Constructief ontwerpen
,H1 Inleiding
1.1 Bouwwerken en constructies:
Alle bouwwerken moeten voldoen aan functionele eisen. Een belangrijke eis is dat
bouwwerken bestand moeten zijn tegen belasting en die erop werken. Hiervoor dienen
specifieke delen van een constructie, deze delen worden de draagconstructie genoemd.
1.2 Bouwproces:
Je hebt twee bouwproces modellen: het klassieke model en het turnkey model. Bij het
klassieke model schakelt de opdrachtgever eerst een architect. Hij maakt in de initiatieven
fase een Programma van Eisen aan de hand van de wensen van de opdrachtgever. Voor de
ontwerpfase wordt de architect bijgestaan door een stedenbouwkundige en fundering
adviseur. Tijdens de ontwerpfase haakt de constructeur en bouwfysisch adviseur aan.
De aannemer die de laagste bouwsom aanbied krijgt de bouwopdracht en kan de
realisatiefase starten. De leden van het ontwerpteam blijven ook betrokken bij de
realisatiefase.
Bij het klassieke model zijn dus veel verschillende partijen aanwezig.
Bij het turnkey proces ligt het ontwerp en de uitvoering in de hand van één partij. Binnen het
turnkey proces bestaan er veel verschillende overeenkomsten. Bij een turnkey
overeenkomst werken de ontwerpers en constructeur onder leiding van de
bouwer/aannemer.
1.3 Architect en ingenieur:
Het ontwerp voor de draagconstructie wordt niet alleen door de ingenieur/constructeur
bepaald, maar ook de architect speelt een rol. Sinds 1980 begint de constructeur meer
inspraak te krijgen bij de ontwerpfase.
De vijfhoofdtaken van een constructeur zijn: schetsen, schematiseren, sterkte, stijfheid en
stabiliteit uitvoeren/berekenen.
De constructeur: “het ontwerpen van constructies en het via berekeningen aantonen dat ze
voldoende sterkte, stijf en stabiel zijn.
1.4 Voorschriften:
Voor het ontwerpen en berekenen van draagconstructies heeft de overheid dwingende
voorschriften gemaakt. Deze bouwvoorschriften liggen vast in eurocodes en deze gelden
voor alle Eu-landen. Deze eurocodes zijn voor Nederland in 2012 verplicht geworden en
beschikbaar als NEN-EN normen. Per land kunnen er kleine verschillen zijn binnen de
voorschriften in verband met cultuur, klimaat en veiligheidsniveau ’s.
, H2 Materiaalkunde
Draagconstructies worden gemaakt van verschillende soorten materialen zeer
uiteenlopende eigenschappen.
2.1Constructiematerialen:
Staal= meest voorkomende staal soorten zijn: constructiestaal, roestvast staal, weervast
staal, gietijzer en gietstaal. De meest gebruikte constructiestaal: S235, S275 en S355. De S
staat voor ‘structural’ en het getal heeft betrekking op de vloeigrens van het staan in
N/mm².
Aluminium= wordt weinig toegepast in draagconstructies, vooral doordat het duur is.
Beton= beton is een materiaal dat uitstekend bestand is tegen druk, maar weinig
trekkrachten kan opnemen. Beton wordt aangeduid met een C en daarna een getal.
Hout= de meeste houtconstructies komen van naaldhout (C). Je hebt ook houtconstructies
uit loofhout (D) en gelamineerd hout (GL is planken die aan elkaar gelijmd worden).
Steen= steen kan verdeeld worden in natuursteen en kunststeen (bijvoorbeeld kalkzand- en
betonsteen). Baksteen wordt bijna niet meer als dragend materiaal gebruikt.
Kunststof= het wordt weinig toegepast voor draagconstructies.
Textiel= textiel vindt als draagconstructiemateriaal voornamelijk toepassing in
membraanconstructies.
Glas= het gebruik van glas als draagconstructie zit nog in een experimentele fase.
2.2Materiaaleigenschappen:
Gewicht: het gewicht van materialen is te verdelen in volumieke massa (in kg/m³) en
volumieke gewicht (N/m³).
Sterkte: de sterkte bepaalt onder welke belasting constructies bezwijken. Op een constructie
wordt spanning uitgevoerd. De spanning waarbij een materiaal bezwijkt wordt de sterkte
genoemd. Spanning is te berekenen door σ=F/A, σ=spanning (N/mm² bij grote krachten
kN/m²), F=kracht (N), A=oppervlakte (mm²).
Constructies kunnen trek- en drukspanningen hebben, oftewel treksterkte en druksterkte.
Uitrekking en samendrukking: wanneer een constructie-element onder trekspanning komt,
zal het uitrekken. De uitrekking (rek) is evenredig met de spanning en wordt uitgedrukt in de
formule ε=σ/Е, ε=rek, σ=spanning (N/mm²), Е=elasticiteitsmodules (N/mm²).
Temperatuurinvloeden: vrijwel alle materialen zetten uit bij temperatuurverhoging en
krimpen bij temperatuurverlaging. Voor alle materialen zijn (lineaire)
uitzettingscoëfficiënten (α) opgeschreven waarmee de uitzetting of krimp berekent kan
worden. Voorbeeld: wat is de relatieve uitzetting van staal, bij een temperatuurverschil van
30 ̊C is C
̊ x α → 30 x (1x10⁻⁵)= 0,3 x 10⁻³= 0,3mm/m.
Krimp: krimp ontstaat bij een constructie-element in de loop van de tijd in de lengte en de
breedte. Krimp komt bij draagconstructies alleen bij beton en hout voor. De krimp ontstaat
door de verdwijning van water in het materiaal.
