H2: Draagstructuur
2.1. Inleiding
Permanente belasting → krachten die op een gebouw inwerken, zijn de optelsom van
het eigen gewicht van de structuur.
Niet permanente belasting → mobiele krachten (wind, sneeuw, mensen, meubels…)
Beide krachten gaan uiteindelijk allemaal naar beneden. Dus de draagstructuur moet
ruimtelijk stijf en een draagkrachtig systeem zijn. De opwaartse kracht (van de
ondergrond) is minstens even groot als deze neerwaartse kracht.
! Stenen (beton) balken kunnen niet tegen trek krachten want dan barsten ze.
2.1.1. Vlakvormige structuurelementen
• Een plaat: werkt zijn krachten loodrecht op het vlak (vb. een vloerplaat)
• Een schijf: de krachten werken in het vlak (vb. dragende muur)
• CLT platen: Cross Laminated Timber (combineert beide), is een nieuwe techniek.
Worden opgebouwd uit planken die kruiselings op elkaar worden gelijmd. Deze
wanden kunnen trekkrachten opnemen (zoals balk) zo kan je een vloerplaat
ophangen aan bv. De muren; om grote ruimte te maken zonder zichtbare balken.
CLT → ecologische voordelen.
2.1.2. Lijnvormige structuurelementen
• Een balk: horizontale staaf die belast wordt door krachten loodrecht op
de staaf-as.
• Een kolom: een verticale staaf die belast wordt door krachten in de
staafrichting.
2.1.3. Boogvormige structuurelementen
• Een boog: gewelfde constructie die een opening overspant en de druk van de last
erboven opvangt en afleidt. → belangrijk onderdeel van het gewelf. Bestaat uit:
- 1 geheel
- Meerdere wigvormige stenen
- Rechthoekige stenen met wigvormige voegen
1
, Om de spatkrachten (horizontale krachten) in de constructie op te vangen zijn er
volgende oplossingen(3):
1. De oplegpunten die met elkaar verbonden worden door een
trekstaaf (staal) die de horizontale krachten opvangt.
2. Dikke steunpunten of een brede fundering.
Bv. bij de Romeinse aquaducten.
3. Men maakte in de gotische periode spitsbogen die op de
steunpunten met pinakels verzwaard werden. Daardoor gaan
de krachten die op de boog komen recht naar beneden,
waardoor de steunpunten veel dunner konden gemaakt
worden.
2.1.4. Gewelf
Een in doorsnee gebogen constructie die een ruimte (rechthoek) overdekt. De
zijdelingse druk die het gewelf uitoefent wordt opgevangen door (verzwaarde) muur,
aan beide zijden kleinere- of halve gewelven, hoger opgaande zijruimten (zijbeuken) of
schoorwerk.
• Een tongewelf: dat over de gehele lengte dezelfde vorm heeft en
waarvan de dwarsdoorsnede een halve cirkel vormt, zodat het gewelf
een halve cilinder vormt.
• Een kruisgewelf: kruising van twee tongewelven, assen loodrecht op
elkaar.
• Een koepel: Een boog die wentelt om een verticale as vormt een
koepel. Spatkrachten worden hier opgevangen door trekkers
of een ringbalk.
Pantheon → grootste koepel in ongewapend beton (diameter 43,3m)
Doordachte constructies:
- Druk opgevangen door zware muren (tot wel 7cm)
- Basis → basalt (=zwaar & drukvast), bovenaan → puimsteen (licht gesteente)
- Oculus werkt de spanning weg
- Koepel bestaat uit cassettes die gewicht besparend zijn
- Koepel wordt dunner naar boven toe
2
,2.2. De soorten krachten die op een constructie inwerken
Een puntlast is een belasting waar het oppervlakte van het aangrijpingspunt klein is in
verhouding tot het constructiedeel. Een puntlast heeft een aangrijpingspunt, een
richting en een grootte. De belasting wordt samengebundeld in 1 punt.
Vb. van puntlasten: een kolom op een plaat, een persoon op een vloer…
Een eenparige verdeelde belasting is een belasting die wordt
verdeeld over een oppervlak. Te vergelijken met een muur op een
funderingszool of een vloerplaat op een muur of balk.
