Kolomvoetplaat ontwerpen (EN 1993-1-8)

Figuur: Krachtenpad — trek in bovenste bouten, drukstut aan onderzijde, momenten-koppel via voetplaat overgedragen.

Wanneer deze verbinding gebruiken

Kolomvoetplaten transporeren axiale kracht en moment van de stalen kolom naar de betonnen fundering. Gebruik een scharnierend voetplaat wanneer axiale druk domineert — de kolom is scharnierend verankerd en het moment wordt door het frame zelf gedragen. Gebruik een moment-voetplaat (ankerbouten op trek) wanneer de kolom significante buiging op grondniveau draagt — portaalframe-kolommen, meerlaagse gebouwen, en kraanbaankolommen.

Werkend voorbeeld

Configuratie: HE300A kolom (b = 300 mm, h = 290 mm, tf = 14 mm, tw = 8,5 mm); S355 staal (fy = 355 MPa, fu = 510 MPa); betonnen fundering C30/37 (fck = 30 MPa); voetplaat 400 × 400 × 25 mm S355; 4 × M24 8.8 gietankerbouten; dwarskrachtnok 80 × 80 × 10 mm; NEd = 1.200 kN; MEd = 180 kNm; VEd = 95 kN.

Ontwerpmoment: NE,d = 1.200 kN; ME,d = 180 kNm; VE,d = 95 kN

(a) Effectief voetplaat oppervlak EN 1993-1-8 §6.2.5

fjd = α · fck / γc

α = 0,85 voor putfundering (EN 1993-1-8 Tabel 6.2); fjd = 0,85 × 30 / 1,5 = 17,0 MPa. Plaat 400 × 400 mm: overhang c = (400 − 300)/2 = 50 mm. Vereist oppervlak: Aeff ≥ NE,d / fjd = 1.200 × 10³ / 17,0 = 70.588 mm². Werkelijk: 400 × 400 = 160.000 mm² > 70.588 ✓

(b) Voetplaat dikte (T-stuk model) EN 1993-1-8 §6.2.4

t_req = √(6 · M / (β · fy / γM0))

Flens overhang c = 50 mm; ℓeff = 2c = 100 mm (conservatieve T-stuk methode). M_strip = fjd · c² / 2 = 17,0 × 50² / 2 × 10⁻⁶ = 0,02125 kNm/mm. t_req = √(6 × 0,02125 × 10⁶ / (1,0 × 355/1,0)) = √(358,4) = 18,9 mm. Gebruik t = 25 mm S355. Met t = 25 mm: utilisatie = 18,9²/25² = 57,2% ✓

(c) Ankerbout trek EN 1993-1-8 §6.2.3

T_bolt = (ME,d − NE,d · z) / (n · z)

Met 2 bouten op trek, hefboomarm z ≈ 350 mm vanaf plaat zwaartepunt. T_bout = (180 × 10⁶ − 1,2 × 10⁶ × 100) / (2 × 350 × 10³) = 60 × 10⁶ / 700 × 10³ = 85,7 kN per bout. M24 8.8: Ft,Rd = 0,9 × fu,b × As / γM2 = 0,9 × 800 × 353 / 1,25 = 203 kN per bout. Utilisatie: 85,7 / 203 = 42,2% ✓

(d) Voegmortel drukcontrole EN 1992-1-1 §6.7

σc = NE,d / Aeff

σc = 1.200 × 10³ / (400 × 400) = 7,5 MPa. fjd = 17,0 MPa. Utilisatie: 7,5 / 17,0 = 44,1% ✓. Voegmortel: 20–50 mm krimpvrije mortel per EN 1090-2.

(e) Dwarskrachtnok ontwerp EN 1993-1-8 §6.2.6

Vw,Rd = fvw,d · a · Lw

Dwarskrachtnok 80 × 80 × 10 mm, a = 6 mm vullas beide kanten, Lw = 2 × 80 = 160 mm. fvw,d = fu/(√3 · βw · γM2) = 510/(1,732 × 0,85 × 1,25) = 277 N/mm². Vw,Rd = 277 × 6 × 160 × 10⁻³ = 158 kN > VE,d = 95 kN. Utilisatie: 95/158 = 60,1% ✓

Code basis & ontwerp beslisboom

§6.2.5 — Kolomvoetplaten onder axiale druk en moment worden ontworpen volgens de effectief oppervlak methode. De voetplaat kan worden gemodelleerd als T-stuk in buiging per §6.2.4.

