Zum Hauptinhalt springen

A05: Koudgevormd staal

FAQs over het onderwerp A Koudgevormd staal

Hoeveel is de tolerantie op materiaaldikte van koudgevormde profielen?

Een staalconstructie voor een woning is ontworpen met koudgevormde profielen. Bij levering van het staal blijkt dat de materiaaldikte van de profielen minder is dan de nominale dikte. Moet het constructief ontwerp nu worden afgekeurd?

Dat hangt af van de afwijking van de dikte van de geleverde profielen. Zowel NEN 6773, art. 7.4 als NEN-EN 1993-1-3, art. 3.2. (3) gaan uit van een tolerantie op de dikte van maximaal 5%. Tot die grens mag met de opgegeven nominale dikte worden gerekend. Bij een maatafwijking vanaf 5% moet de materiaaldikte rekenkundig worden verkleind (of vergroot). De nominale dikte is de dikte die de leverancier van het materiaal vermeldt in zijn documentatie. In de praktijk is de geleverde dikte van koudgevormde profielen bijna altijd minder dan de opgegeven waarde. Zolang de werkelijke dikte echter binnen de tolerantie van 5% valt is dat dus toegestaan.

---

Deze vraag is eerder verschenen in de rubriek Vraag & Antwoord in Bouwen met Staal 197 (augustus 2007).

Wat is de oorzaak van breuk in de hoek bij een hoekprofiel na het terugbuigen van een te kleine hoek?

Een hoekprofiel is gezet uit een warmgewalste stalen strip 80x8 mm en daarna thermisch verzinkt. De hoek tussen de beide benen is echter kleiner dan 90°. Op de bouwplaats wordt deze hoek naar 90° teruggebogen, waarbij soms het profiel precies in de hoek afbreekt. Wat kan hiervan de oorzaak zijn?

Voor het koudvervormen van warmgewalst staal worden eisen gegeven in NEN-EN 10025-2, bijvoorbeeld voor de minimale straal bij buigen. Zo geldt voor een strip van S235JR bij een dikte van 8 mm een minimale inwendige buigstraal van 12 mm. Wanneer de fabrikant van de hoekprofielen niet aan alle eisen heeft voldaan, dan kan het staal dus afbreken. Maar ook als het staal niet afbreekt tijdens het terugbuigen, is de kans groot dat er in de toekomst toch brosse breuk optreedt. Voorzichtigheid is dus geboden!

---

Deze vraag is eerder verschenen in de rubriek Vraag & Antwoord in Bouwen met Staal 188 (februari 2006).

Mogen 8.8 ankers worden vastgelast aan de voetplaat van de kolom?

Bij het stellen van een stalen kolom op een betonnen fundering blijkt dat de 8.8 ankers iets te kort zijn om er een moer op te draaien. Mag ik als alternatief de ankers vastlassen aan de bovenzijde van de voetplaat van de kolom?

Liever niet. Ankers 8.8 worden altijd vervaardigd uit koudvervormd staal en in het algemeen moet men uiterst voorzichtig zijn met lassen aan dit materiaal. Door het koudvervormen neemt de treksterkte toe, terwijl de taaiheid van het staal afneemt. Door het plaatselijk toevoegen van warmte (bijvoorbeeld door lassen) wordt het effect van koudvervormen teniet gedaan, waardoor het materiaal zijn hoge sterkte verliest. Het is niet mogelijk om een ondergrens voor de sterkte van het anker aan te geven. Niet lassen dus!

---

Deze vraag is eerder verschenen in de rubriek Vraag & Antwoord in Bouwen met Staal 188 (februari 2006).

Gelden er voorzorgsmaatregelen voor het lassen aan koudgevormde profielen?

Aan een constructie van koudgevormde profielen moet op sommige plaatsen worden gelast. Is dat zonder voorzorgsmaatregelen mogelijk of gelden er beperkingen vanwege het risico op veroudering?

