Bouwconstructie 1.2
Draagstructuur
Inleiding
De krachten die op een gebouw inwerken zijn de optelsom van het eigen gewicht van de structuur (permanente
belasting) en de ‘mobiele’ krachten (niet-permanente belasting) zoals wind, sneeuw, mensen, meubels,…
Deze krachten kunnen in alle richtingen optreden en moeten dus uiteindelijk verticaal naar beneden, via de
funderingen worden afgeleid
Daarom moet de draagstructuur een ruimtelijk stijf en draagkrachtig systeem zijn
De opwaartse kracht (van de ondergrond) is minstens even groot als deze neerwaartse kracht
Van het grootste belang is na te gaan of het materiaal alle spanningen die in het onderdeel ontstaan, kan opnemen
zonder te barsten. beton balken kunnen bijvoorbeeld niet tegen trekkrachten want dan barsten ze
Vlakvormige structuurelementen
Een plaat is een vlakvormig structuurelement waarbij de krachten loodrecht inwerken op het vlak
zoals bv. een vloerplaat
Een schijf is een vlakvormig structuurelement waarbij de krachten werken in het vlak zoals bv. een
dragende muur
Een hedendaagse techniek die met deze twee elementen werkt zijn de CLT platen
De CLT wanden en vloeren zijn uit planken opgebouwd die kruiselings op elkaar worden gelijmd
In tegenstelling tot stapelbouw ( bv baksteen) kunnen deze wanden trekkrachten opnemen waardoor ze als balk
kunnen fungeren
Zo kan je een vloerplaat ophangen aan bv de muren van de verdieping om een grote ruimte te maken zonder
zichtbare balken
Het materiaal heeft ook ecologische voordelen
Lijnvormige structuurelementen
Een balk is een horizontale staaf met rechte lengteas die belast wordt door krachten loodrecht
op de staafas
Een kolom is een verticale staaf met een rechte lengteas, die belast wordt door krachten in de
staafrichting
In de prehistorie werden ‘bouwkundige’ structuren gemaakt. Men plaatste verticale stenen met
daarop een horizontale plaat
Nu bestaan er prefab-gebouwen die opgebouwd zijn uit grote platen die zowel horizontaal als verticaal worden
geplaatst zodat er ruimtes ontstaan
Boogvormige structuurelementen
bestaat uit 1 geheel of is opgebouwd uit meerdere wigvormige stenen of rechthoekige stenen met wigvormige
voegen
, Bouwconstructie 1.2
Om de spatkrachten in de constructie op te vangen zijn er volgende oplossingen:
Ofwel kunnen de oplegpunten met elkaar verbonden worden door een trekstaaf (staal) die
de horizontale krachten opvangt
Ofwel plaatst men of zeer dikke steunpunten, of een brede fundering
Ofwel Om minder spatkrachten te moeten opvangen maakte men in de gotische periode
spitsbogen die op de steunpunten met pinakels verzwaard werden
Daardoor gaan de krachten die op de boog komen recht naar beneden, waardoor de steunpunten veel dunner
konden gemaakt worden
Gewelf
De zijdelingse druk die het gewelf uitoefent wordt opgevangen door al dan niet
verzwaarde muren, aan beide zijden kleinere- of halve gewelven, hoger opgaande
zijruimten (zijbeuken) of schoorwerk
Een tongewelf is een gewelf dat over de gehele lengte dezelfde vorm heeft en waarvan de
dwarsdoorsnede een halve cirkel vormt, zodat het gewelf een halve cilinder vormt
een kruisgewelf is een kruising van twee tongewelven, assen loodrecht op elkaar
Wanneer men een boog wentelt om een verticale as ontstaat een koepel. Ook hier moeten de
spatkrachten opgevangen worden. Dit kan met trekkers of een ringbalk
Het pantheon in Rome is een prachtig voorbeeld van de romeinse bouwkunst en is vandaag nog
steeds de grootste koepel in ongewapend beton. Om de grote diameter van 43,3m mogelijk te
maken werden er enkele doordachte constructies gebruikt:
o de druk van de koepel wordt opgevangen door zware muren die op sommige plaatsen wel 7 m dik zijn
o het materiaal van de koepel is aan de basis basalt ( zwaar en drukvast) en bovenaan is die gemaakt uit
puimsteen ( licht vulkanisch gesteente)
o een oculus voorkomt dat spanningen in de koepel weggewerkt worden
o de koepel bestaat uit cassettes die gewichtsbesparend zijn
o de koepel wordt dunner naar boven toe ( hoewel die nog 1,2 m dikte heeft aan de oculus)
soorten krachten die op een constructie inwerken
puntlast
Een puntlast is een belasting, die aangrijpt op een constructiedeel, waarbij de oppervlakte van het aangrijpingsvlak
