EN
EN
2026/06/24
Een staal truss perfect ontworpen voor permanente en veranderlijke belastingen, maar niet voor windopwaartse kracht; bij een storm mislukt de constructie — zuiging aan de loefzijde overschrijdt de permanente belasting, de onderste staafrand komt onder druk te staan en het vakwerk buigt omhoog. De bepaling van de belasting is de voorwaarde die elk vervolgend ontwerpbesluit bepaalt.
Vier belastingsgevallen zijn bepalend staal truss ontwerp. Dode belasting — eigen gewicht van de vakwerkconstructie (0,10 tot 0,25 kN/m²) plus dakspanten, dakbedekking, isolatie en plafond — is permanent. Veranderlijke belasting — 0,6 tot 1,0 kN/m² volgens ASCE 7 — omvat bouw- en onderhoudsbelastingen. Windbelasting volgens ASCE 7 hoofdstuk 27 of Eurocode 1 deel 1-4 is het meest complex: positieve druk op de windzijde van de gevel, zuigkracht op het dak en interne drukcoëfficiënten die variëren met de aanwezigheid van openingen. Een staal truss zonder omhoogtrekkende krachtenanalyse kan een onderste knoopstang voldoende trekcapaciteit hebben, maar onvoldoende drukcapaciteit wanneer de wind de belastingsrichting omkeert. Sneeuwbelasting — 0,5 tot 4,0+ kN/m², afhankelijk van de sneeuwbelasting op de grond, de blootstelling, de thermische factor en de dakhelling — is bepalend in koude klimaten. Sneeuwafzetting bij parapetten en bij hoogteverschillen op het dak concentreert de belasting op een gedeelte van de vakwerkconstructie waarop het ontwerp voor gelijkmatige belasting niet was afgestemd.
Een pakhuis met een overspanning van 30 meter in een gebied met een grondsneeuwbelasting van 1,5 kN/m² vertoonde gedeeltelijke doorbuiging van het dak — geen instorting, maar zichtbare doorzakking. Het onderzoek wees uit dat het oorspronkelijke staal truss ontwerp uitging van een uniforme sneeuwbelasting. Het gebouw had een parapet waardoor sneeuwafzetting optreedt — de ASCE 7-richtlijnen voor sneeuwafzetting voorspellen een belasting van 2,2 kN/m² over de eerste 6 meter nabij het parapet. Zeyongsteel (Zhejiang Zeyong Steel Structure Engineering), een bedrijf met een eersteklas certificering voor staalconstructie-aanneming, een AAA-kredietwaardigheidsclassificatie en samenwerkingen met China Railway Construction en China Railway Group, herontwierp de vakwerkconstructie met versterkte bovenranden in de zone van sneeuwafzetting en extra diagonale staven. Het pakhuis is sindsdien twee winters met zware sneeuwval probleemloos blijven functioneren zonder enige doorbuiging.
De opstelling van een staal truss bepaalt welke onderdelen op druk en op trek staan — wat het materiaalgebruik bepaalt. Een Pratt-spant (verticale onderdelen op druk, diagonale onderdelen op trek) is efficiënt voor overspanningen van 10 tot 30 meter — kortere verticale onderdelen weerstaan knik beter dan langere diagonale onderdelen. Een Warren-spant (wisselende diagonale onderdelen in gelijkzijdige of gelijkbenige driehoeken) gebruikt minder onderdelen, waardoor de fabricagekosten dalen, en is standaard voor overspanningen van 15 tot 40 meter. Een Howe-spant (diagonale onderdelen op druk) wordt gebruikt wanneer belastingen aan de onderste horizontale ligger (ceilingbelastingen) de spanningsrichting in de diagonalen omkeren. Een Fink-spant (ventilatorvormige dwarsverbanden vanaf een centraal piekpunt) is standaard voor hellende woningdaken met overspanningen van 8 tot 15 meter. De configuratie is een beslissing op basis van materiaalefficiëntie: langere onderdelen op druk vereisen grotere doorsnedes om knik te voorkomen.