2.3. Spanningen in een constructie
• Trekspanning: omdat de balk doorbuigt zal het
onderaan langer worden dus er zal aan het materiaal
getrokken worden. Sommige materialen kunnen die
trekkrachten opvangen (staal en hout), natuursteen
en beton is hier niet voor geschikt. Vandaar dat men
met een natuursteen geen grote overspanning kan
maken. Bij beton kunnen we dit oplossen door
wapening onderaan de balk te plaatsen die dan wel
grote trekkrachten kan opvangen.
• Drukspanning: Bovenaan wordt de balk samengedrukt. Beton en natuursteen
kunnen hoge drukkrachten weerstaan en dus is er daar geen wapening nodig.
Maar in praktijk plaatste men toch een drukwapening maar met een veel kleinere
sectie dan de trekwapening. Neutrale zone → overgang tussen druk en
trekspanning is er geen normaalspanning.
• Schuifspanning: Treedt op in de breedte & hoogte ipv de lengte van de
balk. Is het gevolg van de vervorming van de balk: bovenaan dikker en
onderaan dunner. Om de kracht op te vangen → dwarswapening
• Buigspanning: Door de trek en drukkrachten zal de balk doorbuigen. De
buigspanning vergroot naargelang de afstand van de kracht tot de steunpunten en
is afhankelijk van de vorm van de balk (bv. hoe hoger de balk, hoe lager de
buigspanning). Op de tekeningen bovenaan: schematische voorstelling, midden:
schuifkrachten en onder: (buig)momentenlijn.
Het buigmoment is een torsiekracht in het materiaal.
Krachtarm = de afstand van de hand waar kracht op staat
en het beginpunt. Dus hoe dieper bv. een zwevende
zitbank aan de pin hangt, hoe minder belasting op 1 punt.
3
, 2.4. Belastingen op een constructie
Permanente belasting is het eigen gewicht van de constructieve delen (balken,
vloerplaten, muren,…) + de afwerking (chape, bepleistering, tegels,…) Deze belasting
wijzigt niet in de levensduur van het gebouw.
Niet-permanente belasting: de grootte van deze belasting verandert in de loop van
tijd (gewicht van personen, meubilair, sneeuwbelasting, windbelasting, parkeerdaken,…)
Nuttige belastingen:
- KLASSE I 2KN/m2 (200kg) woongebouwen
- KLASSE II 3KN/m2 (300kg) klaslokalen
- KLASSE III 4KN/m2 (400kg) tribunes
Toevallige belastingen:
- Sneeuwbelasting (50 -120kg/m2)
- Onderhoud van platte daken (100kg/m2)
2.5. Wat bepaalt de structuur van een gebouw?
De bouwplaats:
- De samenstelling van de ondergrond
- Locatie van de werf (vrijstaand of aansluitend)
- Wettelijke voorschriften
De functie:
(privégebouwen): Woongebouw particulier, woongebouw gemeenschappelijk
(publieke gebouwen): Handel en horeca, schoolgebouwen, overheidsgebouwen, cultuur,
ontspanning en sport, religieuze gebouwen, gezondheidszorg.
(industriële gebouwen): transport, utiliteitsgebouwen
De bouwhoogte: Beïnvloed bouwwijze (hoe hoger, hoe complexer). Moet voldoen aan
brandnormen (hoe hoger, hoe zwaarder de eisen).
- Laagbouw (hoogte < 10m)
- Middelbouw (10m < hoogte < 25m)
- Hoogbouw (hoogte > 25m)
De vorm: De ideeën van de ontwerper spelen een grote rol en ook de hiervoor
aangehaalde punten spelen een rol.
De bouwwijze: De wijze van bouwen kan de vorm beïnvloeden, maar ook omgekeerd.
Een aantal mogelijke bouwvormen: stapelbouw, gietbouw, houtskelet, prefabbouw.
De voorschriften: veiligheid, gezondheid, energiezuinigheid, milieuvriendelijkheid,
stedenbouw, bouwfysica, isolatie / geluid / brand.
