Bouwen met aluminiumplaat
Dunne plaat en band behoren tot de halffabrikaten voor plaatconstructies. Verder behoren tot deze groep plaat-en bandprofielen alsmede voorgevormde plaatdelen, zoals dieptrek-en strekdelen, die soms tot de standaard halffabrikaten behoren en soms voor bijzondere gevallen dienen. Het handelsaanbod van profielplaat is zeer veelzijdig.
A.J. Schornagel
(artikel gepubliceerd in Aluminium nummer 3, 1998- artikel 18)
DRAGENDE VAKWERKEN
In de bouw, voor carrosserieën, vliegtuigen en dergelijke worden vaak plaat-en schaalconstructies toegepast. Vanwege de in het algemeen geringe plaatdikte moet, om volledig mee te kunnen dragen en economisch optimaal te worden benut, er gebruik worden gemaakt van een geschikte vorm of moeten er verstijvingen worden aangebracht. Stijfheid en stabiliteit worden verkregen via alleen de wanddikte of in samenwerking met een verstijving die moet zijn aangepast aan de constructie. Die verstijving kan bestaan uit opgezette plaat-of extrusieprofielen of kan worden verkregen met het aanbrengen van golven of hoeken in de plaat (zie afbeelding 1) ofwel door het aanbrengen van verscheidene lagen.
Afbeelding 1. Profielplaten.
De kreukelvastheid wordt met behulp van langsverstijvingen sterker verhoogd dan met dwarsverstijvingen. Vouwen in de lengterichting hebben hetzelfde effect. Het is een principieel voordeel dat er met aluminium dikker kan worden gebouwd, voorzover er geen extreem hoge massa vermindering wordt geëist. Voor het construeren van met name vlakke wanden en vakwerken moet er worden gewerkt met grotere plaatdikten. Bij een nog interessante massavermindering komen tevens nog een geringere voegarbeid, de eenvoudiger plaatsing en geringere richtarbeid, die alle tezamen leiden tot lagere bouwkosten. Verder is een wat dikkere wand bij gebruik wat beter opgewassen tegen plaatselijke belastingen of door onvoorziene plaatselijke overspanningen. De bij normale belasting in het onderdeel aanwezige spanning is dermate laag dat er een ruime marge is voordat de rekgrens wordt bereikt, waardoor er een hoge veiligheid wordt geboden tegen plastische vervorming.
GEPROFILEERDE PLAAT
Gevels en daken voor utiliteitsgebouwen en woningen vormen een groot afzetgebied voor dit soort bouwelementen. De vorm van een geprofileerde plaat (zie afbeelding 1) vervult hier de rol van dragend deel en geeft als bijkomstig effect van de naar verhouding simpele bouwwijze een bepaalde architectonische uitstraling. De op walsvormen vervaardigde profielplaten maken grote lengten mogelijk van 15 men meer, met geleidelijke overgangen. De bouwbreedte (overdekkingsbreedte) hangt af van de profielvorm en van de ter beschikking staande breedte van de plaat die wordt geprofileerd. Bij utiliteitsbouw kunnen hoogbelaste onderdelen als vakwerkplaten die zijn voorzien van bijvoorbeeld trapezevormige verstijvingen (zie afbeelding 2) of in de vorm van noppenplaten (zie afbeelding 3) worden uitgevoerd. De wanden van de afgeknotte kegels of van de piramides vormen ruimtelijke diagonaalvormige verstijvingen, zodat ook dwarskrachten kunnen worden overgedragen. De noppenplaten bieden aan enkelvoudige belastingen een groot, werkzaam verdelingsvlak.
Afbeelding 2. Bouwsystemen voor bruggen, gemaakt van vakwerkplaten en van noppenplaten.
1. Vakwerkplaat als direct beredenbovenrand;
2. Dubbele noppenplaat (als op afbeelding 3) voor verbindings-rijdekplaat;
3. Enkele of dubbele noppenplaten als diagonale wanden.
Afbeelding 3. Op elkaar gelaste noppenplaten.
Twee identieke noppenplaten, die met hun toppen aan elkaar zijn geniet of gepuntlast, vormen een stijve dragende wand met zeer gunstige doorsnede-eigenschappen voor dragers, bruggen, drijflichamen en dergelijke. Noppenplaten kunnen in een driehoekvormige brugdragerdoorsnede tegelijkertijd dienst doen als bovenrand en rijdek en een driehoekflens vormen (zie afbeelding 2).
COMBINATIE PROFIELPLAAT
De meeste constructies en bouwwerken met wanden met grote oppervlakken of onregelmatig gevormde oppervlakken worden uitgevoerd als profielplaatconstructie. Extrusieprofielen nemen daarbij de rol over van randstaven en als dragend skelet nemen ze een groot deel van de in het gehele bouwwerk optredende belastingen voor hun rekening en ze geven vanuit bouwkundig oogpunt bezien gunstige rondingen en overgangen. De fabricage van lange dragers in de combinatie randprofielen en profielplaten is vanwege korte insteltijden en richtwerkzaamheden betrekkelijk goedkoop; dure werktuigen en bewerkingen voor het omzetten van plaat zijn overbodig. Bij lasverbindingen kunnen er voor de krachtenverdeling gunstige aansluitingen worden geconstrueerd. Afbeelding 4 toont een gelaste kokerbalkconstructie van extrusieprofielen.
Afbeelding 4. Gelaste kokerbalk bestaande uit op de hoeken extrusieprofielen met daartussen platen die zijn voorzien van halfronde verstijvingen. Schot met daarin een opening geeft vormstijfheid aan de kokerbalkdoorsnede.
VERSTIJVEN VAN OPENINGEN
Openingen en uitsneden in vlakke en profielplaat hebben als doel gewichtsbesparing, toegang tot of inbouw van andere delen, doorvoer van leidingen enzovoort. Voorwaarden hierbij zijn goede afrondingen en geschikte randversterkingen, in het bijzonder bij geringe profiel-en plaatdikten. In geval van tegelijkertijd op buiging belaste hoeken, zoals bij voorbeeld venster-en deuropeningen, moet gebruik worden gemaakt van ingelaste kragen van T profielen in plaats van plaat of vlakke staven (zie afbeelding 5). H et voordeel hiervan is dat er sprake is van een stompe verbinding in plaats van twee overlapnaden. De lasnaad is verplaatst uit de vanuit belasting gezien kritische randzone ter plaatse van de uitsnijding. Hiermee wordt optimaal profijt getrokken van de randverstijving. Bij op trek belaste profielen met daarin een opening kunnen opgelaste strips van pas komen. Afbeelding 6 toont een aantal uitvoeringen van openingen.
Afbeelding 5. Verstijving van een op buiging belaste uitsnede met T-profiel als randverstijving.
Afbeelding 6. Vormen van openingen.
a). Cirkelvormig, goed afgerond en symmetrisch ten opzichte van de zwaartelijn van de drager; aanbevolen afmetingen d : a = 1 en d : h = 0,5.
b). Langwerpige opening in op dwarskrachten belaste flenzen vermijden, indien nodig dan zo symmetrisch mogelijk ten opzichte van de zwaartelijn van de drager.
c). Omgeflenst.
d). Ingelaste kraag.
e). Holle drager met ingelaste buis.