Les 1: Inleiding tot de structuuranalyse
De Architectura – Vitruvius
- Firmitas = stevigheid
- Utilitas = functionaliteit Vroeger
- Venustas = schoonheid
Vandaag
+
- Economie
- Duurzaamheid
Functionalisme (begin 20e eeuw)
- Louis Sullivan -> ‘Form Follows Function’
- Mies van der Rohe ‘Less is more’
→ Functionele en structurele logica zorgen voor de schoonheid van een gebouw
Structurele logica
- Krachten worden afgedragen naar fundering
- Om krachten op te nemen is een draagstructuur nodig (balken, kolommen, muren, …)
- Draagstructuur kan het hele object zijn (koepel) of een deel
o Draagstructuur binnenin -> skelet
o Draagstructuur buitenkant -> exoskelet
- Als de draagstructuur niet correct is gedimensioneerd dan loopt het mis
Hoe komt het dat een constructie inzakt?
- Niet sterk/stabiel/stijf genoeg
- Krachten worden niet op juiste manier opgevangen
Welke krachten werken op een constructie in?
- Eigengewicht, wind, sneeuw, regen, aardbeving, gebruiksbelasting, hydrostatische druk
Ontwerp kan inspelen op krachtwerking
- Krachten zijn vectoren = grootte + richting
- Som krachten = nieuwe vector
Vb1: Toren Haven Antwerpen
- Toren is zo gebogen dat wind minder impact heeft
- Tegengesteld aan de buiging die de wind zou veroorzaken
- Bredere onderkant om belastingen te spreiden op grond
Vb2: Eiffeltoren
- Voorgebogen voor wind in alle richtingen + brede onderkant
Ordening in ontwerp
Coördinaten (3D) vastleggen ten opzichte van referentie (nulpunt) + schaal
= alle lengtes, breedtes en andere afmetingen liggen ondubbelzinnig vast
DEFINITIES
Assenstelsel = stelsel van (3) assen die elkaar snijden -> ieder punt kan ruimtelijk vastgelegd worden
op basis van coördinaten t.o.v. de oorsprong
Grid of rooster = stelsel lijnen dat de positie van de elementen beschrijft
Stramien = regelmatig patroon van herhalende lijnen op een vaste afstand (ritme)
,Regelmaat en herhaling inbouwen =
- Bouwbaarheid verhogen
- Functionaliteit verhogen
- Vlotte communicatie
- Economisch (standaardisatie)
- Ritmiek -> schoonheid
→ Verhoogt structurele logica
Basiseisen constructie
STERKTE:
- Constructie mag samenhang niet verliezen
- Plank mag niet breken onder de *te verwachten belastingen gedurende de *te verwachte
levensduur
→ * Veiligheidsfactoren toepassen
STIJFHEID:
- Comfortabel en veilig gevoel
- De plank mag niet te veel doorbuigen
- Constructie mag NIET overdreven vervormen, WEL aanvaardbaar vervormen!
- Let wel! Vervorming is nodig om draagvermogen te genereren!
STABILITEIT:
- Plank mag niet omkieperen door ‘toevallig’ optredende horizontale kracht of excentriciteit
- Constructie mag evenwicht niet verliezen
Belastingen
Veranderlijke belastingen Q (live loads)
- Nuttige belastingen: personen, meubels, lichte wanden
- Klimaat: wind, sneeuw
Permanente belastingen G (dead loads)
- Eigengewicht structuur
- Nuttige belastingen: eigengewicht afwerking, vaste muren
Bijzonder belastingen = occasioneel
- Explosie, aardbeving, …
Veiligheidseisen en gebruikseisen voor
constructies -> EUROCODES (EC-0 tot EC-9)
,EC-0: Methode der grenstoestanden
1. UGT = Uiterste Grenstoestanden, ULS = Ultimate Limit States
= Sterkte en stabiliteit -> veiligheid (max draagvermogen constructie)
2. BGT = Bruikbaarheidsgrenstoestanden, SLS = Serviceability Limit States
= Stijfheid (wil niet direct zeggen dat constructie onveilig is)
= semi-probabilistisch -> rekeninghouden met onzekerheden, waarschijnlijkheid van voorkomen
Waar zijn we niet zeker van?
- Mat eig / mat weerstand + belasting die gaan aangrijpen -> veiligheidsfactoren toepassen
k = karakteristiek
Overschatten! Onderschatten!
d = design/rekenwaarde
f = kracht
m = materiaal
Fk: waarde van de belasting met waarschijnlijkheid van 95% zal voorkomen tijdens de referentieduur
waarvoor we die constructie gaan ontwerpen
fk = onderschrijdeing van 5% (karakteristieke waarde mat weerstand)
UGT
MRD = weerstandsbiedendmoment
Permanente belasting . 1,35 (UGT)
Variabele belasting . 1,5 (UGT)
Eis
Gedurende de ontwerpslevensduur (50j) aan UGT en BGT voldoen i.f.v. gevolgklasse
CC3 = grote gevolgen (hoogbouw, concertzalen)
CC2 = middelmatige gevolgen (woningen, kantoren)
CC1 = geringe gevolgen (landbouwconstructies)
CC = consequence class
Levensduurklasse Levensduur (jaren) Voorbeeld
1 5 Tijdelijke constructies, expo’s
2 15 Landbouw, tuinbouw, industrie
3 50 Normale gebouwen
4 100 Monumentale gebouwen
γf in UGT Gk->d Qk->d
CC3 1,1 . 1,35 = 1,5 1,1 . 1,5 = 1,65
CC2 1,35 1,5
CC1 0,9 . 1,35 = 122 0,9 . 1,5
In BGT γf = 1!
, Veiligheidsfactoren materialen
Ter plaatste gemaakt
Homogener
Natuurlijk
Verschil in factoren kunnen verklaren
Eisen
Rekening houden met gelijktijdigheid van voorkomen
→ Zowel in UGT als in BGT wordt gerekend met belastingscombinaties met gelijktijdigheidsfactoren
(psi) Ѱ
→ Integreren positieve en nadelige effecten van gelijktijdig voorkomen van belasting