STRUCTUUR & AANSLUITING
1. Structureel systeem
Structuur moet stevig, stijf en stabiel zijn
Krachten die zich evenwijdig verplaatsen zorgen voor een moment
Elk voorwerp heeft een as
Een structuur kan vorm-actief/ vector-actief of snede-actief zijn
1.1. Horizontale stabiliteit
Bv: windlast
Onderste vlak (vloer) = stijf + steunpunten kunnen niet bewegen
Horizontale lasten in 4 richtingen
Stijf maken hoeft niet altijd door door windverbanden, kan ook door
kolommen/portieken
Voor stijve structuur heb je minstens 3 stijve vlakken nodig (in huis: 2 vloeren)
Kan op verschillende manieren
- Max 2 mogen evenwijdig zijn
- Snijlijn van de assen van die wanden mogen niet samenvallen
• Geschoorde verbinding
Door windverbanden, bv vakwerken
• Niet-geschoorde verbinding
Via massa-actieve: inklemmingen & portieken => niet bij hoge gebouwen
Metselwerk kan ook horizontale lasten opnemen, maar in 1 richting + niet te
hoog
Ook houten platen kunnen horizontale lasten opnemen
Liftkoker/trappenkoker kan ook horizontale lasten opnemen en zet die voort via
de stijve vloer
Kolommen inklemmen
4 vlakken vormen samen een koker => kan torsiekrachten opnemen
Portiek: buigstijf verbonden, best: langs 1 kant ingeklemd
Fysieke modellen zorgt ervoor dat we de structurele werking beter begrijpen
Is voor structureel onderzoek, niet voor esthetisch onderzoek
Vooral voor horizontale stabiliteit
Staafsystemen => knooppunten=scharnieren (vector-actief)
Staven niet aan elkaar verlijmen = buigstijve verbinding
Focus op maken van scharnieren
1
, 2. Overspannende systemen
2.1. Inleiding
Belasting naar 2 punten overbrengen
Balk => buigspanning & Dwarskrachten
Momenten en dwarskrachten ontstaan
Die ga je moeten opnemen. Bij een balk gebeurt dat door de massa. Bij een
structureel systeem kan het uit verschillende elementen bestaan
Buigmoment omschrijven als krachtenkoppel T&D
Trekkracht in een kabel is overal gelijk
Buigmoment is heel belangrijk bij overspanningen
Vragen een structurele hoogte: hoe hoger, hoe kleiner de krachten
in het structureel systeem
2.2. Vakwerk
Wordt vaak gebruikt bij grotere overspanningen
Typisch voor vakwerken: triangulatie (driehoeken met staven op T&D)
Diagonaal opsplitsen in verticale en horizontale normaalkrachten
Trekkrachten onderaan en drukkrachten bovenaan zullen gelijk zijn
Hefboomsarm zal het moment bepalen dat we kunnen opnemen
Probleem van knik! => kniklengte => beperken => punten vast maken
2
,2.3. Stijve kaders en funiculair
Vierendeel => snede maken => momenten en dwarskrachten opnemen
Momenten: eenvoudig: boven druk en onder trek
Dwarskrachten: verdelen over onderste en bovenste staven
Buigstijve verbindingen maken OF trekkers/drukkers toevoegen
In een stijf kader: trek en druk spanningen ontstaan
In een balk => schuifspanningen
Dwarskrachten bepalen vervorming en momenten
Geen dwarskrachten => geen momenten
Stijve kaders vragen veel materiaal om buiging op te nemen, dat heb je niet bij
een vakwerk.
Bij vakwerk => verdeelde last => dwarskrachten grootst aan de oplegpunten
Funiculaire structuren
Vorm bepalen op basis van de belasting => elementen enkel onder trek
of enkel onder druk
Vorm actieve structuur => vorm past zich actief aan aan de belasting
Of omgekeerd: drukbogen: belasting omgekeerd
Ook spatkrachten die je moet opnemen => ook bij kabel in andere
richting
Drukspanningen kunnen van 0 tot max. gaan
Variëren: als je die variatie wil beperken => furniculaire vorm moet
binnen het middel derde vallen van de doorsnede
Als je geen spatkrachten opneemt => extra grotere spanningen
Boog opgelegd in beton => veel meer materiaal nodig Werkzame
D Werkzame
Geen echte drukboog hoogte
hoogte
T
3
, Drie dimensionaal:
- Massa actieve structuur
- Vector actieve structuur => vakwerken/vierendelen
- Vorm actieve structuur => kabelnet/ drukschaal
Spatkrachten!