§6.2.3 — Ankerbouten op trek worden ontworpen volgens EN 1993-1-8 §3.4 (bouttrekweerstand). Dwarskracht wordt overgedragen via betondruk, dwarskrachtnok (§6.2.6), of een combinatie.

EN 1992-1-1 §6.7 — Betondrukspanning: fjd = α · fck / (γc · γM0) waarbij α = 0,85 voor putfunderingen.

EN 1090-2 — Voegmortel: 20–50 mm krimpvrije cementgebonden mortel. Zandcement niet toegestaan.

1.

Voetplaat type: Is ME,d / NE,d > B/6? Zo ja → moment-voetplaat (ankerbouten op trek). Zo nee → scharnierende voetplaat (alleen betondruk).

2.

Effectief oppervlak: Overhang c = (B − b)/2. Controleer fjd = α · fck / γc. Vereist Aeff ≥ NE,d / fjd.

3.

Ankerbouten (moment-voetplaat): T_bout = (ME,d − NE,d · z) / (n · z). M24 8.8 minimum. Controleer inbeddiepte lengte per EN 1992-1-1.

4.

Dwarskrachtnok: Gebruik dwarskrachtnok (niet wrijving) voor moment-voetplaten. Dimensioneer las: Vw,Rd = fvw,d · a · Lw.

5.

Voegmortel: 20–50 mm krimpvrije mortel. Nivelleer binnen 1/500 voor voegen. Controleer σc ≤ fjd.

Pro functie

FrameAI ontwerpt automatisch kolomvoetplaten voor elk profiel

Upload een PDF-tekening — FrameAI herkent HE/IPE profiel, betonkwaliteit, belastingen — en berekent §6.2.5 effectief oppervlak, ankerbout trek, T-stuk dikte, dwarskrachtnok en voegmortel. Pro inclusief onbeperkte PDF uploads en DSTV NC1 export.

Probeer FrameAI — vanaf €10/maand

Ontwerpsamenvatting — HE300A / S355 / C30/37

Configuratie: HE300A (b=300, h=290, tf=14); voetplaat 400×400×25 S355; 4× M24 8.8 ankerbouten; NE,d=1.200 kN; ME,d=180 kNm; VE,d=95 kN; C30/37 beton.

Betondruk (σc / fjd)

7,5 / 17,0 MPa 44,1% ✓

Voetplaat dikte (T-stuk)

t_req=18,9 / t=25mm 57,2% ✓

Ankerbout trek (M24 8.8)

85,7 / 203 kN 42,2% ✓

Dwarskrachtnok las (a=6mm, Lw=160mm)

95 / 158 kN 60,1% ✓

Boutcapaciteitsreferentie

γM2 = 1,25; fub per EN ISO 4014/4017; Ft,Rd per EN 1993-1-8 3.4.1; Fv,Rd in dubbele schuif

Bolt	Grade	d (mm)	As (mm²)	Ft,Rd (kN)	Fv,Rd (kN)
M16	8.8	16	157	113.0	88.9
M16	10.9	16	157	141.3	88.9
M20	8.8	20	245	176.4	138.2
M20	10.9	20	245	220.5	138.2
M24	8.8	24	353	254.2	199.0
M24	10.9	24	353	317.7	199.0

Voorkomende faalwijzen

Betondruk breuk

Bepalende limiet voor grote axiale kracht. Verhoog voetplaat oppervlak voor ankerbout diameter. Minimum 20 mm plaat overstek per kant voor effectief oppervlak.

Ankerbout uittrekken / uitbreken

Vereiste inbeddiepte lengte per EN 1992-1-1 bepaalt vaak de ankerbout-specificatie boven de boutcapaciteit zelf. Controleer betonkegel-breuk en hechtingsspanning tegelijk.