4
2.1. Inleiding
Permanente belasting → krachten die op een gebouw inwerken, zijn de optelsom van
het eigen gewicht van de structuur.
Niet permanente belasting → mobiele krachten (wind, sneeuw, mensen, meubels…)
Beide krachten gaan uiteindelijk allemaal naar beneden. Dus de draagstructuur moet
ruimtelijk stijf en een draagkrachtig systeem zijn. De opwaartse kracht (van de
ondergrond) is minstens even groot als deze neerwaartse kracht.
! Stenen (beton) balken kunnen niet tegen trek krachten want dan barsten ze.
2.1.1. Vlakvormige structuurelementen
• Een plaat: werkt zijn krachten loodrecht op het vlak (vb. een vloerplaat)
• Een schijf: de krachten werken in het vlak (vb. dragende muur)
• CLT platen: Cross Laminated Timber (combineert beide), is een nieuwe techniek.
Worden opgebouwd uit planken die kruiselings op elkaar worden gelijmd. Deze
wanden kunnen trekkrachten opnemen (zoals balk) zo kan je een vloerplaat
ophangen aan bv. De muren; om grote ruimte te maken zonder zichtbare balken.
CLT → ecologische voordelen.
2.1.2. Lijnvormige structuurelementen
• Een balk: horizontale staaf die belast wordt door krachten loodrecht op
de staaf-as.
• Een kolom: een verticale staaf die belast wordt door krachten in de
staafrichting.
2.1.3. Boogvormige structuurelementen
• Een boog: gewelfde constructie die een opening overspant en de druk van de last
erboven opvangt en afleidt. → belangrijk onderdeel van het gewelf. Bestaat uit:
- 1 geheel
- Meerdere wigvormige stenen
- Rechthoekige stenen met wigvormige voegen
1
, Om de spatkrachten (horizontale krachten) in de constructie op te vangen zijn er
volgende oplossingen(3):
1. De oplegpunten die met elkaar verbonden worden door een
trekstaaf (staal) die de horizontale krachten opvangt.
2. Dikke steunpunten of een brede fundering.
Bv. bij de Romeinse aquaducten.
3. Men maakte in de gotische periode spitsbogen die op de
steunpunten met pinakels verzwaard werden. Daardoor gaan
de krachten die op de boog komen recht naar beneden,
waardoor de steunpunten veel dunner konden gemaakt
worden.
2.1.4. Gewelf
Een in doorsnee gebogen constructie die een ruimte (rechthoek) overdekt. De
zijdelingse druk die het gewelf uitoefent wordt opgevangen door (verzwaarde) muur,
aan beide zijden kleinere- of halve gewelven, hoger opgaande zijruimten (zijbeuken) of
schoorwerk.
• Een tongewelf: dat over de gehele lengte dezelfde vorm heeft en
waarvan de dwarsdoorsnede een halve cirkel vormt, zodat het gewelf
een halve cilinder vormt.
• Een kruisgewelf: kruising van twee tongewelven, assen loodrecht op
elkaar.
• Een koepel: Een boog die wentelt om een verticale as vormt een
koepel. Spatkrachten worden hier opgevangen door trekkers
of een ringbalk.
Pantheon → grootste koepel in ongewapend beton (diameter 43,3m)
Doordachte constructies:
- Druk opgevangen door zware muren (tot wel 7cm)
- Basis → basalt (=zwaar & drukvast), bovenaan → puimsteen (licht gesteente)
- Oculus werkt de spanning weg
- Koepel bestaat uit cassettes die gewicht besparend zijn
- Koepel wordt dunner naar boven toe
2
,2.2. De soorten krachten die op een constructie inwerken
Een puntlast is een belasting waar het oppervlakte van het aangrijpingspunt klein is in
verhouding tot het constructiedeel. Een puntlast heeft een aangrijpingspunt, een
richting en een grootte. De belasting wordt samengebundeld in 1 punt.
Vb. van puntlasten: een kolom op een plaat, een persoon op een vloer…
Een eenparige verdeelde belasting is een belasting die wordt
verdeeld over een oppervlak. Te vergelijken met een muur op een
funderingszool of een vloerplaat op een muur of balk.
