Wat vergelijken we

Een THQ is een samengestelde, gelaste hoedligger met twee lijven, een bovenplaat en een bredere onderplaat. De gesloten doorsnede is relatief torsiestijf en kan qua hoogte, breedte en plaatdikte projectspecifiek worden samengesteld. Een SFB bestaat uit een warmgewalst I- of H-profiel met een bredere plaat onder de bestaande onderflens. De doorsnede is open en torsieslapper, maar vraagt doorgaans minder afzonderlijke plaatdelen en langslassen.

Voor een eerlijke vergelijking nemen we voor beide varianten hetzelfde constructieve uitgangspunt:
• De ligger is aan de uiteinden scharnierend aangesloten voor verticale buiging;
• De opleggingen dragen geen torsiemoment om de lengteas van de ligger over;
• Het moment uit de excentrische oplegreactie van de kanaalplaten wordt met vloervloerverankering en drukcontact lokaal teruggebracht naar de vloer.

Scharnierend en torsievrij zijn strikt genomen verschillende eigenschappen. In deze vergelijking leggen we beide expliciet vast. De relatief hoge torsiestijfheid van de THQ wordt dus niet benut voor torsieafdracht naar de kolommen. Dit sluit aan bij vrijwel alle projecten die TSA in de praktijk ziet.

Voor- en nadelen

THQ - voordelen
• Veel vrijheid in hoogte, breedte en plaatdikte
• Gerichte materiaalverdeling binnen de vloerhoogte
• Relatief torsiestijve gesloten doorsnede; eindtorsie wordt hier niet benut

THQ - nadelen
• Meerdere plaatdelen en doorgaande langslassen
• Schotten vragen een beheerste fabricagevolgorde
• Minder toegang en meer risico op lasvervorming en richtwerk

SFB - voordelen
• Warmgewalst basisprofiel met een verbrede onderplaat
•  Doorgaans minder samenstelwerk en minder langslassen
• Open lijf is goed bereikbaar; efficiënt bij bereikbaarheid voor verbindingen, schotjes en verankeringen

SFB - nadelen
• Torsieslap; vraagt borging bij eenzijdige of ongelijkzijdige belasting
• Keuze is gebonden aan beschikbare walsprofielen

Dezelfde oplegging, een ander lokaal gedrag

De kanaalplaat draagt buiten het hart van de ligger op de uitstekende onderplaat. Omdat de scharnierende eindverbinding geen torsie opneemt, moet een lokaal krachtkoppel de excentriciteit opnemen. De verticale oplegreactie, het drukcontact en de trekverbinding met de vloer vormen samen het evenwicht. Hiervoor worden bijvoorbeeld koppelstaven in gevulde kopsleufsparingen toegepast.

Bij een THQ moeten deze lokale krachten door de onderplaat, de lijven en de hoeklassen worden geleid. De gesloten doorsnede kan daarbij lokaal vervormen: het zogenoemde wiebertjeseffect. Afhankelijk van belasting, geometrie en ankerpositie zijn in veel gevallen schotten nodig om de kracht in te kunnen leiden en het wiebertjeseffect te voorkomen. Die voorzieningen vragen materiaal, positioneerwerk, lassen en inspectie en moeten vaak vóór het sluiten van de gesloten THQ-doorsnede worden aangebracht.

Ook een SFB is niet vanzelfsprekend vrij van lokale voorzieningen. De uitstekende onderplaat, de oorspronkelijke onderflens en het lijf moeten worden gecontroleerd op lokale dwarsbuiging en gecombineerde spanningen. Het open lijf maakt plaatsing en controle van schotjes doorgaans wel eenvoudiger.

Schotten zijn dus geen standaardvereiste op basis van alleen de profielnaam. Ze volgen uit de lokale berekening van krachtinleiding, vervorming en stabiliteit. Wel zijn de kosten bij een THQ vaak groter door de gesloten opbouw en de fabricagevolgorde.

Waarom laswerk de uitkomst kan veranderen

Een vergelijking op kilo’s staal zegt weinig over de werkelijke productiekosten. Bij laswerk zijn onder meer bepalend: totale laslengte en effectieve keeldoorsnede, aantal lasgangen en laspositie, bereikbaarheid, naadvoorbewerking en opspanning, warmte-inbreng, vervorming en eventueel richten, inspectie, herstelwerk en documentatie, seriegrootte en herhaling van hetzelfde detail.

