Stalen constructiedelen zijn met elkaar verbonden door middel van vulelementen of verbindingsstukken die hoekprofielen kunnen zijn, platen of zelfs parallelle flenskanalen (PFC). Dit zijn enkele van de veelvoorkomende configuraties die op vacaturesites worden gebruikt, vooral wanneer voornamelijk bouten of boutverbindingen worden gebruikt. Voor lasverbindingen, leden zijn soms direct met elkaar verbonden zonder vulelementen of tussenverbindingen. In dit artikel concentreren we ons op bouten, zeshoekige kop en verzonken, en enkele van de veelgebruikte boutverbindingen:.
Zeshoekige en verzonken bouten
De zeshoekige kopbout aan de linkerkant is de normale structurele bevestiger. De verzonken bout aan de rechterkant heeft een taps toelopende kop die gelijk ligt met het oppervlak van de laag, wat van belang is wanneer een uitstekende kop een lageroppervlak of een bewegend onderdeel zou beschadigen. Die tapsheid vermindert ook het draagvermogen, zoals hieronder behandeld.
American Institute of Steel Construction (AISC)
AISC gebruikt voornamelijk Engelse eenheden (inch, pond) hoewel de SI-tegenhanger ook wordt ondersteund en beschikbaar is. Eén ding om op te merken is dat de afmetingen in het Engelse systeem meestal in stappen van een achtste van een inch zijn (”), die mogelijk niet precies overeenkomen met die in de SI.
Boutdiameter vergelijking:
| ” | – |
| ” | M16 |
| ” | M20 |
| ” | M22 |
| 1" | M24 |
| 1 ” | M27 |
| 1 ” | M30 |
| 1 ” | – |
| 1 ” | M36 |
Dit zijn de dichtstbijzijnde praktische equivalenten, geen verwisselbare maten. Een ¾” bout wel 19.05 mm tegen 20 mm voor een M20, de gatgroottes en randafstanden verschillen dus en de twee kunnen op een tekening niet door elkaar worden vervangen.
Hoge sterkte bouten
Specificaties voor boutmaterialen worden beschreven door de American Society for Testing and Materials (ASTM), en AISC sorteert ze in twee groepen op sterkte:
Groep A - ASTM F3125-kwaliteit A325, A325M en F1852; ASTM A354 klasse BC; ASTM A449
Groep B — ASTM F3125-kwaliteit A490, A490M en F2280; ASTM A354 klasse BD
ASTM F3125 is een geconsolideerde specificatie die de oudere stand-alone A325 absorbeert, A490, F1852- en F2280-documenten, Daarom verschijnen deze nu als cijfers binnen de norm, in plaats van als op zichzelf staande specificaties. Oudere tekeningen en berekeningen noemen ze nog steeds op de oude manier.
Naast verschillen in sterkte en andere eigenschappen, deze groepen stellen verschillende eisen aan de minimale voorspanning, afhankelijk van de boutdiameter.
Eurocode 3 (Nationale bijlage van het VK)
De Eurocode is geheel in SI-eenheden, dus bouten worden aangegeven in millimeters met de maat voorafgegaan door “M”, bijvoorbeeld M16 betekent a 16 mm diameter bout.
| M12 |
| M16 |
| M20 |
| M24 |
| M30 |
Bolt-klassen en sterke punten
Eurocode-bouten worden geclassificeerd door een tweedelige aanduiding die beide sterktes codeert. Voor een klasse geschreven als a.b, de ultieme treksterkte is een × 100 MPa, en de vloeigrens is b/10 van die waarde. Dus klasse 4.6 heeft een treksterkte van 400 MPa en een opbrengst van 240 MPa, terwijl Klasse 8.8 heeft 800 MPa ultieme en 640 MPa-opbrengst.
Het is belangrijk om deze twee op de juiste manier te krijgen, omdat de formules voor boutweerstand de ultieme waarde aannemen. Bij het berekenen van de werkelijke boutweerstanden, de capaciteit wordt ook beïnvloed door de voorbelasting, in AISC-termen pretentie genoemd, wat in bepaalde gevallen het draagvermogen van de bout vergroot als de juiste hoeveelheid spanning wordt uitgeoefend.
| Klas | Treksterkte, fub (MPa) | Opbrengst, Fb (MPa) | Diameterbereik |
| 4.6 | 400 | 240 | M5 – M36 |
| 4.8 | 400 | 320 | M1.6 – M16 |
| 5.8 | 500 | 400 | M5 – M24 |
| 8.8 | 800 | 640 | M1.6 – M36 |
| 9.8 | 900 | 720 | M1.6 – M16 |
| 10.9 | 1000 | 900 | M5 – M36 |
| 12.9 | 1200 | 1080 | M1.6 – M36 |
Opmerkingen over zeshoekige en verzonken bouten
De verschillen in geometrie tussen zeskant- en verzonken bouten hebben invloed op het draagvermogen, omdat de taps toelopende kop materiaal verwijdert van de laag waarin deze zit. De effectieve dikte van het lager is de laagdikte minus de diepte van de verzinkboor, dat is wat onderstaande figuur laat zien. (Zie AISC-handleiding 14e editie, Afb. 7-10.)
