Constructie: samenvatting
“onder ‘constructie’ verstaan we alle materialen, elementen en structuren die ervoor
zorgen dat het geheel de krachten die erop inwerken kan weerstaan; en dit van bij de
ontwerpfase, over de uitvoeringsfase, tot de gehele levensduur van de structuur, het
element of het materiaal”
Belangrijk:
- Geen vermelding van schaal
- Ganse levensduur (voor, tijdens én na ontwerpfase)
Materiaal: een verzameling van eigenschappen
- Fysische eigenschappen (sterkte, stijfheid, eigengewicht, …)
- Esthetische eigenschappen (kleur, textuur, …)
- Duurzaamheid en energie
Element: materialen in een vorm, met dimensies, afmetingen 1D: 1 van de afmetingen
- Balken, kolommen: 1D is veel groter t.o.v. de
- Platen, wanden: 2D andere afmetingen
o Balken, platen: horizontale elementen
o Kolommen, wanden: verticale elementen 2D: 1 van de afmetingen
is veel kleiner t.o.v. de
Elementen 1D 2D andere afmetingen
Horizontaal Balk Plaat
Verticaal Kolom Wand
3D? Structuren 3D: meerdere elementen samen,
elementen die verbonden
Als je elementen definieert als de samenstellende delen van een worden, vormen structuren
constructie, dan is er dus de facto een 5e soort van element
-> verbindingen 4D: time-incorporated design
Structuur: een configuratie van verschillende elementen tesamen: een samenstelling van
elementen die aan elkaar gekoppeld worden met verbindingen
- Massieve structuren
- Skeletstructuren
- Gemengde structuur
Elementen onderscheiden naar functie
- Dragende elementen
o Dragen de krachten en lasten over, zorgen voor sterkte, stijfheid, stabiliteit
- Scheidende elementen
o Zorgen voor afscheiding van ruimtes, functies, (klimatologische)
omstandigheden
1
,Massief: dragende en scheidende elementen zijn dezelfde
Skelet: dragende en scheidende elementen zijn verschillend
Gemengd: combinatie massief + skelet
Nog juister:
- Massieve structuren: krachten (lasten) worden overgedragen over de ganse
constructie
- Skeletstructuren: krachten (lasten) worden slechts overgedragen over enkele punten
- Gemengde structuren: combinatie van massief en skelet
KRACHTEN
Doelstelling van structuren/constructies: krachten weerstaan
3 S’en:
- Sterkte
- Stijfheid
- Stabiliteit
Sterkte: weerstand tegen doorbuiging
- Kwestie van materiaal en element
- 1 reactie op het element veroorzaakt een kettingreactie aan gevolgen
- Hoogte van de elementen is een bepalende factor
o Hoger -> minder snel doorbuigen
Stijfheid: weerstand tegen vervorming
- Trekproeven: spanning meten
o Verschillende mogelijkheden waarop materiaal gaat reageren tijdens
trekproef
- Soorten breuken:
o Brosse breuk: geen vervorming
o Ductiele breuk: doorsnede versmalt, dus vervorming
o Plastische breuk: materiaal is zo veel vervormd dat er 2 delen ontstaan
2
,Vertelt ons hoe een materiaal zal reageren op belasting, welke vervorming er
zal optreden, hoeveel vervorming, en wanneer het materiaal zal breken
Spanning-Rek-Diagram
Trekproef leidt tot grafiek
Vervorming wordt uitgezet t.o.v.
de spanning
Stress = spanning
Strain = rek, vervorming
Elastische vervorming =
vervorming die niet blijvend is
Plastische vervorming =
blijvende vervorming
Stabiliteit: weerstand tegen beweging
- Complexe problematiek die te maken heeft met de hele structuur Kruisverbanden
- Kruisverbanden zorgen voor laterale stabiliteit
o Essentieel deel van constructies
o Voorbeeld: Tacoma Bridge
§ De specificiteit van de
windbelasting bracht de brug in
beweging; de materiaalkeuze en
het (relatief) beperkte evenwicht maakten het onmogelijk om die
bewegingen te dempen
Krachten in constructies
Wetten van Newton
1e wet: traagheidswet
- Een voorwerp waarop geen kracht inwerkt, is in rust of beweegt zich met een
constante snelheid voort
- Anders: om een object in beweging te brengen (of de beweging te veranderen) is er
een kracht nodig
2e wet: kracht verandert snelheid
- De verandering van de beweging is recht evenredig met de inwerkende kracht en
volgt de rechte lijn waarin de kracht werkt
- Dus: een kracht heeft een grootte en een richting; en beiden hebben invloed op de
verandering van de beweging
- F = m x a (kracht = massa x versnelling)
Opm: verschil massa en gewicht?
