Simulatie van structuurelementen
1. Typologies of structures
1.1 Membranen
o Kabel werkt volledig onder trek, simpelste vorm
- Man op kabel: twee symmetrische delen dus ookal wordt het aanhangend gewicht zwaarder, het blijft
symmetrisch
- Hoe scherper de hoek, hoe kleiner de interne krachten (vergelijkbaar met weerstandsmoment balk)
à twee gewichten
à systeem met kabels
o Ruimtelijke kabels: steunkabels met stutten
- Stutten om steunkabel op zijn plek te houden maar nemen geen krachten op
,o Ruimtelijke kabels: net
- Hoge en lage punten, de rest van de vorm ontstaat door gravitatie
o Ruimtelijke kabels: hyperbolische paraboloïde (hypar)
- Eén richting om lasten te dragen, andere om te stabiliseren
- In beide richtingen gekromd
- Anticlastisch: in twee richtingen verschillend gekromd -> naar beneden en naar boven
- Ontstaat door een serie van lijnen parallel aan de randen of door diagonalen
à anticlastisch curved roof
o Kabel is een enkel element, membraan niet
o Pneumatic membrane:
- Membraan onderhevig aan inwendige trek in 2 richtingen
- Subsysteem onderhevig aan bidirectionele interne spanning
à Via overdruk zullen de membranen alleen trek moeten opnemen
oGevormd door gravitatie of pneumatisch: met inwendige druk
o Veel verschillende materialen mogelijk: polyester, PVC, nylon, …
- Levensspan is niet zo lang
1.2 Bogen en gewelven
o Bogen zijn omgedraaide kabels
o Tongewelf: serie van bogen en dan verdicht tot een oppervlak
o Kruisgewelf: twee tongewelven die kruisen
o Kloostergewelf: gedraaide tongewelven die kruisen
- Kan ook met octogonale basis
, o Koepels: radiale bogen volgens belasting , interne krachten in cirkelvormige koepel
- Aan bovenzijde staan ringen in druk, onderzijde trek
Variaties mogelijk: meerdere hoeken, uiteindelijk cirkel = koepel
1.3 Schalen
o Gewelf krijgt een extra curve in een richting
o Geometrisch genereren van een zadel of hyperbolische paraboloïde
- Diagonaal: enerzijds druk en anderzijds trek
- Combinatie mogelijk: verschillende hypars samenvoegen
o Zeer dunne constructies
Structurele functie van een hyperbolische paraboloïde
Schaal opgebouwd uit 4 hyperbolische paraboloïden die telkens in 1 punt steunen
Schaal opgebouwd uit 4 hyperbolische paraboloïden gesteund in het
centrum
Schaal opgebouwd uit 4 hyperbolische paraboloïden gesteund in het centrum
Waarbij in het midden de druklast naar wordt gebracht en om de vorm stijf te houden
worden de 4 randen voorzien van trek
Classificatie
, 1.4 Vakwerkliggers
o Combinatie van bogen en kabels
- Diagonalen ofwel onder druk, ofwel onder trek
- In het midden meer trekkracht dan uiteinden
Soorten:
- Symmetrische diagonalen
- Drukdiagonalen à towards the support
compression diagonals
- Trekdiagonalen à away from the support tension diagonals
- Overlap diagonale systemen
o Polonceau ligger: combinatie van kleinere elementen
- Hellend dak dan van onderuit wordt opgehangen
- Vaak gebruikt in stations
- Meer trekstaven dus heel licht
o Ruimte vakwerken: in de ruimte: parallel, kruisend
- Tetraëder
- Ondersteuning langs de zijden of alleen op de punten
- Opeenvolging van polyhedra
1.5 Balken
Theoretisch: spanningen zijn mooi verdeeld over een breedte in de
balk
1. Typologies of structures
1.1 Membranen
o Kabel werkt volledig onder trek, simpelste vorm
- Man op kabel: twee symmetrische delen dus ookal wordt het aanhangend gewicht zwaarder, het blijft
symmetrisch
- Hoe scherper de hoek, hoe kleiner de interne krachten (vergelijkbaar met weerstandsmoment balk)
à twee gewichten
à systeem met kabels
o Ruimtelijke kabels: steunkabels met stutten
- Stutten om steunkabel op zijn plek te houden maar nemen geen krachten op
,o Ruimtelijke kabels: net
- Hoge en lage punten, de rest van de vorm ontstaat door gravitatie
o Ruimtelijke kabels: hyperbolische paraboloïde (hypar)
- Eén richting om lasten te dragen, andere om te stabiliseren
- In beide richtingen gekromd
- Anticlastisch: in twee richtingen verschillend gekromd -> naar beneden en naar boven
- Ontstaat door een serie van lijnen parallel aan de randen of door diagonalen
à anticlastisch curved roof
o Kabel is een enkel element, membraan niet
o Pneumatic membrane:
- Membraan onderhevig aan inwendige trek in 2 richtingen
- Subsysteem onderhevig aan bidirectionele interne spanning
à Via overdruk zullen de membranen alleen trek moeten opnemen
oGevormd door gravitatie of pneumatisch: met inwendige druk
o Veel verschillende materialen mogelijk: polyester, PVC, nylon, …
- Levensspan is niet zo lang
1.2 Bogen en gewelven
o Bogen zijn omgedraaide kabels
o Tongewelf: serie van bogen en dan verdicht tot een oppervlak
o Kruisgewelf: twee tongewelven die kruisen
o Kloostergewelf: gedraaide tongewelven die kruisen
- Kan ook met octogonale basis
, o Koepels: radiale bogen volgens belasting , interne krachten in cirkelvormige koepel
- Aan bovenzijde staan ringen in druk, onderzijde trek
Variaties mogelijk: meerdere hoeken, uiteindelijk cirkel = koepel
1.3 Schalen
o Gewelf krijgt een extra curve in een richting
o Geometrisch genereren van een zadel of hyperbolische paraboloïde
- Diagonaal: enerzijds druk en anderzijds trek
- Combinatie mogelijk: verschillende hypars samenvoegen
o Zeer dunne constructies
Structurele functie van een hyperbolische paraboloïde
Schaal opgebouwd uit 4 hyperbolische paraboloïden die telkens in 1 punt steunen
Schaal opgebouwd uit 4 hyperbolische paraboloïden gesteund in het
centrum
Schaal opgebouwd uit 4 hyperbolische paraboloïden gesteund in het centrum
Waarbij in het midden de druklast naar wordt gebracht en om de vorm stijf te houden
worden de 4 randen voorzien van trek
Classificatie
, 1.4 Vakwerkliggers
o Combinatie van bogen en kabels
- Diagonalen ofwel onder druk, ofwel onder trek
- In het midden meer trekkracht dan uiteinden
Soorten:
- Symmetrische diagonalen
- Drukdiagonalen à towards the support
compression diagonals
- Trekdiagonalen à away from the support tension diagonals
- Overlap diagonale systemen
o Polonceau ligger: combinatie van kleinere elementen
- Hellend dak dan van onderuit wordt opgehangen
- Vaak gebruikt in stations
- Meer trekstaven dus heel licht
o Ruimte vakwerken: in de ruimte: parallel, kruisend
- Tetraëder
- Ondersteuning langs de zijden of alleen op de punten
- Opeenvolging van polyhedra
1.5 Balken
Theoretisch: spanningen zijn mooi verdeeld over een breedte in de
balk
