Verbindingsmethoden in Staalconstructies en Metselwerk: Een Overzicht

Published by Redactie on september 4, 2025 | Category metselwerk

De verbinding van materialen in de bouw, met name staal en metselwerk, is cruciaal voor de stabiliteit en integriteit van constructies. Verschillende methoden worden gebruikt om deze verbindingen te realiseren, elk met hun eigen voor- en nadelen. Dit artikel geeft een overzicht van de beschikbare technieken, gebaseerd op de huidige stand van de techniek en de beschikbare informatie.

Soorten Verbindingen in Staalconstructies

Staalconstructies worden primair verbonden door lassen, klinknagels en boutverbindingen. Lassen is momenteel de meest gebruikte methode, vanwege de voordelen die het biedt. Het verzwakt de componentsecties niet, biedt goede stijfheid, heeft een eenvoudige structuur, is handig in de constructie en kan geautomatiseerd worden. Bij het lassen smelt de elektrode en het basismateriaal lokaal door de warmte van de boog, waarna het materiaal bij afkoeling aan elkaar hecht.

Klinknagelverbindingen, hoewel historisch belangrijk, worden tegenwoordig minder vaak toegepast. Het proces omvat het snel inbrengen van een verhitte klinknagel in een gat en het vervolgens klinken van het andere uiteinde om een stevige verbinding te creëren. Hoewel klinknagels een betrouwbare krachtoverdracht bieden en goede plasticiteit en taaiheid hebben, is het proces arbeidsintensief en kostbaar, waardoor het vaak vervangen wordt door lassen of boutverbindingen.

Boutverbindingen zijn een veelgebruikte methode, waarbij bouten met hoge sterkte in voorgeboorde gaten worden geplaatst. De diameter van de gaten is afhankelijk van het type verbinding: 1.5-2.0 mm voor wrijvingsverbindingen en 1.0-1.5 mm voor drukverbindingen. Om de wrijving te verbeteren, is het belangrijk om de contactoppervlakken van de verbinding te behandelen.

Classificatie van Staalverbindingen

Staalverbindingen kunnen verder worden geclassificeerd op basis van het type belasting dat ze dragen. Er zijn axiale verbindingen, ontworpen voor axiale belastingen, afschuifverbindingen die bestand zijn tegen afschuifkrachten, en momentverbindingen die buigmomenten kunnen weerstaan. Structureel gezien komen verbindingen voor in vakwerkliggers, ligger-tot-kolom verbindingen, ligger-tot-balk verbindingen, kolom-tot-kolom verbindingen en kolomvoeten.

Geometrische configuraties van verbindingen omvatten stootvoegen voor kopse verbindingen, overlapvoegen voor overlappende balken, T-voegen voor loodrechte verbindingen, hoekverbindingen voor kozijnhoeken en randverbindingen voor plaatverbindingen.

Metselwerkverbindingen en Voegwerk

Bij metselwerk is de stootvoeg van belang. De breedte van de stootvoeg bepaalt welke mortel gebruikt moet worden: tot 3 mm dunbedmortel, en 6 tot 15 mm normale mortel. Een trekvaste verbinding in metselwerk kan worden gerealiseerd door vlakke stalen ankers in de lagerverbindingen te plaatsen.

Het is opmerkelijk dat de stootvoeg door bouwkundig ingenieurs en architecten soms niet wordt erkend als een gestandaardiseerde metselwerkverbinding, ondanks dat deze aan alle normcriteria kan voldoen. Er bestaan discussies over de toelaatbaarheid van dergelijke verbindingen, waarbij sommigen de voorkeur geven aan getand metselwerk. Het is essentieel om, indien mogelijk, metselwerk met elkaar te verbinden, en de stootverbinding te gebruiken als alternatief. Technisch gezien voldoet deze verbinding aan alle normvereisten.

Het voegen van de muur bestaat uit het voegen van de lintvoeg (horizontale voeg) en de stootvoeg (verticale voeg). Na het voegen en uitharden van de muur, wordt deze geborsteld met een droge borstel.

Verbinding van Staal en Metselwerk

Voor de verbinding van beton/steen op metaal, zoals aluminium, zijn 2-componentenlijmen op basis van PUR of epoxyhars geschikt. Voor sommige metaalcombinaties, waaronder roestvast staal, kunnen ook 2-componentenlijmen op basis van MMA worden gebruikt. Speciaal voor de bouwsector zijn viscoplastische 2-componenten constructielijmen op basis van acrylaat (snelle aanvangssterkte) of epoxyhars (hoge eindsterkte) aan te bevelen. Een hybride constructielijm met een korte verwerkingstijd van 12 minuten is ideaal voor het verbinden boven het hoofd, omdat deze niet vloeiend is.

Ook blijvend elastische lijmen/kitten of 2-componentenlijmen op basis van epoxyhars kunnen worden gebruikt. Afhankelijk van de eisen zijn 2-componentenlijmen op basis van epoxyhars of blijvend elastische afdichtings-/lijmverbindingen geschikt, evenals 2-componenten MMA- en PUR-lijmen.

Een mogelijke lijm voor beton-kunststofverlijming is 3M Scotch-Weld DP 810, een constructielijm op basis van acrylaat (MMA) viscoplast, die goed uithardt bij kamertemperatuur en beton aan metalen zoals aluminium, staal en roestvast staal hecht.

Boutverbindingen in Detail

Boutverbindingen zijn een veelzijdige optie, met verschillende configuraties zoals stijve driehoeken, T-hoeken en voetplaten. De plaatsing van de bouten, de maximale en minimale randafstanden en boutafstanden zijn cruciale factoren bij het ontwerp van een veilige en betrouwbare verbinding. Het is belangrijk om bezwijkvormen te overwegen bij het dimensioneren van boutverbindingen.

Lasverbindingen in Detail

Lasverbindingen vereisen zorgvuldige procedures om een goede verbinding te garanderen. De keuze van het lasproces, de lasnaadvorm en de methoden voor het opsporen en beoordelen van lasfouten zijn essentieel. De berekening van hoeklassen en stompe lassen is ook van belang.

Algemene Principes voor Verbindingen

De verbinding van staalconstructies moet voldoen aan de principes van veiligheid, betrouwbaarheid, duidelijke krachtoverbrenging, eenvoudige structuur, gemakkelijke vervaardiging en staalbesparing. De verbinding moet voldoende stevig zijn en voldoende ruimte bieden die geschikt is voor verbinding.

Beperkingen van de Beschikbare Data

De beschikbare informatie is beperkt en richt zich voornamelijk op staalverbindingen en basisprincipes van metselwerkverbindingen. Er is weinig gedetailleerde informatie over de specifieke eisen en procedures voor het verbinden van staal met metselwerk, afgezien van de aanbevelingen voor het gebruik van lijm. De informatie over de normen en regelgeving is summier.

Conclusie

De keuze van de juiste verbindingsmethode is afhankelijk van de specifieke toepassing, de belastingseisen en de materiaaleigenschappen. Lassen is de meest gebruikte methode voor staalconstructies, terwijl boutverbindingen een veelzijdig alternatief bieden. Bij metselwerk is de stootvoeg van belang, en het is essentieel om de juiste mortel te gebruiken. Voor de verbinding van staal en metselwerk zijn speciale lijmen aan te bevelen. Het is cruciaal om de principes van veiligheid, betrouwbaarheid en efficiëntie in acht te nemen bij het ontwerpen en uitvoeren van verbindingen.