Het lasvolume van hoeklassen groeit kwadratisch ten opzichte van de keeldoorsnede. Een vergroting van 4 naar 6 mm vraagt bij gelijke lengte +2,25 keer zoveel lasmetaal. De kosten nemen niet exact met dezelfde factor toe, maar extra lasgangen, warmte-inbreng en productietijd kunnen het verschil aanzienlijk maken.

Een THQ biedt veel vrijheid om materiaal efficiënt over de doorsnede te verdelen, maar vraagt meerdere doorgaande langslassen. Bij een SFB is het warmgewalste profiel al beschikbaar en vormt de las van de verbrede onderplaat het belangrijkste doorgaande laswerk. Daar kunnen een hoger profielgewicht of het toepassen van meer schotten tegenover staan.

De verbinding hoort vóór de profielkeuze in beeld

In het voortraject wordt de hoofdligger vaak gekozen op basis van een constructief model zonder volledig uitgewerkte verbindingen, vloerverankeringen en lasdetails. Die uitwerking volgt dan later bij de staalbouwer of detailconstructeur, terwijl profieltype, stramien en vloeropbouw al vaststaan.

Voor een reële vergelijking moeten bij beide varianten minimaal worden meegenomen:
• Profiel- en plaatmateriaal
• Langslassen, schotten en samenstelwerk
• Kopplaten, bouten en montagesparingen
• Lokale schotten in ligger of kolom
• Vloervloerverankering
• Tijdelijke borging tegen rotatie tijdens montage

Daarom kan een lichte THQ met veel schotten en arbeidsintensieve verbindingen duurder worden dan een zwaardere SFB. Omgekeerd kan een projectspecifieke THQ gunstig zijn wanneer maatwerk in hoogte of materiaalverdeling veel oplevert en de details eenvoudig en repeterend blijven. Bij langere overspanningen of scherpe doorbuigingseisen kan bovendien een normale, diepere ligger onder de vloer technisch en financieel beter zijn, mits de extra constructiehoogte aanvaardbaar is.

Conclusies

THQ en SFB kunnen beide als scharnierend aangesloten geïntegreerde ligger worden ontworpen. In deze vergelijking nemen de opleggingen bij beide typen geen torsiemoment op; de excentriciteit wordt via de vloerankering afgevoerd. Een THQ is een maatwerk, gesloten plaatligger met relatief veel samenstel- en laswerk. Een SFB gebruikt een warmgewalst profiel met een aangelaste onderplaat en vraagt meestal minder langslassen.

Bij beide typen moeten onderplaat, lijf, lassen, vloerverankering en lokale krachtinleiding worden gecontroleerd. Bij een THQ kunnen lokale vervorming en het wiebertjeseffect aanleiding geven tot schotten; bij een SFB kunnen eveneens verstijvingen nodig zijn. Laslengte, lasdikte, bereikbaarheid, fabricagevolgorde en inspectie kunnen belangrijker zijn dan een beperkt verschil in staalgewicht.

Een goede vergelijking omvat de volledige ligger, vloerverankering en verbinding, de montagefase en alle fabricagekosten. De technisch lichtste ligger is daardoor niet automatisch de goedkoopste projectoplossing.

Onze visie bij TSA Engineering

Wij vinden dat de keuze tussen THQ en SFB niet moet eindigen bij de globale liggerberekening. Daar begint de vergelijking pas. Wanneer verbindingen pas na de profielkeuze worden uitgewerkt, zijn veel optimalisaties niet meer haalbaar en kunnen onvoorziene las- en montagekosten ontstaan.

TSA brengt daarom al in het voortraject representatieve verbindingen in beeld. We leggen de verbindingsprincipes vast, controleren lokale schotten en vloerverankeringen en bekijken de montagefase afzonderlijk. Daarna is een vergelijk van complete fabricage- en montagekosten mogelijk.

Onze overtuiging: de beste ligger is niet het profiel met het laagste theoretische staalgewicht, maar de oplossing waarin ligger, vloerverankering, verbinding en uitvoering samen het meest logisch, betrouwbaar en economisch zijn.