Idea Statica
  • Staal
  • Beton
  • Ondersteuning & Leren
  • Prijzen
  • Bedrijf
  • Overzicht staal
  • Verbinding ontwerp
  • Staafontwerp
  • Parametrisch ontwerp
  • Casestudies staal
  • Overzicht beton
  • Wand & detailontwerp
  • Concrete casestudies
  • Ondersteuningscentrum
  • Persoonlijke opleiding
  • Blog
  • Downloads & Licenties
  • Plannen
  • Gratis community tool
  • Licentie voor ondernemingen
  • Studenten en Universiteiten
  • Calculators
  • Over ons
  • Contact
  • Onderzoek & ontwikkeling
  • Blog
  • Evenementen
  • Staal
    Overzicht staalVerbinding ontwerpStaafontwerpParametrisch ontwerpCasestudies staal
  • Beton
    Overzicht betonWand & detailontwerpConcrete casestudies
  • Ondersteuning & Leren
    OndersteuningscentrumPersoonlijke opleidingBlogDownloads & Licenties
  • Prijzen
    PlannenGratis community toolLicentie voor ondernemingenStudenten en UniversiteitenCalculators
  • Bedrijf
    Over onsContactOnderzoek & ontwikkelingBlogEvenementen
14-daagse proefperiode
14-daagse proefperiode
  • Staal
  • Beton
  • Ondersteuning & Leren
  • Prijzen
  • Bedrijf

Abonneer u op onze nieuwsbrief

Bedrijf

  • Over ons
  • Partnerschappen
  • Vacatures
  • Gepatenteerde technologie voor constructeurs

Bronnen

  • Klantprojecten
  • Case studies
  • IDEA StatiCa Connection Library
  • Verificatieboeken

Juridisch

  • Gebruiksrechtovereenkomst IDEA StatiCa
  • Wereldwijd privacybeleid
  • Terms of Services – IDEA StatiCa Viewer
  • Licenties

Help

  • Contact
  • Offerteaanvraag
  • Resellers
  • Downloads
FacebookInstagramLinkedInYouTube

© IDEA StatiCa 2009-2026

Vertrouwd en wereldwijd gebruikt door ingenieurs, fabrikanten & consultants.

OndersteuningscentrumVerificatievoorbeeldenHoeklas in ligger-kolom verbinding
Hoeklas in ligger-kolom verbinding
SteelConnection designVerificationsConnectionEN (Eurocode)

Hoeklas in ligger-kolom verbinding

Dit artikel is ook beschikbaar in
ENCZDEESFRITPTNLHUROKRPLTHTRVIZH

Dit artikel is een geselecteerd hoofdstuk uit het boek Component-based finite element design of steel connections van prof. Wald et al. Het hoofdstuk is gericht op de verificatie van lassen.

 Beschrijving

Het doel van dit hoofdstuk is de verificatie van de component-gebaseerde eindige elementen methode (CBFEM) voor een hoeklas in een verstijfde ligger-kolom verbinding met de componentenmethode (CM). Een open doorsnede ligger IPE is verbonden met een open doorsnede kolom HEB400. De verstijvers bevinden zich aan de binnenzijde van de kolom, tegenover de flenzen van de ligger. De doorsnede van de ligger is de variabele parameter. Er worden drie belastinggevallen beschouwd, namelijk de ligger wordt belast op trek, afschuiving en buiging.

 Analytisch model

De hoeklas is de enige component die in de studie wordt onderzocht. De lassen zijn ontworpen volgens Hoofdstuk 4 van EN 1993-1-8:2005 om de zwakste component in de verbinding te zijn. De rekenwaarde van de lassterkte van de hoeklas is beschreven in Paragraaf 4.1. Een overzicht van de beschouwde voorbeelden en het materiaal is gegeven in Tab. 4.4.1. De geometrie van de verbinding met afmetingen is weergegeven in Fig. 4.4.1.