klein is in verhouding tot het constructiedeel
Een puntlast heeft een aangrijpingspunt, een richting (=zin) en een grootte. De belasting wordt samengebundeld in 1
punt
Voorbeelden van puntlasten zijn:
o een kolom op een plaat
o een persoon op een vloer
eenparig verdeelde belasting
De belasting wordt gelijkmatig als een balk verdeeld over een oppervlak. Te vergelijken met een muur op een
funderingszool / een vloerplaat op een muur of balk
, Bouwconstructie 1.2
Spanningen in een constructie
Bij een balk of plaat die opgelegd is op twee steunpunten zal doorbuigen door zijn eigen gewicht maar ook door
externe belasting
Verschillende krachten komen er hierbij optreden:
Trekspanning
Omdat de balk doorbuigt, zal die onderaan langer worden en dus wordt er aan het materiaal getrokken
Sommige materialen kunnen die trekkrachten opvangen zoals staal en hout
Maar natuursteen of beton is niet geschikt om veel trekkrachten op te vangen. Vandaar dat men met een
natuursteen geen grote overspanning kan maken
Bij beton kunnen we dit oplossen door wapening onderaan de balk te plaatsen die dan wel grote trekkrachten kan
opvangen
Drukspanning
Bovenaan de balk gebeurt het omgekeerde : de balk wordt daar
samengedrukt
Beton en natuursteen kunnen hoge drukkrachten weerstaan en dus is
er daar geen wapening nodig
In praktijk plaatst men toch een drukwapening maar met een veel
kleinere sectie dan de trekwapening
In de overgang van drukspanning naar trekspanning is er geen normaalspanning ( krachten de lengterichting van de
balk). Deze zone heet de neutrale zone
Schuifspanning
Treedt op dwars op de balk, dus niet in de lengterichting maar in de breedte en hoogte van de balk
Het is het gevolg van de vervorming van de balk : bovenaan wordt die dikker, onderaan dunner.
Om die krachten op te vangen wordt er dwarswapening geplaatst
Buigspanning
Ten gevolge van de trek- en drukkrachten zal de balk willen doorbuigen
De buigspanning vergroot naargelang de afstand van de kracht tot de steunpunten en is
afhankelijk van de vorm van de balk ( bv hoe hoger de balk, hoe lager de buigspanning)
op de tekening hiernaast zien we bovenaan de schematische voorstelling van een balk op
twee steunpunten met in het middden een puntlast
Eronder zie je de schuifkrachten en daaronder de (buig)momentenlijn
Het buigmoment is een torsiekracht in het materiaal.
Neem bv een moersleutel : door een kracht te zetten op de moersleutel ontstaat er in de
moer een buigmoment dat gelijk is aan de kracht die we uitoefenen op de moersleutel x
de afstand van moer naar het aangrijppunt ( =krachtarm)
, Bouwconstructie 1.2
In het voorbeeld hieronder is het moment in de moer gelijk voor hand a als hand b : de kracht in b is wel de helft
maar de afstand is het dubbel
Hetzelfde gebeurt bij een ‘zwevende’ zitbank : hoe dieper de zitbank is, hoe
groter het moment in de ophangbeugel bij éénzelfde belasting
Belastingen op een constructie
Permanente belasting :
is het eigen gewicht van de constructieve delen met de afwerking
Deze belasting wijzigt niet in de levensduur van het gebouw
Niet-permanente belasting :
De grootte van deze belasting verandert in de loop van de tijd
Het gaat hier over het gewicht van personen, meubilair, sneeuwbelasting, windbelasting, parkeerdaken,…
Wat bepaald de structuur van een gebouw
De bouwplaats
o Ondergrond
o locatie van de werf (vrijstaand of aansluitend)
o wettelijke voorschriften
De functie
o Privégebouwen
o publieke gebouwen
o industriële gebouwen
De bouwhoogte
De hoogte zal mede de bouwwijze beïnvloeden
In de meeste gevallen geldt ‘hoe hoger, hoe complexer de bouwwijze’
Daarnaast moeten gebouwen ook voldoen aan een aantal brandnormen. Hoe hoger het gebouw is, hoe zwaarder het
programma van eisen zal zijn. In België gebeurt de indeling van de gebouwen volgens de brandnormen als volgt :
o Laagbouw (hoogte < 10m)
o Middelhoog (10m < hoogte < 25m)
o Hoogbouw (hoogte > 25m)
De vorm
In de eerste plaats afhankelijk van de hiervoor aangehaalde punten, maar hier spelen de ideeën van de ontwerper en
de invloed van de opdrachtgever natuurlijk een grote rol
De bouwwijze
De wijze van bouwen kan de vorm beïnvloeden, maar ook omgekeerd
o mogelijke bouwvormen
