Samenvatting bouwconstructie:
2. HOOFDSTUK DRAAGSTRUCTUUR
2.1. Inleiding:
De krachten die inwerken op een gebouw:
Eigen gewicht van de structuur (permanente belasting).
Mobiele krachten (niet-permanente belasting) Bv. Windbelasting, sneeuwbelasting, mensen,
flexibele wanden.
Deze krachten kunnen in alle richtingen optreden en moeten verticaal naar beneden afgeleid worden
via funderingen. Daarom moet de draagstructuur ruimtelijk stijf en draagkrachtig systeem zijn.
De opwaartse kracht (van de ondergrond) is minstens even groot als deze neerwaartse kracht.
2.1.1. Vlakvormige structuurelementen:
Een plaat: Vlakvormig structuurelement waarbij de krachten loodrecht inwerken op het
vlak. (Bv. een vloerplaat.)
Een schijf: Vlakvormig structuurelement waarbij de krachten werken in het vlak. (Bv.
een dragende muur.)
Hedendaagse techniek die werkt met deze 2 elementen: CLT platen.
CLT wanden/vloeren zijn uit planken opgebouwd die kruiselings op elkaar worden
gelijmd. In tegenstelling tot stapelbouw kunnen deze wanden trekkrachten opnemen
waardoor ze als balk kunnen optreden. Ook ecologische voordelen.
2.1.2. Lijnvormige structuurelementen:
Een balk: Horizontale staaf met (meestal) rechte lengteas die belast wordt door
krachten loodrecht op de staafas.
Een kolom: Een verticale staaf met (meestal) een rechte lengteas, die belast wordt
door krachten in de staafrichting.
In prehistorie: Bouwkundige structuren van verticale stenen met daarop een
horizontale plaat. (Bv. Dolmen, menhirs.)
Nu: Gebouwen opgebouwd uit grote platen zowel horizontaal als verticaal zodat er
ruimtes onstaan.
2.1.3. Boogvormig structuurelementen:
Een boog: Gewelfde constructie die een opening overspant en de druk van de last
erboven opvangt en afleidt. Belangrijk onderdeel van gewelf. Bestaat uit 1 geheel of is
opgebouwd uit meerdere wigvormige stenen of rechthoekige stenen met wigvormige
voegen.
1
,Om de spatkrachten in de constructie op te vangen zijn er volgende oplossingen:
1. Oplegpunten kunnen met elkaar verbonden worden door een 1
trekstaaf die de horizontale krachten opvangt.
2. Men plaatst zeer dikke steunpunten of een brede fundering. (Bv.
Romeinse aquaducten.)
3. Om minder spatkrachten te moeten opvangen maakte men in de
gotische periode spitsbogen die op de steunpunten met pinakels 3
verzwaard werden. Daardoor gaan de krachten die op de boog
komen recht naar beneden, waardoor de steunpunten veel dunner
konden gemaakt worden.
2.1.4. Gewelf:
Een gewelf: Een in doorsnee gebogen constructie die een ruimte met rechthoekig
plattegrond overdekt. 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: 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: Kruising van twee tongewelven, assen loodrecht op elkaar.
Een koepel: Wanneer men een boog wentelt om een verticale as ontstaat een koepel.
Ook hier moeten de spatkrachten opgevangen door trekkers of een ringbalk.
Het pantheon in Rome heeft een grote diameter van 43,3m, om dat mogelijk te maken
zijn er bepaalde constructies gebruikt:
De druk van de koepel wordt opgevangen door zware muren die op sommige
plaatsen wel 7 m dik zijn.
Het materiaal van de koepel is aan de basis basalt ( zwaar en drukvast) en bovenaan is die
gemaakt uit puimsteen ( licht vulkanisch gesteente).
Een oculus voorkomt dat spanningen in de koepel weggewerkt worden.
De koepel bestaat uit cassettes die gewichtsbesparend zijn.
De koepel wordt dunner naar boven toe.
2.2. De soorten krachten die op een constructie inwerken:
Een puntlast: 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. (Bv. kolom
op plaat, persoon op vloer.)
Een eenparige verdeelde belasting: Belasting wordt gelijkmatig als een balk
verdeeld over een oppervlak. Te vergelijken met een muur op een
funderingszool of een vloerplaat op een muur of balk.
2
,2.3. Spanningen in een constructie:
Balk of plaat die op twee steunpunten ligt zal doorbuigen door zijn eigen gewicht en externe
belasting. Er komen heleboel krachten bij 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: bovenaan schematische voorstelling van
een balk op twee steunpunten met in het midden een puntlast. Eronder
schuifkrachten en daaronder de (buig)momentenlijn.
Het buigmoment is een torsiekracht in het materiaal. (Bv. moersleutel, door kracht
te zetten ontstaat er een buigmoment in de moersleutel dat gelijk is aan de kracht
die we uitoefenen op de moersleutel x afstand van moer naar aangrijppunt.)
2.4. Belastingen op een constructie:
Permanente belasting: Het eigen gewicht van de constructieve delen ( balken, vloerplaten, muren,..)
met de afwerking ( chape, bepleistering, tegels,..). 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. (Bv.
windbelasting, gewicht personen, meubilair.)
Nuttige belasting:
KLASSE I 200 kg /m² (2 KN /m²) (Bv. Woongebouwen).
KLASSE II 300 kg /m² (3 KN /m²) (Bv. Klaslokalen).
KLASSE III 400 kg /m² (4 KN /m²) (Bv. Tribunes).
3
, Toevallige belasting:
Sneeuwbelasting 50 à 120 kg /m².
Onderhoud van platte daken 100 kg /m² (1 KN /m²).
2.5. Wat bepaalt de structuur van een gebouw?:
De bouwplaats:
De samenstelling van de ondergrond.
Locatie van de werf (vrijstaand of aansluitend).
Wettelijke voorschriften.
De functie:
Privégebouwen:
Woongebouw particulier.
Woongebouw gemeenschappelijk.
Publieke gebouwen:
Handel en horeca.
Schoolgebouwen.
Overheidsgebouwen.
Cultuur, ontspanning en sport.
Religieuze gebouwen.
Gezondheidszorg.
Industriële gebouwen:
Transport.
Utiliteitsgebouwen.
De bouwhoogte:
Hoogte zal de bouwwijze beïnvloeden. Hoe hoger, hoe complexer.
Gebouwen moeten voldoen aan brandnormen. Hoe hoger, hoe meer eisen.
Laagbouw (hoogte < 10m).
Middelhoog (10m < hoogte < 25m).
Hoogbouw (hoogte > 25m).
De vorm:
Ideeën ontwerper en invloed opdrachtgever spelen grote rol.
De bouwwijze:
Wijze van bouwen kan vorm beïnvloeden.
Mogelijke bouwvormen zijn: Stapelbouw, gietbouw, houtskellet, prefabbouw.
4