Door het lassen in de nabijheid van koudvervormde zones kan gevaar voor veroudering optreden, afhankelijk van het toegepaste staal, de wanddikte en van de afrondingsstraal. Door deze veroudering kan de weerstand tegen brosse breuk verminderen. NEN 6770 stelt geen eisen aan het lassen van koudgevormde buizen. Art. 5.2.4 van deze norm vermeldt dat NEN 6770 geen eisen en rekenmethoden geeft met betrekking tot bros breken. In de toelichting op dit artikel staat dat door een juiste materiaalkeuze mag zijn aangenomen dat de grenstoestand (scheurvorming door bros breken) niet zal optreden. Voor de juiste materiaalkeuze wordt verwezen naar NEN 6774, die in art. 7.1 een toetsingsregel geeft waarin ook het effect van de combinatie koudvervormen en lassen wordt meegenomen. Bij het toepassen van deze toetsingsregel zal bij de keuze voor een koudgevormd profiel de staalkwaliteit veelal een klasse hoger moeten worden gekozen dan het geval zou zijn bij een niet-koudgevormd profiel, bijvoorbeeld S235J0 in plaats van S235JR. Vaak zal echter de hogere staalkwaliteit een standaard leverbare kwaliteit zijn die niet (of nauwelijks) duurder is. Een andere benadering geeft tabel 4.2 van NEN-EN 1993-1-8 (Eurocode 3), die qua presentatie aansluit op tabel A-1 van de vroegere RB 1982.

[afb. a - tabel]

Tabel 4.2. Voorwaarden voor het lassen in koudvervormde zones en naastliggend materiaal (bron: NEN-EN 1993-1-8).

Tabel 4.2 geeft minimumwaarden voor de binnenbuigstralen van koudgevormde buisprofielen. Indien wordt voldaan aan de gestelde eisen in deze tabel, dan mag aan de koudvervormde hoeken worden gelast. Indien niet aan deze minimumeisen voor de afrondingsstraal wordt voldaan, dan mag in de koudvervormde zone met inbegrip van de aangrenzende delen met een breedte van vijf maal de wanddikte niet worden gelast.

[afb. b - afb]

Hoewel tabel 4.2 is opgesteld voor koudgevormde buisprofielen lijkt het zinvol deze ook voor andere koudgevormde profielen aan te houden.

Let er op dat wanneer Eurocode 3 wordt gebruikt tevens voldaan moet worden aan NEN-EN 1993-1-10 die over brosse breuk gaat. Deze norm is de tegenhanger van NEN 6774, die hiervan overigens nogal afwijkt.

---

Deze vraag is eerder verschenen in de rubriek Vraag & Antwoord in Bouwen met Staal 166 (juni 2002).

Is het toegestaan als alternatief voor warmgewalste kokerprofielen koudgevormde kokers te gebruiken?

Voor een project schrijft de constructeur in het bestek een vakwerkligger voor van warmgewalste kokerprofielen. Het staalconstructiebedrijf dat de opdracht verwerft stelt als alternatief voor om koudgevormde kokers te gebruiken. Is dit alternatief zonder meer toegestaan?

Volgens de normtekst van NEN 6770 bestaan er in principe geen bezwaren tegen dit alternatief. Wel moet uiteraard de berekening worden beoordeeld met de juiste profielgegevens. Koudgevormde profielen hebben namelijk een grotere afrondingsstraal en derhalve een iets kleinere profieldoorsnede. Ook het bijbehorende traagheidsmoment, de traagheidsstraal en het weerstandsmoment zijn iets kleiner.

Daarnaast kan de stabiliteitstoets van gedrukte staven anders verlopen indien de vloeigrens van het profiel fy;d is gebaseerd op de vloeigrens van het uitgangsmateriaal (vòòr het koudvervormen). Bij een warmgewalst kokerprofiel gebeurt de toets met behulp van knikkromme a (tabel 23 in NEN 6770), en bij een koudgevormd kokerprofiel met knikkromme b. Volgens NEN 6770 is het ook mogelijk het effect van koudvervorming (bij de afrondingen) in rekening te brengen met een gemiddelde vloeigrens fy;m;d. Wanneer deze gemiddelde vloeigrens wordt gebruikt, moet de stabiliteitstoets worden uitgevoerd met knikkromme c. Overigens mag niet van deze gemiddelde vloeigrens worden uitgegaan als er na het koudvervormen zodanig aan het profiel wordt gelast of nagegloeid dat de spanningsverhoging bij de afrondingen verloren gaat. Lokaal lassen bij verbindingen en thermisch verzinken zijn in dit kader echter wel toegestaan.

Naast het toetsen van de sterkte, de stijfheid en de stabiliteit volgens NEN 6770, moet ook de staalkwaliteit worden beoordeeld in relatie tot het brosse breukgedrag. NEN 6774 geeft hiervoor toetsingsregels waaraan moet worden voldaan. De effecten van koudvervorming, onder meer in combinatie met lassen en eventueel verzinken, worden dan in rekening gebracht. Dit leidt ertoe dat er voor koudgevormde buizen in het algemeen ongeveer één staalkwaliteit hoger nodig is dan voor warmgewalste buizen. Dit hoeft echter niet altijd tot een hogere staalkwaliteit te leiden dan in het bestek is voorgeschreven voor de warmgewalste profielen. Een voorbeeld. Uit de toetsing volgt een minimale kwaliteit S355JR voor warmgewalste buizen en S355J0 voor koudgevormde buizen. Dit verschil heeft geen praktische consequenties, omdat de standaardkwaliteit S355J2 is.

