Uitwerking tentamen CT2053 – Constructief Ontwerpen 2 studiejaar 2009/2010 donderdag 24 juni 2010 van 14.00 tot 17.00 uur Vraag 1 Ontwerpen algemeen Vraag 1.1 Welke zaken wil je als constructief ontwerper aan het eind van de analysefase vastleggen? PvE, Randvoorwaarden, Uitgangspunten, Ontwerpcriteria, mogelijkheden ontwerp Vraag 1.2 Leg uit hoe je in de VO-fase de afmetingen van constructie-elementen bepaalt in de synthese-fase en de simulatie-fase. Geef aan of er verschil is met de bestekfase. Licht je antwoord toe. Synthese: vuistregels tbv opstellen alternatieven Simulatie: grove ontwerpsom (spanningstoets/doorbuigings-toets, check op redelijke hoofdwapening) Vervolgfase: simulatie: verfijnde toetsing
Vraag 2 Een kabelconstructie wordt ook wel aangeduid als een vorm-actieve constructie. Leg uit op welke constructieve eigenschap van dergelijke draagsystemen het begrip ‘vorm-actief’ betrekking heeft. De onderdelen waarvan een zuiver vormactieve constructie is opgebouwd kunnen alleen trek- of drukkrachten opnemen De vorm van de constructie is dus in overeenstemming met met de richting van de krachtafdracht in de onderdelen.
blad 1 van 8
Uitwerking tentamen CT2053 – Constructief Ontwerpen 2 studiejaar 2009/2010 donderdag 24 juni 2010 van 14.00 tot 17.00 uur STARTPUNT VOOR OPGAVE 3 T/M 5: We bekijken het schetsontwerp van een winkelgebouw, zie tekening 1. Een globale ontwerpopzet is reeds gemaakt. Het is aan u als constructeur om een aantal verschillende onderdelen van de constructie te ontwerpen en enkele varianten te onderzoeken. Het volgende is al bekend: De begane grondvloer bestaat uit een prefab kanaalplaatvloer op in-het-werk gestorte funderingsbalken; De kolommen op de begane grond zijn van ter plaatse gestort beton. De kolommen op de eerste verdieping zijn van staal; De eerste verdiepingsvloer is een ter plaatse gestorte betonvloer met verzwaarde stroken; Er gaat een trap van de begane grond naar de eerste verdieping. Deze staat niet op de tekeningen aangegeven, en mag u bij dit tentamen negeren; Het dak zal worden uitgevoerd in liggers en kolommen van staal. Aan de voorkant en zijkant van de winkel komt een grote, uitkragende luifel. De vakwerkliggers hiervan zijn van hout. Ook het dak is hier van hout.
Afbeelding 1: impressie van het gebouw
blad 2 van 8
Uitwerking tentamen CT2053 – Constructief Ontwerpen 2 studiejaar 2009/2010 donderdag 24 juni 2010 van 14.00 tot 17.00 uur
Tekening 1: Dakplattegrond en doorsneden van het gebouw
blad 3 van 8
Uitwerking tentamen CT2053 – Constructief Ontwerpen 2 studiejaar 2009/2010 donderdag 24 juni 2010 van 14.00 tot 17.00 uur
Tekening 2: Plattegronden van het gebouw
blad 4 van 8
Uitwerking tentamen CT2053 – Constructief Ontwerpen 2 studiejaar 2009/2010 donderdag 24 juni 2010 van 14.00 tot 17.00 uur Vraag 3 We kijken naar het deel tussen de stramienen C-E en 3-7. De dakconstructie bestaat uit stalen dakplaten op stalen gordingen (h.o.h. afstand 4,05 m) en hoofdliggers (h.o.h. 8,10 m). De afwerking aan de bovenzijde bestaat uit isolatie en dakbedekking. Onder het dak hangen een verlaagd plafond, kabels en leidingen. Vraag 3.1 Bepaal de belastingen op de stalen gordingen. De stalen dakplaten wegen 0,15 kN/m2. Doe redelijke aannames voor de overige belastingen. Wind: windgebied 2 onbebouwd Isolatie en dakbedekking 0,2 [kN/m2] Stalen dakplaten 0,15 [kN/m2] Plafond en leidingen 0,5 [kN/m2] Eigen gewicht gordingen Totaal permanent Sneeuw 0,8 x 0,7 [kN/m2] Wind -0,7 x 0,81 [kN/m2]
x 4,05 [m] = x 4,05 [m] = x 4,05 [m] =
x 4,05 [m] = x 4,05 [m] =
0,8 [kN/m] 0,6 [kN/m] 2,0 [kN/m] 1,0 [kN/m] 4,4 [kN/m] 2,3 [kN/m] -2,3 [kN/m]
Maatgevende belastingcombinatie: permanente belasting met sneeuw. BGT: 4,4 + 2,3 = 6,7 [kN/m] UGT: 1,2 x 4,4 + 1,5 x 2,3 = 8,7 [kN/m] Vraag 3.2 Teken het mechanicaschema van de gordingen met de belastingen. Kies een profiel voor de gordingen.
