Inhoud
Inleiding en algemene begrippen .................................................................................................... 3
Definities en algemene kenmerken van staal ......................................................................... 3
Classificatie van staal (6) ......................................................................................................... 4
Staal voor courant gebruik in de staalbouw.................................................................................... 5
Indeling en conventionele aanduiding (7) ............................................................................... 5
Desoxidatietoestanden van staal (9) ....................................................................................... 7
Kerfslagproef volgens Charpy (10!) ......................................................................................... 8
Lasbaarheid (11) ...................................................................................................................... 9
Informatie bijzondere soorten/kwaliteiten/types constructiestaal (12) ................................ 9
Materiaalkeuze (14) .............................................................................................................. 10
Smeedstaal vs gietstaal (15) .................................................................................................. 11
Producten en handelsvormen ....................................................................................................... 11
Warmgewalste producten ..................................................................................................... 11
3.1.1 Lange walserijproducten (16) ........................................................................................ 11
3.1.2 Platte walserijproducten (16) ........................................................................................ 11
3.1.3 IPE vs HE (17) ................................................................................................................. 12
3.1.4 IPN vs IPE (18) ................................................................................................................ 12
3.1.5 HEB vs HEA en HEM (19) ............................................................................................... 12
3.1.6 Dwarskrachtenmiddelpunt (20) .................................................................................... 13
Afgeleide producten (21)....................................................................................................... 13
3.2.1 Hybride ligger (23) ......................................................................................................... 13
3.2.2 Buisprofielen.................................................................................................................. 13
3.2.3 Koudgevormde profielen............................................................................................... 13
3.2.4 Innovaties ...................................................................................................................... 13
Staalframebouw als alternatief voor klassieke staalconstructie (22) ................................... 15
Fabricage (27) ........................................................................................................................ 15
Corrosie (28) .................................................................................................................................. 17
Algemene corrosie (29) ......................................................................................................... 17
Lokale corrosie (29) ............................................................................................................... 18
Roestvast staal....................................................................................................................... 19
Berekeningsaspecten – algemeen ................................................................................................. 20
(vloei) criterium van Hüber-Henky-von Mises (30?) ............................................................. 20
Sterkte- en vervormingsberekeningen in GGT onder buigingsbelasting (32) ....................... 21
Berekeningsaspecten – wringing................................................................................................... 22
1
Staalbouw I: 2020-2021
, Theorie van Saint – Venant voor zuivere wringing (34) ........................................................ 22
Dunwandig open gewalst profiel onderworpen aan wringing (35) ...................................... 23
Dunwandig ééncellig kokerprofielen onderworpen aan wringing (36) ................................ 25
Meercellige kokerprofielen of profielen met tussenschoten onderworpen aan wringing (37)
26
Dikwandige kokers + massieve staven (38) ........................................................................... 28
Dwarskrachtmiddelpunt (39) ................................................................................................ 28
Open dunwandige gewalste profielen vs kokerprofielen (40) .............................................. 29
Lastechnologie ............................................................................................................................... 30
Algemene kenmerken + voor- & nadelen (42) ...................................................................... 30
Overzicht beschikbare lastechnieken (43) ............................................................................ 30
Elektrisch weerstandslassen (44) .......................................................................................... 31
Gassmeltlassen (45)............................................................................................................... 31
Vlambooglassen/ elektrisch lassen (46) ................................................................................ 31
Conventionele lasaanduiding volgens DIN1912 (47)............................................................. 32
Krimp van lasnaden – krimpspanningen (48) ........................................................................ 33
Algemene raadgeving voor het ontwerpen en uitvoeren van lasverbindingen ................... 33
7.8.1 Voldoende lasbaarheid (49) .......................................................................................... 33
7.8.2 Kerfwerking vermijden (50) ........................................................................................... 33
7.8.3 Ruimtelijke spanningstoestanden vermijden (50) ........................................................ 34
7.8.4 Indirecte krimpspanningen vermijden (50) ................................................................... 34
Berekeningen van lasverbindingen ............................................................................................... 35
Spanningscomponenten volgens sterktevoorwaarden EC3 (52) .......................................... 35
Verschillen sterktevoorwaarden (53) .................................................................................... 37
Dimensionering en weerstandscontrole volgens EC3 (54).................................................... 37
Sterktevoorwaarde afleiden volgens EC3 (55) ...................................................................... 39
8.4.1 Enkelvoudige kophoeklassen (55.a) .............................................................................. 39
8.4.2 Tweezijdige kophoeklassen (55.b) ................................................................................ 40
8.4.3 Zijhoeklasten (55.c) ....................................................................................................... 40
8.4.4 Schuine koeklassen (55.d) ............................................................................................. 41
8.4.5 Combinatie zijhoek- en kophoeklassen (55.e)............................................................... 42
Sterktevoorwaarde voor gelaste knooppunten die een moment overbrengen (56) ........... 42
2
Staalbouw I: 2020-2021
,Staalbouw I
Inleiding en algemene begrippen
Definities en algemene kenmerken van staal
Definities (1)
Staal: ijzerlegering geschikt om warm vervormd te worde,. Muv staalsoorten met hoog
chroomgehalte, is het koolstofgehalte 2% → grens staal – ruwijzer.
