Issuu on Google+

Basisboek deel 1 in de serie (Over)spannend staal


Basisboek 1

ast l

d n e n n a p s ) r e v o (

een uitgave van


serie: (Over)spannend staal deel 1: Basisboek 4e geheel herziene druk samensteller: W.H. Verburg redactie: M.A. Barendsz en C.H. van Eldik vormgeving: Fig.84 uitgave: Bouwen met Staal ISBN 90-72830-45-8

eerste druk 1993 tweede druk 1994 derde druk 1996

Š Bouwen met Staal 2004 Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand en/of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch door fotokopieÍn, opnamen of op enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. Aan de totstandkoming van deze publicatie is de uiterste zorg besteed. Desondanks zijn eventuele (druk)fouten en onvolkomenheden niet uit te sluiten. De uitgever sluit, mede ten behoeve van al degenen die aan deze publicatie hebben meegewerkt, elke aansprakelijkheid uit voor directe en indirecte schade, ontstaan door of verband houdende met de toepassing van deze publicatie. Bouwen met Staal www.bouwenmetstaal.nl

4


V O O RW O O R D Het Basisboek, geschreven op HBO/TU-niveau, is voor architecten én voor constructeurs de eerste kennismaking met het gebruik en de toepassing van staal in bouw. De inhoud van het boek vormt het basisgereedschap voor het ontwerpen van staalconstructies voor hallen, verdiepinggebouwen, woningbouw en civiele constructies. De lezer wordt kort en bondig geïnformeerd over de eigenschappen van staal, de mogelijkheden om het materiaal te vervormen en te bewerken en de wijze waarop met staal constructiedelen zijn samen te stellen. Ook informatie over brandveiligheid, conserveren, onderhoud en milieu ontbreken niet. Met eenvoudige vuistregels zijn de dimensies van de meest voorkomende staalconstructies gemakkelijk in te schatten of te berekenen. Het Basisboek is het eerste deel uit de serie '(Over)spannend staal'. Construeren A, het tweede deel, gaat in op het toetsen van gangbare staalconstructies. Het derde deel, Construeren B, behandelt de meer theoretische achtergronden. Deel vier, Rekenvoorbeelden, bevat eenentwintig uitgewerkte rekenvoorbeelden van liggers en kolommen. Staalprofielen, het vijfde deel in de serie, bevat profielgegevens en technische gegevens.

Bij de eerste druk Nieuwe ontwikkelingen in de staalconstructiebranche én het verschijnen van de nieuwe voorschriften Staalconstructies (TGB 1990) besloten het Staalbouwkundig Genootschap (nu: vereniging Bouwen met Staal) tot het uitgeven van een serie studieboeken over staalconstructies. In de jaren vijftig en zestig van de vorige eeuw was arbeid goedkoop en staal duur. In de jaren daarna lagen de verhoudingen juist andersom. Tegenwoordig moet een ontwerper niet streven naar een minimumgewicht van een constructie, maar juist naar een zo laag mogelijke totale prijs, naar een optimum van arbeidsinspanning en tonnen staal. De huidige trend om zoveel mogelijk werkzaamheden van de bouwplaats weg te halen is bij staalconstructies al zeer sterk doorgevoerd. Een staalconstructie wordt geheel in de werkplaats gefabriceerd en, indien nodig, geconserveerd. Op de bouwplaats wordt uitsluitend nog gemonteerd. Op initiatief van de Commissie Kennisoverdracht van het Staalbouwkundig Genootschap is het Basisboek begeleid door de volgende commissieleden: – mw.ir. J. M. Boonstra, Staalbouwkundig Genootschap; – ir. G.C.A.J. Kitzen, Hogeschool Gelderland; – ir. J.G. Kraus, Adviesbureau D3BN; – ing. R. Lutke Schipholt, Staalbouwkundig Genootschap; – ing. M.C.M. van Maarschalkerwaart, ABT adviesbureau voor bouwtechniek; – G. de Man, oud-medewerker Hollandia; – ir. J.H. Pesman, Architectenbureau Cepezed; – ir. W.H. Verburg, Staalbouw Instituut. Naast de inspanningen van de vele auteurs, is ook dankbaar gebruik gemaakt van lesbrieven geschreven in het kader van het European Steel Design Education Programme (ESDEP). Dankzij de niet-aflatende inspanningen van ir. W.H. Verburg – werkzaam bij het Staalbouw Instituut (nu: Bouwen met Staal) – als coördinator én als auteur van een groot aantal hoofdstukken heeft het Basisboek gezicht en inhoud gekregen. Rotterdam, november 1993

