STRUCTUUR
Boek ‘building structures’ 2e editie
2e jaar interieurarchitectuur
2018-2019
,‘Building structures’ – Malcolm Millais
0 Introductie
Mensen worden omgeven door structuur in hun leven: plooiende vorken, brekende glazen,
gebouwen/bruggen die het begeven, etc.
Het is belangrijk dat structuren voldoen aan de 2 s’en: dat ze sterk genoeg zijn en stijf genoeg zijn
wanneer ze worden gebruikt.
Er komen ook nog andere dingen kijken, zoals de betaalbaarheid en duurzaamheid van de structuur.
Waarom is structuur nodig? We hebben structuur nodig om iets te doen.
0.1 Pre-historische design (p1)
Vroeger leefde mensen in kleine groepen. Ze zochten beschutting door gebruik te maken van
natuurlijke materialen. De oorsprong van deze ontwerpen is ongekend maar ze werden telkens
gemaakt zonder instructies. Oudere leden gaven hun kennis door.
De manier van leven werd enkel aangepast door natuurverschijnselen zoals droogte en stormen. Men
had geen idee hoe ontwerpen sterker te maken.
0.2 Traditionele design (p2)
Met de ontdekking van landbouwcultuur, was er een nood voor permanentere structuren. Ze
gebruikte volgende technologieën: modder, modder gedroogde stenen en hout.
Door de groei van de dorpen waren nieuwe vormen van gebouwen en structuren nodig. Al het werk
was nog steeds gebaseerd op kennis.
0.3 Het effect van de beschaving (p4)
Steden waren een gevolg van de beschaving. Dit had nieuwe types van gebouwen tot gevolg:
tempels, kastelen, etc.
De traditionele methoden vervielen en nieuwe technologie en ontwerpprocessen kwamen aan bod:
steen. Nog steeds structurele problemen.
0.4 Het zoeken naar het begrijpen van structuur (p6)
Tegenwoordig wordt alles wetenschappelijk berekent. Archimedes = de bedenker van
mechanisme/zwaartekracht.
Leonardo Da Vinci deed testen op structuren en trok hieruit zijn conclusies.
Er wordt de sterkte van driehoeken vastgesteld en onderzocht wat er gebeurd in een stam onder
last.
1
,Hooke ontdekte de elasticiteit: “als men trekt, zal het rekken”. Staat bekend als de wet van Hooke.
0.5 De moderne benadering tot een structureel ontwerp (p9)
Tegenwoordig worden structuren gecontroleerd door wiskundige berekeningen. Deze zijn gebaseerd
op het gedrag van de structuur.
Stenen structuren werden stalen structuren.
0.6 Het conceptuele begrip van het structurele gedrag (p10)
Men kan het gedrag van de structuur ook bepalen zonder berekeningen, men stelt de vragen:
- Wat is de functie van de structuur? Lasten dragen, Lasten overdragen (Fig 0.17: De lasten
worden hier van punt 1 naar punt 2 gebracht op de structuur)
- Wat zijn de lasten en het lastenverloop? Natuurlijke lasten (sneeuw, wind, regen,
zwaartekracht), nuttige lasten (gebruik van het gebouw) – het lastenverloop loopt tot in de
funderingen die deze naar de grond leiden
- Hoe verplaatst de structuur de lasten? Door krachten in het element, door krachten tussen de
elementen
- Wat zijn deze krachten in de structuur? Kracht langs het element, kracht over het element,
kracht dat het element buigt, kracht dat het element verdraait
- Biedt de structuur stabiliteit? Stabiliteit is een must! Anders vervalt de structuur
- Is een element te slank?
2
,Hoofdstuk 1 Lasten en lastenverloop
Een structuur is bedoelt om lasten over te dragen, maar welke lasten zijn er? Natuurlijke lasten
(waaruit de structuur bestaat), nuttige lasten (hoe de structuur gebruikt wordt) en accidentele lasten
(hoe de structuur misbruikt wordt).
1.1 Natuurlijke lasten (p13)
Fig 1.1: Zwaartekracht zorgt dat elementen worden aangetrokken door de aarde, dit is een verticale
kracht.
Fig 1.2: Ook het eigen gewicht van de structuur moet worden overgedragen naar de steunpunten.
Fig 1.3: De structuren moeten ook weerstand bieden tegen wind. Opgelet dit kan van alle richtingen
komen.
Fig 1.4: Als er een obstakel aanwezig is voor de wind, zal dit er rond/over ‘vloeien’.
Fig 1.5: Hoe de wind zal vloeien hangt af van de windsnelheid en vorm van het object (=
aerodynamica). Het zal een windlast na laten op het object.