Figuur 1. Effectieve dikte in het dragen van een verzonken bout
Aansluitspecificaties en boutgaten
Boutverbindingen kunnen gespecificeerd worden als nauwsluitend aangedraaid, voorgespannen of slipkritisch. Deze omstandigheden spelen een grote rol bij de keuze van het gebruikte boutgat. Gattypes zijn standaard (normaal, in EN-termen), te groot, of kort of lang gesleufd, en ze worden overgenomen volgens de aansluitspecificatie. In de RCSC-specificatie zijn de eisen voor de knus-dichte toestand vastgelegd. Als de verbinding voor iets anders dan nauwsluitend is ontworpen, deze voorwaarde moet duidelijk op de tekeningen worden aangegeven, of het nu gaat om een AISC-voorspanning of een EN-voorspanningseis.
Het onderscheid is geen papierwerk. Een nauwsluitende bout is bestand tegen belasting door lager zodra deze in contact is gekomen, terwijl een slipkritische verbinding zo is ontworpen dat de klemkracht de lagen helemaal niet meer beweegt.
Slipkritische verbindingen zijn van belang overal waar slip moet worden voorkomen, en er worden verschillende factoren toegepast bij de berekening van de slipweerstand, afhankelijk van het type gat, omdat een te groot of sleufgat de laag meer bewegingsruimte geeft voordat deze draagt. In de meeste gevallen, standaard of normale boutgaten worden toegepast samen met een gespecificeerd niveau van voorspanning of voorspanning. Deze variabelen kunnen worden gemodelleerd en geanalyseerd met behulp van tools zoals SkyCiv-analyse en ontwerp van staalconstructies, waarmee ingenieurs rekening kunnen houden met verbindingsgedrag in het bredere structurele systeem.
Figuur 2. Geboute hoek, een soort afschuifverbinding
Geschroefde verbindingen
Boutverbindingen kunnen zowel in schuifplaatverbinders als lijfplaten worden gebruikt, t-shirts, en web- en zithoeken, en in momentverbindingen (stijf, volledig ingetogen) die vaak vulmiddel gebruiken, continuïteit en lasplaten. Het gebruik van bouten betekent het toevoegen van een tussenconnector of verbindingselement van het zojuist genoemde type.
Figuur 3. Geboute flensplaatverbinding
In theorie zijn er veel manieren om verbindingsconfiguraties te combineren. In praktijk, De bouwbaarheid en de fabricagekosten zorgen ervoor dat bepaalde verbindingstypen de voorkeur genieten boven andere en daarom op grotere schaal worden toegepast. Hier volgen enkele veelvoorkomende verbindingstypen waarbij bouten worden gebruikt, met korte beschrijvingen.
Schuintrekken (Gemakkelijk) Verbindingen
- Enkele/dubbele plaat (tabblad of vin) gebruikt een plaat of platen om een balklijf met het steunorgaan te verbinden, een ligger of een kolom. Eén zijde heeft meestal een las nodig aan de rand van de plaat, terwijl bouten het in schoot verbinden met het balklijf.
- Enkel/Dubbele hoek is vergelijkbaar met platen, behalve dat er aan beide zijden van de verbinding hoeken kunnen worden geschroefd.
- Zithoek, Zoals de naam al doet vermoeden, gebruikt een hoekprofiel om de flens van het ondersteunde onderdeel te dragen (of de vlakke wand voor een gesloten gedeelte) zodat de balk erop kan zitten. Bij dit verbindingstype kunnen bouten worden gebruikt.
Moment (ingetogen) Verbindingen
- Flensplaten, gebruikt naast een afschuifverbinding, zorgen voor continuïteit aan de flenzen die in de kolommen van een momentbestendig frame worden ingelijst, of meer in het algemeen in lidverbindingen.
- Kraag- en doorvoerplaten zijn te vinden op HSS-kolommen (RHS of CHS) deel uitmakend van een momentbestendig frame. Een doorvoerplaat snijdt door de kolom, terwijl er omheen een kraagplaat is aangebracht, gedragen als een kraag op een overhemd. Beide zijn duur om te vervaardigen vanwege het benodigde snijden en passen.
Bezoek ons artikel op Soorten staalverbindingen en wordt beschouwd als de kleine of zwakke as, vergelijk bevestigingsmiddelen in bouten versus lassen versus klinknagels, of probeer onze Berekening van de schuifsterkte van bouten. De bouten documentatie behandelt hoe boutkwaliteiten zijn, gattypes en voorspanning worden ingevoerd in de verbindingsontwerpmodule.
Probeer het nu
Kies een boutverbinding, stel de boutkwaliteit in, diameter en gattype, en elke grendelcontrole komt terug met de benuttingsgraad en de clausule erachter. Het draait in de browser, zonder iets te installeren.
Referenties
[1] American Institute of Steel Construction (AISC). (2016). Specificatie voor constructieve stalen gebouwen. Chicago, DE 60601-6204
[2] American Institute of Steel Construction (AISC). (2011). Stalen constructiehandleiding. 14De d. Chicago, DE 60601-6204
[3] The Steel Construction Institute en de British Constructional Steelwork Association. (2014). Verbindingen in staalconstructie Eenvoudige verbindingen naar Eurocode 3. Ascot SL5 7QN; Londen SW1A 2ES, UK
[4] The Steel Construction Institute en de British Constructional Steelwork Association. (2014). Verbindingen in staalconstructie Momentvaste verbindingen volgens Eurocode 3. Ascot SL5 7QN; Londen SW1A 2ES, UK