5


Bij de vierde druk Het Basisboek was in 1993 het eerste nieuwe (en complete) studieboek over staal en staalconstructies in het Nederlands sinds lange tijd. Het boek voorzag in een duidelijke behoefte: vrijwel alle hogescholen en universiteiten gebruiken het boek (of delen daarvan) inmiddels in het onderwijs. Maar ook de praktijk toonde volop belangstelling voor een boek waarin beknopt alle kennis over het ontwerpen in staal is gebundeld. Na 1993 is het Basisboek nog twee keer herdrukt, waarbij de inhoud vrijwel ongewijzigd bleef en de tekst slechts op ondergeschikte punten werd verbeterd of aangepast. Nu zo'n tien jaar na het verschijnen van de eerste druk was de inhoud van het Basisboek aan herziening toe. De hoofdopzet van het boek is nauwelijks veranderd. Wel zijn vrijwel alle teksten geheel herschreven en geactualiseerd. Nieuw is een hoofdstuk over milieusparend bouwen; bovendien is het boek geheel in kleur uitgevoerd. De vierde druk van het Basisboek is begeleid door een klankbordgroep, bestaande uit: – ing. C.A.M. Bal, Hogeschool Brabant; – mw.ir. J. M. Boonstra, Bouwen met Staal; – ir. J.W. Hendriks, Haagse Hogeschool; – ir. M. Horikx, Hogeschool van Amsterdam; – ir. J.W. Gerner, Hogeschool InHolland; – ir. G.C.A.J. Kitzen, Hogeschool van Arnhem en Nijmegen; – ir. A. Rolloos, Hogeschool Rotterdam & Omstreken; – ir. F. Soons, TU Delft Faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen; – ir. H.B.J. Wessels, Christelijke Hogeschool Windesheim; – ing. M.L.M. Zegers, Hogeschool van Utrecht. Daarnaast zijn de meeste afzonderlijke hoofdstukken tevens gelezen en van commentaar voorzien door andere docenten en door mensen uit de praktijk. De samenstelling van het nieuwe Basisboek lag ook nu weer in handen van ir. W.H. Verburg. Rotterdam, januari 2004

6


INHOUD 1

2

3

DE TAAL VAN STAAL

13

prof.ir. J. Westra en ir. M.H.P.M. Willems (Faculteit Bouwkunde, TU Eindhoven) 1.1 OriĂŤntatie Bouwen met ijzer Lichter en onbrandbaar Gegoten ijzeren onderdelen Nieuwe producten, nieuwe eigenschappen 1.2 Theorie en praktijk Engelse pionierskunst Franse nauwgezetheid Scheiding der geesten 1.3 De taal van de tijd Ontmantelen en ontrafelen 1.4 Architectuur en productie Kracht en vorm Skelet en frame De eerste wolkenkrabbers Steel-framed buildings Schaalvergroting Gevelafwerking 1.5 De volgende generatie Verwerking Bewerking Bestendigheid 1.6 Evaluatie De strijd is over Over de strijd

13 13 14 15 16 17 18 19 20 20 21 21 22 23 23 24 24 25 25 26 27 27 27 27 29

HET MAKEN VAN STAAL

31

M.A. Barendsz (Bouwen met Staal) 2.1 Bereiding Hoogoven Elektro-oven 2.2 Gieten Blokgieten Continugieten 2.3 Walsen en gloeien Gloeien Walsen 2.4 Materiaaleigenschappen 2.5 Walsproducten Lijnvormig Vlakvormig Normen

32 32 34 35 35 35 36 36 36 37 38 38 39 39

SOORTEN, EIGENSCHAPPEN EN TOEPASSINGEN

41

ir. W.H. Verburg (staalbouwkundig adviseur) 3.1 Bouwmateriaal 3.2 Soorten Constructiestaal Gietstaal Roestvast staal Weervast staal Gietijzer 3.3 Eigenschappen Mechanische eigenschappen Productietechnische eigenschappen Fysische eigenschappen Chemische eigenschappen

41 44 45 46 47 47 49 50 50 52 54 54

7


3.4 3.5

4

5

8

Kiezen Bestellen

54 55

VERVORMEN EN BEWERKEN

57

ir. W.H. Verburg (staalbouwkundig adviseur) 4.1 Van constructief ontwerp naar werktekening 4.2 Technieken voor vervorming en bewerking 4.3 Van plaat tot pyloon Coderen Platen snijden Voorbewerken lasnaad Rolbuigen Zetten Samenbouwen Aflassen Controleren en afwerken Conserveren Transport 4.4 Van balk tot constructie Ravelen Buigwalsen Montage 4.5 Van buis tot ruimtelijke constructie 4.6 Van coil tot koudprofiel Slitten Rolvormen 4.7 Van schroot tot gietstuk 4.8 Conserveren Beitsen Stralen Metallieke deklagen Thermisch verzinken Aluminiseren

