Kantoorgebouw Hobone (Veenendaal): kanaalplaatvloeren met geïntegreerde THQ-liggers en SFB-HEA-randliggers.

Rekentool onbeklede geïntegreerde liggers

Een nauwkeurige bepaling van de brandwerendheid van onbeklede geïntegreerde liggers is mogelijk met behulp van de rekentool 'Geïntegreerde ligger' van Bouwen met Staal. Dit Excel-programma is gebaseerd op een berekeningsmethode, ontwikkeld in 2002 door TNO Centrum voor Brandveiligheid (nu Efectis Nederland). Deze methode gaat uit van een níet-uniforme, meer realistische temperatuurverdeling in de ligger tijdens brand. De tool is geschikt voor statisch bepaalde IFB-, SFB- en THQ-liggers, die onder normale temperaturen gelijkmatig worden belast. De liggers zijn niet gedimensioneerd op wringing. De tool is gratis te downloaden van www.bouwenmetstaal.nl.

De tool Geïntegreerde ligger is uitgebreid beschreven in Technisch dossier 2. Vloeren van kanaalplaten met geïntegreerde stalen liggers (p. 36- 43, met rekenvoorbeeld op p. 44-47).

Om een profiel te toetsen, doorloopt het rekentool vier stappen:

1. Bepaling van de temperatuurverdeling in de doorsnede.

Op basis van een groot aantal eindige elementen berekeningen (gevalideerd aan de hand van een aantal beschikbare brandproeven) is voor de bekende range van THQ-, IFB- en SFB-profielen bepaald wat de temperaturen zijn na 30, 60, 90 en 120 minuten brand (volgens de standaard brandkromme). In de vorm van tabellen zijn de temperaturen voor de relevante punten in de doorsnede van de onderplaat en de bovenplaat gegeven. Zie figuur a en de tabellen b en c.

a Ligging van de karakteristieke punten.

		IFB	SFB	THQ
UP	controle dwarsbuiging onderplaat	2	2	1
(N)UP	doorsnedereductie axiaal moment	2	2	1
UP	bijdrage aan axiaal moment	1	1	1
NUP	bijdrage aan axiaal moment	-	3	2
OF	controle dwarsbuiging onderflens (temperatuur lineair interpoleren)	-	3-4	-
OF	doorsnedereductie axiaal moment onderflens (temperatuur lineair interpoleren)	-	3-4	-
L	lijf (temperatuur lineair interpoleren)	2-3	3-4	2-3
BF	bovenflens	3	4	3

b Gebruik van de karakterstieke punten.

type	t = 30 minuten				t = 60 minuten
type	1	2	3	4	1	2	3	4
HE140M-350x10	557	486	438	58	800	745	700	152
HE140M-350x15	523	468	425	55	780	735	694	148
HE160B-360x10	581	531	480	46	821	785	739	119
HE160M-370x15	519	462	413	47	777	730	684	128
HE180B-380x10	578	527	472	36	821	785	736	91
HE180M-390x10	551	477	418	40	798	741	687	105
HE200B-400x15	540	497	445	29	800	768	721	68
HE200M-410x10	549	473	411	33	798	741	683	84
HE220B-420x10	572	517	456	26	819	782	728	56
HE220M-430x10	546	470	404	29	797	739	679	67
HE240B-440x10	567	510	441	26	816	776	713	53
HE240M-450x25	451	404	345	26	724	685	629	55

c Karakteristieke temperaturen (in °C) voor karakstieke punten in enkele SFB-liggers.

2. Reductie van de sterkte van de onderdelen van de doorsnede bij de temperatuur, bepaald bij stap 1.

Dit gebeurt volgens een formule:

3. Controle van de onderplaat, in de overgang van de onderplaat op het lijf (THQ in punt 1 en IFB in punt 2) of op de onderflens (SFB in punt 2).

Hierbij wordt nagegaan of de dwarskracht en dwarsbuiging nog in deze doorsnede kunnen worden opgenomen, rekening houdend met de sterkte-afname. Hiertoe wordt de C-factor bepaald waarmee de unity check wordt uitgevoerd (C≤ 1). Zie de figuren d-f voor de krachtsverdeling.

d Krachtsafdracht in de onderflens van een IFB-ligger.

e Krachtsafdracht in de onderflens en onderplaat van een SFB-ligger.

f Krachtsafdracht in de onderflens van een THQ-ligger.

