LES 1
Ontwerpen door structuur
Domein tektoniek door Godfried Semper, onderscheid tussen stereotoniks en tektoniks :
- Stereotoniek = zware structuren als aardewerk
- Tektoniek = licht structuren als skeletwerk
Tekton = timmerman, bouwer
Tektoniek = relatie tussen het maken, de materialisatie en de beleving ervan
Architekt = meesterbouwer
Vitruvius = venustas (schoonheid), rmitas (stevigheid) en utilitas (functionaliteit)
Herakleitos tempel, Athene = beleving is gelinkt aan de constructie van het gebouw, manier van
kolommen bepalen de beleving van de kolommen (er is geen tussenlaag.
Pantheon, Rome = bemesting bepaald door constructie van het gebouw, cassettes in koepel
(koppelen lichter maken maar ook stevigheid), kolommen (gewicht dragen + mogelijk om de
ruimte te betreden).
Gotische kerk = lasten worden verdeeld via kolommen naar de grond. Ribben bepalen ruimtelijke
beleving.
Barokke kerk = kolommen brengen normaal de krachten van de gewelven over naar de fundering
maar de kolommen zijn hier van pleister (die muur erachter draagt de gewichten) en zo dus
onderdeel van de structurele lezing en geen dragende elementen meer.
Belang structurele lezing ook in werk van Viollet le Duc. Vormentaal hanteren die de structurele
logica volgt.
Vormen in gebouw van Frank Gehry worden niet gedreven door een constructieve logica maar
volgen een sculpturale logica. Groot contrast tussen constructie/structuur en de uiteindelijke
vormgeving die de architecturale ruimte bepaald.
- Balken = overspanningen maken
- Kolommen = gewichten dragen
Rem Koolhaas & Cecil Balmond = gebouw lijkt te zweven, iedere massa wordt door de aarde
aangetrokken (natuurwet kun je niet negeren), idee van de tafel met de 4 poten veranderen (poten
er vanonder halen en erbuiten zetten + de doos bovenaan ondersteunen).
Villa Savoye, Le Corbusier = doos die moet zweven met kolommen eronder, het voelt niet alsof
het zweeft omdat we er een geleende typologie in kunnen terugvinden namelijk die van de tafel op
poten. Er is hier geen goocheltruc die dit gebouw laat zweven.
Gebouwen hebben structuur nodig om te blijven staan en niet om te vallen !!
Structuur en architectuur = onderdeel van een denkkader dat we hanteren om de architecturale
vormgeving te lezen en te interpreteren.
Boek Building Structures, Malcolm Millais + Addendum (bijlage’s, ENV (Euro normering
voorstel = eigen gewichten van bouwmaterialen,…)
Engels boek die wij gaan gebruiken. In de les wordt meegegeven wat je moet kennen en wat niet.
Constructie moet :
- Sterk genoeg zijn = moet dingen kunnen dragen
- Stijf genoeg zijn = niet doorbuigen
-> 2 belangrijke aspecten met elk een eigen berekening !
fi
,-> Hiernaast is er nog een 3de eis = stabiliteit
Stabiel = niet omvallen, niet vervormen, niet breken,… Kan zich ook onder de noemer sterkte
bevinden.
Belangrijke vraag = “Wat is de functie van de structuur?”
Structuur moet :
- Lasten dalen en laten opnemen
- Lasten verplaatsen naar de steunpunten
Hoofdstuk 1 = wat zijn lasten en lasten daling
Hoofdstuk 1, 2 en 7 = hoe verplaatst de structuur de lasten
Hoofdstuk 2, 3, 4, 5 en 7 = wat gebeurt er in een structureel element
Hoofdstuk 6 = horizontale stabiliteit
Hoofdstuk 6 = problemen rond knik
HOOFDSTUK 1
Verschillende soorten belastingen :
1. Natuurlijke lasten
2. Gebruiksbelastingen (nuttige/mobiele lasten)
3. Accidentele belastingen (uitzonderlijke lasten)
Natuurlijke lasten
Zwaartekracht (even groot naar de aarde toe als van de aarde naar ons toe). Staat altijd loodrecht,
centraal naar het centrum van de aarde.
Massa van de lucht verplaats, tegenhouden = obstakel. Dus de wind rijgt een afwijking, die
afwijking zorgt dan voor een kracht.
