College STAAL 1 (KO4) 7P250 Trimester 5B, college 4 - PowerPoint by UexUDW

VIEWS: 86 PAGES: 48

									                                                   TU/e

TECHNISCHE UNVERSITEIT EINDHOVEN
FACULTEIT BOUWKUNDE Constructief Ontwerpen (BCO)
Colleges Staalconstructies 1 / CO4 / 7P250
Lentetrimester / donderdag 5e en 6e uur



Docenten : prof. ir. H.H. Snijder
           dr. ir. J.C.D. Hoenderkamp
           prof. ir. F. Soetens



                                                    1
                                                              TU/e
Coll. nr. Onderwerp

1       Introductie / Staalconstructies in gebouwen
2       Het materiaal staal / Fabricage en constructiedelen
3       Liggers
4       Kolommen
5       Verbindingen
6       Brandveiligheid / Corrosiebescherming
7       Gebouwen
8       Aluminium / Vragen en vraagstukken



                                                               2
                                                         TU/e
              College STAAL 1 (CO4) 7P250
                   Trimester 6, college 1
Introductie Staalconstructies in Gebouwen
   8
   9.1 en 9.2
   14.3

  1e uur      film ‘Staal biedt zoveel meer’ (10 min)
              college
  2e uur      film ‘Bedrijfsgebouw in staal’ (16 min)
              vervolg college

                                                          3
KENNIS STAALCONSTRUCTIES                      TU/e

NORMALISATIE               MECHANICA
VOORSCHRIFTEN              MATERIAAL
RICHTLIJNEN                PRODUCTEN
                           CONSTRUCTIES
                           VERBINDINGEN
ARCHITECT                  FABRICAGE
CONSTRUCTEUR               MONTAGE
AANNEMER                   CORROSIE + BRAND


                                               4
                                               TU/e
NORMEN + RICHTLIJNEN


CONSTRUCTIE  DRAGER     BELASTINGEN


BELASTING - CONSTRUCTIE - FUNDERING - GROND


KEUZE DRAAGCONSTRUCTIE         CONSTRUCTIEF
                               ECONOMISCH
                               ESTHETISCH


                                                5
AFMETINGEN       STERK                      TU/e
                 STIJF
                 STABIEL


ONTWERP       ONTWERPREGELS
CONTROLE      TOETSINGSREGELS
                    
               NORMEN
               RICHTLIJNEN
                             }   VOORSCHRIFTEN




                                                 6
 BOUWBESLUIT                                   TU/e
AMVB   KRACHT VAN WET
VEILIGHEID-GEZONDHEID-BRUIKBAARHEID-ENERGIEZUINIGHEID
EISEN STELLEN AAN BOUWWERKEN
PUBLIEKRECHT (overheid)  PRIVAATRECHT
PRESTATIE-EISEN (VEILIGHEID) + BEPALINGSMETHODEN
                                     
                              NEN - NORMEN
                              GELIJKWAARDIGHEID
                              KWALITEITSVERKLARINGEN
                              (PRODUCT CERTIFICATIE)
                                                   7
                            TU/e
RELATIESCHEMA BOUWBESLUIT




                             8
                                             TU/e
NORMEN
DRAAGCONSTRUCTIE: CONSTRUCTIEVE VEILIGHEID
BOUWBESLUIT   NORMEN (TGB’s)




                                              9
NORMEN VOOR STAALCONSTRUCTIES                     TU/e
    NEN 6770    Basiseisen en basisrekenregels
    NEN 6771    Stabiliteit
    NEN 6772    Verbindingen
    NEN 6773    Dunne plaat
    NEN 6774    Keuze staalkwaliteit
    NEN 6702    Belastingen en vervormingen
90% van de constructies        NEN 6770
                          :
in gebouwen                    NEN 6702



                                                   10
RICHTLIJNEN (los van bouwbesluit)                        TU/e
TOEPASSEN VIA GELIJKWAARDIGHEIDSBEGINSEL

RSPS 1980        Richtlijnen voor het toepassing van geprofileerde
                 stalen platen als schijfconstructie
RSBL 1983        Richtlijnen voor het ontwerpen en de
                 vervaardiging van staal-beton liggers
RSBK 1984        Richtlijn voor het ontwerp en de vervaardiging
                 van staal-beton kolommen
RGSP 1985        Reken- en beproevingsmethoden ter bepaling van
                 de sterkte en stijfheid van trapeziumvormige
                 geprofileerde stalen platen
RSBV 1990        Richtlijnen voor het ontwerp en de vervaardiging
                 van staalplaat-betonvloeren
                                                            11
RICHTLIJNEN (los van bouwbesluit)                        TU/e
TOEPASSEN VIA GELIJKWAARDIGHEIDSBEGINSEL