De unity check (C≤ 1) gaat aan de hand van de formule (5) op pag. 38 van het Technisch Dossier (zie de PDF);

4. Controle van de gereduceerde doorsnede op langsbuiging.

Met reductie wordt hierbij enerzijds bedoeld sterkte-afname op basis van de temperaturen (stappen 1 en 2). Anderszijds gaat het om reductie van de doorsnede, benodigd voor de dwarsbuiging (stap 3, zie ook afb. g).

g Doorsnedereductie door buiging en afschuiving in dwarsrichting (de profielen zijn niet op schaal getekend).

Toetsing plastische momentcapaciteit

Met de gereduceerde doorsneden van de onderplaat, eventueel onderflens (bij SFB), lijf (opgesplitst in 4 delen) en bovenplaat is de plastische momentcapaciteit te bepalen. Zie figuur h.

h Bepaling van de vloeigrens in een opgedeelde doorsnede voor een SFB-ligger.

Het bepalen van de plastische momentcapaciteit van de geïntegreerde ligger kan met een doorsnedeberekening óf eenvoudiger aan de hand van onderstaande tabel i.

Voor enkele, veelgebruikte SFB-profielen geeft tabel i de reductiepercentages (C=1,0 en C=0,0) van de plastische momentcapaciteit bij vier verschillende brandwerendheden. C=0, wanneer de onderplaat geen dwarsbelasting ondervindt; dit is een hypothetisch geval. C=1, wanneer de onderplaat nog net in staat is om de dwarsbelasting op te nemen.
Voor tussengelegen waarden mag worden geïnterpoleerd.

type	C = 1,0				C = 0,0
type	30	60	90	120	30	60	90	120
HE140M-350x10	92,5	47,2	25,2	16,7	97,0	56,2	29,1	19,1
HE140M-350x15	92,5	53,1	26,9	17,6	97,5	63,9	31,7	20,4
HE160B-360x10	93,4	43,1	24,2	17,2	96,7	52,4	28,6	20,0
HE160M-370x15	93,3	54,5	27,9	18,7	98,0	65,4	32,8	21,6
HE180B-380x10	94,2	42,6	24,2	17,6	97,3	51,6	28,3	20,2
HE180M-390x10	93,1	48,9	26,4	18,7	98,1	58,2	30,3	21,0
HE200B-400x15	94,4	50,1	26,2	18,9	98,1	62,1	31,3	22,1
HE200M-410x10	93,1	49,3	26,5	19,0	98,4	58,6	30,2	21,3
HE220B-420x10	94,8	42,1	23,8	17,6	98,1	50,9	27,6	20,0
HE220M-430x10	93,1	49,7	26,6	19,1	98,7	59,0	30,3	21,4
HE240B-440x10	95,1	43,8	24,2	18,0	98,5	53,0	28,1	20,4
HE240M-450x25	94,6	69,9	34,9	22,2	99,6	82,1	41,8	25,8

Reductie van het plastisch weerstandsmoment (in % van het plastisch weerstandmoment bij kamertemperatuur) van enkele SFB-liggers bij verschillende brandwerendheden.

Brandwerendheden

Uit de tabel volgt dat na 30 minuten meer dan 90% van de plastische momentcapaciteit resteert. Daarmee halen de liggers 30 minuten brandwerendheid zonder aanvullende bescherming: een kenmerk van alle typen geïntegreerde liggers.

Na 60 minuten ligt de plastische momentcapaciteit tussen 42% en 65%. Dit is kenmerkend voor SFB-liggers. Bij de gebruikelijke belastinggraad bereiken deze liggers 60 minuten zonder verdere bescherming. Soms is dit bij IFB ook mogelijk. THQ-liggers hebben voor 60 minuten altijd een bescherming nodig, net als IFB en SFB voor 90 minuten.

Met de rekentool Geïntegreerde ligger is de Efectis-berekeningsmethode volledig geprogrammeerd en gebruikersvriendelijk toe te passen tijdens het ontwerp en bij de indiening van een bouwaanvraag.

Kantoren

Hallen

Woningen

Hoogbouw

Parkeergarages

Rekentool onbeklede geïntegreerde liggers