Vraag en antwoord

Vraag 45 (rubriek Vraag & Antwoord) in Bouwen met Staal 127 (1995) behandelde van een vakwerk de kniklengte van de gedrukte onderrand die tussen de steunpunten niet zijdelings werd gesteund. Verwezen werd onder meer naar een bepalingsmethode uit het boek ‘Stahl im Hochbau’. Bestaan er nog andere methoden om voor dit geval (vakwerk met opwaartse belasting) de kniklengte van de ongesteunde onderrand te bepalen?

Ja. Verreweg de beste (en meest optimale) methode is om de kniklengte te bepalen volgens de leer van de toegepaste mechanica. In de praktijk gebeurt dat met de eindige-elementenmethode. Met deze methode is voor elke staaf de kracht te bepalen waarbij deze Eulers uitknikt. Vervolgens is dan de kniklengte voor elke staaf te berekenen met de formule:

Een alternatief is om gebruik te maken van oplossingen uit handboeken. Naast 'Stahl im Hochbau' wordt ook verwezen naar een methode uit het boek 'Statik und Stabilität der Baukonstruktionen'. Deze methode gaat ervan uit dat de randstaaf die uit het vlak van het vakwerk knikt wordt gesteund door de wandstaven. De bepaling van de kniklengte van de randstaaf hangt dan af van:

• de stijfheid van de wand- en randstaven met hun onderlinge verhoudingen;
• de stand van de diagonalen en verticalen in het vakwerk;
• de afmetingen van het spant en de lengten van de staven;
• de verhouding van de uitwendige verticale krachten op de boven- en onderrand;
• de mate van inklemming van het vakwerk ter plaatse van de opleggingen.

Met behulp van formules, grafieken en tabellen is de gevraagde kniklengte te bepalen. Beide methoden hebben hun eigen voor- en nadelen. Bij de eindige-elementenmethode moet men voldoende elementen kiezen om de knikvorm goed te kunnen beschrijven. Dit betekent vaak het toevoegen van een aantal extra knopen en elementen. Hoeveel er nodig zijn hangt vaak af van het gekozen element en het gebruikte programma. Bij het gebruik van handboeken daarentegen moet er op worden gelet dat de constructie ook voldoet aan de aannamen die in het handboek zijn gemaakt. Dit betekent dat de steunende werking (krachtsverdeling, veren en steunen) die in het handboek wordt gebruikt ook werkelijk aanwezig is in de constructie. Doordat de te berekenen constructie meestal niet exact wordt beschreven, betekent het vaak dat er conservatieve aannamen moeten worden gedaan en dat de constructie hierdoor niet volledig wordt benut.

• Statik und Stabilität der Baukonstruktionen, Elasto und Plastostatische Berechnungsverfahren druckbeanspruchter Tragewerke. Nachweisformen Gegen Knicken, Kippen und Beulen