o De voorschriften
Draagstructuur
Inleiding
De krachten die op een gebouw inwerken zijn de optelsom van het eigen gewicht van de structuur (permanente
belasting) en de ‘mobiele’ krachten (niet-permanente belasting) zoals wind, sneeuw, mensen, meubels,…
Deze krachten kunnen in alle richtingen optreden en moeten dus uiteindelijk verticaal naar beneden, via de
funderingen worden afgeleid
Daarom moet de draagstructuur een ruimtelijk stijf en draagkrachtig systeem zijn
De opwaartse kracht (van de ondergrond) is minstens even groot als deze neerwaartse kracht
Van het grootste belang is na te gaan of het materiaal alle spanningen die in het onderdeel ontstaan, kan opnemen
zonder te barsten. beton balken kunnen bijvoorbeeld niet tegen trekkrachten want dan barsten ze
Vlakvormige structuurelementen
Een plaat is een vlakvormig structuurelement waarbij de krachten loodrecht inwerken op het vlak
zoals bv. een vloerplaat
Een schijf is een vlakvormig structuurelement waarbij de krachten werken in het vlak zoals bv. een
dragende muur
Een hedendaagse techniek die met deze twee elementen werkt zijn de CLT platen
De CLT wanden en vloeren zijn uit planken opgebouwd die kruiselings op elkaar worden gelijmd
In tegenstelling tot stapelbouw ( bv baksteen) kunnen deze wanden trekkrachten opnemen waardoor ze als balk
kunnen fungeren
Zo kan je een vloerplaat ophangen aan bv de muren van de verdieping om een grote ruimte te maken zonder
zichtbare balken
Het materiaal heeft ook ecologische voordelen
Lijnvormige structuurelementen
Een balk is een horizontale staaf met rechte lengteas die belast wordt door krachten loodrecht
op de staafas
Een kolom is een verticale staaf met een rechte lengteas, die belast wordt door krachten in de
staafrichting
In de prehistorie werden ‘bouwkundige’ structuren gemaakt. Men plaatste verticale stenen met
daarop een horizontale plaat
Nu bestaan er prefab-gebouwen die opgebouwd zijn uit grote platen die zowel horizontaal als verticaal worden
geplaatst zodat er ruimtes ontstaan
Boogvormige structuurelementen
bestaat uit 1 geheel of is opgebouwd uit meerdere wigvormige stenen of rechthoekige stenen met wigvormige
voegen
, Bouwconstructie 1.2
Om de spatkrachten in de constructie op te vangen zijn er volgende oplossingen:
Ofwel kunnen de oplegpunten met elkaar verbonden worden door een trekstaaf (staal) die
de horizontale krachten opvangt
Ofwel plaatst men of zeer dikke steunpunten, of een brede fundering
Ofwel Om minder spatkrachten te moeten opvangen maakte men in de gotische periode
spitsbogen die op de steunpunten met pinakels verzwaard werden
Daardoor gaan de krachten die op de boog komen recht naar beneden, waardoor de steunpunten veel dunner
konden gemaakt worden
Gewelf
De zijdelingse druk die het gewelf uitoefent wordt opgevangen door al dan niet
verzwaarde muren, aan beide zijden kleinere- of halve gewelven, hoger opgaande
zijruimten (zijbeuken) of schoorwerk
Een tongewelf is een gewelf dat over de gehele lengte dezelfde vorm heeft en waarvan de
dwarsdoorsnede een halve cirkel vormt, zodat het gewelf een halve cilinder vormt
een kruisgewelf is een kruising van twee tongewelven, assen loodrecht op elkaar
Wanneer men een boog wentelt om een verticale as ontstaat een koepel. Ook hier moeten de
spatkrachten opgevangen worden. Dit kan met trekkers of een ringbalk
Het pantheon in Rome is een prachtig voorbeeld van de romeinse bouwkunst en is vandaag nog
steeds de grootste koepel in ongewapend beton. Om de grote diameter van 43,3m mogelijk te
maken werden er enkele doordachte constructies gebruikt:
o de druk van de koepel wordt opgevangen door zware muren die op sommige plaatsen wel 7 m dik zijn
o het materiaal van de koepel is aan de basis basalt ( zwaar en drukvast) en bovenaan is die gemaakt uit
puimsteen ( licht vulkanisch gesteente)
o een oculus voorkomt dat spanningen in de koepel weggewerkt worden
o de koepel bestaat uit cassettes die gewichtsbesparend zijn
o de koepel wordt dunner naar boven toe ( hoewel die nog 1,2 m dikte heeft aan de oculus)
soorten krachten die op een constructie inwerken
puntlast
Een puntlast is een belasting, die aangrijpt op een constructiedeel, waarbij de oppervlakte van het aangrijpingsvlak