,H1 Inleiding
1.1 Bouwwerken en constructies:
Alle bouwwerken moeten voldoen aan functionele eisen. Een belangrijke eis is dat
bouwwerken bestand moeten zijn tegen belasting en die erop werken. Hiervoor dienen
specifieke delen van een constructie, deze delen worden de draagconstructie genoemd.
1.2 Bouwproces:
Je hebt twee bouwproces modellen: het klassieke model en het turnkey model. Bij het
klassieke model schakelt de opdrachtgever eerst een architect. Hij maakt in de initiatieven
fase een Programma van Eisen aan de hand van de wensen van de opdrachtgever. Voor de
ontwerpfase wordt de architect bijgestaan door een stedenbouwkundige en fundering
adviseur. Tijdens de ontwerpfase haakt de constructeur en bouwfysisch adviseur aan.
De aannemer die de laagste bouwsom aanbied krijgt de bouwopdracht en kan de
realisatiefase starten. De leden van het ontwerpteam blijven ook betrokken bij de
realisatiefase.
Bij het klassieke model zijn dus veel verschillende partijen aanwezig.
Bij het turnkey proces ligt het ontwerp en de uitvoering in de hand van één partij. Binnen het
turnkey proces bestaan er veel verschillende overeenkomsten. Bij een turnkey
overeenkomst werken de ontwerpers en constructeur onder leiding van de
bouwer/aannemer.
1.3 Architect en ingenieur:
Het ontwerp voor de draagconstructie wordt niet alleen door de ingenieur/constructeur
bepaald, maar ook de architect speelt een rol. Sinds 1980 begint de constructeur meer
inspraak te krijgen bij de ontwerpfase.
De vijfhoofdtaken van een constructeur zijn: schetsen, schematiseren, sterkte, stijfheid en
stabiliteit uitvoeren/berekenen.
De constructeur: “het ontwerpen van constructies en het via berekeningen aantonen dat ze
voldoende sterkte, stijf en stabiel zijn.
1.4 Voorschriften:
Voor het ontwerpen en berekenen van draagconstructies heeft de overheid dwingende
voorschriften gemaakt. Deze bouwvoorschriften liggen vast in eurocodes en deze gelden
voor alle Eu-landen. Deze eurocodes zijn voor Nederland in 2012 verplicht geworden en
beschikbaar als NEN-EN normen. Per land kunnen er kleine verschillen zijn binnen de
voorschriften in verband met cultuur, klimaat en veiligheidsniveau ’s.
, H2 Materiaalkunde
Draagconstructies worden gemaakt van verschillende soorten materialen zeer
uiteenlopende eigenschappen.
2.1Constructiematerialen:
Staal= meest voorkomende staal soorten zijn: constructiestaal, roestvast staal, weervast
staal, gietijzer en gietstaal. De meest gebruikte constructiestaal: S235, S275 en S355. De S
staat voor ‘structural’ en het getal heeft betrekking op de vloeigrens van het staan in
N/mm².
Aluminium= wordt weinig toegepast in draagconstructies, vooral doordat het duur is.
Beton= beton is een materiaal dat uitstekend bestand is tegen druk, maar weinig
trekkrachten kan opnemen. Beton wordt aangeduid met een C en daarna een getal.
Hout= de meeste houtconstructies komen van naaldhout (C). Je hebt ook houtconstructies
uit loofhout (D) en gelamineerd hout (GL is planken die aan elkaar gelijmd worden).
Steen= steen kan verdeeld worden in natuursteen en kunststeen (bijvoorbeeld kalkzand- en
betonsteen). Baksteen wordt bijna niet meer als dragend materiaal gebruikt.
Kunststof= het wordt weinig toegepast voor draagconstructies.
Textiel= textiel vindt als draagconstructiemateriaal voornamelijk toepassing in
membraanconstructies.
Glas= het gebruik van glas als draagconstructie zit nog in een experimentele fase.
2.2Materiaaleigenschappen:
Gewicht: het gewicht van materialen is te verdelen in volumieke massa (in kg/m³) en
volumieke gewicht (N/m³).
Sterkte: de sterkte bepaalt onder welke belasting constructies bezwijken. Op een constructie
wordt spanning uitgevoerd. De spanning waarbij een materiaal bezwijkt wordt de sterkte
genoemd. Spanning is te berekenen door σ=F/A, σ=spanning (N/mm² bij grote krachten
kN/m²), F=kracht (N), A=oppervlakte (mm²).
Constructies kunnen trek- en drukspanningen hebben, oftewel treksterkte en druksterkte.
Uitrekking en samendrukking: wanneer een constructie-element onder trekspanning komt,
zal het uitrekken. De uitrekking (rek) is evenredig met de spanning en wordt uitgedrukt in de
formule ε=σ/Е, ε=rek, σ=spanning (N/mm²), Е=elasticiteitsmodules (N/mm²).
Temperatuurinvloeden: vrijwel alle materialen zetten uit bij temperatuurverhoging en
krimpen bij temperatuurverlaging. Voor alle materialen zijn (lineaire)
uitzettingscoëfficiënten (α) opgeschreven waarmee de uitzetting of krimp berekent kan
worden. Voorbeeld: wat is de relatieve uitzetting van staal, bij een temperatuurverschil van
30 ̊C is C
̊ x α → 30 x (1x10⁻⁵)= 0,3 x 10⁻³= 0,3mm/m.
Krimp: krimp ontstaat bij een constructie-element in de loop van de tijd in de lengte en de
breedte. Krimp komt bij draagconstructies alleen bij beton en hout voor. De krimp ontstaat
door de verdwijning van water in het materiaal.