Staal: elke Fe-C legering met C<2%
Staal: elke Fe-C legering met
• Elaboratie elementen (Si, Mn)
• Onzuiverheden (P,S) Stolling niet eindigt met vorming
• Opgeloste gassen (N, H, O) v/e eutectisch mengsel
• Sporen overige legeringselementen
ijzer – koolstofdiagram (2)
• Cementiet (Fe3C)
• Austeniet = - ijzer
• Ferriet = - ijzer
• Warmtebehandeling → korrelverfijning
• Allotropie: → zie afbeelding
3
Staalbouw I: 2020-2021
, • KRC → kubisch ruimtelijke centrering (ferriet)
• KVS → kubisch vlakken – centrering (Austeniet)
• Hardheid: hoe kleiner C% hoe zachter
• Eutectische mengsels → terzelfdertijd uitkristalliseren van Fe-mengkristallen en Fe3C
belemmerd de korrelgroei van beide kristalvormen
o Ledeburiet (eutect) = austeniet + Fe3C
o Perliet (eutectoid)= lagen ferriet en Fe3C- lamellen
• Oplosbaarheid van C
o Substitutionele mengkristallen → Fe-atoom vervangen door ander metaal atoom
o Interstitiële mengkristallen → Kleine atomen tussen Fe-atomen te nestelen
Eigenschappen staal optimaliseren (3)
Korrelverfijning
• Verhitten tot voldoende T → niet te hoog en lang anders treedt er weer korrelgroei op
• Daarna zo snel mogelijk afkoelen ( + perliet (C<0.3%) → T stijgt → → T daalt → + perliet)
• Sterkte en taaiheid stijgen → kerfslagwaarde stijgt
Hardheid en slijtvastheid verhogen
• Verhitten tot → snel afkoelen (afschrikken) → C geen tijd om af te scheiden tot cementiet
→ ontladen: verwarmen tot 400-500°C, rek verhogen zonder treksterkte en rekgrens dalen
Classificatie van staal (6)
Volgens samenstelling
• Ongelegeerd staal: zo lang bepaalde grenswaarden in tabel niet worden gehaald
• Gelegeerd staal: slechts 1 legeringselement de grenswaarde van in de tabel bereikt
Volgens toepassing
• Staal voor algemeen gebruik
• Kwaliteitsstaal → aandacht tijdens productie
• Speciaalstaaal → bestemd voor warmtebehandelingen
OfwelE
• Constructiestaal → stijfheid, ductiliteit, taaiheid
• Machinestaal
• Gereedschapsstaal → hoger C%
• Weervast staal
• Roestvast staal Zie H corrosie
• Hittebestendig staal
Naar vorm en afmetingen
• Op basis van: productiestadium, vormen en nominale afmetingen, uiterlijk
• Ruwstaal: (vloeibare vorm of blokvorm*)
• *Halffabricaten (vierkant/rechthoekige doorsnede of platte dorsnede*)
• Eindproducten: (walserijproducten en verder bewerkte producten)
4
Staalbouw I: 2020-2021
Inleiding en algemene begrippen .................................................................................................... 3
Definities en algemene kenmerken van staal ......................................................................... 3
Classificatie van staal (6) ......................................................................................................... 4
Staal voor courant gebruik in de staalbouw.................................................................................... 5
Indeling en conventionele aanduiding (7) ............................................................................... 5
Desoxidatietoestanden van staal (9) ....................................................................................... 7
Kerfslagproef volgens Charpy (10!) ......................................................................................... 8
Lasbaarheid (11) ...................................................................................................................... 9
Informatie bijzondere soorten/kwaliteiten/types constructiestaal (12) ................................ 9
Materiaalkeuze (14) .............................................................................................................. 10
Smeedstaal vs gietstaal (15) .................................................................................................. 11
Producten en handelsvormen ....................................................................................................... 11
Warmgewalste producten ..................................................................................................... 11
3.1.1 Lange walserijproducten (16) ........................................................................................ 11
3.1.2 Platte walserijproducten (16) ........................................................................................ 11
3.1.3 IPE vs HE (17) ................................................................................................................. 12
3.1.4 IPN vs IPE (18) ................................................................................................................ 12
3.1.5 HEB vs HEA en HEM (19) ............................................................................................... 12
3.1.6 Dwarskrachtenmiddelpunt (20) .................................................................................... 13
Afgeleide producten (21)....................................................................................................... 13
3.2.1 Hybride ligger (23) ......................................................................................................... 13
3.2.2 Buisprofielen.................................................................................................................. 13
3.2.3 Koudgevormde profielen............................................................................................... 13
