1. 24
BOUWWERELD#19Product
Slanker bouwen met
hogesterktestaal
Kostenbesparing 25 procent in vakwerk
Ontwerpen in hogesterktestaal (HSS) kan
slanker en lichter dan in conventioneel
staal. Omdat er nog geen ontwerpnormen
beschikbaar zijn, wordt het materiaal nau-
welijks toegepast in de bouw. Naar ver-
wachting zijn deze voorjaar 2005 gereed.
Tekst: Jan-Pieter den Hollander
Foto’s: Henk Wind, Jan-Pieter den Hollander
Hogesterktestaal (HSS) is staal met vloeigrenzen boven 460 N/mm2
.
Staalproducenten leveren echter al staalsoorten tot 1200 N/mm2
.
Dit is beduidend sterker dan conventionele staalsoorten (tot 355
N/mm2
). Dat de bestaande ontwerpnormen tot 460 N/mm2
gelden,
is een beperking. De huidige normen zijn niet zonder meer geldig
voor HSS omdat het materiaal minder vervormingscapaciteit heeft
dan conventioneel staal’, licht Prof. Ir Frans Bijlaard, hoogleraar
staalconstructies aan de TU Delft, toe. ‘Verder is er nog te weinig
onderzoek verricht naar de materiaaleigenschappen en het gedrag
van constructies van hogesterktestaal’.
Wel wordt gewerkt aan een uitbreiding van de rekenregels voor
staalsoorten met vloeigrenzen tot 700 N/mm2
. ‘Op dit moment is
Part 1.12 van Eurocode 3 in ontwikkeling’, zegt Ir. Nol Gresnigt,
hoofddocent staalconstructies aan de TU Delft. ‘Ik verwacht
Part 1.12 in het voorjaar van 2005’. ‘Hierdoor zal HSS meer toepas-
sing vinden in de Nederlandse bouwpraktijk’.
Toepassing
Een gunstige toepassing is HSS in trekstaven. Als de sterkte twee
keer zo groot wordt, kan de staafdoorsnede twee keer zo klein wor-
den. Wel vereisen de verbindingen aandacht. Bij een boutverbinding
is breuk van de netto doorsnede van de staaf eerder maatgevend
(zie tekening). Dit komt omdat de vloeigrens van HSS naar verhou-
ding dichter bij de treksterkte ligt dan bij conventioneel staal (zie
grafiek 4). ‘De trekstaaf zelf is dan slank maar de verbinding kan
relatief zwaar worden’, licht Gresnigt toe. Bij een lasverbinding
moet volgens de Eurocode de sterkte van het lasmateriaal hoger
zijn dan van het moedermateriaal (overmatching). Dat is bij HSS
14740
39800+10800
129600
Bovenrand
Onderrand
Diagonaal
Verticaal
36200+
32600+
29000+
25400+
1:750
Niv. 5
Niv. 4
Niv. 3
Niv. 2
Niv. 1
Gevelspanten
1 2
04bwe019z024.ps 29-10-2004 12:10 Pagina 24

2. 25
BOUWWERELD#19Product
lastiger te realiseren al zijn er lastoevoegmaterialen met
vloeisterktes van 830 N/mm2
en 1000 N/mm2
.
Bij zuivere druk is HSS gunstig behalve bij zeer slanke kolommen.
Dat komt omdat knik maatgevend wordt. In het algemeen geldt dat
de winst van HSS terugloopt wanneer instabiliteitsverschijnselen
(knik, kip, plooi) een rol spelen. Dit geldt niet voor gebouw
‘De Brug’, het IFD project in Rotterdam, waar tamelijk gedrongen
drukstaven zijn toegepast. Verder kan een profiel in HSS in een
hogere doorsnedeklasse terechtkomen waardoor een lagere span-
ning in het materiaal toelaatbaar is. Zo gaat een IPE 180 van door-
snede klasse 2 (S355) naar doorsnedeklasse 4 (S690).
Hogesterktestaal is geschikt voor gebruik in liggers wanneer sterk-
te maatgevend is. Dit is het geval bij relatief zwaar belaste liggers.
Ook hier geldt dat een profiel in HSS in een hogere doorsnedeklasse
kan vallen en dat dan lagere spanningen toelaatbaar zijn.
