JANUARI 2014 AVANS HOGESCHOOL
LOODSEN
CONSTRUCTIEF RAPPORT
LOODSEN
CONSTRUCTIEF RAPPORT
VOORWOORD
ALGEMEEN
Tilburg, Januari 2014
Afgelopen jaar zijn wij, Michelle van der Cammen en Sjef Keeris bezig geweest met onze afstudeeropdracht. Als thema hiervoor hebben we voortgeborduurd op de Thesis van Sjef. Daarin werd de clash tussen architectuur en cultuur beschreven en werd de vr aag gesteld hoe een architect daarmee om moet gaan.
Wij zochten de clash in Nederland waar we op zoek gingen naar een gemeenschap immigranten. Al snel wees de actualiteit ons op de Midden- en Oost-Europese arbeidsmigrant en.
Het stigma wat heerst rondom de migranten inspireerde ons om een wooncomplex voor deze bevolkingsgroep te maken, natuurlijk was de integratie in de Nederlandse samenleving hierbij een stokpaardje.
Voor u ligt ons constructief afstudeerrapport. Hierin lichten we de constructieve kant van het ontwerp toe.
Het rapport is opgebouwd uit verschillende hoofdstukken waarin in elk hoofdstuk een ander constructief deel van het ont werp ter sprake komt.
Dit rapport geeft uitleg over hoe de constructie tot stand is gekomen. De constructieve tekeningen dienen als verduidelijking van de berek eningen en de tekst. De berekeningen zijn aan de hand van vuistregels tot stand gekomen en dienen als basis voor de berekeningen die de constructeur in een lat er stadium zou kunnen maken. De constructieve berekeningen zitten verwerkt in de tekst. De constructieve tekeningen zijn als bijlage toegevoegd.
COLOFON
Studenten Sjef Keeris Steenselseweg 14 5511AG Knegsel St. Nr.: 2028147
Bouwkunde, Architectuur
Michelle van der Cammen Stationsstraat 18
5451AN Mill St. Nr. 2026075
Bouwkunde, Architectuur
Inte rne begeleiding Dhr. Jack Denkeke Dhr. Gie Steenput Mw. Anouk Welters Mw. Ella Braat Avans Hogeschool
Prof. Cobbenhagenlaan 13 5027DA Tilburg
Externe begeleiding
Dhr. Jeroen Wouters
Architectenburo JMW
Koningshoeven 69
5018 AA Tilburg
INHOUDSOPGAVE
Voorwoord ... 1
Algemeen ... 1
Inhoudsopgave... 2
Inleiding ... 3
Project omschrijving en keuze constructie ... 4
De eisen ... ……….4
Het systeem……… 4
De fundering………4
Stabiliteit……… ... …5
Toren ...………6
De berekening van toren ... ………7
Het horeca element……… .20
De berekening van het horeca element……… ..…….21
Het educatie element ...………...22
De berekening van het educatie element... ……….23
Het werkplaats element . ………...26
De berekening van het werkplaats element ... ……….27
Loopbruggen ... ………...28
Bronvermelding ... ………...28
Bijlage... ………...29
0 INLEIDING
September 2012 zijn wij (Sjef Keeris & Michelle van der Cammen) begonnen met het schrijven van een scriptie, destijds onafhankelijk van elkaar. Sjef schreef een thesis over het verband tussen arc hitectuur, cultuur en locatie, en Michelle over de clash tussen Maya architectuur en moderne architectuur, waartussen cultureel een wereld van verschil in zit. De leidraad voor ons afstuderen zou dus de uitheemse cultuur worden in samenspraak met de autocht one. Onze architectuur moest hiertussen de lijm vormen.
De doelgroep voor deze casus werden de Mid den- en Oost-Europese arbeidsmigranten. Het hedendaagse stigma rondom de werknemers heeft voor en vicieuze cirkel gezorgd die de verschillende bevolkingen enk el verder uit elkaar drijft, ons ontwerp speelt daarentegen in op de integ ratie van de groep migrant en en de maatschappelijke inpassing ervan. Het belangrijkste doel van onze ont werpopgave is dus de wisselwerking tussen migrant en autochtoon in gang zetten.
Om dit te bewerkstelligen zijn we op zoek gegaan naar een in het oog springende locatie, die we rd gevonden in drie havenloodsen in de Piushaven in Tilburg. De locatie op de hoek van de Piushaven en de Barkstraat is vanuit het centrum gezien het gezicht van de haven, het was ons doel om hier een aant rekkelijke en
levendige eye-catcher van te maken. Hiervoor zijn we op zoek gegaan naar de balans of juist het contrast tussen de bestaande omgeving en cultuur, en het nieuwe. De contrasten tussen migrant en autochtoon, oude en moderne industrie, verleden en toekomst werden de concepten voor het ontwerp. H et doel van deze contrasten is dat ze elkaar in een beter daglicht plaatsen. Zoals de groep migranten en de autochtone bevolking ook veel voor elkaar betekenen.
