Vraag en antwoord

 Bij het lassen van korte kopplaten is in het verleden schade opgetreden door scheuren in het lijf van I-vormige liggers (zie foto). Wat is de oorzaak van deze scheurvorming en hoe kan deze worden voorkomen?

Scheurvorming in het lijf van een geraveelde ligger met korte kopplaat.

Het kan in bepaalde gevallen interessant zijn om kopplaten van scharnierend aangesloten liggers niet volledig door te laten lopen tot de onderflens (bijvoorbeeld slechts over 60% van de liggerhoogte). Daardoor is het niet nodig volledig rondom het aansluitende profiel af te lassen, maar slechts over een deel van het lijf. De hoeveelheid laswerk en daarmee ook de fabricagekosten worden hiermee aanzienlijk gereduceerd. Uit het verleden zijn echter schadegevallen bekend, waardoor dit type (dwarskracht)verbinding in Nederland minder wordt toegepast dan in het buitenland.
De bewuste schadegevallen traden op in 1968 bij enkele werken van de toenmalige firma Escher's Metaalfabrieken en Constructiewerkplaatsen. Ir. A. Kingma van deze firma nam toen het initiatief een onderzoek uit te voeren naar de oorzaken van het ontstaan van scheuren in het lijf. Deze scheuren ontstonden na het lassen van verkleinde kopplaten. Sindsdien heet dit effect het 'Kingma-effect'. Uit het onderzoek van Kingma bleek dat de scheurvorming aan een combinatie van de volgende twee factoren is te wijten.

• Staalsoort en -kwaliteit van liggers en kopplaten. Toegepast was St 33-1 volgens DIN 17100 (aangeduid als 'Handelskwaliteit'), dat slechts beperkt lasbaar is (volgens de inmiddels verouderde Euronorm 25-67: 'in het algemeen niet bestemd voor lassen'). Uit TNO-onderzoek bleek voorts dat het gehalte aan fosfor (P), zwavel (S) en stikstof (N) relatief hoog was in verhouding tot de huidige staalsoorten, hoewel de waarden binnen de toen geldende normen vielen. Kerfslagproeven bevestigden de slechte taaiheidseigenschappen van St 33-1.
• Relatief dikke kopplaat (15 mm) in combinatie met een dun liggerlijf (7,1 mm van IPE 300 en 8,6 mm van IPE 400). Door de warmte-afdracht naar de dikke kopplaat door het lassen ontstonden laskrimpspanningen die, in combinatie met de toentertijd hogere walsspanningen, tot scheurvorming in het dunne lijf aanleiding gaven.

De beide oorzaken, wellicht in combinatie met de kwaliteit van de laselektroden en verhinderde krimpvervormingen door het lassen in de mal, leidden destijds tot scheurvorming in het lijf van de IPE-liggers.
Tegenwoordig zijn zowel de bereiding van het staal en het proces van het walsen aanzienlijk verbeterd, evenals de lastechnieken in de staalconstructiebedrijven. Daardoor behoeft men bij de toepassing van lasbare staalsoorten en de tegenwoordig gebruikelijke lastechnieken, in combinatie met korte kopplaten met een dikte van 8 of 10 mm (a = 4 resp. 5 mm), niet te vrezen voor het 'Kingmaeffect'. Een verbinding met korte kopplaten kan daarom zonder bezwaar worden toegepast.
Voor het ontwerp en de berekening van korte kopplaatverbindingen wordt verwezen naar de Engelse publikatie 'Joints in simple construction. Vol. 1. Design methods' uit 1991, uitgegeven door The Steel Construction Institute.