2.4. Casestudy: Federal Reserve Bank
Verticale lasten via vloeren & kolommen naar fundering brengen
Op gelijkvloers wou men geen kolommen, maar vrije ruimte
Alle lasten naar de zijkant (2 betonnen kokers)
Grote buigmomenten in het midden & grote dwarskrachten
aan steunpunten
Mogelijke oplossingen:
- Verdiepingshoge vakwerken
- Enorm vakwerk bovenaan waarbij kolommen trekkabels worden
Maar oplossing hier: vorm actief
Enorme kabel: ook druk bovenaan => drukker die kokers samenhoudt
Vloerplaat met klein vakwerk, elementen boven kabel: druk, elementen onder de
kabel: trek
Variabele belastingen => ideale vorm van de kabel gaat veranderen => scheuren
in het gebouw => Momenten ook opnemen in de kabel
Horizontale lasten: windlast + eigen
gewicht koker
Andere richting:
Betonnen kokers zullen ook de
horizontale last in de andere richting
opnemen
4
1. Structureel systeem
Structuur moet stevig, stijf en stabiel zijn
Krachten die zich evenwijdig verplaatsen zorgen voor een moment
Elk voorwerp heeft een as
Een structuur kan vorm-actief/ vector-actief of snede-actief zijn
1.1. Horizontale stabiliteit
Bv: windlast
Onderste vlak (vloer) = stijf + steunpunten kunnen niet bewegen
Horizontale lasten in 4 richtingen
Stijf maken hoeft niet altijd door door windverbanden, kan ook door
kolommen/portieken
Voor stijve structuur heb je minstens 3 stijve vlakken nodig (in huis: 2 vloeren)
Kan op verschillende manieren
- Max 2 mogen evenwijdig zijn
- Snijlijn van de assen van die wanden mogen niet samenvallen
• Geschoorde verbinding
Door windverbanden, bv vakwerken
• Niet-geschoorde verbinding
Via massa-actieve: inklemmingen & portieken => niet bij hoge gebouwen
Metselwerk kan ook horizontale lasten opnemen, maar in 1 richting + niet te
hoog
Ook houten platen kunnen horizontale lasten opnemen
Liftkoker/trappenkoker kan ook horizontale lasten opnemen en zet die voort via
de stijve vloer
Kolommen inklemmen
4 vlakken vormen samen een koker => kan torsiekrachten opnemen
Portiek: buigstijf verbonden, best: langs 1 kant ingeklemd
Fysieke modellen zorgt ervoor dat we de structurele werking beter begrijpen
Is voor structureel onderzoek, niet voor esthetisch onderzoek
Vooral voor horizontale stabiliteit
Staafsystemen => knooppunten=scharnieren (vector-actief)
Staven niet aan elkaar verlijmen = buigstijve verbinding
Focus op maken van scharnieren
1
, 2. Overspannende systemen
2.1. Inleiding
Belasting naar 2 punten overbrengen
Balk => buigspanning & Dwarskrachten
Momenten en dwarskrachten ontstaan
Die ga je moeten opnemen. Bij een balk gebeurt dat door de massa. Bij een
structureel systeem kan het uit verschillende elementen bestaan
Buigmoment omschrijven als krachtenkoppel T&D
Trekkracht in een kabel is overal gelijk
Buigmoment is heel belangrijk bij overspanningen
Vragen een structurele hoogte: hoe hoger, hoe kleiner de krachten
in het structureel systeem
2.2. Vakwerk
Wordt vaak gebruikt bij grotere overspanningen
Typisch voor vakwerken: triangulatie (driehoeken met staven op T&D)
Diagonaal opsplitsen in verticale en horizontale normaalkrachten
Trekkrachten onderaan en drukkrachten bovenaan zullen gelijk zijn
Hefboomsarm zal het moment bepalen dat we kunnen opnemen
Probleem van knik! => kniklengte => beperken => punten vast maken
2
,2.3. Stijve kaders en funiculair
Vierendeel => snede maken => momenten en dwarskrachten opnemen
Momenten: eenvoudig: boven druk en onder trek
Dwarskrachten: verdelen over onderste en bovenste staven
Buigstijve verbindingen maken OF trekkers/drukkers toevoegen
In een stijf kader: trek en druk spanningen ontstaan
In een balk => schuifspanningen
Dwarskrachten bepalen vervorming en momenten
Geen dwarskrachten => geen momenten
Stijve kaders vragen veel materiaal om buiging op te nemen, dat heb je niet bij
een vakwerk.
Bij vakwerk => verdeelde last => dwarskrachten grootst aan de oplegpunten
Funiculaire structuren
Vorm bepalen op basis van de belasting => elementen enkel onder trek
of enkel onder druk
Vorm actieve structuur => vorm past zich actief aan aan de belasting
Of omgekeerd: drukbogen: belasting omgekeerd
Ook spatkrachten die je moet opnemen => ook bij kabel in andere
richting
Drukspanningen kunnen van 0 tot max. gaan
Variëren: als je die variatie wil beperken => furniculaire vorm moet
binnen het middel derde vallen van de doorsnede
Als je geen spatkrachten opneemt => extra grotere spanningen
Boog opgelegd in beton => veel meer materiaal nodig Werkzame
D Werkzame
Geen echte drukboog hoogte
hoogte
T
3
, Drie dimensionaal:
- Massa actieve structuur
- Vector actieve structuur => vakwerken/vierendelen
- Vorm actieve structuur => kabelnet/ drukschaal
Spatkrachten!
2.4. Casestudy: Federal Reserve Bank
Verticale lasten via vloeren & kolommen naar fundering brengen
Op gelijkvloers wou men geen kolommen, maar vrije ruimte
Alle lasten naar de zijkant (2 betonnen kokers)
Grote buigmomenten in het midden & grote dwarskrachten
aan steunpunten
Mogelijke oplossingen:
- Verdiepingshoge vakwerken
- Enorm vakwerk bovenaan waarbij kolommen trekkabels worden
Maar oplossing hier: vorm actief
Enorme kabel: ook druk bovenaan => drukker die kokers samenhoudt
Vloerplaat met klein vakwerk, elementen boven kabel: druk, elementen onder de
kabel: trek
Variabele belastingen => ideale vorm van de kabel gaat veranderen => scheuren
in het gebouw => Momenten ook opnemen in de kabel
Horizontale lasten: windlast + eigen
gewicht koker
Andere richting:
Betonnen kokers zullen ook de
horizontale last in de andere richting
opnemen
4