---

Deze vraag is eerder verschenen in de rubriek Vraag & Antwoord in Bouwen met Staal 147 (april 1999).

Zijn er problemen met de sterkte te verwachten bij koudgevormde profielen als gevolg van verzinken?

Voor een project met vakwerkspanten van koudgevormde vierkante buizen moet de staalconstructie worden verzinkt. Bij onderdompeling in een zinkbad stijgt de temperatuur van het staal tot ongeveer 450 C. In hoeverre zijn er daardoor problemen met de (afname van de) sterkte te verwachten van het koudgevormde materiaal?

In tegenstelling tot warmgewalste buizen, moet bij (rechthoekige) koudgevormde buizen rekening worden gehouden met de aanwezigheid van restspanningen, met name ter plaatse van de afrondingen. In theorie kunnen daar dan problemen ontstaan. Dat komt, omdat de profielen bij opwarmen een ronde vorm willen aannemen of omdat de sterkte in de koudvervormde (verstevigde) zones terugvalt naar de sterkte van het uitgangsmateriaal vòòr koudvervormen.

In de praktijk wordt al jaren koudgevormd materiaal verzinkt, waarbij zelden problemen optreden. Zolang bij de toetsing van de doorsnede wordt uitgegaan van de vloeigrens van het uitgangsmateriaal en bij de toetsing op knik van kromme b, levert het gebruik van verzinkte koudgevormde buis geen problemen op.

Wat uiteraard wel zorgvuldig moet gebeuren, is de keuze van de staalkwaliteit. Met name bij kokers met een wanddikte van ongeveer 10 mm of meer is het nodig zwaardere eisen aan de staalkwaliteit te stellen om brosse breuk te voorkomen. Brosse breuk kan optreden door veroudering in de sterk vervormde afgeronde hoeken als gevolg van de warmte-inbreng door het verzinken.

NEN 6774 geeft een algemene bepalingsmethode om de minimaal vereiste staalkwaliteit vast te stellen, afhankelijk van de staalsoort, de materiaaldikte, de toepassing en de wijze van construeren en fabriceren. Volgens deze methodiek heeft het thermisch verzinken van koudgevormde buizen tot gevolg dat, afhankelijk van de situatie, één kwaliteit hoger moet worden gekozen dan wanneer er niet thermisch wordt verzinkt. Bij koudgevormde buizen met een wanddikte van meer dan 10 mm kan het effect van verzinken zelfs twee kwaliteiten bedragen.

---

Deze vraag is eerder verschenen in de rubriek Vraag & Antwoord in Bouwen met Staal 136 (juni 1997).

Hoe wordt het onderscheid in aanduiding gemaakt tussen koud- en warmvervaardigde buizen?

Buizen zijn leverbaar in koud- en warmvervaardigde uitvoering. Hoe wordt het onderscheid in aanduiding gemaakt tussen beide soorten?

Naast de aanduiding van de staalkwaliteit en van de staalsoort via de vloeigrens en de kerfslagwaarde (bijvoorbeeld S235JR), moet bij buizen ook altijd worden aangegeven welke norm voor het betreffende profiel geldt. Dat is nodig om de verschillende eigenschappen die specifiek horen bij koud- en warmvervaardigde profielen vast te leggen.

Voor warmvervaardigde buizen kan in de type-aanduiding NEN-EN 10210-1 worden toegevoegd en bij koudvervaardigde profielen de aanduiding NEN-EN 10219-1. In deze normen zijn de technische leveringsvoorwaarden vastgelegd voor beide type producten. Daarnaast is het mogelijk de aanduiding CFCHS/ CFRHS voor koudvervaardigde en HFCHS/HFRHS voor warmvervaardigde profielen toe te voegen. In deze Engelse aanduiding staat CF voor Cold Formed en HF voor Hot Formed. De aanduiding CHS staat voor Circular Hollow Section (rond buisprofiel) en RHS voor Rectangular Hollow Section (rechthoekig buisprofiel of kokerprofiel). Het meest duidelijk is natuurlijk om beide aanduidingen te combineren, bijvoorbeeld: CFRHS-NEN-EN 10219-1-S355J2H-100x100x8. In de aanduiding van de staalsoort duidt de letter H op een buisprofiel.

---

Deze vraag is eerder verschenen in de rubriek Vraag & Antwoord in Bouwen met Staal 143 (augustus 1998).