Totale som van krachten (duw en trek) wordt begroot in de windlast.
Lasten staan altijd loodrecht op het oppervlak !!
Problemen vanuit de zwaartekracht :
- Zandberg = zekere helling (natuurlijke helling, is bij alle stapeltjes zand hetzelfde), als je zand in
een onnatuurlijke vorm wil zal dit niet blijven staan (zwaartekracht trekt zand naar beneden) ->
oplossing = keerwand (berekenen hoeveel kracht er op die wand komt en hoe groot deze wand
moet zijn om die kracht op te nemen).
Kelder = krachten die tegen de kelderwand duwen
Naast deze krachten van de aarde heb je ook nog water (wet van Archimedes, drukkrachten).
Kelder = water wil door de kelder lopen maar dit gaat niet lukken dus krijgen we een kracht van
het water tegen de zijkanten van de kelder. Als het een licht huis zou zijn dan zouden deze
krachten het huis omhoog kunnen drukken.
Waterkracht is dus ook belangrijk + er moet rekening mee gehouden worden !!
Brug met 2 steunpunten = grotere belasting
Brug met 3 steunpunten = meerdere kleinere belastingen
Andere natuurlijke belasting = aardbeving. Bewegingen die verticaal en horizontaal zijn.
Temperatuursverschillen/veranderingen vormen ook een probleem. Materialen kunnen uitzetten
als ze verwarmd worden. Stalen staaf van 50cm die verwarmd wordt kan 2 cm langer worden.
Dus krimp en uitzetting bekijken van ons materiaal !
,Gebruikslasten
= mobiele belasting => belasting waarvoor we sommige structuren maken (brug = om mensen te
verplaatsen, die een belasting moet kunnen dragen (een belasting die mobiel is))
Brug wordt gebruikt om lasten te kunnen dragen door het gebruik ervan (mensen die erover
lopen).
Is afhankelijk van het gebruik : mensen of olifanten of auto’s (andere gebruiksbelastingen).
Belastingen zijn in normen bepaald, bv : hoeveel belastingen moet een brug voor mensen kunnen
dragen is bepaald.
Gebruiksbelastingen herkennen :
- Zwembad : water oefent druk uit op de wanden en de vloer, water kan ook verwijdert worden
dus dan moet het zwembad ook instaat zijn om de belastingstoestand zonder het water op t
nemen (belastingen komen van het grondwaterpeil en de gronddruk).
- Opslagruimte : materialen opstapelen tegen de wand, als er geen materialen aanwezig zijn is er
géén gebruiksbelasting.
Machines die kunnen trillen horen ook onder deze noemer. Als deze machines in werking zijn =
horizontale trillingen doorheen het gebouw.
Accidentele belastingen
Mogen zich normaal niet voordoen ! Accident, ongeluk.
Als een auto in de garage tegen de muur rijdt -> het mag niet zijn dat het gebouw instort omdat
men vergeet op de rem te drukken.
Munitie van wapens zouden kunnen ontplo en, gebouw mag niet direct volledig instorten. Het
kan zijn dat zo’n belasting zich voordoet dus ook deze belastingen moet het gebouw kunnen
opnemen.
Structuur berekenen
Structuur berekenen = deze 3 lasten in combinatie beschouwen.
-> Eigen gewicht ALTIJD aanwezig
-> Alle 3 voorgaande belastingen
-> Combinaties van belastingen (dak, vloer, muren,…)
-> Sneeuwbelasting op het dak
-> Windlast (kan maar vanuit 1 hoek komen)
-> Funderingen waar alle belastingen samen komen -> vloerlast moet even groot zijn. Als de som
van alle andere belastingen !
ADDENDUM
1 liter water = 1 kg
1 kubb water = 1000 kg
Staal is 7,7 keer zwaarder als water.
Hout is lichter als water. Hoe hoger de sterkteklasse van hout (C18, C22, C24) hoe sterker je
hout).
Vezels maken het hout zwaarder maar ook sterker.
Normale granulaten die het beton bepalen (tussen 20/30 kg per kubb).
Gebruiksbelastingen vinden we hier ook terug. Het soort gebruik bepaald welke belasting we
moeten inrekenen.
ff
, Welk soort gebruik = in categorieën
Woningen = categorie A = 2kN/m^2
Puntlasten kunnen ook voorkomen !!
