staven en daarna met een
profielwals tot bijvoorbeeld een T- of hoekprofiel gewalst.
De witgloeiende staaf wordt door de verschillende openingen
(kalibers) tussen de walsrollen gevoerd. Als de staaf de kleinste
opening heeft doorlopen, krijgt het profiel de juiste vorm.
-> Dit staal wordt onder andere toegepast in diverse
staalconstructies, zoals staalskeletten en bruggen.
Warmgewalste profielen
Warmgewalste profielen worden bij omgevingstemperatuur vervormd. Een voorbeeld hiervan is het
hoogwaardig betonstaal dat wordt gewrongen of getordeerd.
Kenmerken van warmgewalste profielen zijn:
- Stijver materiaal Maattolerantie: De toelaatbare afwijking,
- Gladder materiaal het is het verschil tussen de bovenste en
- Lage maattolerantie onderste grensmaat, dus tussen de maximale
- Ronde hoeken (ook in profielen) en de minimale maat.
- Ductiliteit Ductiliteit: De mate waarin een materiaal
plastische vervorming toelaat. Een materiaal
Getordeerd: een bepaald voorwerp is gedraaid. is ductiel als het zich goed leent tot
Hierdoor ontstaat een soort wringing. bewerkingen als walsen, dieptrek
, BOUWKUNDE H15 - STAAL
Warmgewalste profielen worden toegepast voor o.a. liggers en kolommen, de belasting op deze constructieve
onderdelen kan constant maar ook wisselend zijn, metalen maar ook andere materialen kunnen door het
optreden van wisselende belasting vermoeien, waardoor de mechanische sterkte van het materiaal afneemt
met breuk tot gevolg.
-> Sommige metalen hebben een maximaal spanningsniveau. Als deze metalen (bijvoorbeeld staal en
titanium) onder dit spanningsniveau worden belast door de optredende wisselende spanning zal er geen
vermoeiing optreden.
-> Het maximale spanningsniveau wordt ook wel de grenswaarde of vermoeiingsgrens genoemd.
-> De vermoeiingsgrens kan bij een aantal metalen worden aangegeven, echter door een aantal
factoren kan de vermoeiingsgrens lager worden.
Deze factoren zijn: Raatligger
- Temperaturen boven 200 graden
Een bijzondere toepassing van stalen
- Aantasting door roest
balken is de raatligger die
- Lasverbindingen
voornamelijk wordt toegepast voor
- Aantasting door chemische stoffen
dakliggers met een overspanning vanaf
Koudgevormde profielen 12 tot 15 meter. De raatligger kan
Koudgevormde profielen zijn van dunne staalplaat vervaardigd ook in gebogen vorm gebruikt worden.
onder normale fabriekstemperaturen. De raatligger wordt gemaakt door een
-> Deze profielen zijn erg geschikt voor constructies met een oorspronkelijk profiel Door te snijden,
grote stijfheid en een gering gewicht. In het algemeen is de de beide helften te verschuiven en
wanddikte ervan geringer dan van warmgewalste profielen. weer aan elkaar te lassen.
-> Hierdoor ontstaat een hoger profiel,
Een voorbeeld van koudgevormde profielen zijn de tralie ligger hierdoor wordt de weerstand tegen
die wordt toegepast voor vloer- en dakconstructies. Ook doorbuiging vergroot, waardoor er
kozijnprofielen voor deuren die worden toegepast voor het grotere overspanningen kunnen
vervaardigen van stalen kozijnen zijn koudgevormd. worden toegepast.
Verder komen koudgevormde profielen in de handel voor als holle profielen (buizen voor rookgasafvoer bij
cv-ketels), vierkante of rechthoekige kokers of als U-, T-, I- en H-profielen. Het C-profiel is in de bouw
het meest bekend vanwege de toepassing voor binnenwanden die worden afgewerkt met gipsplaten.
Kenmerken van koudgevormde profielen zijn:
- Doorsnede overal even dik
- Scherpe hoeken
- Blank staal Rvs komt in circa
150 legeringen voor.
Roestvaststaal
Roestvaststaal is een legering waarin het chroomgedeelte minimaal 13% bedraagt. Het chroom geeft
het staal weerstand tegen roestvorming.