57 58 59 59 60 60 61 62 62 62 63 63 63 64 64 65 66 66 67 67 68 68 69 69 70 70 70 72

CONSTRUCTIEDELEN

73

ir. W.H. Verburg (staalbouwkundig adviseur) Van halffabrikaat naar constructiedeel Dimensioneren 5.1 Trekstaven Doorsnedevorm Verbindingen 5.2 Drukstaven Knik Doorsnedevorm Dimensioneren 5.3 Staven belast op buiging Krachtsverdeling bij buiging Doorsnedevorm Dimensioneren 5.4 Verbanden, portalen en schijven Verbanden Portalen Schijven Dimensioneren 5.5 Ruimtelijke constructies Ruimtevakwerken Cilinderschalen Hypparschalen Gespaakte wielen 5.6 Verbindingsmiddelen Bouten en moeren Pennen Schroeven Schietnagels Klinknagels

73 73 74 74 74 75 75 76 78 80 80 80 86 89 89 89 90 90 91 91 92 92 93 94 94 95 96 96 96


6

7

8

9

VOORSCHRIFTEN VOOR STAALCONSTRUCTIES

97

mevr.ir. B.W.E.M. van Hove (Faculteit Bouwkunde, TU Eindhoven) 6.1 Bouwbesluit 6.2 Nederlandse voorschriften 6.3 Europese voorschriften

97 99 102

BESTEK

103

M.M. Kuijt (Ingenieursbureau Multical) en ir. J.H. Reusink (Ingenieursbureau Gemeentewerken Rotterdam) 7.1 Vormen van aanbesteden 7.2 Algemene voorwaarden 7.3 Bestek 7.4 Besteksmethodiek 7.5 Procedure 7.6 Algemene besteksbepalingen Overzicht van algemene gegevens Voor het werk geldende voorwaarden 7.7 Technische besteksbepalingen Aanvullende technische eisen en uitvoeringsbepalingen Werkomschrijving van stalen onderdelen en bijbehorende eisen

103 105 105 107 107 108 108 108 109 109 112

CONSERVERING EN ONDERHOUD

113

L. Carri贸n Lara (oud-medewerker Corus IImuiden) 8.1 Onderhoudsbewust ontwerpen Agressiviteit van de omgeving Levensduur Materiaalkeuze Vormgeving Bereikbaarheid en inspecteerbaarheid 8.2 Voorbehandeling Staalklasse Reinheid Ruwheid 8.3 Keuze conserveringssysteem Milieu Verfsystemen Keuze Metallieke deklagen Keuze

114 114 117 118 120 123 124 124 125 125 126 126 126 128 129 129

BRANDVEILIGHEID VAN GEBOUWEN EN DRAAGCONSTRUCTIES

131

dr.ir. 9.1 9.2 9.3 9.4

9.5

9.6 9.7 9.8

9.9

A.F. Hamerlinck (Bouwen met Staal en Adviesbureau Hamerlinck) Doelstellingen van brandveiligheid Ontwikkeling van een brand Ontwerpen van brandveilige gebouwen Ontwerpen volgens brandveiligheidsconcepten Veiligheidseisen bij brand Constructieve veiligheid bij brand Eisen voor verdiepinggebouwen Eisen voor hallen Gelijkwaardigheid Het bijzondere belastinggeval brand Componentbenadering Thermische belasting Mechanische belasting Gedrag van staalconstructies bij brand Ontwerpen van staalconstructies bij brand Ontwerpen van verdiepinggebouwen bij brand Twee bouwlagen (eis: 20/30 minuten) Drie of meer bouwlagen (eis: 60/90/120 minuten) Ontwerpen van hallen bij brand Onbeschermd staal Compartimenteren

131 131 132 133 134 135 136 137 139 140 141 141 141 142 144 144 144 146 152 152 153

9


10 MILIEUSPAREND BOUWEN ir. W.H. Verburg (staalbouwkundig adviseur) 10.1 Milieubelasting van de gebouwde omgeving 10.2 Beperken milieubelasting Woningen Woongebouwen Hallen Verdiepingbouw Civiele constructies 10.3 Meten milieubelasting Levenscyclusanalyse Regelgeving 10.4 Recycling en hergebruik

11 DETAILLEREN EN VERBINDEN ir. W.H. Verburg (staalbouwkundig adviseur) 11.1 Detailleren Uitgangspunten Zonder detaillering geen constructie 11.2 Verbinden Mechanisch gedrag van verbindingen Verbindingen in de praktijk Veel voorkomende verbindingen