De Euro code heeft dus voor verschillende situaties voorgeschreven welke belasting er moet
worden ingerekend. Bv voor garages en voor daken.
LES 2
Reactiekrachten
Voor een voorwerp in rust (geen versnelling) is er voor iedere actie altijd een even grote
tegenovergestelde reactie is (actie=reactie). Voorwaarde :
- Voorwerp in rust
Als ik op de vloer sta dan levert de vloer een even grote kracht uit op de voeten (krachten he en
elkaar op).
Krachten worden opgesplitst in een horizontale en een verticale zodat we niet rekenen met
vectoren.
Som van actie krachten MOET ALTIJD hetzelfde zijn als de som van reactie krachten !!
3 belangrijkste voorwaarden :
• Som van alle verticale krachten moet gelijk zijn aan 0 (geen onderscheid tussen actie en reactie
krachten).
• Som van alle horizontale krachten moet gelijk zijn aan 0 (geen onderscheid tussen actie en
reactie krachten).
-> Maar dat wil nog niet zeggen dat we een evenwicht hebben !
Dus :
• De som van alle momenten moet gelijk zijn aan 0 ! Er moet een momenten evenwicht zijn, pas
dan is er sprake van een evenwicht.
-> Dit is voor 2D !!
In 3D heb je 6 evenwichtsvergelijkingen die je moet bekijken (2 horizontale krachten evenwichten,
1 verticaal krachtenevenwicht, 2 horizontale momenten evenwichten en 1 verticaal momenten
evenwicht).
Moment M = d · F
-> d = distance
-> F = kracht
Hoe groter de kracht, hoe groter de afstand = hoe groter het moment.
We moeten ook altijd controleren of het eigengewicht geen moment veroorzaakt.
Oefening 1, 2 en 3 (zie schrift)
Lastendaling
= relaties tussen verschillende elementen die een volledig systeem van structuur elementen
bepaald.
Last op een balk = balk transporteert/verdeelt last naar de 2 muren die de balk dragen.
Eigen gewicht (vaste lasten) + nuttige belastingen !
ff
Ontwerpen door structuur
Domein tektoniek door Godfried Semper, onderscheid tussen stereotoniks en tektoniks :
- Stereotoniek = zware structuren als aardewerk
- Tektoniek = licht structuren als skeletwerk
Tekton = timmerman, bouwer
Tektoniek = relatie tussen het maken, de materialisatie en de beleving ervan
Architekt = meesterbouwer
Vitruvius = venustas (schoonheid), rmitas (stevigheid) en utilitas (functionaliteit)
Herakleitos tempel, Athene = beleving is gelinkt aan de constructie van het gebouw, manier van
kolommen bepalen de beleving van de kolommen (er is geen tussenlaag.
Pantheon, Rome = bemesting bepaald door constructie van het gebouw, cassettes in koepel
(koppelen lichter maken maar ook stevigheid), kolommen (gewicht dragen + mogelijk om de
ruimte te betreden).
Gotische kerk = lasten worden verdeeld via kolommen naar de grond. Ribben bepalen ruimtelijke
beleving.
Barokke kerk = kolommen brengen normaal de krachten van de gewelven over naar de fundering
maar de kolommen zijn hier van pleister (die muur erachter draagt de gewichten) en zo dus
onderdeel van de structurele lezing en geen dragende elementen meer.
Belang structurele lezing ook in werk van Viollet le Duc. Vormentaal hanteren die de structurele
logica volgt.
Vormen in gebouw van Frank Gehry worden niet gedreven door een constructieve logica maar
volgen een sculpturale logica. Groot contrast tussen constructie/structuur en de uiteindelijke
vormgeving die de architecturale ruimte bepaald.
- Balken = overspanningen maken
- Kolommen = gewichten dragen
Rem Koolhaas & Cecil Balmond = gebouw lijkt te zweven, iedere massa wordt door de aarde
aangetrokken (natuurwet kun je niet negeren), idee van de tafel met de 4 poten veranderen (poten
er vanonder halen en erbuiten zetten + de doos bovenaan ondersteunen).