3.2.4 Innovaties ...................................................................................................................... 13
Staalframebouw als alternatief voor klassieke staalconstructie (22) ................................... 15
Fabricage (27) ........................................................................................................................ 15
Corrosie (28) .................................................................................................................................. 17
Algemene corrosie (29) ......................................................................................................... 17
Lokale corrosie (29) ............................................................................................................... 18
Roestvast staal....................................................................................................................... 19
Berekeningsaspecten – algemeen ................................................................................................. 20
(vloei) criterium van Hüber-Henky-von Mises (30?) ............................................................. 20
Sterkte- en vervormingsberekeningen in GGT onder buigingsbelasting (32) ....................... 21
Berekeningsaspecten – wringing................................................................................................... 22
1
Staalbouw I: 2020-2021
, Theorie van Saint – Venant voor zuivere wringing (34) ........................................................ 22
Dunwandig open gewalst profiel onderworpen aan wringing (35) ...................................... 23
Dunwandig ééncellig kokerprofielen onderworpen aan wringing (36) ................................ 25
Meercellige kokerprofielen of profielen met tussenschoten onderworpen aan wringing (37)
26
Dikwandige kokers + massieve staven (38) ........................................................................... 28
Dwarskrachtmiddelpunt (39) ................................................................................................ 28
Open dunwandige gewalste profielen vs kokerprofielen (40) .............................................. 29
Lastechnologie ............................................................................................................................... 30
Algemene kenmerken + voor- & nadelen (42) ...................................................................... 30
Overzicht beschikbare lastechnieken (43) ............................................................................ 30
Elektrisch weerstandslassen (44) .......................................................................................... 31
Gassmeltlassen (45)............................................................................................................... 31
Vlambooglassen/ elektrisch lassen (46) ................................................................................ 31
Conventionele lasaanduiding volgens DIN1912 (47)............................................................. 32
Krimp van lasnaden – krimpspanningen (48) ........................................................................ 33
Algemene raadgeving voor het ontwerpen en uitvoeren van lasverbindingen ................... 33
7.8.1 Voldoende lasbaarheid (49) .......................................................................................... 33
7.8.2 Kerfwerking vermijden (50) ........................................................................................... 33
7.8.3 Ruimtelijke spanningstoestanden vermijden (50) ........................................................ 34
7.8.4 Indirecte krimpspanningen vermijden (50) ................................................................... 34
Berekeningen van lasverbindingen ............................................................................................... 35
Spanningscomponenten volgens sterktevoorwaarden EC3 (52) .......................................... 35
Verschillen sterktevoorwaarden (53) .................................................................................... 37
Dimensionering en weerstandscontrole volgens EC3 (54).................................................... 37
Sterktevoorwaarde afleiden volgens EC3 (55) ...................................................................... 39
8.4.1 Enkelvoudige kophoeklassen (55.a) .............................................................................. 39
8.4.2 Tweezijdige kophoeklassen (55.b) ................................................................................ 40
8.4.3 Zijhoeklasten (55.c) ....................................................................................................... 40
8.4.4 Schuine koeklassen (55.d) ............................................................................................. 41
8.4.5 Combinatie zijhoek- en kophoeklassen (55.e)............................................................... 42
Sterktevoorwaarde voor gelaste knooppunten die een moment overbrengen (56) ........... 42
2
Staalbouw I: 2020-2021
,Staalbouw I
Inleiding en algemene begrippen
Definities en algemene kenmerken van staal
Definities (1)
Staal: ijzerlegering geschikt om warm vervormd te worde,. Muv staalsoorten met hoog
chroomgehalte, is het koolstofgehalte 2% → grens staal – ruwijzer.
