Vakwerken in hoge-sterktestaal, Materiaal- en kostenbesparing door het gebruik van S335 en S460 in vakwerken

De centrale vraag die de afstudeerder in dit onderzoek stelt is:
“Wat voor effect heeft het gebruik van hoge sterkte staal in vakwerken op het eigen gewicht en de kosten, in vergelijking met vakwerken in regulier staal bij een standaard stalen hal?”

Voor het vergelijken van verschillende varianten is als uitgangspunt gekozen een stalen hal met een breedte van 50m en een lengte van 96m. Om de kosten te bepalen is het halmodel telkens met een andere variant ingevuld.

Variabelen en ontwerpen
Tijdens het onderzoek zijn een aantal variabelen opgesteld, in tabel 1 staan deze weergegeven. Het type vakwerk en de constructiehoogte hebben invloed op de geometrie van het vakwerk, met deze variabelen zijn zes vakwerken ontworpen. Deze ontwerpen worden voor de twee verschillende profielen en drie staalsoorten ingevuld. Dit betekent dat elk ontwerp met zes varianten wordt ingevuld. In totaal zijn 36 varianten onderzocht.

Tabel 1 Variabelen

Dimensioneren staven
Het vakwerk bestaat uit trek- en drukstaven. Voor een eerste indicatie van de dimensies van de staven, worden de drukstaven gecontroleerd op druk- en knikweerstand, bij de trekstaven wordt alleen de trekweerstand gecontroleerd. De doorsnedeweerstand van de staven is niet altijd maatgevend bij het dimensioneren van de staven, ook de verbindingen in het vakwerk kunnen hier invloed op hebben. De verbindingen in de vakwerken zijn volgens NEN-EN 1993-1-8 gecontroleerd.

Kosten
Op basis van de gedimensioneerde staven zijn de kosten van het vakwerk bepaald. De kosten van de constructie bestaan uit de materiaal-, afwerking- en fabricagekosten. De materiaal- en afwerking kosten zijn bepaald met het kostenmodel staalskeletbouw, waar het kostenmodel niet toereikend was, is deze aangevuld met kosteninformatie van deskundigen.
De fabricagekosten bestaan uit het zagen en lassen van de profielen. Per staaf zijn de zaag- en laskosten bepaald op basis van kostenkengetallen. De zaagkosten zijn gebaseerd op het zaagoppervlakte van de staaf, de laskosten zijn gebaseerd op de keeldoorsnede en laslengte van de staaf. De gevel- en energiekosten zijn afhankelijk van de hoogte van de hal, de constructiehoogte heeft directe invloed op de totale hoogte van de hal. Als de hal hoger wordt, neemt het geveloppervlak en de inhoud van de hal toe, en daarmee ook de gevel- en energiekosten.

Conclusies
Het gebruik van hoge sterkte staal in vakwerken leidt tot materiaal- en kostenbesparing.

Oordeel van de jury:
De jury is enthousiast over de intelligente en originele aanpak van de studie, doordat er zowel gerekend is aan staal als aan geld. Het onderzoek geeft hierdoor veel inzicht in het besparende effect van de keuze voor hoge sterkte staal. Vooral de neveneffecten zijn verrassend groot. De keuze voor hoge sterkte staal bij grotere overspanningen blijkt een sneeuwbaleffect aan besparingen te ontketenen dat doorwerkt tot op het afwerkniveau en in energiekosten. Het lijkt erop dat de hogere staalkosten in vergelijking met de traditionele staalsoorten ruimschoots zijn terug te verdienen en er geld overblijft om in te zetten op andere aspecten waardoor voor hetzelfde geld een slimmer en beter gebouw gemaakt kan worden. ‘Dit is de bevestiging… stap over op nieuwe staalsoorten’ reageert een jurylid. ‘Leuk onderzoek, slim staal,  geweldig hoe met een slimmer uitgekiende constructie het effect van zevenmijlslaarzen wordt bereikt!’, zijn slechts een paar uitspraken die het enthousiasme van de jury onmiskenbaar laten zien.