Villa Savoye, Le Corbusier = doos die moet zweven met kolommen eronder, het voelt niet alsof
het zweeft omdat we er een geleende typologie in kunnen terugvinden namelijk die van de tafel op
poten. Er is hier geen goocheltruc die dit gebouw laat zweven.
Gebouwen hebben structuur nodig om te blijven staan en niet om te vallen !!
Structuur en architectuur = onderdeel van een denkkader dat we hanteren om de architecturale
vormgeving te lezen en te interpreteren.
Boek Building Structures, Malcolm Millais + Addendum (bijlage’s, ENV (Euro normering
voorstel = eigen gewichten van bouwmaterialen,…)
Engels boek die wij gaan gebruiken. In de les wordt meegegeven wat je moet kennen en wat niet.
Constructie moet :
- Sterk genoeg zijn = moet dingen kunnen dragen
- Stijf genoeg zijn = niet doorbuigen
-> 2 belangrijke aspecten met elk een eigen berekening !
fi
,-> Hiernaast is er nog een 3de eis = stabiliteit
Stabiel = niet omvallen, niet vervormen, niet breken,… Kan zich ook onder de noemer sterkte
bevinden.
Belangrijke vraag = “Wat is de functie van de structuur?”
Structuur moet :
- Lasten dalen en laten opnemen
- Lasten verplaatsen naar de steunpunten
Hoofdstuk 1 = wat zijn lasten en lasten daling
Hoofdstuk 1, 2 en 7 = hoe verplaatst de structuur de lasten
Hoofdstuk 2, 3, 4, 5 en 7 = wat gebeurt er in een structureel element
Hoofdstuk 6 = horizontale stabiliteit
Hoofdstuk 6 = problemen rond knik
HOOFDSTUK 1
Verschillende soorten belastingen :
1. Natuurlijke lasten
2. Gebruiksbelastingen (nuttige/mobiele lasten)
3. Accidentele belastingen (uitzonderlijke lasten)
Natuurlijke lasten
Zwaartekracht (even groot naar de aarde toe als van de aarde naar ons toe). Staat altijd loodrecht,
centraal naar het centrum van de aarde.
Massa van de lucht verplaats, tegenhouden = obstakel. Dus de wind rijgt een afwijking, die
afwijking zorgt dan voor een kracht.
Totale som van krachten (duw en trek) wordt begroot in de windlast.
Lasten staan altijd loodrecht op het oppervlak !!
Problemen vanuit de zwaartekracht :
- Zandberg = zekere helling (natuurlijke helling, is bij alle stapeltjes zand hetzelfde), als je zand in
een onnatuurlijke vorm wil zal dit niet blijven staan (zwaartekracht trekt zand naar beneden) ->
oplossing = keerwand (berekenen hoeveel kracht er op die wand komt en hoe groot deze wand
moet zijn om die kracht op te nemen).
Kelder = krachten die tegen de kelderwand duwen
Naast deze krachten van de aarde heb je ook nog water (wet van Archimedes, drukkrachten).
Kelder = water wil door de kelder lopen maar dit gaat niet lukken dus krijgen we een kracht van
het water tegen de zijkanten van de kelder. Als het een licht huis zou zijn dan zouden deze
krachten het huis omhoog kunnen drukken.
Waterkracht is dus ook belangrijk + er moet rekening mee gehouden worden !!
Brug met 2 steunpunten = grotere belasting
Brug met 3 steunpunten = meerdere kleinere belastingen
Andere natuurlijke belasting = aardbeving. Bewegingen die verticaal en horizontaal zijn.
Temperatuursverschillen/veranderingen vormen ook een probleem. Materialen kunnen uitzetten
als ze verwarmd worden. Stalen staaf van 50cm die verwarmd wordt kan 2 cm langer worden.
Dus krimp en uitzetting bekijken van ons materiaal !
,Gebruikslasten
= mobiele belasting => belasting waarvoor we sommige structuren maken (brug = om mensen te
verplaatsen, die een belasting moet kunnen dragen (een belasting die mobiel is))
Brug wordt gebruikt om lasten te kunnen dragen door het gebruik ervan (mensen die erover
lopen).
Is afhankelijk van het gebruik : mensen of olifanten of auto’s (andere gebruiksbelastingen).
Belastingen zijn in normen bepaald, bv : hoeveel belastingen moet een brug voor mensen kunnen
dragen is bepaald.