RSBV 1984        Toleranties voor staalconstructies ten behoeve
                 van bouwkundige aspecten en de sterkte,
                 stijfheid en stabiliteit
      1984       Richtlijnen voor de keuze van de staalkwaliteit
                 voor overwegend statisch belaste
                 bouwconstructies (correcties 1985)
RKP   1990       Richtlijn voor het berekenen en beproeven van
                 koudgevormde lijnvormige stalen profielen
RS    1990       Reken- en beproevingsmethoden ter bepaling
                 van de sterkte en stijfheid van sandwichpanelen

                                                            12
EUROPESE NORMEN                              TU/e
NEDERLAND    :    NNI   NEN-NORMEN

EUROPA       :    CEN EN-NORMEN (EUROCODES)

NAD          :    VAN TOEPASSING VERKLAREN

NAD + EN     :    VIA GELIJKWAARDIGHEIDSBEGINSEL
                  BOUWBESLUIT




                                              13
Eurocode 1   Basis of design and actions on structures
Eurocode 2   Design of concrete structures
                                                                 TU/e
Eurocode 3   Design of steel structures
 Part 1.1    General rules and rules for buildings
 Part 1.2    Fire resistance
 Part 1.3    Cold formed thin gauge members and sheeting
 Part 2      Bridges and plated structures
 Part 3      Towers, masts and chimneys
 Part 4      Tanks, silos and pipelines
 Part 5      Piling
 Part 6      Crane structures
 Part 7      Marine and maritime structures
 Part 8      Aggricultural structures
Eurocode 4   Design of composite steel and concrete structures
Eurocode 5   Design of timber structures
Eurocode 6   Design of masonry structures
Eurocode 7   Geotechnics, design
Eurocode 8   Design of structures for earthquake resistance
Eurocode 9   Design of aluminium structures
                                                                  14
                                                     TU/e
EUROPESE RICHTLIJNEN ECCS-RECOMMENDATIONS

ECCS 43   Recommendations for the fatigue design of steel
          structures
ECCS 44   Behaviour and design of steel plated structures
ECCS 49   European recommendations for the design of
          light gauge steel members
ECCS 50   Protection of steelstructures against
          corrosion by coating
ECCS 56   Buckling of steel shells: European recommendations
ECCS 60   Design of longitudinally stiffened webs and of
          stiffened compression flanges
ECCS 67   Analysis and design of steel frames with semirigid
          joints
                                                       15
                                              TU/e
TIJDSCHRIFTEN


   BOUWEN MET STAAL

   DER STAHLBAU

   CONSTRUCTION METALLIQUE

   JOURNAL OF CONSTRUCTIONAL STEEL
    RESEARCH

   PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OF CIVIL
    ENGINEERS

                                               16
LITERATUUR                                        TU/e
   (OVER)SPANNEND STAAL        - BASIS
                                - CONSTRUEREN A
                                - CONSTRUEREN B

   STAALBOUWCONSTRUCTIES (J.H. JONKEREN)

   STAALBOUW ATLAS (F. HART, W. HENN en H. SONTAG)

   BEREKENINGEN VAN CONSTRUCTIES (DEEL )
    (D. VAN DE PITTE)

   STAHL IM HOCHBAU

   PUBLICATIES BOUWEN MET STAAL
                                                      17
                                                                         TU/e
ORGANISATIES


     Soort STAALBOUW                              ALGEMEEN

             Algemene     constructie-   staalpro-   lastechniek   normalisatie
 regio       vereniging   werkplaatsen   ducenten

 Nationaal   BmS          SNS            (BmS)       NIL           NNI

 europees    -            ECCS           (ECCS)      -             CEN

 inter-      IABSE        -              IISI        IIW           ISO
 nationaal


 BmS BOUWEN MET STAAL kennisoverdracht research
 belangenbehartiging promotie voorlichting
                                                                          18
REKENEN MET DE TGB-STAAL                          TU/e
NEN 6770      BASIS               ‘eenvoudig’
NEN 6771      STABILITEIT
NEN 6772      VERBINDINGEN    }   ‘ingewikkeld’