12 TOETSEN mevr.ir. B.W.E.M. van Hove (Faculteit Bouwkunde, TU Eindhoven) 12.1 TGB 1990 Staalconstructies 12.2 Schematisering Geometrie Opleggingen Constructietype Verbindingen 12.3 Rekenmethode 12.4 Respons van de constructie Doorsnedeclassificatie Krachtsverdeling 12.5 Toetsing van constructiedelen Sterkte Stijfheid Stabiliteit 12.6 Toetsen van verbindingen Geboute verbindingen Gelaste verbindingen

13 DE SMAAK VAN STAAL ir. P.G. Vollaard (architect en publicist) Ontwerpen is kiezen Construeren is ontwerpen Ontwerpen in staal Sterk en licht Samenwerken Ruimtelijk stelsel van staven De knoop Prefabricage Abstract en expressief Smaak van staal

14 HALLEN prof.ir. H.H. Snijder (Faculteit Bouwkunde, TU Eindhoven) 14.1 Inleiding 14.2 Draagconstructie Overdracht van horizontale belasting Overdracht van verticale belasting Sterkte, stijfheid en stabiliteit Constructieve systemen

10

157 158 158 158 160 161 162 164 165 165 166 166

169 169 169 176 176 176 178 182

185 185 187 187 188 188 191 192 194 194 195 198 198 203 204 207 207 210

213 213 214 214 214 216 217 217 218 219 220

221 221 223 228 229 234


14.3 Ontwerpen Classificatie van hallen Classificatie van dakvormen Vorm, functie en draagconstructie Ontwerpoverwegingen

15 VERDIEPINGGEBOUWEN ir. W.H. Verburg (staalbouwkundig adviseur) 15.1 Functionaliteit 15.2 Draagconstructie Kolommen Vloerconstructies Stabiliteitsconstructies (steungevende constructies) Draagconstructies in de gevelzone 15.3 Ontwerpen van draagconstructies 15.4 Voorbeelden Parkeergarage Tivoli, Tilburg Gebouw Indoor Karting, Delft Supermarkt A-Markt, Amsterdam Bedrijfsverzamelgebouw De Reeuwijkse Poort, Reeuwijk Bestuursgebouw De Lens, Nieuwegein Kantoorgebouw Kennemerplein, Haarlem Kantoorgebouw Rembrandttoren, Amsterdam Kantoorgebouw World Port Center, Rotterdam

16 WONINGBOUW ir. C.P.A. van Lamoen (architectenbureau Kees van Lamoen) 16.1 Scala aan toepassingen 16.2 In de praktijk Balk en kolom Portaal Spant Skelet Frame 16.3 Stadswoning 16.4 Renovatieproject 16.5 Vrijstaande villa

17 AFBOUW

243 243 244 246 247

251 251 253 254 254 262 267 270 272 272 273 274 274 276 277 279 281

285 286 286 287 288 289 289 292 294 296 298

301

prof.ir. J. Brouwer (emeritus-hoogleraar Faculteit Bouwkunde, TU Delft) 17.1 Scheiding binnen-buiten Binnendozen en beplating Sandwichpanelen Raamprofielen 17.2 Scheiding binnen-binnen

301 301 303 305 306

17.3 Staalplaat 17.4 Bouwdelen

308 309

18 CIVIELE CONSTRUCTIES ir. J.H. Reusink (Ingenieursbureau Gemeentewerken Rotterdam) Internationaal karakter 18.1 Uitgangspunten bij het ontwerp 18.2 Vaste bruggen Plaatliggerbruggen Kokerliggerbruggen Vakwerkbruggen Boogbruggen Tuibruggen Hangbruggen Bijzondere bruggen

311 312 313 318 318 319 320 321 322 324 325

11


Beweegbare bruggen Ophaalbruggen Basculebruggen Draaibruggen Hefbruggen Klapbruggen Staartbruggen Bijzondere beweegbare bruggen 18.4 Waterbouw Sluizen Stuwen Stormvloedkeringen 18.5 Offshore Exploiratieplatforms Productieplatforms 18.6 Overige civiele constructies Tunnels uit geprofileerde staalplaat Millennium-projecten Gestapelde infrastructuur

12

18.3

326 327 328 328 328 328 328 329 331 331 332 332 333 333 333 335 335 335 336

19 ONTWERPVOORBEELD GESCHOORDE HAL

337

ir. A.J.M. Vos (EVR Anssems Staalconstructeurs) 19.1 Inleiding Voorontwerp Definitief ontwerp 19.2 Voorontwerp Aan welke eisen moet de draagconstructie voldoen? Bouwlocatie Bouwwerk Belastingen Stabiliteit Draagconstructie Gordingen Dakliggers Randliggers Kolommen Overzichtstekening Voorlopige funderingsbelastingen Voorlopige materiaaluittrek 19.3 Definitief ontwerp

337 337 338 339 339 339 340 341 342 343 352 356 360 362 364 364 365 366

FOTOVERANTWOORDING

367


BB00