Structuur_Verdiepend_samenvatting

Structuur Verdiepend

1_Structureel Ontwerp
Traditioneel vs. Modern
• Traditionele constructies tot 1750
o Risicovol
o Langzame evolutie van vaste constructietypes
 Experimentele wijze (Trial and error)
 Homogene bouwperiodes en stijlen
o Ambachtelijke realisatie begrenzen de constructieve mogelijkheden
o Constructie en architectuur vallen samen
 Zware materialen
 Groot eigengewicht
 Kleine nuttige lasten
o Beperkt aantal types grote gebouwen
o Vb. kerken en kathedralen
 Technieken om zo hoog mogelijk te bouwen
• Hoge binnenruimtes  spatkracht
o Alles op druk
 Geen bouwmaterialen om trek op te nemen
 Steunberen om krachten naar beneden te leiden
 Uitbreiding naar 2 traveeën kan helpen.
o Hoe hoger, hoe meer tussenruimte voor steun
 Notre-Dame-La-Grandekerk – Poitiers, 1130
• Grote middenbeuk met 2 zijbeuken, stevige wand en luchtbogen
 Saint-Trophyme kathedraal – Arles, 1150
 Saint-Ettiennekerk – Caen, 1220
• Houten dak gedraagd door massief metselwerk
 Notre-Dame Kathedraal – Laon, 1210
• Steeds hoger
• Houten dak is tegenwoordig al vervangen

 Notre-Dame Kathedraal – Reims, 1210
• Meer luchtbogen en steunberen voor structurele redenen, ook esthetische uitgewerkt.
 Notre-Dame Kathedraal – Amiens, 1269
• Dubbele zijbeuk om krachten af te dragen
• Massieve buitenmuur met slanke kolommenrij
 Sint-Pieterskathedraal – Beauvais, 1238
• Massieve buitenmuur met slanke kolommenrij
 Sint-Michielskathedraal – Gent, 1226
• Massieve buitenmuur met slanke kolommenrij
• Enorme luchtbogen en steunberen
 Sainte-Chapelle – Parijs, 1250
• Spatkrachten kunnen ook opgelost worden met massieve steunberen en een
massieve blok onderaan.

, o Vb. Koepels
 Hoogterichting is sterker dan de langsrichting
• Krachten veroorzaken meer trekkrachten in de langsrichting
 = druksysteem
• Trek manifesteert zich in de horizontale cirkels van de koepel.
o Gesloten cirkel  doorgeven van de trekkrachten
 Pantheon – Rome, 120 VC
• Betonnen schaal
o Bestaat uit ringen en bogen uit beton
o Vierkante cassetten gemaakt met beton en bekisting
 Beton bevat granulaten om het lichter te maken
 Functie: bijeenbrengen van concentrische cirkels en betonnen bogen voor de druk
• Meer massa ad buitenzijde van de koepel onderaan om de spatkrachten op te nemen
 Rotskoepelmoskee – Jeruzalem, 690
• Trekkrachten worden op dezelfde manier als het pantheon opgenomen
 Santa Maria Del Fiori – Firenze, 1420
• Grootste metselwerkkoepel
o Houten bekisting waarop stenen worden gelegd
o Systeem van kettingen
 Sluiten concentrische cirkels  nemen spatkrachten op (zoals Pantheon)
 Justitiepaleis – Brussel, 1862
• Gietstaal  fijne koepels
• Onderste ring wordt versterkt met staal

