Het verschil tussen koud gevormd en warm gewalst staal!

Staal wordt op twee manieren gemaakt. Enerzijds wordt het staal getrokken of gevormd, waarbij geen hitte aan te pas komt en anderzijds wordt een massief heet stuk staal warm gewalst om de gewenste vorm te verkrijgen. Het grote verschil tussen beide is dat het getrokken staal koud een vervorming is ondergaan, waardoor er geen waarschuwing voor bezwijken meer bestaat. Welk type staal kan beter worden toegepast en wat zijn de grote verschillen?

Verschillende methoden van productie

Staal waarbij het materiaal snel in de juiste vorm kan worden gedrukt danwel getrokken valt onder de noemer koud gevormd staal. Vaak zal er een zichtbare naad zijn alwaar twee delen tegen elkaar zijn vervormd en verbonden. Daarmee is een relatief goedkope en minder energievergende productiemethode verkregen. Toch wordt het overgrote deel gemaakt door het vervormen van heet staal onder druk van persen en walsen. Het kost relatief veel energie, echter men verkrijgt exact het gewenste profiel in de juiste vorm zonder dat er een naad aanwezig is. De doorsnede is dus daarmee uit een enkel solide stuk gemaakt.

Gunstige eigenschappen bij warm gewalst

Standaard constructiemateriaal is gemaakt van warm gewalst staal. Dat houdt in dat het materiaal onder invloed van hitte is vervormd, waarna het relatief elastisch is geworden met een waarschuwingsplafond. Deze eigenschap houdt in dat het materiaal tot de vloeispanning kan vervormen en in de oorspronkelijke vorm terugkomt, indien het wordt ontlast. De vloeigrens is de maximale spanning tot waaraan toe de oorspronkelijke vorm weer terugkomt. Indien het verder wordt belast zal de vervorming permanent optreden, echter waarbij het staal nog niet zover is belast dat het gaat breken. Dit wordt ook wel het insnoereffect genoemd. Wil het materiaal echt breken dan dient de spanning nog verder op te lopen. Oftewel indien er een vervorming optreedt dan is dat zichtbaar zonder dat de constructie faalt. Dit is dan ook een goede waarschuwingsmethode voor een overbelaste constructie. Dit is compleet anders indien het gaat om koud gevormd staal.

Waarom niet alles koud gemaakt?

Zowel gewoon constructiestaal als betonstaal kan zijn gevormd of gewalst. Primair is het echter zo dat profielen zoals de L-staal, IPE, HEA van warm gewalst staal zijn gemaakt, omdat het walsen de meest handige manier voor het realiseren van de doorsnede is. Andere doorsneden zoals ronde of vierkante kolommen daarentegen worden koud gevormd. Het staal wordt zodanig uitgerekt, dat de optredende spanningen groter zijn dan de vloeigrens. Daardoor ontstaan blijvende vervormingen. Ook vele hoogwaardige bouten zijn gemaakt van koud gevormd materiaal. Dat houdt in dat er geen waarschuwing bij overbelasting van toepassing is. Men merkt het dus niet indien er iets mis is met een constructie als het van koud gevormd staal is gemaakt tot het reeds te laat is. Dat is ook een voorname reden, waarom uit veiligheidsoverwegingen bij voorkeur voor warm gewalst staal wordt gekozen.

Hoe zit het met betonstaal?

Om beton af te wapenen wordt betonstaal gebruikt. Dit kan op beide manieren zijn geproduceerd. Omdat vervormingen van dit staal nooit zichtbaar zijn, wordt uit praktische overweging koud getrokken staal toegepast. Het betreft voornamelijk staalkwaliteit FeB500, waarbij een maximale rekenspanning van 435 N/mm2 wordt aangehouden. (Dit is een relatief hoge spanning 435/500 = 0,87 omdat de elastische vervorming wegens koudgetrokkenheid tot dit niveau gaat. Bij gewoon constructiestaal warm gewalst is de verhouding 235/360 = 0,65. Dit geeft ook aan dat er praktisch geen waarschuwing mogelijk is indien het bezwijkt.) Daarnaast geldt dat betonstaal enige roestvorming moet hebben ondergaan, voordat het in de betonconstructie wordt toegepast. Het geeft een solide verbinding van het betonstaal met beton. Om de hechting aanvullend te verbeteren wordt het betonstaal geribd uitgevoerd.

Registratie materiaalkeuze

De mate van toegepast staal en de keus tussen het type materiaal dient altijd concreet te zijn vastgelegd. Het bepaalt namelijk de mate van sterkte van een doorsnede. Indien de juiste staalkwaliteit niet wordt toegepast kan een constructie namelijk te zwak zijn, waardoor het niet meer voldoet.