Staal: elke Fe-C legering met C<2%
Staal: elke Fe-C legering met
• Elaboratie elementen (Si, Mn)
• Onzuiverheden (P,S) Stolling niet eindigt met vorming
• Opgeloste gassen (N, H, O) v/e eutectisch mengsel
• Sporen overige legeringselementen
ijzer – koolstofdiagram (2)
• Cementiet (Fe3C)
• Austeniet = - ijzer
• Ferriet = - ijzer
• Warmtebehandeling → korrelverfijning
• Allotropie: → zie afbeelding
3
Staalbouw I: 2020-2021
, • KRC → kubisch ruimtelijke centrering (ferriet)
• KVS → kubisch vlakken – centrering (Austeniet)
• Hardheid: hoe kleiner C% hoe zachter
• Eutectische mengsels → terzelfdertijd uitkristalliseren van Fe-mengkristallen en Fe3C
belemmerd de korrelgroei van beide kristalvormen
o Ledeburiet (eutect) = austeniet + Fe3C
o Perliet (eutectoid)= lagen ferriet en Fe3C- lamellen
• Oplosbaarheid van C
o Substitutionele mengkristallen → Fe-atoom vervangen door ander metaal atoom
o Interstitiële mengkristallen → Kleine atomen tussen Fe-atomen te nestelen
Eigenschappen staal optimaliseren (3)
Korrelverfijning
• Verhitten tot voldoende T → niet te hoog en lang anders treedt er weer korrelgroei op
• Daarna zo snel mogelijk afkoelen ( + perliet (C<0.3%) → T stijgt → → T daalt → + perliet)
• Sterkte en taaiheid stijgen → kerfslagwaarde stijgt
Hardheid en slijtvastheid verhogen
• Verhitten tot → snel afkoelen (afschrikken) → C geen tijd om af te scheiden tot cementiet
→ ontladen: verwarmen tot 400-500°C, rek verhogen zonder treksterkte en rekgrens dalen
Classificatie van staal (6)
Volgens samenstelling
• Ongelegeerd staal: zo lang bepaalde grenswaarden in tabel niet worden gehaald
• Gelegeerd staal: slechts 1 legeringselement de grenswaarde van in de tabel bereikt
Volgens toepassing
• Staal voor algemeen gebruik
• Kwaliteitsstaal → aandacht tijdens productie
• Speciaalstaaal → bestemd voor warmtebehandelingen
OfwelE
• Constructiestaal → stijfheid, ductiliteit, taaiheid
• Machinestaal
• Gereedschapsstaal → hoger C%
• Weervast staal
• Roestvast staal Zie H corrosie
• Hittebestendig staal
Naar vorm en afmetingen
• Op basis van: productiestadium, vormen en nominale afmetingen, uiterlijk
• Ruwstaal: (vloeibare vorm of blokvorm*)
• *Halffabricaten (vierkant/rechthoekige doorsnede of platte dorsnede*)
• Eindproducten: (walserijproducten en verder bewerkte producten)
4
Staalbouw I: 2020-2021