klein is in verhouding tot het constructiedeel
Een puntlast heeft een aangrijpingspunt, een richting (=zin) en een grootte. De belasting wordt samengebundeld in 1
punt
Voorbeelden van puntlasten zijn:
o een kolom op een plaat
o een persoon op een vloer
eenparig verdeelde belasting
De belasting wordt gelijkmatig als een balk verdeeld over een oppervlak. Te vergelijken met een muur op een
funderingszool / een vloerplaat op een muur of balk
, Bouwconstructie 1.2
Spanningen in een constructie
Bij een balk of plaat die opgelegd is op twee steunpunten zal doorbuigen door zijn eigen gewicht maar ook door
externe belasting
Verschillende krachten komen er hierbij optreden:
Trekspanning
Omdat de balk doorbuigt, zal die onderaan langer worden en dus wordt er aan het materiaal getrokken
Sommige materialen kunnen die trekkrachten opvangen zoals staal en hout
Maar natuursteen of beton is niet geschikt om veel trekkrachten op te vangen. Vandaar dat men met een
natuursteen geen grote overspanning kan maken
Bij beton kunnen we dit oplossen door wapening onderaan de balk te plaatsen die dan wel grote trekkrachten kan
opvangen
Drukspanning
Bovenaan de balk gebeurt het omgekeerde : de balk wordt daar
samengedrukt
Beton en natuursteen kunnen hoge drukkrachten weerstaan en dus is
er daar geen wapening nodig
In praktijk plaatst men toch een drukwapening maar met een veel
kleinere sectie dan de trekwapening
In de overgang van drukspanning naar trekspanning is er geen normaalspanning ( krachten de lengterichting van de
balk). Deze zone heet de neutrale zone
Schuifspanning
Treedt op dwars op de balk, dus niet in de lengterichting maar in de breedte en hoogte van de balk
Het is het gevolg van de vervorming van de balk : bovenaan wordt die dikker, onderaan dunner.
Om die krachten op te vangen wordt er dwarswapening geplaatst
Buigspanning
Ten gevolge van de trek- en drukkrachten zal de balk willen doorbuigen
De buigspanning vergroot naargelang de afstand van de kracht tot de steunpunten en is
afhankelijk van de vorm van de balk ( bv hoe hoger de balk, hoe lager de buigspanning)
op de tekening hiernaast zien we bovenaan de schematische voorstelling van een balk op
twee steunpunten met in het middden een puntlast
Eronder zie je de schuifkrachten en daaronder de (buig)momentenlijn
Het buigmoment is een torsiekracht in het materiaal.
Neem bv een moersleutel : door een kracht te zetten op de moersleutel ontstaat er in de
moer een buigmoment dat gelijk is aan de kracht die we uitoefenen op de moersleutel x
de afstand van moer naar het aangrijppunt ( =krachtarm)
, Bouwconstructie 1.2
In het voorbeeld hieronder is het moment in de moer gelijk voor hand a als hand b : de kracht in b is wel de helft
maar de afstand is het dubbel
Hetzelfde gebeurt bij een ‘zwevende’ zitbank : hoe dieper de zitbank is, hoe
groter het moment in de ophangbeugel bij éénzelfde belasting
Belastingen op een constructie
Permanente belasting :
is het eigen gewicht van de constructieve delen met de afwerking
Deze belasting wijzigt niet in de levensduur van het gebouw
Niet-permanente belasting :
De grootte van deze belasting verandert in de loop van de tijd
Het gaat hier over het gewicht van personen, meubilair, sneeuwbelasting, windbelasting, parkeerdaken,…
Wat bepaald de structuur van een gebouw
De bouwplaats
o Ondergrond
o locatie van de werf (vrijstaand of aansluitend)
o wettelijke voorschriften
De functie
o Privégebouwen
o publieke gebouwen
o industriële gebouwen
De bouwhoogte
De hoogte zal mede de bouwwijze beïnvloeden
In de meeste gevallen geldt ‘hoe hoger, hoe complexer de bouwwijze’
Daarnaast moeten gebouwen ook voldoen aan een aantal brandnormen. Hoe hoger het gebouw is, hoe zwaarder het
programma van eisen zal zijn. In België gebeurt de indeling van de gebouwen volgens de brandnormen als volgt :
o Laagbouw (hoogte < 10m)
o Middelhoog (10m < hoogte < 25m)
o Hoogbouw (hoogte > 25m)
De vorm
In de eerste plaats afhankelijk van de hiervoor aangehaalde punten, maar hier spelen de ideeën van de ontwerper en
de invloed van de opdrachtgever natuurlijk een grote rol
De bouwwijze
De wijze van bouwen kan de vorm beïnvloeden, maar ook omgekeerd
o mogelijke bouwvormen
o De voorschriften