Voetplaat buiging — dunne plaat

T-stuk model: als voetplaat dikte onvoldoende is, vloeit de plaat voordat het beton dat doet. Voor 400×400 voetplaat onder HE300A, minimum 20 mm S355. Gebruik verstijver nokken onder het kolomwikk als >25 mm nodig zou zijn.

Lasbreuk bij kolom-voetplaat verbinding

Volledige penetratielas vereist aan kolom basis ring per EN 1993-1-8. Minimum 8 mm vullas als fabricage tolerantie. Gebruik rugplaat als volledige penetratie ter plaatse niet haalbaar is.

Detailing aandachtspunten

Voegmortel moet krimpvrije voegmortel zijn (geen zandcement) — krimp scheuren creëert spanningsconcentraties onder belasting (EN 1090-2)
Ankerbout uitsteken boven plaat: minimum 100 mm om moer, ring en eventuele nivelleerplaat te accommoderen
Verstijver nokken (driehoekig of trapezium) onder kolomwikk: vereist wanneer t_voetplaat > 25 mm nodig zou zijn voor economie
Nivelleer tolerantie: voetplaat moet genivelleerd worden binnen 1/500 voor voegen — niet waterpas veroorzaakt excentrische belasting en trek aan één kant
Dwarskrachtnok dimensionering: gebruik dwarskrachtnok (niet wrijving) voor moment-voetplaten — wrijvingscoëfficiënt is onbetrouwbaar voor robuustheid en wordt mogelijk niet gemobiliseerd onder cyclische belasting

Veelgestelde vragen

Wanneer is een kolomvoetplaat momentvast (ankerbouten op trek)?

Een kolomvoetplaat vereist ankerbouten op trek wanneer de kolom significante buiging op grondniveau draagt. Het duidelijkste signaal is een moment ME,d dat een excentriciteit e = ME,d / NE,d creëert van meer dan ongeveer één derde van de voetplaatdimensie in de richting van buiging. In de praktijk omvat dit: alle kolommen in momentvaste frames, alle kolommen in kruisverband frames, en kolommen die significante laterale belastingen ondersteunen.

Hoe wordt het T-stuk model gebruikt voor voetplaat buiging per EN 1993-1-8 §6.2.4?

Het T-stuk model behandelt de voetplaat als equivalente T-profiel cantilever vanaf het kolomvlak. De effectieve lengte ℓeff wordt bepaald door de geometrie van de overhang voorbij de kolom — typisch ℓeff = 2c waar c de overhang voorbij de kolomflens is. Het ontwerpmoment per eenheid breedte is M = fjd · c² / 2. De vereiste dikte is t_req = √(6M / (β · fy / γM0)). Voor het werkend voorbeeld: c = 50 mm, fjd = 17 MPa → t_req = 18,9 mm.

Scharnierend of moment-voetplaat — hoe beslis ik?

De beslissing hangt af van het structureel model. Als het frame boven is geanalyseerd als scharnierend aan de basis, gebruik een scharnierende voetplaat — alleen betondruk, geen ankerbout trek ontwerp vereist. Als het frame is geanalyseerd als momentvast verbonden aan de basis, gebruik een moment-voetplaat — ankerbouten dragen trek. De grootste fout is een frame analyseren als scharnierend maar dan momentvast bouwen aan de basis.

Welke voegmortel dikte is vereist onder een voetplaat?

EN 1993-1-8 §6.2.5 specificeert minimum 20 mm en maximum 50 mm voegmortel dikte onder een voetplaat. De mortel moet krimpvrij zijn (anders creëert krimp een opening en holten onder belasting). Zand-cement mortel is niet acceptabel: het krimpt tijdens uitharden. Gebruik een gepatenteerde cementgebonden krimpvrije voegmortel.

Wanneer moet een dwarskrachtnok worden gebruikt in plaats van wrijving voor schuifoverdracht?

Voor scharnierende voetplaten met gematigde schuif (VE,d < 0,4 · NE,d) kan wrijving worden gebruikt. Voor moment-voetplaten, gebruik altijd een dwarskrachtnok — wrijving is onbetrouwbaar onder cyclische belasting. Voor het werkend voorbeeld: a = 6 mm, Lw = 160 mm → Vw,Rd = 158 kN tegen VE,d = 95 kN (60% utilisatie).