Tab. 4.4.1 Overzicht van voorbeelden

Handberekening van normaalkracht N 

 σ⊥2 +3⋅(τ⊥2 +τ∥2)≤fuβw⋅γM2\sqrt{  \sigma_{\perp}^2  + 3 \cdot \left( \tau_{\perp}^2  + \tau_{\parallel}^2\right)} \leq \frac{f_u}{\beta_{\mathrm{w}} \cdot \gamma_{\mathrm{M2}}} σ⊥2​ +3⋅(τ⊥2​ +τ∥2​)​≤βw​⋅γM2​fu​​

σ⊥=τ⊥=σN2=Nl⋅a⋅12\sigma_{\perp} = \tau_{\perp} = \frac{\sigma_{N}}{\sqrt{2}} = \frac{N}{l \cdot a}\cdot \frac{1}{\sqrt{2}}σ⊥​=τ⊥​=2​σN​​=l⋅aN​⋅2​1​

τ∥=0\tau_{\parallel} = 0τ∥​=0

(σN2)2+3⋅(σN2)2≤fuβw⋅γM2\sqrt{ \left( \frac{\sigma_{N}}{\sqrt{2}} \right)^2 + 3 \cdot \left( \frac{\sigma_{N}}{\sqrt{2}} \right)^2} \leq \frac{f_u}{\beta_{\mathrm{w}} \cdot \gamma_{\mathrm{M2}}}(2​σN​​)2+3⋅(2​σN​​)2​≤βw​⋅γM2​fu​​

(Nl⋅a⋅12)2+3⋅(Nl⋅a⋅12)2≤fuβw⋅γM2\sqrt{ \left( \frac{N}{l \cdot a}\cdot \frac{1}{\sqrt{2}} \right)^2 + 3 \cdot \left( \frac{N}{l \cdot a}\cdot \frac{1}{\sqrt{2}} \right)^2} \leq \frac{f_u}{\beta_{\mathrm{w}} \cdot \gamma_{\mathrm{M2}}}(l⋅aN​⋅2​1​)2+3⋅(l⋅aN​⋅2​1​)2​≤βw​⋅γM2​fu​​

N≤fu ⋅ l ⋅ aβw ⋅ γM2 ⋅ 2N \leq \frac{f_{u}  \cdot  l  \cdot  a }{\beta_{\mathrm{w}}  \cdot  \gamma_{\mathrm{M2}}  \cdot  \sqrt{2}}N≤βw​ ⋅ γM2​ ⋅ 2​fu​ ⋅ l ⋅ a​

Waarbij:

aaa - keeldikte van de las

NNN - normaalkracht werkend op de ligger

lll - totale laslengte 

βw\beta_{\mathrm{w}}βw​ - correlatiefactor ontleend aan EN 1993-1-8 Tabel 4.1

fuf_ufu​ - nominale treksterkte van het zwakste verbonden onderdeel

γM2\gamma_{\mathrm{M2}}γM2​ - partiële veiligheidsfactor voor lassen

Handberekening van dwarskracht V 

De handberekening in dit hoofdstuk is gebaseerd op bepaalde aannames. De dwarskracht VVV wordt uitsluitend overgedragen door de las aan het lijf. Het buigend moment als gevolg van de excentriciteit van de kracht op de lassen kan worden toegeschreven aan de flensenlassen. De lasweerstands modulus van de flensenlassen WWW wordt niet bepaald op basis van de afstand gemeten vanuit het zwaartepunt van de lassen, maar vanuit de randen van de flens tot het zwaartepunt van de ligger, zoals in de praktijk wordt berekend.

De volgende vergelijkingen tonen de afleiding van de draagkracht van de las voor dwarskracht en buigend moment volgens de CM. De equivalente spanning is gespecificeerd in EN 1993-1-8, Vergelijking (4.1). Voor de berekening van de buigmomentweerstand is de plastische doorsnede modulus aangenomen. 

 σ⊥ +3⋅(τ⊥2 +τ∥2)≤fuβw⋅γM2\sqrt{  \sigma_{\perp}  + 3 \cdot \left( \tau_{\perp}^2  + \tau_{\parallel}^2\right)} \leq \frac{f_u}{\beta_{\mathrm{w}} \cdot \gamma_{\mathrm{M2}}} σ⊥​ +3⋅(τ⊥2​ +τ∥2​)​≤βw​⋅γM2​fu​​

V≤min⁡{fu⋅lV⋅a3⋅βw⋅γM2,  fu⋅W2⋅βw⋅γM2⋅e  }V \le \min \left \{ \frac{f_\mathrm{u} \cdot l_V \cdot a}{\sqrt{3} \cdot \beta_{\mathrm{w}} \cdot \gamma_{M2}} , \,  \frac{f_\mathrm{u} \cdot W}{\sqrt{2} \cdot \beta_{\mathrm{w}} \cdot \gamma_{\mathrm{M2}} \cdot e}   \right \}V≤min{3​⋅βw​⋅γM2​fu​⋅lV​⋅a​, 2​⋅βw​⋅γM2​⋅efu​⋅W​  }