- Speciaal geval: zwaartekracht
Massa: kg
o Fz = m x g
Gewicht: N; massa onderworpen aan
o G = 9,81 m/s2 (valversnelling)
de zwaartekracht
3
, 3e wet: actie – reactie
- Als voorwerp A een kracht
uitoefent op voorwerk B (actie),
gaat deze gepaard met een even
grote, maar tegengestelde
kracht van B op A (reactie)
- Elke externe kracht (actie) wekt
een even grote, maar tegengestelde interne kracht op (reactie)
Krachten in constructies
Externe krachten of lasten Interne krachten of lasten
-> krachten uitwendig aan de structuur -> reactiekrachten, reacties in de
structuur/element/materiaal op de
uitwendige krachten
Gebruikslasten / veranderlijke lasten Dode lasten / eigengewicht
-> alle inwerkende krachten bij -> het gewicht van de ganse constructie
gebruik onderhevig aan de zwaartekracht
(mensen, meubels, …)
(weersbelasting)
Normaalkracht
Interne krachten: reactiekrachten
- Normaalkracht: kracht die inwerkt volgens de as van een element
o Fn: geeft aanleiding tot trek en/of druk
- Dwarskracht: kracht die loodrecht inwerkt op de as van een element
o Fd: geeft (onder meer) aanleiding tot afschuiving
- Moment of hefboomkracht: interne kracht ten gevolge van een kracht die inwerkt op Dwarskracht
een afstand van het steunpunt
o Mo: geeft aanleiding tot rotatie
o Moment = kracht x afstand -> M = F x L (afstand is hefboomarm)
o Moment ontstaat bij elke kracht die inwerkt op een afstand van het
steunpunt
Moment
4
“onder ‘constructie’ verstaan we alle materialen, elementen en structuren die ervoor
zorgen dat het geheel de krachten die erop inwerken kan weerstaan; en dit van bij de
ontwerpfase, over de uitvoeringsfase, tot de gehele levensduur van de structuur, het
element of het materiaal”
Belangrijk:
- Geen vermelding van schaal
- Ganse levensduur (voor, tijdens én na ontwerpfase)
Materiaal: een verzameling van eigenschappen
- Fysische eigenschappen (sterkte, stijfheid, eigengewicht, …)
- Esthetische eigenschappen (kleur, textuur, …)
- Duurzaamheid en energie
Element: materialen in een vorm, met dimensies, afmetingen 1D: 1 van de afmetingen
- Balken, kolommen: 1D is veel groter t.o.v. de
- Platen, wanden: 2D andere afmetingen
o Balken, platen: horizontale elementen
o Kolommen, wanden: verticale elementen 2D: 1 van de afmetingen
is veel kleiner t.o.v. de
Elementen 1D 2D andere afmetingen
Horizontaal Balk Plaat
Verticaal Kolom Wand
3D? Structuren 3D: meerdere elementen samen,
elementen die verbonden
Als je elementen definieert als de samenstellende delen van een worden, vormen structuren
constructie, dan is er dus de facto een 5e soort van element
-> verbindingen 4D: time-incorporated design
Structuur: een configuratie van verschillende elementen tesamen: een samenstelling van
elementen die aan elkaar gekoppeld worden met verbindingen
- Massieve structuren
- Skeletstructuren
- Gemengde structuur
Elementen onderscheiden naar functie
- Dragende elementen
o Dragen de krachten en lasten over, zorgen voor sterkte, stijfheid, stabiliteit
- Scheidende elementen
o Zorgen voor afscheiding van ruimtes, functies, (klimatologische)
omstandigheden
1
,Massief: dragende en scheidende elementen zijn dezelfde
Skelet: dragende en scheidende elementen zijn verschillend
Gemengd: combinatie massief + skelet
Nog juister:
- Massieve structuren: krachten (lasten) worden overgedragen over de ganse
constructie
- Skeletstructuren: krachten (lasten) worden slechts overgedragen over enkele punten
- Gemengde structuren: combinatie van massief en skelet
KRACHTEN