2.3. Spanningen in een constructie
• Trekspanning: omdat de balk doorbuigt zal het
onderaan langer worden dus er zal aan het materiaal
getrokken worden. Sommige materialen kunnen die
trekkrachten opvangen (staal en hout), natuursteen
en beton is hier niet voor geschikt. Vandaar dat men
met een natuursteen geen grote overspanning kan
maken. Bij beton kunnen we dit oplossen door
wapening onderaan de balk te plaatsen die dan wel
grote trekkrachten kan opvangen.
• Drukspanning: Bovenaan wordt de balk samengedrukt. Beton en natuursteen
kunnen hoge drukkrachten weerstaan en dus is er daar geen wapening nodig.
Maar in praktijk plaatste men toch een drukwapening maar met een veel kleinere
sectie dan de trekwapening. Neutrale zone → overgang tussen druk en
trekspanning is er geen normaalspanning.
• Schuifspanning: Treedt op in de breedte & hoogte ipv de lengte van de
balk. Is het gevolg van de vervorming van de balk: bovenaan dikker en
onderaan dunner. Om de kracht op te vangen → dwarswapening
• Buigspanning: Door de trek en drukkrachten zal de balk doorbuigen. De
buigspanning vergroot naargelang de afstand van de kracht tot de steunpunten en
is afhankelijk van de vorm van de balk (bv. hoe hoger de balk, hoe lager de
buigspanning). Op de tekeningen bovenaan: schematische voorstelling, midden:
schuifkrachten en onder: (buig)momentenlijn.
Het buigmoment is een torsiekracht in het materiaal.
Krachtarm = de afstand van de hand waar kracht op staat
en het beginpunt. Dus hoe dieper bv. een zwevende
zitbank aan de pin hangt, hoe minder belasting op 1 punt.
3
, 2.4. Belastingen op een constructie
Permanente belasting is het eigen gewicht van de constructieve delen (balken,
vloerplaten, muren,…) + de afwerking (chape, bepleistering, tegels,…) Deze belasting
wijzigt niet in de levensduur van het gebouw.
Niet-permanente belasting: de grootte van deze belasting verandert in de loop van
tijd (gewicht van personen, meubilair, sneeuwbelasting, windbelasting, parkeerdaken,…)
Nuttige belastingen:
- KLASSE I 2KN/m2 (200kg) woongebouwen
- KLASSE II 3KN/m2 (300kg) klaslokalen
- KLASSE III 4KN/m2 (400kg) tribunes
Toevallige belastingen:
- Sneeuwbelasting (50 -120kg/m2)
- Onderhoud van platte daken (100kg/m2)
2.5. Wat bepaalt de structuur van een gebouw?
De bouwplaats:
- De samenstelling van de ondergrond
- Locatie van de werf (vrijstaand of aansluitend)
- Wettelijke voorschriften
De functie:
(privégebouwen): Woongebouw particulier, woongebouw gemeenschappelijk
(publieke gebouwen): Handel en horeca, schoolgebouwen, overheidsgebouwen, cultuur,
ontspanning en sport, religieuze gebouwen, gezondheidszorg.
(industriële gebouwen): transport, utiliteitsgebouwen
De bouwhoogte: Beïnvloed bouwwijze (hoe hoger, hoe complexer). Moet voldoen aan
brandnormen (hoe hoger, hoe zwaarder de eisen).
- Laagbouw (hoogte < 10m)
- Middelbouw (10m < hoogte < 25m)
- Hoogbouw (hoogte > 25m)
De vorm: De ideeën van de ontwerper spelen een grote rol en ook de hiervoor
aangehaalde punten spelen een rol.
De bouwwijze: De wijze van bouwen kan de vorm beïnvloeden, maar ook omgekeerd.
Een aantal mogelijke bouwvormen: stapelbouw, gietbouw, houtskelet, prefabbouw.
De voorschriften: veiligheid, gezondheid, energiezuinigheid, milieuvriendelijkheid,
stedenbouw, bouwfysica, isolatie / geluid / brand.
4