Bij dezelfde belasting krijgt een profiel in HSS een kleinere door-
snede dan een profiel in gewoon staal. Daardoor zal het profiel in
HSS bij brand sneller opwarmen. Als bij conventioneel staal brand-
werende bekleding nodig is, dan zullen de kosten voor het brandwe-
rend bekleden van HSS weinig hoger zijn.
Vakwerken
Vakwerken zoals in ‘De Brug’ zijn geschikt om uit te voeren in HSS
omdat ze voornamelijk op trek en druk worden belast. Walsprofie-
len zijn nog niet beschikbaar in HSS maar staalproducent Arcelor
levert al wel profielen in S460. ‘HSS kun je goed toepassen in
kolommen bij hoogbouwprojecten’, zegt Bijlaard. ‘Door de grote
verticale belastingen zijn de kolommen gedrongen en speelt knik
niet zo'n grote rol’.
Het lage eigen gewicht van een constructie met HSS heeft voorde-
len voor de fundering. Voor de architect biedt HSS de mogelijkheid
om beeldbepalende constructies slanker uit te voeren.
In Nederland is HSS in de bouw nog niet toegepast. Dit in tegenstel-
ling tot Zweden en Japan. Daar is het materiaal al een aantal malen
gebruikt in samengestelde liggers en vakwerken.
Literatuur: rapport ‘Ontwerpaspecten bij het toepassen van HSS in constructies’
Producenten:
SSAB Oxelösund, www.oxelosund.ssab.se
Thyssen Krupp Stahl, www.thyssenkrupp-stahl.de
Arcelor Group, www.europrofil.lu
Corus Group, www.corusconstruction.com
Staalconstructie gebouw ‘de Brug’ in hogesterktestaal
Student Hans van Gemerden van de TU Delft onderzocht in zijn afstudeerscrip-
tie toepassingsmogelijkheden van hogesterktestaal (HSS). Als voorbeeldpro-
ject nam Van Gemerden het kantoorgebouw ‘De Brug’ in Rotterdam. Omdat de
constructie bestaat uit relatief gedrongen vakwerken waar knik minder van
invloed is, is de verwachting dat een kostenbesparing te halen valt met HSS.
Van Gemerden berekende de constructie voor staalsoort S690 met de huidige
NEN norm. Hij koos voor S690 omdat de nieuwe rekenregels voor deze staals-
oort gaan gelden en toepassing realistisch is. Een kostenvergelijking met het
toegepaste S355 liet een besparing zien van ongeveer 25 procent op de materi-
aalkosten. Dit geldt onder de aanname dat S690 ca. 5 procent duurder is dan
S355.
Profielen gevelspanten S355 (*) S690 (*)
Onderrand/bovenrand RHS 500x300x12.5 SHS 300x300x12.5
Verticalen/diagonalen RHS 500x300x10 SHS 300x300x10 (trek)
RHS 500x300x12.5 SHS 300x300x12.5 (druk)
(*) Lichtere profielen waren mogelijk maar gekozen is
voor profielen uit één profielenrange.
Profielen ‘de Brug’ S355 S690
Gevelspanten 202 ton 138 ton
Middenspanten 439 ton 287 ton
Dwarsjukken 228 ton 159 ton
Totaalgewicht 869 ton 584 ton
Kosten ¤ 1,22 – 1,26 miljoen ¤ 0,86 – 0,91 miljoen
Opdikstrip
F
½F
½F
1:5Trekverbinding in hoge sterkte staal
Abruto
Anetto
800
700
600
500
400
300
200
100
0
buc(N/mm
2
)
Knikspanning voor een HD400x314 profiel
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00
y;rel (relatieve slankheid)
S690
S460
S355
Spanning(N/mm
2
)
0 10 20 30
Rek (%)
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
S355
Weldox 700
Hardox 450
R
R
e
m
=
=
Vloeiste kte
Treksterkte
r
Rm
Rm
Rm
Re
Re
Re
1. Staalconstructie ‘De Brug’ op de tijdelijke bouwlokatie.
2. Gebouw ‘De Brug’ gezien vanaf de Maasboulevard.
3
4
04bwe019z025.ps 29-10-2004 12:11 Pagina 25