• Moderne constructies na 1750
o Veilig
o Veelheid aan structuren en constructievormen
 Op voorhand nagerekend, weinig experimenteel
 Heterogeen canvas van structuren
o Machine als rechterhand van de mens
o Constructie is vormonafhankelijk, kan op de achtergrond spelen
o Schaalvergroting
o Lichtere materialen en structuren
o Vb.
 Isaac Newton: krachtenleer (1643 – 1727)
• Gravitatiewet + traagheidswet ( F = m * a ) + actie-reactie ( Fa = Fr )
 Robert Hook: elasticiteitsleer (1635 – 1703)
• Mechanisme van buiging + materiaal + vervorming
• 𝜎𝜎 = 𝐸𝐸 ⋅ 𝜀𝜀 = N/mm2
o E-modulus = verhouding tussen spanning en rek
 Geldt tot op een bepaalde hoogte
o Introductie van nieuwe materialen
 Gietijzer (1775)
 Staal (1856) : Mogelijkheid om trek op te nemen
 Gewapend beton (1890)
o Het moderne ontwerp
 Uitwendige krachten (lasten)
 Inwendige krachten (lijndiagram)
 Materiaal (homogeen en elastisch)
 Veiligheidscoëfficiënt
• Basis aan wetenschap: gebouw eerst begrijpen en berekenen voor het bouwen

, o Tensegrity
 Samentrekking van tension en structural integrity
 = perfecte samenwerking tussen de werkelijke structuur en hoe het geheel zijn vorm behoud
o Reciprocal frame
 = klasse van zelfdragende constructies die zijn gemaakt van drie of meer balken en waarvoor geen centrale
ondersteuning nodig is
• Hoe?
o Tijdelijke centrale pilaar waarop de eerste spanten worden geplaatst.
o Volgende spanten worden op elkaar gelegd
o Laatste spant komt boven de voorlaatste en onder de allereerste
o Spanten worden verbonden en de centrale pilaar wordt verwijderd.




Structurele concepten
• Het ingenieuze van een ontwerp zit in de vorm
• Structureel ontwerpen en architectuur
o Opteren voor een structurele basisvorm
 Vormactief : Trek en/of druk
• Vb. kabelsystemen, tentsystemen, schaalsystemen, boogsystemen
 Vectoractief : normaalkrachten + trek OF druk
• Vb. 2D-systemen, vakwerken, geplooide vakwerken, 3D-vakwerken
 Snede-actief : buigkrachten + draagcapaciteit hangt af van snede
• Balken
o Hyperstatisch – hypostatisch – isostatisch
• Portieken
• Vierendeel
• Horizontale platen
• Verticale platen
 Oppervlakte-actieve structuren
• Wandliggers
 Hoogte-actieve structuren
• Vakwerk in de hoogte
• Cores
o Ruwe dimensionering in samenwerking met de keuze van het materiaal
 Berekening + vuistregels
 Keuze materiaal
• Beton, metselwerk, staal, hout, …
• Heeft invloed op de vorm en uitstraling
o Ruimtelijke stabiliteit in de drie dimensies
 Trek – en drukkrachten van wind niet uit het oog verliezen
 Windverbanden, vakwerken, …
o Principe fundering
 Alle krachten moeten opgevangen worden door de fundering
 Benadering + berekening + vuistregels
o Uitvoeringsmethode van constructie en detail
 Constructie : tijd, locatie, wegen, …
 Detail : verschil ende knopen, materiaal, …

, o Ecologische en economische toets
 Ecologisch : (bio)circulair bouwen
• Slim gebruiken van grondstoffen waardoor deze oneindig hergebruikt kunnen worden.
 Economisch : budget
• Berekening ervan vormt tweede stap
o Schematiseren van het systeem
 Inwendige krachten + uitwendige krachten + materiaal
 Schets + ruwe inschatting
o Dimensioneringsberekeningen (secties en verbindingen: veilig en economisch)
 Kan gebeuren met verschil ende programma’s

Structuurcase
• Arch. Baukunst, nieuwbouw luifel speelplaats – Molenbeek
o Lastendaling : hoe blijft de luifel in evenwicht?
o Na structureel onderzoek nagaan hoe de structuur best wordt omgezet in realiteit
 Hier gegoten beton.




• Arch. Kengo Kuma, nieuwbouw paviljoen – Lausanne
o Samenwerking tussen hout en aluminium