Doelstelling van structuren/constructies: krachten weerstaan
3 S’en:
- Sterkte
- Stijfheid
- Stabiliteit
Sterkte: weerstand tegen doorbuiging
- Kwestie van materiaal en element
- 1 reactie op het element veroorzaakt een kettingreactie aan gevolgen
- Hoogte van de elementen is een bepalende factor
o Hoger -> minder snel doorbuigen
Stijfheid: weerstand tegen vervorming
- Trekproeven: spanning meten
o Verschillende mogelijkheden waarop materiaal gaat reageren tijdens
trekproef
- Soorten breuken:
o Brosse breuk: geen vervorming
o Ductiele breuk: doorsnede versmalt, dus vervorming
o Plastische breuk: materiaal is zo veel vervormd dat er 2 delen ontstaan
2
,Vertelt ons hoe een materiaal zal reageren op belasting, welke vervorming er
zal optreden, hoeveel vervorming, en wanneer het materiaal zal breken
Spanning-Rek-Diagram
Trekproef leidt tot grafiek
Vervorming wordt uitgezet t.o.v.
de spanning
Stress = spanning
Strain = rek, vervorming
Elastische vervorming =
vervorming die niet blijvend is
Plastische vervorming =
blijvende vervorming
Stabiliteit: weerstand tegen beweging
- Complexe problematiek die te maken heeft met de hele structuur Kruisverbanden
- Kruisverbanden zorgen voor laterale stabiliteit
o Essentieel deel van constructies
o Voorbeeld: Tacoma Bridge
§ De specificiteit van de
windbelasting bracht de brug in
beweging; de materiaalkeuze en
het (relatief) beperkte evenwicht maakten het onmogelijk om die
bewegingen te dempen
Krachten in constructies
Wetten van Newton
1e wet: traagheidswet
- Een voorwerp waarop geen kracht inwerkt, is in rust of beweegt zich met een
constante snelheid voort
- Anders: om een object in beweging te brengen (of de beweging te veranderen) is er
een kracht nodig
2e wet: kracht verandert snelheid
- De verandering van de beweging is recht evenredig met de inwerkende kracht en
volgt de rechte lijn waarin de kracht werkt
- Dus: een kracht heeft een grootte en een richting; en beiden hebben invloed op de
verandering van de beweging
- F = m x a (kracht = massa x versnelling)
Opm: verschil massa en gewicht?
- Speciaal geval: zwaartekracht
Massa: kg
o Fz = m x g
Gewicht: N; massa onderworpen aan
o G = 9,81 m/s2 (valversnelling)
de zwaartekracht
3
, 3e wet: actie – reactie
- Als voorwerp A een kracht
uitoefent op voorwerk B (actie),
gaat deze gepaard met een even
grote, maar tegengestelde
kracht van B op A (reactie)
- Elke externe kracht (actie) wekt
een even grote, maar tegengestelde interne kracht op (reactie)
Krachten in constructies
Externe krachten of lasten Interne krachten of lasten
-> krachten uitwendig aan de structuur -> reactiekrachten, reacties in de
structuur/element/materiaal op de
uitwendige krachten
Gebruikslasten / veranderlijke lasten Dode lasten / eigengewicht
-> alle inwerkende krachten bij -> het gewicht van de ganse constructie
gebruik onderhevig aan de zwaartekracht
(mensen, meubels, …)
(weersbelasting)
Normaalkracht
Interne krachten: reactiekrachten
- Normaalkracht: kracht die inwerkt volgens de as van een element
o Fn: geeft aanleiding tot trek en/of druk
- Dwarskracht: kracht die loodrecht inwerkt op de as van een element
o Fd: geeft (onder meer) aanleiding tot afschuiving
- Moment of hefboomkracht: interne kracht ten gevolge van een kracht die inwerkt op Dwarskracht
een afstand van het steunpunt
o Mo: geeft aanleiding tot rotatie
o Moment = kracht x afstand -> M = F x L (afstand is hefboomarm)
o Moment ontstaat bij elke kracht die inwerkt op een afstand van het
steunpunt
Moment
4