Fig 1.6: Deze kunnen worden opgesplitst in verschillende lasten: wind rechtstreeks op het gebouw en
wind aan de andere kant die zorgen voor een “zuigeffect”.
Fig 1.7: Als de ondergrond van de site is gewijzigde voor het gebouw, kan er gronddruk optreden. Als
men een helling wil maken moet men voldoen aan de maximale helling (anders
verzakkingen).
Fig 1.8: Langs de ene kant van de helling is er een verticale kant nodig om het in zijn onnatuurlijke
vorm te houden.
Fig 1.9: Dit kan worden gedaan door een muur te bouwen aan deze kant. De helling zal willen terug
keren naar zijn oorspronkelijke driehoek vorm, maar de wand houdt dit tegen. Deze wand
wordt belast door de gronddruk.
Fig 1.10: Bij gebouwen komt deze gronddruk voor in kelders of als ze gebouwd zijn in een hellende
site.
Fig 1.11: Onder de grond bevindt zich de waterspiegel. Als het gebouw voorbij deze waterspiegel
wordt gebouwd, wordt er een onnatuurlijke waterspiegel rond en onder het gebouw gelegd.
Fig 1.12: Door dit verschijnsel zal er waterdruk optreden op de muren maar ook op de vloer naar
boven.
Fig 1.13: Een overbrugging wordt centraal ondersteunt in een beek.
Fig 1.14: Als dit steunpunt verzakt, zou het de overbrugging naar beneden kunnen trekken. Dus men
kan zeggen dat grondverzakkingen ook een structuur kunnen belasten.
Fig 1.15 & Fig 1.16: Aardbevingen zorgen ervoor dat de aarde gaat schokken zowel horizontaal als
verticaal.
3
, Fig 1.17: Het is niet duidelijk waar deze last optreed maar het effect is wel duidelijk. Men kan het een
beetje vergelijken met de windlast: gebouw gaat bewegen maar de funderingen blijven stil
staan.
Fig 1.18: Structurele materialen zetten uit wanneer ze worden verwarmd en krimpen wanneer
gekoeld. Temperatuur kan dus ook voor lasten zorgen op een structuur. Vb: 2 structuren
verbonden met een spanstructuur.
Fig 1.19: Wanneer de temperatuur verandert zal deze structuur ook veranderen. Door de verbinding
zullen de 2 volumes naar elkaar toe worden getrokken of van elkaar worden geduwd. Een
oplossing hiervoor zijn glijdende lagen.
Dus tot natuurlijke lasten behoren: Zwaartekracht (loodrecht op het centrum, moet zichzelf kunnen
dragen), eigen gewicht (het gewicht van de structuur zelf), wind (loodrecht op de structuur),
gronddruk, waterdruk, aardbevingen, temperatuur, grondverzakkingen/trillingen, sneeuwlast (max 1
periode op het jaar), regenlast (doorheen het hele jaar), …
Natuurlijke lasten kunnen niet worden vermeden of gekozen, de structuren moeten hier weerstand
tegen bieden!
1.2 Nuttige lasten (p19)
Nuttige lasten ontstaan doordat de structuur is gemaakt voor een nuttig doel.
Fig 1.20: Een overbrugging zijn nut is om lasten over te dragen, vb. een plank met mensen op heeft
zowel een natuurlijke last (eigen gewicht van de plank zelf) en een nuttige last (de mensen
die de plank gebruiken).
Fig 1.21: De grootte van de nuttige lasten heeft te maken met hoeveel de structuur in 1 keer kan
dragen. Is deze te groot, zou de structuur breken.
Fig 1.22: Bij nuttige lasten heeft men een keuze. Er is namelijk een verschil als je een brug zou maken
voor mensen of enkel voor olifanten. Beide hebben een andere maximale belasting. Ook is er
een verschil in nuttige last bij verschillende functies. Denk maar aan een slaapkamer in
vergelijking met een treinstation.
Fig 1.23: Meestal treden nuttige lasten verticaal op, maar dit kan ook horizontaal gebeuren.
Fig 1.24: Door aardbevingen kunnen voorwerpen gaan zijdelings trillen, dit zorgt bijvoorbeeld voor
deze horizontale nuttige lasten.
1.3 Accidentele lasten (p21)
Fig 1.25: De accidentele lasten gaan gepaard met de termen van veiligheid. De structuur moet
weerstand bieden tegen mogelijke ongelukken die kunnen gebeuren. Stel een auto-ongeluk
brengt bepaalde lasten met zich mee (tegen een muur rijden).
Andere voorbeelden kunnen zijn: een kleine ontploffing (trillingen), paniek in een menigte (veel
meer mensen dan normaal), barstende tanks (extra vloeistof last), etc.
