Er zijn verschillende types stalen balkverbindingen die in constructies worden gebruikt. Stalen balkverbindingen worden in twee groepen ingedeeld, namelijk framed en seated connections.
In de framed stalen balkverbindingen is de balk door middel van fittingen met het dragende stalen element verbonden, terwijl in het geval van seated connections de balk op een zitting is geplaatst, vergelijkbaar met het geval waarin de balk op gemetselde muren is geplaatst.
In dit artikel worden verschillende typen stalen balkverbindingen besproken.
Fig.1: Verschillende typen stalen balk op balk verbindingen
Fig.2: Staalbalk op balkverbindingen
Types van staalbalkverbindingen
Verschillende types balkverbindingen worden hieronder gegeven:
- Geboute frameverbindingen
- Geboute zitverbindingen
- Gelaste frameverbindingen
- Gelaste zitverbindingen
- Eindplaatverbindingen
- Speciale verbindingen
- Eenvoudige, stijve en halfstijve verbindingen
Boutverbindingen met stalen liggers
Bij dit type verbinding worden stalen liggers verbonden met dragende elementen, of dit nu stalen liggers of kolommen zijn, met een lijfverbindingshoek zoals te zien is in figuur 3.
Fig.3: Boutverbinding van stalen liggers
In het algemeen wordt de verbinding ontworpen op basis van de belastingen aan het eind van de ligger. Bij het ontwerp van de verbinding moet rekening worden gehouden met de sterkte, het type en de grootte van de bevestigingsmiddelen en de sterkte van de basismaterialen.
De minimale lengte van de verbindingshoek moet ten minste de helft van de lijfdiepte van de balk bedragen. Deze maatregel is bedoeld om voldoende stijfheid en stabiliteit te garanderen.
Er zijn verschillende standaardmaten van boutverbindingen en hun capaciteit die in de norm zijn vastgelegd. Het doel van dergelijke gestandaardiseerde verbindingen is om de snelheid van het ontwerp te verhogen.
Het wordt aanbevolen om een minimale verbinding te gebruiken die voldoende is om de toegepaste belasting te weerstaan om het ontwerp zo economisch mogelijk te maken.
Geschroefde Zittende Stalen Balkverbinding
Er zijn twee hoofdtypen geschroefde zittende verbindingen waaronder onverstijfde geschroefde zittingverbindingen en verstijfde geschroefde zittingverbinding zoals geïllustreerd in afbeelding-4 en afbeelding-5.
Fig.4: Niet-verstijfde boutverbinding
Fig.5
Als de reacties aan het einde van de ligger groot zijn, is het raadzaam om verstijfde stoelverbindingen te overwegen, omdat deze voldoende capaciteit hebben om grote krachten te weerstaan, terwijl de capaciteit van onverstijfde stoelverbindingen beperkt is vanwege de beperkte buigcapaciteit van de stoelhoekpoot die horizontaal uitsteekt.
Het meest opmerkelijke voordeel van de zetelverbinding is dat de balk economisch kan worden vervaardigd en de zetel zou onmiddellijke steun tijdens erection.
De functie van de tophoek die in zetelverbinding wordt gebruikt is om te verhinderen dat de balk aan toevallige rotaties lijdt.
Het is vermeldenswaard dat dit type verbinding geen aanzienlijke winkel detaillering vereist. Uit milieuoogpunt zijn boutverbindingen gewenst omdat de constructie kan worden gedemonteerd en elementen in andere projecten kunnen worden gebruikt. Bovendien kunnen boutverbindingen met groot gemak worden gemonteerd.
Gelaste Staalbalkverbinding
Zoals de andere twee soorten balkverbindingen zijn er verschillende maten van gelaste frameverbindingen met hun capaciteiten beschikbaar en voorzien van codes.
De las van de verbinding is onderhevig aan directe afschuifspanningen en spanningen veroorzaakt door belastingen op de balk die het laspatroon beïnvloeden. Dus, deze spanningen moeten worden overwogen.