Gebruiksbelastingen herkennen :
- Zwembad : water oefent druk uit op de wanden en de vloer, water kan ook verwijdert worden
dus dan moet het zwembad ook instaat zijn om de belastingstoestand zonder het water op t
nemen (belastingen komen van het grondwaterpeil en de gronddruk).
- Opslagruimte : materialen opstapelen tegen de wand, als er geen materialen aanwezig zijn is er
géén gebruiksbelasting.
Machines die kunnen trillen horen ook onder deze noemer. Als deze machines in werking zijn =
horizontale trillingen doorheen het gebouw.
Accidentele belastingen
Mogen zich normaal niet voordoen ! Accident, ongeluk.
Als een auto in de garage tegen de muur rijdt -> het mag niet zijn dat het gebouw instort omdat
men vergeet op de rem te drukken.
Munitie van wapens zouden kunnen ontplo en, gebouw mag niet direct volledig instorten. Het
kan zijn dat zo’n belasting zich voordoet dus ook deze belastingen moet het gebouw kunnen
opnemen.
Structuur berekenen
Structuur berekenen = deze 3 lasten in combinatie beschouwen.
-> Eigen gewicht ALTIJD aanwezig
-> Alle 3 voorgaande belastingen
-> Combinaties van belastingen (dak, vloer, muren,…)
-> Sneeuwbelasting op het dak
-> Windlast (kan maar vanuit 1 hoek komen)
-> Funderingen waar alle belastingen samen komen -> vloerlast moet even groot zijn. Als de som
van alle andere belastingen !
ADDENDUM
1 liter water = 1 kg
1 kubb water = 1000 kg
Staal is 7,7 keer zwaarder als water.
Hout is lichter als water. Hoe hoger de sterkteklasse van hout (C18, C22, C24) hoe sterker je
hout).
Vezels maken het hout zwaarder maar ook sterker.
Normale granulaten die het beton bepalen (tussen 20/30 kg per kubb).
Gebruiksbelastingen vinden we hier ook terug. Het soort gebruik bepaald welke belasting we
moeten inrekenen.
ff
, Welk soort gebruik = in categorieën
Woningen = categorie A = 2kN/m^2
Puntlasten kunnen ook voorkomen !!
De Euro code heeft dus voor verschillende situaties voorgeschreven welke belasting er moet
worden ingerekend. Bv voor garages en voor daken.
LES 2
Reactiekrachten
Voor een voorwerp in rust (geen versnelling) is er voor iedere actie altijd een even grote
tegenovergestelde reactie is (actie=reactie). Voorwaarde :
- Voorwerp in rust
Als ik op de vloer sta dan levert de vloer een even grote kracht uit op de voeten (krachten he en
elkaar op).
Krachten worden opgesplitst in een horizontale en een verticale zodat we niet rekenen met
vectoren.
Som van actie krachten MOET ALTIJD hetzelfde zijn als de som van reactie krachten !!
3 belangrijkste voorwaarden :
• Som van alle verticale krachten moet gelijk zijn aan 0 (geen onderscheid tussen actie en reactie
krachten).
• Som van alle horizontale krachten moet gelijk zijn aan 0 (geen onderscheid tussen actie en
reactie krachten).
-> Maar dat wil nog niet zeggen dat we een evenwicht hebben !
Dus :
• De som van alle momenten moet gelijk zijn aan 0 ! Er moet een momenten evenwicht zijn, pas
dan is er sprake van een evenwicht.
-> Dit is voor 2D !!
In 3D heb je 6 evenwichtsvergelijkingen die je moet bekijken (2 horizontale krachten evenwichten,
1 verticaal krachtenevenwicht, 2 horizontale momenten evenwichten en 1 verticaal momenten
evenwicht).
Moment M = d · F
-> d = distance
-> F = kracht
Hoe groter de kracht, hoe groter de afstand = hoe groter het moment.
We moeten ook altijd controleren of het eigengewicht geen moment veroorzaakt.
Oefening 1, 2 en 3 (zie schrift)
Lastendaling
= relaties tussen verschillende elementen die een volledig systeem van structuur elementen
bepaald.
Last op een balk = balk transporteert/verdeelt last naar de 2 muren die de balk dragen.
Eigen gewicht (vaste lasten) + nuttige belastingen !
ff