Waarbij:

eee - excentriciteit van de kracht ten opzichte van de liggerslassen 

aaa - keeldikte van de las

VVV - dwarskracht werkend op de ligger

W=Wpl,flangeW= W_\mathrm{pl,flange}W=Wpl,flange​ - lasweerstands modulus

Aw,top,f=B⋅aA_\mathrm{w,top,f} = B \cdot aAw,top,f​=B⋅a - lasoppervlak rand bovenflens 

Aw,bottom,f=(B−tw)⋅aA_\mathrm{w,bottom,f} = (B-t_\mathrm{w}) \cdot aAw,bottom,f​=(B−tw​)⋅a - lasoppervlak rand onderflens 

zw,top,f=H/2z_\mathrm{w,top,f} = H / 2zw,top,f​=H/2 - hefboomarm las rand bovenflens

zw,bottom,f=(H−tf)/2z_\mathrm{w,bottom,f} = (H - t_\mathrm{f}) / 2zw,bottom,f​=(H−tf​)/2 - hefboomarm las rand onderflens

Wpl,flange=2⋅(Aw,top,f⋅ zw,top,f+Aw,bottom,f⋅zw,bottom,f)W_\mathrm{pl,flange} = 2 \cdot \left(A_\mathrm{w,top,f} \cdot  z_\mathrm{w,top,f} + A_\mathrm{w,bottom,f} \cdot z_\mathrm{w,bottom,f}\right)Wpl,flange​=2⋅(Aw,top,f​⋅ zw,top,f​+Aw,bottom,f​⋅zw,bottom,f​) - plastische flens doorsnede modulus

lVl_{\mathrm{V}}lV​ - totale laslengte lijf 

βw\beta_{\mathrm{w}}βw​ - correlatiefactor ontleend aan EN 1993-1-8 Tabel 4.1

fuf_\mathrm{u}fu​ - nominale treksterkte van het zwakste verbonden onderdeel

γM2\gamma_{\mathrm{M2}}γM2​ - partiële veiligheidsfactor voor lassen

HHH - hoogte IPE-ligger

BBB - breedte IPE-ligger

twt_\mathrm{w}tw​ - lijfdikte IPE-ligger 

tft_\mathrm{f}tf​ - flensdikte IPE-ligger

Handberekening van buigend moment M

Bij de berekening van het buigend moment zonder interactie met de dwarskracht is de plastische doorsnede modulus van de volledige lasdoorsnede (zowel rondom de flenzen als rondom het lijf) aangenomen.

σ⊥2+3⋅(τ⊥2+τ∥2)≤fuβw⋅γM2\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + 3 \cdot \left( \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2\right)} \leq \frac{f_u}{\beta_{\mathrm{w}} \cdot \gamma_{\mathrm{M2}}}σ⊥2​+3⋅(τ⊥2​+τ∥2​)​≤βw​⋅γM2​fu​​

σ⊥=τ⊥=σN2=MW⋅12\sigma_{\perp} = \tau_{\perp} = \frac{\sigma_{N}}{\sqrt{2}} = \frac{M}{W}\cdot \frac{1}{\sqrt{2}}σ⊥​=τ⊥​=2​σN​​=WM​⋅2​1​

τ∥=0\tau_{\parallel} = 0τ∥​=0

(σN2)2+3⋅(σN2)2≤fuβw⋅γM2\sqrt{ \left( \frac{\sigma_{N}}{\sqrt{2}} \right)^2 + 3 \cdot \left( \frac{\sigma_{N}}{\sqrt{2}} \right)^2} \leq \frac{f_u}{\beta_{\mathrm{w}} \cdot \gamma_{\mathrm{M2}}}(2​σN​​)2+3⋅(2​σN​​)2​≤βw​⋅γM2​fu​​

(MW⋅12)2+3⋅(MW⋅12)2≤fuβw⋅γM2\sqrt{ \left( \frac{M}{W}\cdot \frac{1}{\sqrt{2}} \right)^2 + 3 \cdot \left( \frac{M}{W}\cdot \frac{1}{\sqrt{2}} \right)^2} \leq \frac{f_u}{\beta_{\mathrm{w}} \cdot \gamma_{\mathrm{M2}}}(WM​⋅2​1​)2+3⋅(WM​⋅2​1​)2​≤βw​⋅γM2​fu​​