NEN 6770:     H1 t/m H10 BASISEISEN
               uiterste grenstoestand
               bruikbaarheidsgrenstoestand
               voorwaarden
               belastingen
               materiaal
              H11 t/m H14 BASISREKENREGELS
               sterkte
               stabiliteit
               verbindingen
               krachtsindeling                     19
                                                    TU/e
NEN 6770  STERKTE  R

NEN 6702  BELASTING  S


    belasting
     Ractueel
     Rd                    ontwerpsterkte
     Sd                    ontwerpbelasting




                                     Unity checks

                              vervorming             20
                                              TU/e

                           S = effect van acties op
                 Rk
                               de constructie
          Rd              R = weerstand van
                 M
                               de constructie


mS                    mR
     Sd  Sk .  F




                                                 21
                                                             TU/e
NEN 6702 BELASTINGEN

Gebouwen            Veiligheidsklassen
                    1. Hoge faalkans tuinbouwkas
                    2. Gem. faalkans woningen
                    3. Kleine faalkans stations

veiligheidsklasse             referentieperiode (i.h.a. 50 jr)
                              belastingfactoren




                                                                  22
TU/e




 23
                                                    TU/e
Grenstoestanden: UITERSTE GRENSTOESTAND
                 BRUIKBAARHEIDSGRENSTOESTAND

U.G.        EVENWICHT
            STABILITEIT          >1
            STERKTE

B.B.G.      VERVORMINGEN
            SCHEURVORMING        =1
            TRILLINGEN

BELASTINGEN IN NEN 6702:

            H7:   (G) permanente belasting
            H8:   (Q) veranderlijke belasting
            H9:   (F) bijzondere belasting

            EXTREEM              MOMENTAAN          24
BELASTINGCOMBINATIES
                                                     TU/e


U.G.

Fundamenteel    G +  Q1   +   Q2 +   Q3 + ….

Bijzonder      G+F        +   Q1 +   Q2 + ….


B.B.G.

Incidenteel     G +  Q1   +   Q2 +   Q3 + ….

Momentaan       G +   Q1 +   Q2 +   Q3 + ….
                                                      25
NEN 6702 VERVORMINGEN                             TU/e
EISEN M.B.T.   B.B.G.

        bijkomende doorbuiging
        horizontale doorbuiging
        doorbuiging eindtoestand
        trillingen

Ueind  0.004     daken en vloeren

Ubij    0.004    daken
        0.003    vloeren
        0.002    vloeren met scheidingswanden


                                                   26
                            TU/e
Utot = Uel + Ukr
Ubij  = Utot + Uon
Ueind = Utot - Uze



                     Uze   Uon
                                       Utot
                           Ubij




                                  27
DRAAGCONSTRUCTIES (HALLEN)                                           TU/e
OVERBRENGEN VAN BELASTINGEN

HOOFDDRAAGCONSTRUCTIE (STAALSKELET)

 Kolommen
                                            Dakbalken
                                            (raamwerken)
 liggers                    gordingen
 gordingen
 verbanden




                                                                    Knikkoppeling
                                                        regelwerk

              Hoofddraag-                hoofddraagconstructie
              constructie   verbanden                                   28
                                                        TU/e
Verticale belasting:   E.G.
                       veranderlijke belasting
                       wind (zuiging + overdruk)

Gording      Dakligger     Kolom      Fundering

Functie gordingen:          verticale belasting afdragen
                            verdelen horizontale
                             belasting over verbanden
                            kip-steun
                            deel van windligger



                                                            29
          steunkrachten           TU/e


                          Spant




gording




                                   30
HORIZONTALE BELASTING:             wind                        TU/e
                                   scheefstand
                                   hijsvoorzieningen

Over te dragen naar fundering door:
       horizontale en verticale verbanden (geschoord)
       raamwerken (ongeschoord)

GESCHOORD             Stabiliteitsligger


                                                           liggerhoogte
                      Dwarsdrsn




                                                 gevelkolom
                                                                  31
                                               TU/e
                                liggerhoogte




                     gevelkolom
               




liggerhoogte




                  gevelkolom


                                                32
                                                              TU/e

            gording

scharnier
                                     Fa         h



                                Fa

                                     S         Windrichting




                      Fa = (1/2hs) . (qwind)




                                                               33
                                                            TU/e
 Fa = (1/2hs) . (qwind)              FR


                                                      Fa
FR                                              Fa     2
                                          Fa
                                Fa
                          Fa
                    Fa
              Fa                                      FR
               2
                                          FRV         FRH
              FR                                FRV


 FRV          FRH
       FRV
                    (Trekkracht op fundering)



                                                             34
                            TU/e
             Q


    Steunkracht S        h


         S . h  Q .
                     