Naar aanleiding van allerlei analyses, vooronderzoeken en voorontwerpen is een industrieel ui terlijk met slanke torens naar voren gekomen. De torens, vervaardigd middels een staalconstructie, staan symbool voor de moderne industrie, in contrast met de massiviteit en de oude industrie van de bestaande loodsen. Het doel van ons ont werp is om de migrant en op een passende manier bij de Nederlands e samenleving te brengen, zonder ze in het diepe te gooien. Een van de maat regelen die we hiervoor hebben genomen is het beperken van de privéruimte van de migranten. De torens, waar de privégedeeltes zich bevi nden, herbergen daarom enkel de functie van slaapruimte en badkamer. Dit kleine plan van eisen res ulteert in kleine vloeroppervlaktes wat goed past bij het concept om de slanke industriële torens te vervaardigen.
Het doel van het minimaliseren van de functies in de torens is het verplaatsen van de verblijfsruimte en leefruimt e naar de loods en op de begane grond, om zo de migranten dichter bij de Nederlandse gemeenschap te brengen
Bij het indelen van de de bestaande loodsenhebben we een analyse gemaakt van Lina Bobardi’s Secs Pompeia. Daaruit hebben we geconcludeerd dat het vaak beter is om niet direct een vaste functie te scheppen maar de gebruikers van je ruimt e vrij te laten en hun de mogelijkheid tot initiatief en profilering geven. We hebben hierbij als ontwerpers de rol om activiteiten te suggereren en mogelijkheden te bieden.
Deze visie speelt in ons project ook een belangrijke rol om overlast tussen de bevolkingsgroepen te voorkomen.
Uit de actualiteiten blijkt dat de arbeidsmigranten waar wij voor b ouwen vaak voor overlast en ongewenste omstandigheden zorgen, in onz e ogen komt dat door een gebrek aan vrijheid en profileringruimte. Vaak wordt van de migranten verwacht zat men zich bijna moeiteloos aanpast aan de Nederlandse samenleving, waar hij of zij zich maar tijdelijk in begeeft. Dat is in onze ogen niet haalbaar, en voor de migrant en zeer lastig en niet wens elijk. Daarom geven wij aan huis gebonden ruimte waarin de migranten zich kunnen profileren. Deze ruimte zit dus in de loodsen. Naast het voorkomen van overlast door het geven van deze ‘vrije ruimte’ hebben we er ervoor gekozen om de loodsen ook openbaar toegankelijk te maken voor de rest van de omgeving. De vrijheid in activit eiten die hier plaats kunnen vinden zijn dus de verbindingen tussen de verschillende culturele groepen.
De afwisseling aan activiteiten die hierdoor zal ontstaan draagt ook bij aan de toegankelijkheid van het ontwerp. Het laat zien dat er voor iedereen wel iets te doen of te zien is, maar doordat de functies niet van elkaar zijn gescheiden vormen de gebruikers samen een levendig gezicht van de Piushaven.
1 PROJECT OMSCHRIJVING EN KEUZE CONSTRUCTIE
Het logies gebouw wat is ontworpen is bedoeld voor Midden - en Oost Europese arbeidsmigranten. Wanneer we gaan kijken naar het bouwen voor een andere cultuur in Nederland is een actuele doelgroep de Midden - en Oost Europes e arbeidsmigranten. Deze doelgroep verblijft tijdelijk in Nederland waarna terug gekeerd wordt naar eigen land. Het doel van het verblijf van deze doelgroep, is het verdienen van geld voor de thuis situatie.
Het probleem met deze doelgroep in Nederland is dat deze mensen moeilijk kunnen integreren en voor overlast zorgen, waardoor het huis vesten van deze doelgroep lastig wordt. Wanneer deze mensen worden voorzien van educatie, vrijetijdsbesteding en controle zal deze overlast afnemen waardoor integratie verbeterd wordt. Dit willen wij waarborgen door naast woonruimte een ruimte te maken voor educatie, sport, spel, horeca, hobby en een ruimte voor de beheerder waardoor controle uitgevoerd kan worden. Behalve dat dit een gunst naar de bewoners toe is, is dit ook een dienst naar de omgeving toe.