8,10
M d 18 qd l 2 18 8, 7 8,102 71kNm f s 235 N / mm 2 Wben
M d 106 302 103 mm3 fs
umax 0, 004l 0, 004 8100 32mm 4 5 qrep l 5 6, 7 81004 5588 104 mm 4 I ben 384 Eu 384 210.000 32 Neem IPE270
blad 5 van 8
Uitwerking tentamen CT2053 – Constructief Ontwerpen 2 studiejaar 2009/2010 donderdag 24 juni 2010 van 14.00 tot 17.00 uur
Vraag 3.3 Teken het mechanicaschema van de hoofdliggers met de belastingen. Kies een profiel voor de hoofdliggers. Vraag 3.4 Teken twee aanzichten van de verbinding van de stalen kolom, hoofdligger, gording en dakplaten op as D6. Let erop dat het detail overeenkomt met de aannames die je hebt gedaan bij opgave 3.2 en 3.3.
Vraag 4 De eerste verdiepingsvloer is een ter plaatse gestorte betonnen vloer op verzwaarde stroken (zie plattegrond 1e verd.). De breedte van de verzwaarde stroken is 1,80 m. Vraag 4.1 Leg uit waarom stalen wapening en beton een goede combinatie vormen. Geef drie redenen. Vraag 4.2 Teken het mechanicaschema van de vloer en bepaal de gewenste dikte. Vraag 4.3 Bepaal de belastingen op de verzwaarde stroken op as 6. Welke dikte zou u de strook geven? Controleer de haalbaarheid van de door u gekozen afmeting en corrigeer deze zonodig. Vraag 4.4 Bepaal de belasting in de kolom D6 op de begane grond en dimensioneer deze.
blad 6 van 8
Uitwerking tentamen CT2053 – Constructief Ontwerpen 2 studiejaar 2009/2010 donderdag 24 juni 2010 van 14.00 tot 17.00 uur Dimensioneringsformules
Schema voor het dimensioneren van de balkhoogte Schematisering
Randvoorwaarden
l
Aan beide zijden vrij opgelegd (scharnierend).
l
Aan één zijde vrij opgelegd (scharnierend) en aan één zijde ingeklemd of doorgaand.
l
Aan beide zijden ingeklemd of doorgaand.
h/l
1/ 10
1/ 12.5
1/ 15
Slankheidseisen voor vloeren en platen conform Eurocode 2 Schema
l / d (l < 7,00 m)
l / d (l > 7,00 m)
25
175 / l
32
225 / l
35
245 / l
l
Voor vloeren aan beide zijden vrij opgelegd (scharnierend). Voor platen in de hoofddraagrichting aan beide zijden vrij opgelegd (scharnierend).
l
Voor vloeren aan één zijde vrij opgelegd (scharnierend) en aan één zijde ingeklemd of doorgaand. Voor platen in de hoofddraagrichting aan één zijde vrij opgelegd (scharnierend) en aan één zijde ingeklemd of doorgaand.
l
Voor vloeren aan beide zijden ingeklemd of doorgaand. Voor platen in de hoofddraagrichting aan beide zijden ingeklemd of doorgaand.
blad 7 van 8
Uitwerking tentamen CT2053 – Constructief Ontwerpen 2 studiejaar 2009/2010 donderdag 24 juni 2010 van 14.00 tot 17.00 uur
VRAAG 5: SPANTEN De grote luifel van het winkelpand wordt uitgevoerd als houtconstructie. De dakhelling is klein (ca. 3 graden) en mag bij de beantwoording van de opgaven worden verwaarloosd. Tussen de houten vakwerken bevinden zich stalen liggers met hetzelfde profiel als de stalen gordingen uit vraag 3, en daarop houten gordingen (zie plattegrond). Op de houten gordingen is het multiplex dakbeschot bevestigd. Gegevens
Voor alle onderdelen van de hoofddraagconstructie van het dakvlak wordt gelamineerd hout sterkteklasse GL32 gebruikt. Voor de gordingen wordt gezaagd hout gebruikt. De houten gordingen liggen h.o.h. 0,6 m., de stalen liggers h.oh. 3,60 m. Dakbeschot 2 lagen multiplex, kruislings geplaatst. Totale dikte 36 mm. Isolatie + dakbedekking
Opgaven: 1. Bij het maken van ontwerpkeuzen bij houtconstructies kunnen omgevingsfactoren van grote invloed zijn op het ontwerp. De volgende begrippen spelen hierbij een rol: Gebruiksklasse Duurzaamheidsklasse Klimaatklasse Leg uit wat in de context van houtconstructies wordt bedoeld met de bovenstaande begrippen en geef aan wat de hoe de begrippen onderling gerelateerd zijn en op welke manier ze het ontwerp van een houtconstructie beïnvloeden. 2. Bereken het eigengewicht van de dakopbouw (gordingen en dakbeschot) in kN/m2. 3. Schat de afmetingen van de houten gordingen. Maak gebruik van handelsmaten. 4. Maak technische handtekeningen (boven- en zijaanzicht, beide schaal 1:10) van de volgende punten: De verbinding tussen de houten gordingen en de stalen liggers; De verbinding tussen de stalen liggers en het vakwerk. Teken goed in verhouding. Maak overvloedig gebruik van bijschriften om de onderdelen van de verbinding te beschrijven (materiaal, afmetingen, etc.). Doe redelijke aannames voor de afmetingen.
blad 8 van 8
