Structuur & morfologie
LES 1
1: basis
Dubbele functie van structuur
- Weerstand bieden tegen krachten (windkracht, zwaartekracht…)
- Bepalen van de vorm (vb. een bic heeft die bepaalde vorm omwille van zijn structuur)
Tektoniek
= de architectonische vormgeving tussen constructie, techniek en beleving. ‘helderheid van de
opbouw’
- Samenhang tussen structuur, opbouw en ruimtelijke beleving
- Rekening houden met de afwegingen tussen de puur technische vraagstukken (spanning,
belasting…) en de subjectieve maatstaven (‘menselijkheid’, esthetiek…)
Geschiedenis
Verlichtingsdenkers industriele revolutie Watt: Stoommachine (pomp) staal gewapend
beton
Liften
Trekkers aan vb. een hangend balkon aan de gevel
Hoe eenvoudiger een gebouw lijkt, hoe complexer het in elkaar zit (krachten momenten)
Volledig betonnen gebouwen draagkracht door het staal
Ontwerpen van een structuur
- Ontwerp gedragen door de natuur
- Ontwerp gedragen door geometrie heeft allemaal te maken met
structuur
- Ontwerp gedragen door context
- Ontwerp gedragen door performance
Plan van een ingenieur <-> plan van een architect
Ingenieursplan <-> architecten plan
droog, sec, puur technisch…. Aantrekkelijk gemaakt met inrichting,
personen…
Puur structureel plan, niet veel uit af te leiden elke ruimte gevuld met zijn functie
Snede op 1m60, en we kijken naar boven Snede op 1m50 en kijken naar beneden
(structuurplan, balken…)
Assen communicatie, veel info (draagbalk,
materiaal)
Wetten van Newton
Wij moeten structuur begrijpen, alvorens we ermee willen/kunnen omgaan.
1. 1e wet van Newton: traagheidswet: een lichaam is in rust of beweegt voort aan een
constante snelheid, als er geen resulterende kracht op werkt.
2. 2e wet van Newton: een lichaam in rust voert een ERB uit: we verandering aan een
voorwerp (versnellen, vertragen, richting veranderen…) is recht evenredig aan de kracht
die erop werkt.
3. 3e wet van Newton: wet van actie-reactie: als lichaam 1 een kracht uitoefent op lichaam 2,
dan zal lichaam 2 ook eenzelfde tegengestekde kracht uitoefenen op lichaam 1.
De wet van Hooke
De wet van Hooke beschrijft het gedrag van materialen onder elastische vervorming. Deze wet stelt
dat de vervorming van een materiaal (zoals uitrekking of compressie) binnen de elastische grens
recht evenredig is met de toegepaste kracht. In formulevorm kan de wet van Hooke worden
uitgedrukt als:
F=k⋅
x
, Structuur & morfologie
(F = kracht op materiaal, k = veer-/stijfheidsconstante, x =
vervorming/verplaatsing)
In de context van spanningen en rekken, wordt de wet van Hooke vaak geschreven als:
σ=E⋅ (σ = spanning (kracht/opp.-eenheid), E = elasticiteitsmodulus, ϵ = de rek)
ϵ
Actiekrachten interne krachten
De wet van Hooke reactiekrachten
geldt alleen binnen het elastische gebied van het materiaal, wat betekent dat zodra de
Drukkracht Druk -ACTIE
toegepaste kracht de elasticiteitsgrens overschrijdt, het materiaal plastisch begint te vervormen en de wet
Trekkracht Trek
van Hooke niet langer van toepassing is. Horizontale krachten
Draaiing Moment
Verschuiving Verticale krachten
Moment
Lastendaling
Lasten/belasting steunpunt (scharnier, rolopleg, inklemming) grond
Krachten
Ingrijpende (actie)krachten <-> Interne (reactie)krachten
Actiekrachten = lasten/belasting Interne krachten interne spanningen in het element
1. DRUKKRACHT 1. NORMAALSPANNINGEN
- Element wil kleiner worden (-) - Drukkracht drukspanning
- Dikke elementen, dunne zouden - Trekkracht trekspanning
plooien Lopen gelijk met de normaal van het element
2. TREKKRECHT (loodrecht op de snede of evenwijdig met een as van het
element)
- Element wil langer worden (+)
2. BUIGSPANNINGEN
- Dunne elementen
- Moment buigspanning
3. MOMENT
- Moment: het samenkomen van druk- en trek-.
- Vb. een touwtje buigt automatisch al
3. SCHUIFSPANNINGEN
door zijn trekkrachten, een balk met
- Langskracht schuifspanning (vb. 2 balken op
drukkracht op… elkaar)
- Moment: een wisselwerking tussen - Dwarskracht schuifspanning (vb. dwarsbalk op
trek en druk buiging met een balk)
moment Moment schuifspanning (combinatie langs-dwarskracht)
Schuifspanning grijpt aan in het vlak van de de
doorsnede of dwars op het element
Verbindingen en knopen
Verbindingen Knopen
Scharnier Scharnier
- Kan niet bewegen - Eenvoudige boutverbinding
- Kan draaien - Buigt gewoon door
2 onbekenden 2 onbekenden
Rolopleg Inklemming
- Kan niet verticaal bewegen, wel - Meerdere bouterij voor nodig
horizontaal - Stijf maken van een knoop: zeer
- Kan draaien moeilijk
1 onbekende 3 onbekenden
Inklemming
- Kan niet bewegen
- Kan niet draaien
3 onbekenden
2: spanningen
Spanningen
Mechanische spanning = kracht per oppervlakte eenheid (zoals luchtdruk)
Strekspanning = normaal spanning die ontstaat door een trekkracht als belasting loodrecht op het
opp. v/h element.
