Wat betekent wanddikte bij een stalen buis?
De wanddikte is de afstand tussen de buitenzijde en binnenzijde van een stalen buis. Bij stalen buizen wordt de afmeting vrijwel altijd weergegeven als buitendiameter × wanddikte, bijvoorbeeld Ø 508,0 x 7,90 mm of Ø 610,0 x 12,50 mm.
De wanddikte bepaalt samen met de buitendiameter de eigenschappen van de buisdoorsnede. Daarbij gaat het onder meer om het doorsnede-oppervlak, het traagheidsmoment, het weerstandsmoment en de stijfheid van de buis. Deze eigenschappen zijn bepalend voor de constructieve prestaties.
De wanddikte alleen zegt daarom niet hoeveel belasting een stalen buis kan dragen. Ook de diameter, lengte, staalsoort, belasting, oplegging en toepassing zijn van invloed op de uiteindelijke sterkte en stabiliteit.
Waarom is de juiste wanddikte belangrijk?
De juiste wanddikte zorgt ervoor dat een stalen buis veilig en efficiënt kan worden toegepast binnen de beoogde constructie.
Een grotere wanddikte leidt doorgaans tot:
- een grotere drukcapaciteit;
- een hogere buigstijfheid;
- meer weerstand tegen lokale vervorming;
- een grotere weerstand tegen slijtage;
- een langere levensduur bij corrosieve omstandigheden.
Daar staat tegenover dat een dikkere buis ook zwaarder wordt. Hierdoor nemen het staalgewicht, de transportkosten, hijskosten en de verwerkingskosten toe. Een grotere wanddikte is daarom niet automatisch de beste keuze. Het gaat om een optimale balans tussen veiligheid, constructieve prestaties, duurzaamheid en materiaalgebruik.
Welke factoren bepalen de juiste wanddikte?
Er bestaat geen standaard wanddikte die voor iedere toepassing geschikt is. De juiste keuze hangt af van meerdere constructieve en geotechnische factoren.
Belangrijke factoren zijn:
- permanente en veranderlijke belastingen;
- druk-, trek-, buig- en torsiebelasting;
- buitendiameter en lengte van de buis;
- staalsoort en vloeigrens;
- knikgevoeligheid en stabiliteit;
- vermoeiingsbelasting;
- corrosiebelasting en gewenste levensduur;
- uitvoeringsmethode;
- geldende normen en veiligheidsfactoren.
Bij funderingstechniek spelen daarnaast de bodemopbouw, paallengte, installatiemethode en belastingsoverdracht naar de ondergrond een belangrijke rol.
Wanddikte, diameter en sterkte
Diameter en wanddikte kunnen niet los van elkaar worden beoordeeld.
Een grotere diameter zorgt ervoor dat het staal verder van het hart van de doorsnede ligt. Hierdoor nemen het traagheidsmoment en het weerstandsmoment toe, waardoor de buis stijver wordt en beter bestand kan zijn tegen buiging.
Bij drukbelasting spelen daarnaast de slankheid van de buis en de verhouding tussen diameter en wanddikte een belangrijke rol. Een relatief dunwandige buis kan gevoeliger zijn voor lokale instabiliteit of knik dan een dikwandigere uitvoering.
Daarom worden bij constructieve berekeningen onder andere de volgende eigenschappen bepaald:
- doorsnede-oppervlak;
- traagheidsmoment;
- weerstandsmoment;
- slankheidsverhouding;
- diameter-wanddikteverhouding;
- doorsnedeklasse volgens Eurocode 3.
Deze eigenschappen vormen de basis voor het bepalen van de benodigde wanddikte.
Invloed van de staalsoort
De staalsoort bepaalt onder meer de vloeigrens, treksterkte, taaiheid en lasbaarheid van de buis.
Veelgebruikte constructiestaalsoorten zijn:
- S235;
- S275;
- S355;
- S355J2H.
Een hogere vloeigrens betekent dat een staalsoort hogere spanningen kan opnemen voordat plastische vervorming optreedt. Hierdoor kan in sommige situaties een kleinere wanddikte worden toegepast dan bij een staalsoort met een lagere sterkte.
Dit betekent echter niet dat de wanddikte uitsluitend op basis van de vloeigrens kan worden gekozen. Ook stabiliteit, knik, lokale plaatinstabiliteit, vermoeiing, corrosie en uitvoeringsbelasting blijven bepalend.
Wanddikte bij funderingsbuizen en buispalen
Bij funderingsbuizen en buispalen moet de wanddikte geschikt zijn voor zowel de uitvoeringsfase als de gebruiksfase.
Tijdens het installeren kunnen hoge belastingen ontstaan door:
- heien;
- trillen;
- drukken;
- boren;
- hijsen;
- transport.
Na installatie moet de funderingsbuis gedurende de volledige ontwerpduur veilig belastingen kunnen afdragen naar de draagkrachtige bodemlaag.
Bij het bepalen van de juiste wanddikte worden onder andere meegenomen:
- axiale draagkracht;
- kniklengte;
- paallengte;
- bodemgesteldheid;
- installatiemethode;
- constructieve belasting;
- corrosietoeslag.
Hierdoor verschilt de optimale wanddikte per funderingsproject.