Mogen gelaste verbindingen worden gecontroleerd met een verhoogde vloeispanning door koudvervormen?

Een vakwerk bestaat uit gelaste koudgevormde profielen. Is het toegestaan de gelaste verbindingen te controleren met de verhoogde vloeispanning die ontstaat door koudvervormen?

Nee. De sterkte van de las hangt af van de treksterkte van het moedermateriaal zie NEN 6770, formule (13.4-3) of NEN-EN 1993-1-8, formule (4.1) en deze waarde wordt niet beïnvloed door koudvervormen. Bovendien zorgt warmte-inbreng tijdens het lassen ervoor dat het effect van de verhoging van de vloeispanning plaatselijk verdwijnt. Het is dus niet toegestaan de positieve invloed van koudvervormen op de vloeigrens in rekening te brengen.

---

Deze vraag is eerder verschenen in de rubriek Vraag & Antwoord in Bouwen met Staal 211 (oktober 2009).

Welke plaatdikte moet bij de berekening van een dakplaat in rekening worden gebracht volgens NEN-EN 1993-1-3?

Het dak van een bedrijfshal bestaat uit verzinkte, geprofileerde staalplaten met een vloeigrens Re = 300 N/mm2. Volgens de specificatie van de leverancier zijn de platen gemaakt uit een coil met een breedte van 1500 mm en met een staalkerndikte van 1,25 mm. Echter bij de levering op het werk is een plaatdikte gemeten met een gemiddelde dikte van 1,16 mm. Welke plaatdikte moet bij de berekening van de sterkte van de dakplaat in rekening worden gebracht volgens NEN-EN 1993-1-3?

NEN-EN 1993-1-3, art. 3.2.4(4) verwijst voor de toleranties van verzinkte, geprofileerde staalplaat naar NEN-EN 10143. In deze laatste norm staan vier tabellen voor de tolerantie op de plaatdikte, afhankelijk van de toegepaste staalsoort. Bij een vloeigrens van Re = 300 N/mm2 en een ontwikkelde plaatbreedte tussen 1200 en 1500 mm geldt volgens NEN-EN 10143, tabel 2 voor een plaat met een nominale dikte tussen 1,20 mm en 1,60 mm een normale tolerantie op de dikte van +/- 0,13 mm en een speciale tolerantie S van +/- 0,08 mm. Aan de eerste wordt voldaan, omdat de gemeten waarde van 1,16 mm binnen de normale tolerantie valt. Hieruit kan worden geconcludeerd dat de plaat mag worden toegepast. De speciale tolerantie (tweede eis) is van belang voor het bepalen van de rekensterkte. Hieraan is volgens de controle van de geleverde platen niet voldaan. Dit betekent dat de plaatdikte die in de berekening wordt gebruikt moet worden aangepast volgens formule (3.3b) van NEN-EN 1993-1-3. NEN-EN 1993-1-3, art. 3.2.4 hanteert een staalkerndikte tcor = tnom tmetallic coatings. Voor de gebruikelijke Z275 zinkcoating mag volgens NEN-EN 1993-1-3 worden aangehouden tmetallic coatings = 0,04 mm. In dat geval geldt voor de gemeten nominale dikte van 1,16 mm en bij een tweezijdige coating: tcor = t tmetallic coatings = 1,16 2 . 0,04 = 1,08 mm. De tolerantie ten opzichte van de gespecificeerde waarde bedraagt dan (1,25 1,08)/1,25 .100 = 14%. Hiermee volgt voor de dikte t die in de berekening moet worden gehanteerd: t = tcor(100 tol)/95 = 1,25 . 100 14)/95 = 1,13 mm.

---

Deze vraag is eerder verschenen in de rubriek Vraag & Antwoord in Bouwen met Staal 211 (oktober 2009).

In de praktijk blijkt dat niet alle buizen in elke staalsoort verkrijgbaar zijn. Wat is daarvan de reden?

De beschikbaarheid van buizen hangt af van de doorsnede (rond, vierkant of rechthoekig), de wijze van fabricage (koud- of warmgevormd, de uitvoering (gelast of naadloos) en van de wanddikte. Om productie-technische reden, met name de (on)mogelijkheden van de machines om buizen te fabriceren, zijn bepaalde combinaties niet mogelijk. In de tabel hieronder links is met 'x' aangegeven welke combinaties wei leverbaar zijn (maten in mm). Zie ook de recente publicatie Staalprofielen.

---

Deze vraag is eerder verschenen in de rubriek Vraag & Antwoord in Bouwen met Staal 228 (augustus 2012).