-> Om de mechanische eigenschappen te verbeteren, worden ook andere metalen toegevoegd, zoals
titaan, nikkel, koper en aluminium.
Rvs (roestvaststaal) wordt
Rvs is duurder dan staal, maar heeft weinig onderhoud nodig
in tegenstelling tot gewoon
waardoor het vaak in openbare gebouwen wordt toegepast als
staal en Cortenstaal niet
reling, balustrade en leuning. Andere bekende producten van rvs
door corrosie aangetast.
zijn sanitairproducten, zoals urinoirs en aanrechtbladen.
Weervast constructiestaal
Cortenstaal is weervast constructiestaal.
-> Er wordt van nature een corrosiehuid op gevormd die niet doorzet. Hierdoor kan het materiaal zonder
oppervlaktebewerking in de open lucht worden toegepast, in bijvoorbeeld gevelbekledingen en viaducten.
, BOUWKUNDE H15 - STAAL
Er zijn verschillende benamingen en afmetingen voor handelsmateriaal
Staafstaal: komt voor in verschillende vormen; rond, vierkant, halfrond en plat.
Stripstaal: plat staal waarbij de breedte in verhouding tot de dikte groot is
Buizen: zowel naadloos als in elektrisch gelaste uitvoering verkrijgbaar in de vormen vierkant en rechthoekig
15.2 Verbindingen in staal
Stalen onderdelen kunnen op de volgende manieren met elkaar worden verbonden:
Klinknagelverbindingen
Klinknagelverbindingen zijn erg Blindklinknagels
arbeidsintensief en komen daarom allen Voor het klinken van onder andere dun staalplaat
nog voor bij restauraties en bijzondere wordt vaak gebruik gemaakt van blindklinknagels
constructies. In het verleden zijn ze vaak (ook wel popnagels genoemd). Het voordeel van deze
toegepast voor brug- en spantconstructies. verbinding is dat ze eenzijdig kan worden uitgevoerd.
-> Klinknagels hebben een bolle of -> Een blindklinknagel bestaat uit holle klinknagel die
verzonken zetkop. op een metalen pen is gemonteerd. De blindklinknagel
wordt door een voorgeboord gat gestoken en met
Klinknagels dunner dan 10mm kunnen koud een speciale tang aangetrokken. Hierdoor wordt de
worden geklonken. Vanaf 10 mm moeten ze achterkant omgefietst en wordt een speciale
tot bijna witheet worden verhit. Ze moeten sluitknop gevormd.
zijn geklonken voordat de gloed verloren is. -> Blindklink nagels zijn vervaardigd van roestvast
Door de afkoeling krimpt de klinknagel, staal, vercadmiumd staal, aluminium of koper.
waardoor de geklonken delen vast op elkaar
worden getrokken.
Schroefverbindingen
Voor het bevestigen van plaatmateriaal kan ook gebruik worden gemaakt van schroefverbindingen en
schietnagels.
De schroef met boorpunt is (afhankelijk van de spoed)
geschikt voor zowel koudgevormde als warmgewalste
profielen. De zelftappende schroef moet worden
voorgeboord. Met schietnagels kan snel worden gewerkt.
Dit leidt echter wel tot minder fraaie verbindingen.
Zelftappende schroef Schietnagel Blindklinknagel
Boutverbindingen
Vaak wordt een spant of ander constructiedeel van grote afmetingen in onderdelen naar de bouwplaats
vervoerd. Door alle onderdelen te monteren, ontstaat een compleet staalskelet.
De meest gangbare bouten voor dergelijke constructies zijn zeskantbouten met metrische draad (M-
draad).
-> De aanduiding van de bouten bestaat uit de uitwendige draaddiameter en de lengte in mm, bijvoorbeeld
M8 x 60.
Vaak worden zogenaamde voorspanbouten toegepast, dit zijn bouten met hoge treksterkte. De krachten
worden overgebracht door middel van de wrijving tussen de verbindende delen. De voorspanbouten
worden aangebracht in ruim geboorde gaten. Door de moeren aan te draaien, worden de bouten tot een
bepaalde waarde voorgespannen. In de steel van de bout ontstaan grote krachten waardoor de te
verbinden delen stevig op elkaar worden gedrukt.