         S     Q.
                   h
                    1
         S     Q.
                   200
                              35
FUNCTIES VERBANDEN:                                                TU/e
 overbrengen horizontale belasting
 stabiliteit (langs- en dwarsrichting)
 steun van op druk belaste staven

DWARSRICHTING:                              Stabiliteitsligger
Gevelkolommen: pendels
Wind naar fundering dakvlak
/b  8 à 15
                                                                 liggerhoogte
lange gebouwen
                                Dwarsdrsn
(/b > 10):
extra verticale verbanden
niet alleen t.p.v. kopgevels
                                                                 gevelkolom
                                                  
                                                                      36
                                                            TU/e
Plaatsing verticale verbanden:

       twee, niet parallelle richtingen
       ten minste drie vlakken



             F2                  F2                 F2


F1                     F1                      F1
                   b                       b                b
                                                        a

                                                  




                                                                37
Vliegtuighangar                                           TU/e
           verband
wind   {   ligger                   Verticaal
           bok                  B   stabiliteitsverband

                     A                         A




                                B




                         Doorsnede A-A
                                                           38
Alternatieven:                                              TU/e
-     dak als stijve schijf:     stalen dakplaten
                                 (eisen aan: platen
                                             bevestiging)
-     parabolische windligger:

                            A




                            A




               langsgevel
                                                             39
ONGESCHOORD                            TU/e




Portalen/Raamwerken in dwarsrichting
(geschoord in langsrichting)
Zijdelingse stijfheid vaak gering
Kolomvoeten vaak scharnierend
                                        40
         inklemschoren
                                                                                         TU/e
                        scharnieren            scharnieren


                                                   




                        scharnieren             scharnieren


                                                   

            Ongeschoorde draagconstructiesystemen, aan de voeten scharnierend




    inklemming              inklemming
                                                   scharnieren       inklemming

                                                                

Ongeschoorde draagconstructiesystemen,                  Ongeschoord draagconstructiesysteem,
aan de voet ingekelmd                                   aan de voeten ingekelmd en boven scharnierend
                                                                                             41
ONGESCHOORDE RAAMWERKEN           TU/e

                          Stijve
                          knooppunten




                                    42
GESCHOORDE RAAMWERKEN               TU/e




   Inwendig         Gesteund     Kern
   geschoord




                                        43
     schoor             schijf
STIJVE PORTALEN                  TU/e

                  Spant zelf stabiel
                        en stijf
                        en sterk


                         windrichting




                                       44
COMBINATIES VAN GESCHOORD EN                                                  TU/e
ONGESCHOORD
                  hoofddwarsdoorsnede
         A


                                                 Dwarsdoorsnede A-A
                                                                      3500


                                                                      12500



                                                       35000

         A
       6000   12000   12000       12000   6000

                      tussenspanten

                      tussenkolommen




       6000            3x 12000           6000

                  langsgevel                                                   45
COMBINATIES VAN GESCHOORD EN                          TU/e
ONGESCHOORD

           raamwerk              pendelkolommen




           7500   7500   15000    15000       15000



         ongeschoord             geschoord




         ongeschoord             geschoord




                                                       46
BIJ LOOPKRANEN:   SAMENGESTELDE        TU/e
                  KOLOMMEN
                  (vakwerk of plaat)




                                        47
KENMERKEN VAN STAALBOUW                        TU/e
• grote hoogte economisch mogelijk
• grote overspanningen
       - hoofddraagconstructie
       - vloerliggers
• geringe afmetingen van kolommen
• wijzigingen gemakkelijk
• industralisatie en prefabricage
       - droge bouw mogelijk
       - montage weinig afhankelijk van weer
       - korte bouwtijd
• laag eigen gewicht  fundering
• ruimte voor leidingen en installaties
• brandwering
• corrosie                                      48

								
To top