Drukspanning = idem
LES 1
1: basis
Dubbele functie van structuur
- Weerstand bieden tegen krachten (windkracht, zwaartekracht…)
- Bepalen van de vorm (vb. een bic heeft die bepaalde vorm omwille van zijn structuur)
Tektoniek
= de architectonische vormgeving tussen constructie, techniek en beleving. ‘helderheid van de
opbouw’
- Samenhang tussen structuur, opbouw en ruimtelijke beleving
- Rekening houden met de afwegingen tussen de puur technische vraagstukken (spanning,
belasting…) en de subjectieve maatstaven (‘menselijkheid’, esthetiek…)
Geschiedenis
Verlichtingsdenkers industriele revolutie Watt: Stoommachine (pomp) staal gewapend
beton
Liften
Trekkers aan vb. een hangend balkon aan de gevel
Hoe eenvoudiger een gebouw lijkt, hoe complexer het in elkaar zit (krachten momenten)
Volledig betonnen gebouwen draagkracht door het staal
Ontwerpen van een structuur
- Ontwerp gedragen door de natuur
- Ontwerp gedragen door geometrie heeft allemaal te maken met
structuur
- Ontwerp gedragen door context
- Ontwerp gedragen door performance
Plan van een ingenieur <-> plan van een architect
Ingenieursplan <-> architecten plan
droog, sec, puur technisch…. Aantrekkelijk gemaakt met inrichting,
personen…
Puur structureel plan, niet veel uit af te leiden elke ruimte gevuld met zijn functie
Snede op 1m60, en we kijken naar boven Snede op 1m50 en kijken naar beneden
(structuurplan, balken…)
Assen communicatie, veel info (draagbalk,
materiaal)
Wetten van Newton
Wij moeten structuur begrijpen, alvorens we ermee willen/kunnen omgaan.
1. 1e wet van Newton: traagheidswet: een lichaam is in rust of beweegt voort aan een
constante snelheid, als er geen resulterende kracht op werkt.
2. 2e wet van Newton: een lichaam in rust voert een ERB uit: we verandering aan een
voorwerp (versnellen, vertragen, richting veranderen…) is recht evenredig aan de kracht
die erop werkt.
3. 3e wet van Newton: wet van actie-reactie: als lichaam 1 een kracht uitoefent op lichaam 2,
dan zal lichaam 2 ook eenzelfde tegengestekde kracht uitoefenen op lichaam 1.
De wet van Hooke
De wet van Hooke beschrijft het gedrag van materialen onder elastische vervorming. Deze wet stelt
dat de vervorming van een materiaal (zoals uitrekking of compressie) binnen de elastische grens
recht evenredig is met de toegepaste kracht. In formulevorm kan de wet van Hooke worden
uitgedrukt als:
F=k⋅
x
, Structuur & morfologie
(F = kracht op materiaal, k = veer-/stijfheidsconstante, x =
vervorming/verplaatsing)
In de context van spanningen en rekken, wordt de wet van Hooke vaak geschreven als:
σ=E⋅ (σ = spanning (kracht/opp.-eenheid), E = elasticiteitsmodulus, ϵ = de rek)
ϵ
Actiekrachten interne krachten
De wet van Hooke reactiekrachten
geldt alleen binnen het elastische gebied van het materiaal, wat betekent dat zodra de
Drukkracht Druk -ACTIE
toegepaste kracht de elasticiteitsgrens overschrijdt, het materiaal plastisch begint te vervormen en de wet
Trekkracht Trek
van Hooke niet langer van toepassing is. Horizontale krachten
Draaiing Moment
Verschuiving Verticale krachten
Moment
Lastendaling
Lasten/belasting steunpunt (scharnier, rolopleg, inklemming) grond
Krachten
Ingrijpende (actie)krachten <-> Interne (reactie)krachten
Actiekrachten = lasten/belasting Interne krachten interne spanningen in het element
1. DRUKKRACHT 1. NORMAALSPANNINGEN
- Element wil kleiner worden (-) - Drukkracht drukspanning
- Dikke elementen, dunne zouden - Trekkracht trekspanning
plooien Lopen gelijk met de normaal van het element
2. TREKKRECHT (loodrecht op de snede of evenwijdig met een as van het
element)
- Element wil langer worden (+)
2. BUIGSPANNINGEN
- Dunne elementen
- Moment buigspanning
3. MOMENT
- Moment: het samenkomen van druk- en trek-.
- Vb. een touwtje buigt automatisch al
3. SCHUIFSPANNINGEN
door zijn trekkrachten, een balk met
- Langskracht schuifspanning (vb. 2 balken op
drukkracht op… elkaar)
- Moment: een wisselwerking tussen - Dwarskracht schuifspanning (vb. dwarsbalk op
trek en druk buiging met een balk)
moment Moment schuifspanning (combinatie langs-dwarskracht)
Schuifspanning grijpt aan in het vlak van de de
doorsnede of dwars op het element
Verbindingen en knopen
Verbindingen Knopen
Scharnier Scharnier
- Kan niet bewegen - Eenvoudige boutverbinding
- Kan draaien - Buigt gewoon door
2 onbekenden 2 onbekenden
Rolopleg Inklemming
- Kan niet verticaal bewegen, wel - Meerdere bouterij voor nodig
horizontaal - Stijf maken van een knoop: zeer
- Kan draaien moeilijk
1 onbekende 3 onbekenden
Inklemming
- Kan niet bewegen
- Kan niet draaien
3 onbekenden
2: spanningen
Spanningen
Mechanische spanning = kracht per oppervlakte eenheid (zoals luchtdruk)
Strekspanning = normaal spanning die ontstaat door een trekkracht als belasting loodrecht op het
opp. v/h element.
Drukspanning = idem