4
Boek ‘building structures’ 2e editie
2e jaar interieurarchitectuur
2018-2019
,‘Building structures’ – Malcolm Millais
0 Introductie
Mensen worden omgeven door structuur in hun leven: plooiende vorken, brekende glazen,
gebouwen/bruggen die het begeven, etc.
Het is belangrijk dat structuren voldoen aan de 2 s’en: dat ze sterk genoeg zijn en stijf genoeg zijn
wanneer ze worden gebruikt.
Er komen ook nog andere dingen kijken, zoals de betaalbaarheid en duurzaamheid van de structuur.
Waarom is structuur nodig? We hebben structuur nodig om iets te doen.
0.1 Pre-historische design (p1)
Vroeger leefde mensen in kleine groepen. Ze zochten beschutting door gebruik te maken van
natuurlijke materialen. De oorsprong van deze ontwerpen is ongekend maar ze werden telkens
gemaakt zonder instructies. Oudere leden gaven hun kennis door.
De manier van leven werd enkel aangepast door natuurverschijnselen zoals droogte en stormen. Men
had geen idee hoe ontwerpen sterker te maken.
0.2 Traditionele design (p2)
Met de ontdekking van landbouwcultuur, was er een nood voor permanentere structuren. Ze
gebruikte volgende technologieën: modder, modder gedroogde stenen en hout.
Door de groei van de dorpen waren nieuwe vormen van gebouwen en structuren nodig. Al het werk
was nog steeds gebaseerd op kennis.
0.3 Het effect van de beschaving (p4)
Steden waren een gevolg van de beschaving. Dit had nieuwe types van gebouwen tot gevolg:
tempels, kastelen, etc.
De traditionele methoden vervielen en nieuwe technologie en ontwerpprocessen kwamen aan bod:
steen. Nog steeds structurele problemen.
0.4 Het zoeken naar het begrijpen van structuur (p6)
Tegenwoordig wordt alles wetenschappelijk berekent. Archimedes = de bedenker van
mechanisme/zwaartekracht.
Leonardo Da Vinci deed testen op structuren en trok hieruit zijn conclusies.
Er wordt de sterkte van driehoeken vastgesteld en onderzocht wat er gebeurd in een stam onder
last.
1
,Hooke ontdekte de elasticiteit: “als men trekt, zal het rekken”. Staat bekend als de wet van Hooke.
0.5 De moderne benadering tot een structureel ontwerp (p9)
Tegenwoordig worden structuren gecontroleerd door wiskundige berekeningen. Deze zijn gebaseerd
op het gedrag van de structuur.
Stenen structuren werden stalen structuren.
0.6 Het conceptuele begrip van het structurele gedrag (p10)
Men kan het gedrag van de structuur ook bepalen zonder berekeningen, men stelt de vragen:
- Wat is de functie van de structuur? Lasten dragen, Lasten overdragen (Fig 0.17: De lasten
worden hier van punt 1 naar punt 2 gebracht op de structuur)
- Wat zijn de lasten en het lastenverloop? Natuurlijke lasten (sneeuw, wind, regen,
zwaartekracht), nuttige lasten (gebruik van het gebouw) – het lastenverloop loopt tot in de
funderingen die deze naar de grond leiden
- Hoe verplaatst de structuur de lasten? Door krachten in het element, door krachten tussen de
elementen
- Wat zijn deze krachten in de structuur? Kracht langs het element, kracht over het element,
kracht dat het element buigt, kracht dat het element verdraait
- Biedt de structuur stabiliteit? Stabiliteit is een must! Anders vervalt de structuur
- Is een element te slank?
2
,Hoofdstuk 1 Lasten en lastenverloop
Een structuur is bedoelt om lasten over te dragen, maar welke lasten zijn er? Natuurlijke lasten
(waaruit de structuur bestaat), nuttige lasten (hoe de structuur gebruikt wordt) en accidentele lasten
(hoe de structuur misbruikt wordt).
1.1 Natuurlijke lasten (p13)
Fig 1.1: Zwaartekracht zorgt dat elementen worden aangetrokken door de aarde, dit is een verticale
kracht.
Fig 1.2: Ook het eigen gewicht van de structuur moet worden overgedragen naar de steunpunten.
Fig 1.3: De structuren moeten ook weerstand bieden tegen wind. Opgelet dit kan van alle richtingen
komen.
Fig 1.4: Als er een obstakel aanwezig is voor de wind, zal dit er rond/over ‘vloeien’.
Fig 1.5: Hoe de wind zal vloeien hangt af van de windsnelheid en vorm van het object (=
aerodynamica). Het zal een windlast na laten op het object.