Het is duidelijk dat een deel van het lassen in het veld wordt uitgevoerd, wat een uitdaging is omdat het moeilijk is om een las van hoge kwaliteit te bereiken als gevolg van bewegingen van stalen leden veroorzaakt door wind of andere factoren.
Gelaste Zitting Stalen Balkverbindingen
Het is vergelijkbaar met boutzittingverbinding, maar lassen wordt gebruikt voor bevestiging in plaats van bouten. De belastingen op de balk beïnvloeden het laspatroon excentrisch en genereren spanningen. Dus, net als bij gelaste frameverbindingen, moet met dergelijke spanningen rekening worden gehouden.
Typen gelaste zetelverbindingen zijn onverstijfde zetel en verstijfde zetel. De eerste wordt gebruikt in het geval van kleine toegepaste belastingen terwijl de laatste geschikt is voor het geval van grote belastingen.
Het wordt geadviseerd om bouten te gebruiken om de balkonderflens met de zitting te verbinden. Deze bouten kunnen worden verwijderd of op hun plaats worden gelaten nadat het lasproces is beëindigd. Een gelaste verbinding is uit milieu- en arbeidersoogpunt niet gewenst. Dit komt omdat een dergelijke verbinding niet gemakkelijk kan worden gedemonteerd of opgezet.
Eindplaat stalen balkverbinding
Dit type verbinding wordt mogelijk gemaakt door het gebruik van laskunst. De eindplaat is door middel van lassen met het liggerweb verbonden, omdat de capaciteit en grootte ervan wordt bepaald door de afschuifcapaciteit van het liggerweb grenzend aan de las.
De belasting die op de verbinding aan het eind van het element wordt uitgeoefend, heeft geen excentriciteiten. Er zijn verschillende soorten eindplaatverbindingen, waaronder flexibele, halfstijve en stijve eindplaatverbindingen.
Het moet bekend zijn dat, fabricaties en snijwerk met de grootste zorg moeten worden uitgevoerd om fouten te voorkomen. Bijvoorbeeld het op lengte zagen van de balken moet zo nauwkeurig mogelijk gebeuren.
Ten slotte zijn eindplaatverbindingen niet geschikt voor hoge staalconstructies.
Special Steel Beam Connections
Dit type verbindingen wordt gebruikt voor het geval dat de opstellingen van het constructie-element zodanig zijn dat standaardverbindingen niet kunnen worden gebruikt.
Bijv. kruisingshoeken kunnen tot op zekere hoogte verschillend zijn en wanneer de middelpunten van de liggers verschillen van de middelpunten van de kolommen.
Voorbeelden van speciale verbindingen zijn gebogen-plaat raamwerk, enkele lijfplaat, eenzijdig raamwerk, gebalanceerde lijfplaat en Z type verbinding.
Het vermogen van verbindingen om momenten over te brengen op de kolommen is gebaseerd op de mate van fixiteit van de verbindingen. Hoe hoger de fixatiegraad van de balkverbinding, hoe groter de mogelijkheid om momenten op de kolommen over te brengen.
Als de verbinding ontworpen is om momenten over te brengen, dan moet deze bestand zijn tegen afschuifkrachten van de balk en momenten op de kolommen kunnen overbrengen.
Wat zijn de soorten constructiestaal-ondersteuningssystemen?
Typen vloersystemen voor staalconstructies met meerdere verdiepingen
Bouw van staalframeconstructies Funderingen, kolommen, liggers en vloeren
Eigenschappen van constructiestaal voor ontwerp en bouw van staalconstructies
- D G Brown, D C Iles, E Yandzio. Steel Building Design: Medium Rise Braced Frames: In overeenstemming met de Eurocodes en de nationale bijlagen van het VK. Het Staalconstructie Instituut. Berkshire, p. 72-75. 2009. (P365).
- Frederick S. Merritt, Jonathan T. Ricketts. Building Design and Construction Handbook. 6th. ed. New York: McGraw-Hill, 2001.
- Steel Framing. 2016. Aangehaald op 28 oktober 2017.