Bouwen met Staal | Veelzijdig, flexibel, duurzaam Bouwen met Staal

Bachelor eerste prijs

« terug naar StudentenSTAALprijs 2014 Meld je aan voor dit evenement
Bachelor eerste prijs

In 2014 won Gerwin Schut de eerste prijs in de categorie Bachelor met zijn project:

“Hoge sterkte staal, een slankmaker?”

Om de positieve effecten van het gebruik van hoge strekte staal ten opzichte van conventioneel staal aan te tonen is een bestaande, voor hoge sterkte staal ongunstige, constructie herberekend. Tegen de verwachting in kan er op materiaal en kosten bespaard worden. De besparing verdubbeld als er voor een hoge sterkte staal gunstige constructie gekozen word.

Bij Nederlandse bouwconstructies is het gebruikelijk om voor conventionele staalsoorten te kiezen, zoals S235, S275 en S355. Hoge sterkte staalsoorten vanaf S460 worden nog weinig toegepast, terwijl dit zou kunnen leiden tot materiaalbesparing. De afstudeerder heeft onderzocht wat de economische- en milieueffecten zijn als conventionele staalsoorten worden vervangen door hoge sterkte staal.

Voor dit effect-onderzoek is de recent gerealiseerde perronoverkapping van station Groningen Europapark - uitgevoerd in conventioneel staal S235 - vergeleken met hetzelfde ontwerp in hoge sterkte staal S460.  De keuze voor S460 komt voort uit de Eurocode waarin deze staalsoort als enige hoge sterkte staal is opgenomen. Ook zijn de vormgevingsmogelijkheden verkend van een nieuw ontwerp voor de overkapping dat optimaal gebruik maakt van de eigenschappen van S460.

Het bestaande ontwerp van de overkapping is in eerste instantie niet veranderd, alleen omgezet in S460. De profieldiktes van de gebruikte constructie-onderdelen zijn waar mogelijk verdund. Met behulp van het modelleerprogramma Scia Engineer zijn de optredende belastingen en vervormingen in kaart gebracht. Door de wijze van modelleren ontstond het inzicht dat het mogelijk is materiaalbesparing te realiseren door hoge sterkte staal te verdikken op plaatsen waar de spanningen hoog zijn en op de overige plekken zo dun mogelijk te maken. Deze wijze van optimaliseren levert een gewichtsbesparing op bij uitvoering van de constructie in S460 van circa 15 % ten opzichte van S235. In DuboCalc is de MKI-waarde berekend met als conclusie dat de negatieve milieu-effecten met hetzelfde percentage dalen. Ondanks de hogere kosten voor hoge sterkte staal blijken de materiaalkosten voor de constructie in S460 circa 7 % lager.

Door de vorm van het ontwerp aan te passen kan nog meer bespaard worden. Zo dun mogelijk dimensioneren op basis van de vervormingseisen en daarna verdikken waar nodig, resulteert in nog eens 14 % reductie van het constructiegewicht ten opzichte van het bestaande ontwerp in S460.

De conclusie is dat constructieve ontwerpen die optimaal gebruik maken van de eigenschappen van hoge sterkte staal, substantiële besparingen opleveren ten opzichte van conventioneel staal. Esthetische vormen die in conventioneel staal niet economisch zijn, kunnen wel voordelig zijn in hoge sterkte staal. In ieder geval kunnen constructies slanker worden uitgevoerd.

 

De jury is enthousiast over de kwaliteit en volledigheid van het onderzoek. De vraagstelling is relevant en de uitkomst nuttig in de praktijk. Het onderzoek is logisch opgebouwd. Helder is inzichtelijk gemaakt dat de toepassing van hoge sterkte staal S460 substantiële voordelen heeft ten opzichte van conventioneel staal. De toevoeging van een nieuw ontwerp, optimaal toegespitst op de eigenschappen van hoge sterkte staal, laat zien dat de afstudeerder de materie volledig beheerst. De intelligente, frisse ontwerpaanpak nodigt uit om af te stappen van conservatief denken en te kiezen voor hoge sterkte staal. ‘Leuk onderzoek en overtuigend ‘slim’ staal’, vat de jury samen.