Fig 1.6: Deze kunnen worden opgesplitst in verschillende lasten: wind rechtstreeks op het gebouw en
wind aan de andere kant die zorgen voor een “zuigeffect”.
Fig 1.7: Als de ondergrond van de site is gewijzigde voor het gebouw, kan er gronddruk optreden. Als
men een helling wil maken moet men voldoen aan de maximale helling (anders
verzakkingen).
Fig 1.8: Langs de ene kant van de helling is er een verticale kant nodig om het in zijn onnatuurlijke
vorm te houden.
Fig 1.9: Dit kan worden gedaan door een muur te bouwen aan deze kant. De helling zal willen terug
keren naar zijn oorspronkelijke driehoek vorm, maar de wand houdt dit tegen. Deze wand
wordt belast door de gronddruk.
Fig 1.10: Bij gebouwen komt deze gronddruk voor in kelders of als ze gebouwd zijn in een hellende
site.
Fig 1.11: Onder de grond bevindt zich de waterspiegel. Als het gebouw voorbij deze waterspiegel
wordt gebouwd, wordt er een onnatuurlijke waterspiegel rond en onder het gebouw gelegd.
Fig 1.12: Door dit verschijnsel zal er waterdruk optreden op de muren maar ook op de vloer naar
boven.
Fig 1.13: Een overbrugging wordt centraal ondersteunt in een beek.
Fig 1.14: Als dit steunpunt verzakt, zou het de overbrugging naar beneden kunnen trekken. Dus men
kan zeggen dat grondverzakkingen ook een structuur kunnen belasten.
Fig 1.15 & Fig 1.16: Aardbevingen zorgen ervoor dat de aarde gaat schokken zowel horizontaal als
verticaal.
3
, Fig 1.17: Het is niet duidelijk waar deze last optreed maar het effect is wel duidelijk. Men kan het een
beetje vergelijken met de windlast: gebouw gaat bewegen maar de funderingen blijven stil
staan.
Fig 1.18: Structurele materialen zetten uit wanneer ze worden verwarmd en krimpen wanneer
gekoeld. Temperatuur kan dus ook voor lasten zorgen op een structuur. Vb: 2 structuren
verbonden met een spanstructuur.
Fig 1.19: Wanneer de temperatuur verandert zal deze structuur ook veranderen. Door de verbinding
zullen de 2 volumes naar elkaar toe worden getrokken of van elkaar worden geduwd. Een
oplossing hiervoor zijn glijdende lagen.
Dus tot natuurlijke lasten behoren: Zwaartekracht (loodrecht op het centrum, moet zichzelf kunnen
dragen), eigen gewicht (het gewicht van de structuur zelf), wind (loodrecht op de structuur),
gronddruk, waterdruk, aardbevingen, temperatuur, grondverzakkingen/trillingen, sneeuwlast (max 1
periode op het jaar), regenlast (doorheen het hele jaar), …
Natuurlijke lasten kunnen niet worden vermeden of gekozen, de structuren moeten hier weerstand
tegen bieden!
1.2 Nuttige lasten (p19)
Nuttige lasten ontstaan doordat de structuur is gemaakt voor een nuttig doel.
Fig 1.20: Een overbrugging zijn nut is om lasten over te dragen, vb. een plank met mensen op heeft
zowel een natuurlijke last (eigen gewicht van de plank zelf) en een nuttige last (de mensen
die de plank gebruiken).
Fig 1.21: De grootte van de nuttige lasten heeft te maken met hoeveel de structuur in 1 keer kan
dragen. Is deze te groot, zou de structuur breken.
Fig 1.22: Bij nuttige lasten heeft men een keuze. Er is namelijk een verschil als je een brug zou maken
voor mensen of enkel voor olifanten. Beide hebben een andere maximale belasting. Ook is er
een verschil in nuttige last bij verschillende functies. Denk maar aan een slaapkamer in
vergelijking met een treinstation.
Fig 1.23: Meestal treden nuttige lasten verticaal op, maar dit kan ook horizontaal gebeuren.
Fig 1.24: Door aardbevingen kunnen voorwerpen gaan zijdelings trillen, dit zorgt bijvoorbeeld voor
deze horizontale nuttige lasten.
1.3 Accidentele lasten (p21)
Fig 1.25: De accidentele lasten gaan gepaard met de termen van veiligheid. De structuur moet
weerstand bieden tegen mogelijke ongelukken die kunnen gebeuren. Stel een auto-ongeluk
brengt bepaalde lasten met zich mee (tegen een muur rijden).
Andere voorbeelden kunnen zijn: een kleine ontploffing (trillingen), paniek in een menigte (veel
meer mensen dan normaal), barstende tanks (extra vloeistof last), etc.
4