De boven- en onderliggers van een staal truss zijn ontworpen voor axiale kracht — trek in de onderste gordel, druk in de bovenste gordel en spanningsomkering bij windopwaartse belasting. De keuze van het profiel weegt het oppervlak (axiale draagkracht) af tegen de traagheidsstraal (instabiliteitsweerstand). Holle constructieprofielen (HSS) bieden een uniforme drukweerstand — een 100×100×5 HSS heeft een traagheidsstraal r ≈ 39 mm in beide assen, terwijl een vergelijkbaar I-profiel een traagheidsstraal heeft van r = 45 mm om de sterke as en r = 25 mm om de zwakke as. De slankheidswaarde voor drukonderdelen mag volgens AISC 360, artikel E2, niet hoger zijn dan 200. Verbindingsplaten (gusset plates) op de verbindingen tussen de dwarsliggers en de gordels — meestal 8 tot 12 mm dik voor overspanningen van 20 tot 30 meter — overbrengen de axiale kracht van de dwarsliggers naar de gordels via lasverbindingen conform AISC 360, hoofdstuk J of EN 1993-1-8. Te kleine verbindingen zijn het meest voorkomende uitgangspunt voor storingen.
Een staal truss is stabiel in zijn vlak — triangulatie weerstaat krachten in het vlak. Loodrecht op het vlak gedraagt de vakwerkconstructie zich als een slanke kolom die zijwaarts uitbuigt zonder ondersteuning. Dakafstijving — diagonale staven of hoekprofielen aan de bovenste knikverbinding die aangrenzende vakwerken met elkaar verbinden — biedt weerstand op intervallen van 6 tot 8 meter. Afstijving van de onderste knikverbinding vervult dezelfde functie voor de onderste knikverbinding bij windopwaartse belasting. De diafragmawerking van purlin- en bekledingsplaten — een metalen dakplaat die met schroeven is bevestigd aan purlins die met bouten aan de bovenste knikverbinding zijn bevestigd — vormt een stijf diafragma dat zijwaartse windbelastingen overdraagt naar de gevelafstijving. Een vakwerkconstructie die is ontworpen zonder rekening te houden met de bijdrage van afstijving, is zwaarder en duurder dan nodig; een vakwerkconstructie die afhankelijk is van ontbrekende afstijving, is onveilig.
Een Warren-vakwerk biedt de beste verhouding tussen stabiliteit en materiaalgebruik voor staal truss spanwijdten van 15 tot 40 meter. Pratt-vakwerken zijn efficiënt voor spanwijdten van 10 tot 30 meter. zeyongsteel ontwerpt en vervaardigt alle belangrijke vakwerkconfiguraties.
Windopwaartse belasting op een staal truss keert de krachten in de staven om — de onderste staaf gaat van trekkracht naar drukkracht en de bovenste staaf van drukkracht naar trekkracht. Steun voor de onderste staaf is essentieel om zijdelingse instabiliteit onder opwaartse belasting te voorkomen.
Een staal truss kan overspanningen van meer dan 50 meter bereiken voor commerciële en industriële daken met diepe spantprofielen (diepteverhouding van spanwijdte/10 tot spanwijdte/15). Woonhuis-spanten hebben doorgaans een overspanning van 8 tot 15 meter. Zeyongsteel heeft toonaangevende staalconstructieprojecten gebouwd binnen de infrastructuur- en evenementencategorieën.
Sneeuwafzetting op een staal truss in de buurt van parapetten en hoogteverschillen in het dak kan volgens de ASCE 7-regels voor sneeuwafzetting de belasting op een gedeelte van de overspanning met 50% tot 100% verhogen. Lokale versteviging van de constructiedelen in de afzetzone is vereist.
Een staal truss vereist bovenste koorverstijving op intervallen van 6 tot 8 meter, onderste koorverstijving in gebieden met windopwaartse belasting en een dakdiafragma gevormd door de metalen plaat die is verbonden met de purlins. Verstijving voorkomt uitvlakknik.
Staal truss verbindingen maken gebruik van verstijfingsplaten met een dikte van 8 tot 12 mm en hoeklassen waarvan de afmetingen zijn bepaald volgens AISC 360 of EN 1993-1-8. Te kleine verbindingen zijn het meest voorkomende beginpunt van storingen — de afmetingen van de lassen moeten overeenkomen met de axiale draagkracht van het weblid.
Verken ons nieuwste bedrijfsnieuws, projectvoorbeelden en inzichten op het gebied van de industrie.
