Pleidooi voor (meer) HSS in de bouw

Hogesterktestaal (HSS) is een ‘graag geziene gast’ in de bruggenbouw, kranenbouw en offshore. Maar de toepassing in andere segmenten van de bouw verdient zeker nog verbreding. Dat vindt ook de Federatie Metaalplaat (FDP). Reden voor de organisatie om er afgelopen vrijdag (5 juli jl.) een bijeenkomst aan te wijden bij de Metaalunie in Nieuwegein.

Met de naam ‘Meer winst dankzij toepassing van hogesterkte staal’ was het doel van de kennissessie eigenlijk direct helder: (meer) duidelijkheid verstrekken over de pluspunten van het gebruik van hogesterktestaal in de bouw en (mogelijke) vooroordelen te slechten.

Jo van der Put, adviseur bij Teqnow, was van de partij om het 40-tal bezoekers te overtuigen van de voordelen en kansen van hogesterktestaal in de bouw. Teqnow is het platform van de Metaalunie dat zich inzet voor toepassing van toptechnologie in het industriële mkb. Samen met Frederik Lodeizen van FDP verdiept Van der Put zich al heel lang in de opties van hss.

‘We merken dat hogesterktestaal na al die jaren nog steeds maar beperkt wordt toegepast. Dat komt waarschijnlijk door de onbekendheid en het tekort aan kennis. Ook zijn er veel vooroordelen. Zo krijgen we vaak te horen dat de producten in staal sterk genoeg zijn en dat het gebruik van HSS dus niet nodig is. Maar als je het niet gebruikt en de concurrentie wel, dan kan de concurrentie je rechts gaan inhalen. Verder is HSS duurder dan bijvoorbeeld S235JR staal. Maar dan heb je het over de prijs per kilo, en niet per oplossing.’, vindt Van der Put.

Een gangbaar toepassingsgebied van HSS is de infrastructuur. De Zandhazenbrug over de A1 bij Muiderberg is uitgevoerd in S460 (ZJA Zwarts & Jansma Architecten, Iv-Infra, © Dutch Road Movies).

‘Ook is voor het werken met HSS meer kennis nodig die nog vaak niet aanwezig is.’ meent Van der Put. ‘Daar kun je als bedrijf dus je voorsprong mee pakken. En er leeft ook het idee dat alleen nog maar plaatmateriaal beschikbaar is in HSS. Dat was een aantal jaren geleden zo, maar nu heb je ook balk-, buis- en stafmaterialen.', aldus de Teqnow-adviseur.

Ondanks de vooroordelen zijn er volgens Van der Put voor elk bedrijf wel kansen om met HSS te gaan werken. ‘Er is voor veel bedrijven wel winst te behalen. Omdat HSS een dunner materiaal is, heb je bijvoorbeeld minder snij- en laskosten. Ook heeft HSS een lager gewicht. Daardoor heb je minder handling-, coating- en transportkosten en kun je lichtere constructies maken. Ook zijn de energiekosten tijdens het gebruik lager.'

Staal sterker maken

Ook Egbert Jansen van Tata Steel kent de voordelen van HSS en brengt zich graag over de bühne. Volgens de manager technische ondersteuning van de klanten van Tata Steel was ’t bij oudere processen op basis van eenvoudige legeringen nog niet mogelijk om verder te gaan dan zo'n 300 Megapascal (MPa). ‘Nu gaan we al tot 2000 MPa. Maar daarvoor is wel een betere beheersing van het proces nodig. Want de mechanische eigenschappen van het materiaal maken het verschil.'

Ook gebruikelijk: HSS in de offshore. S355 is toegepast bij omvormerplatform DolWin Alpha op de Noordzee (Iv Oil & Gas, © Interdam).

Jansen presenteerde ook de recepten voor het sterker maken van staal. Bijvoorbeeld door het staal te vervormen of korrels fijner te maken. Dit is mogelijk door het materiaal snel af te laten koelen, waardoor de grote korrels kleiner worden. Ook worden legeringselementen in HSS, zoals mangaan en silicium, vervangen door ijzeratomen en met precipitatie kleine uitscheidinkjes in de korrel gevormd waardoor de sterkte omhoog gaat. Een voorbeeld hiervan is HSLA-staal. Via transformatie worden nog meer elementen toegevoegd; dit is het geval bij Dual Phase-staal (DP).

Kosten besparen

Al deze bewerkingen hebben overigens wel een prijs. Per ton valt HSS zo’n 150 euro duurder uit dan ‘gewoon’ constructiestaal. Maar daar krijg je ook wel het nodige voor terug, vindt Richard Pijpers van TNO Structural Reliability. ‘Je kunt lichtere slanke constructies maken en je hebt vanwege het dunnere materiaal kleinere lasvolumes. HSS kan dus een kostenbesparing opleveren, vooral als je kijkt naar de hele life cycle.', aldus Pijper. Hij verwacht wel dat de nu nog relatief hoge prijs van hogesterktestaal kan dalen als het gebruik van het materiaal in de industrie toeneemt. ‘De kranenbouwers zijn nu nog de belangrijkste pioniers in HSS.’

Nog weinig gebruikelijk: HSS in de utiliteitsbouw. Voor de stalen draagconstructie van Het Timmerhuis in Rotterdam is voornamelijk S355 ingezet (OMA, Pieters Bouwtechniek, © Ossip van Duivenbode).

Naast de voordelen heeft HSS ook zo z’n aandachtspunten. Voor het knippen, ponsen of nibbelen van HSS zijn hogere krachten nodig dan bij een ander staal met dezelfde dikte. De krachttoename is recht evenredig met de toename van de sterkte. Bovendien is bij buigen de terugvering (‘springback’) groter dan bij gewoon constructiestaal. Ook is de minimale radius waarover het materiaal gebogen kan worden groter. In geval van dieptrekken, is een pers met veel kracht nodig om de plooien in het materiaal weg te werken.

Lassen

Misschien wel het hoofdaandachtspunt bij het bewerken en verwerken van HSS is het lassen. Hogesterktestaal is gevoeliger voor verzwakking bij lassen. Laserlassen, wrijvingslassen en het voorverwarmen van het materiaal kunnen hierbij uitkomst bieden. En het is belangrijk om hiermee rekening te houden bij het ontwerpen van de constructie. Richard Pijpers heeft de volgende aanbevelingen: bij het lassen de correcte procedure volgen én andere verbindingsmiddelen overwegen. Gietstalen knopen, voorgespannen boutverbindingen of composiet verbindingen zijn prima alternatieven, aldus Pijpers.

  • Openingsfoto: Zandhavenbrug, Muiderberg (© Rijkswaterstaat).
  • Bron: Vraag & Aanbod.