M≤fu⋅Wβw ⋅ γM2 ⋅ 2M \leq \frac{f_{u} \cdot W }{\beta_{\mathrm{w}}  \cdot  \gamma_{\mathrm{M2}}  \cdot  \sqrt{2}}M≤βw​ ⋅ γM2​ ⋅ 2​fu​⋅W​

σ⊥≤fu ⋅ 0.9γM2\sigma_{\perp} \leq \frac{f_{u}  \cdot  0.9}{ \gamma_{\mathrm{M2}}}σ⊥​≤γM2​fu​ ⋅ 0.9​

M≤fu ⋅ W ⋅ 0.9 ⋅ 2γM2M \leq \frac{f_{u}  \cdot  W  \cdot  0.9  \cdot  \sqrt{2}}{ \gamma_{\mathrm{M2}} }M≤γM2​fu​ ⋅ W ⋅ 0.9 ⋅ 2​​

Waarbij:

aaa - keeldikte van de las

WWW - plastische doorsnede modulus van de las

MMM - het buigend moment werkend op de ligger

βw\beta_{\mathrm{w}}βw​ - correlatiefactor ontleend aan EN 1993-1-8 Tabel 4.1

fuf_ufu​ - nominale treksterkte van het zwakste verbonden onderdeel

γM2\gamma_{\mathrm{M2}}γM2​ - partiële veiligheidsfactor voor lassen

 Numeriek model

De lascomponent in CBFEM is beschreven in Algemene theoretische achtergrond en EN theoretische achtergrond. 

Niet-lineair elastisch-plastisch materiaal wordt gebruikt voor lassen in deze studie. De grensplastische rek wordt bereikt in het langere deel van de las en spanningspieken worden herverdeeld.

Fig. 4.4.1 Geometrie van de verbinding met afmetingen\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 4.4.1 Geometrie van de verbinding met afmetingen}}}Fig. 4.4.1 Geometrie van de verbinding met afmetingen

 Verificatie van de draagkracht

De rekenwaarde van de draagkracht berekend met CBFEM Idea RS software wordt vergeleken met de resultaten van de CM. De rekenwaarden van de lasdraagkracht worden vergeleken, zie Tab. 4.4.2. De studie wordt uitgevoerd voor één parameterligger doorsnede en drie belastinggevallen: normaalkracht NEd, dwarskracht VEd en buigend moment MEd.

Tab. 4.4.2 Vergelijking van CBFEM en CM

De resultaten van CBFEM en CM worden vergeleken en een gevoeligheidsstudie wordt gepresenteerd. De invloed van de liggersdoorsnede op de rekenwaarde van de draagkracht van een gelaste ligger-kolom verbinding belast op trek is weergegeven in Fig. 4.4.2, op afschuiving in Fig. 4.4.3 en op buiging in Fig. 4.4.4. De studie toont een goede overeenkomst voor alle toegepaste belastinggevallen.

Fig. 4.4.2\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 4.4.2}}}Fig. 4.4.2

Fig. 4.4.3\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 4.4.3}}}Fig. 4.4.3

Fig. 4.4.4\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 4.4.4}}}Fig. 4.4.4

Ter illustratie van de nauwkeurigheid van het CBFEM-model zijn de resultaten van de gevoeligheidsstudie samengevat in een diagram dat de rekenwaarden van de draagkracht van CBFEM en CM vergelijkt, zie Fig. 4.4.5. De resultaten tonen dat het verschil tussen de twee berekeningsmethoden in alle gevallen minder dan 10% bedraagt.

Fig. 4.4.5 Verificatie van CBFEM ten opzichte van CM\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 4.4.5 Verificatie van CBFEM ten opzichte van CM}}}Fig. 4.4.5 Verificatie van CBFEM ten opzichte van CM

 Benchmarkvoorbeeld

Invoer

Kolom

  • Staal S235
  • HEB 400

Ligger

  •  Staal S235
  •  IPE 160
  •  Excentriciteit van de kracht ten opzichte van de las x = 400 mm, zie Fig. 4.4.6

Las

  •   Keeldikte aw = 3 mm

Uitvoer:

  • Rekenwaarde van de draagkracht op afschuiving VRd = 105 kN

Fig. 4.4.6 Benchmarkvoorbeeld van de gelaste ligger-kolom verbinding met krachtsexcentriciteit\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 4.4.6 Benchmarkvoorbeeld van de gelaste ligger-kolom verbinding met krachtsexcentriciteit}}}Fig. 4.4.6 Benchmarkvoorbeeld van de gelaste ligger-kolom verbinding met krachtsexcentriciteit

Openen in ViewerDownloaden