Wanddikte bij constructiebuizen
Constructiebuizen worden toegepast in staalconstructies zoals kolommen, liggers, portalen, vakwerken, ondersteuningsconstructies en industriële installaties.
Bij deze toepassingen spelen naast sterkte ook doorbuiging, stabiliteit, verbindingen en vervorming een belangrijke rol.
Een constructeur beoordeelt daarom niet alleen de maximale belasting, maar ook:
- gebruiksgrenstoestanden;
- uiterste grenstoestanden;
- verbindingen;
- lasdetails;
- stabiliteit van de volledige constructie.
De wanddikte maakt onderdeel uit van deze totale constructieve beoordeling.
Wanddikte bij mantelbuizen, casingbuizen en waterbouw
Mantelbuizen beschermen kabels, leidingen of andere infrastructuur. Casingbuizen worden veel gebruikt tijdens boorwerkzaamheden en funderingsprojecten om boorgaten of palen te ondersteunen.
In waterbouwkundige toepassingen worden stalen buizen onder meer gebruikt voor:
- remmingwerken;
- geleidewerken;
- beschoeiingen;
- kademuren;
- steigers;
- afmeerpalen;
- buisconstructies.
Bij deze toepassingen spelen naast constructieve belasting ook slijtage, impactbelasting, golfbelasting, stroming en corrosie een belangrijke rol. Hierdoor wordt regelmatig gekozen voor een grotere wanddikte of een aanvullende corrosiebescherming.
Corrosie en corrosietoeslag
Wanneer stalen buizen langdurig worden toegepast in grond, buitenlucht, zoet water of zout water, moet rekening worden gehouden met corrosie.
Hiervoor kan een corrosietoeslag worden opgenomen. Dit is extra wanddikte bovenop de constructief benodigde wanddikte, zodat de buis gedurende de beoogde levensduur voldoende draagvermogen behoudt.
De benodigde corrosietoeslag is afhankelijk van:
- blootstellingsklasse;
- omgeving;
- bodemgesteldheid;
- waterkwaliteit;
- levensduur;
- beschermende maatregelen zoals coating of thermisch verzinken.
Hierdoor blijft ook na jarenlang materiaalverlies voldoende effectieve wanddikte over.
Normen en technische beoordeling
De keuze voor een wanddikte wordt bepaald volgens de geldende Europese normen en projectspecificaties.
Belangrijke normen zijn:
- EN 10219 voor koudgevormde gelaste constructieve holle profielen;
- EN 10210 voor warmgevormde constructieve holle profielen;
- NEN-EN 1993 voor het constructief ontwerp van staalconstructies;
- NEN-EN 1997 voor geotechnisch ontwerp van funderingen.
Deze normen bevatten rekenregels voor onder andere doorsnedecapaciteit, knik, lokale plaatinstabiliteit, stabiliteit, buiging, veiligheidsfactoren en materiaaleigenschappen.
De normen schrijven geen vaste wanddikte voor. De juiste wanddikte wordt altijd bepaald aan de hand van een constructieve berekening voor de specifieke toepassing.
Praktisch voorbeeld
Twee stalen buizen hebben beide een buitendiameter van Ø 508,0 mm.
| Uitvoering | Buitendiameter | Wanddikte | Algemeen effect |
|---|---|---|---|
| Buis 1 | Ø 508,0 mm | 7,90 mm | Lager gewicht en minder staal in de doorsnede |
| Buis 2 | Ø 508,0 mm | 12,50 mm | Groter doorsnede-oppervlak en hogere weerstand tegen bepaalde belastingen |
De tweede uitvoering bevat meer staal, heeft een groter doorsnede-oppervlak, een hoger weerstandsmoment en is beter bestand tegen bepaalde belastingen. Daar staat tegenover dat het gewicht per meter hoger ligt en de verwerking zwaarder wordt.
Welke uitvoering geschikt is, hangt af van de belasting, toepassing, levensduur, omgeving en constructieve eisen. Daarom bestaat er geen universele richtlijn voor de juiste wanddikte.
Veelvoorkomende misverstanden
Een veelvoorkomend misverstand is dat de wanddikte alleen bepaalt hoe sterk een stalen buis is. In werkelijkheid wordt de constructieve capaciteit bepaald door de combinatie van diameter, wanddikte, staalsoort, doorsnede-eigenschappen, belasting, stabiliteit, verbindingen en opleggingen.
Ook wordt regelmatig aangenomen dat een dikkere wand altijd de veiligste keuze is. Dat is niet juist. Een grotere wanddikte verhoogt weliswaar vaak de capaciteit, maar leidt ook tot meer gewicht, hogere kosten en een minder efficiënt materiaalgebruik.
De juiste wanddikte is daarom altijd het resultaat van een integrale constructieve beoordeling, waarbij veiligheid, sterkte, stabiliteit, duurzaamheid, uitvoerbaarheid, levensduur en economische haalbaarheid gezamenlijk worden afgewogen.
Advies over de juiste wanddikte voor uw toepassing
De juiste wanddikte hangt af van factoren zoals belasting, toepassing, staalsoort, afmetingen en de geldende normen. Heeft u een vraag over de geschikte uitvoering van een stalen buis voor uw project? Neem gerust contact op voor technisch advies.