1.1 DE EISEN
De eisen voor het gebouw zijn dat de constructie van de torens zoveel mogelijk los moeten staan van de bestaande bouw. Hierbij creëren we een onderscheid tussen oud en nieuw, daarnaast moeten de torens een nieuwe constructie krijgen deze kunnen namelijk niet rusten op de bestaande bouw. De bestaande bouw zal wel voor een klein deel rusten op de torens omdat de torens in zekere zin door de bestaande bouw lopen. Het dak van de bestaande bouw zal dus op gevangen moeten worden door de torens.
De woontorens moet en de begane grond niet overheersen, de torens dienen slankheid en lichtheid uit te drukken. De torens dienen als het ware “voorzichtig in de bestaande situatie te prikken”. De torens bestaan uit 24 slaapvertrekken met wastafel en 6 natte ruimtes waarop iedere woning/ natte ruimte op een aparte
verdieping te vinden is. De slaapvertrekken zijn bedoeld voor maximaal 3 personen per vertrek en om het betaalbaar te maken en tot slapen te beperken om te zin van de begane grond te benadrukken i s uitgegaan van een slaapvertrek van 10,06 m² dat is 3,35m² per persoon. Om de torens te voorzien van een slanker volume, de trappen- en liftkokers uit het volume te trekken. Deze worden als kleinere elementen aan het basis element gehangen of verbonden door loopbruggen.
De eis voor de begane grond is dat het een open plattegrond is, waar deels aanvulling is gegeven aan de ruimte maar waar nog veel meer moet kunnen gebeuren dan alleen dat. De ruimte wordt daarom ook zo weinig mogelijk bepaald door vaste elementen die de ruimte bepalen, niet te voorkomen zijn de kolommen onder de torens en de spanten van de bestaande bebouwing. Daarnaast moet de koppeling met de haven zichtbaar blijven in de gevels en de daarac hter liggende functies. Om voor een entree te z orgen, koppeling tussen de haven en het gebouw, een buitenruimte en voor een plek waar alle functies samen komen is er van de middelste loods een deel van het dak van de bestaande bouw afgehaald. Hierdoor wordt er een
buitenruimte gevormd waar rondom allerlei functie zich afspelen, wat direct in contact staat met de haven en waarop de routing van de torens uitkomen.
1.2 HET SYSTEEM
De bestaande bebouwing bestaat uit stalen spanten waartussen kalkzandsteen en metselwerk wanden zijn gevormd, het dak bestaat uit een pannendak dat deels blijft bestaan en deels uit glas wordt vervaardigd. Voor de constructie en materi alisatie van de torens is er gekozen voor een constructie van staal en prefab
betonnen vloeren, om de eenvoud en het industriële te benadrukken. De wanden van de toren die de voorzieningen trap en lift waarborgen worden opgetrokken uit bet on. Hoe de vloeren overspanning is aangegeven op tekening. De wanden van de torens hebben geen constructieve functie en bestaan om die reden uit glas en Polycarbonaat met een binnenblad van gipsbetonplaat en een wandconstructie van Sadef.
1.3 DE FUNDERING
Voor de realisatie van de torens is naast de bestaande fundering een extra fundering nodig om de kracht van deze torens op te vangen. Hiervoor wordt er een fundering op palen toegepast ter plaatse van de torens, de bestaande fundering zal voor de bestaand bouw blijven liggen. Hiert ussen zal de nieuwe fundering komen te liggen, vandaar dat de keuze voor de fundering ook gevallen is op een fundering op palen. De bestaande fundering ligt onder de wanden van de loodsen, de torens komen in de loodsen te staan, dus tussen de oude fundering in. Daarom kan er tussen de bestaande fundering de fundering voor de torens worden gelegd.
Daarnaast komen er trekkracht en op de fundering te staan door de torens, hierbij is ook een funderi ng op palen het meest geschikt. Omdat beton weinig trek op kan nemen, bevatten de palen wapeningsstaal die deze trekkracht wel op kan nemen.
1.4 STABILITEIT
De bestaande bebouwing bestaat uit drie loods en, die allen over stalen spanten bezitten. De constructie blijft grotendeels bestaand van deze loodsen. Op de plek waar een buitenruimte word gevormd, word het dak verwijderd, de spanten blijven intact waardoor de voorgevel gesteund wordt. Op de plekken waar de torens in de bestaande bebouwing prikken word het dak van de bestaande bebouwing bevestigd aan de torens. De begane grond zorgt voor zijn eigen stabiliteit, los gezien van de torens.
De constructie van de torens wordt niet gekoppeld aan de constructie van de bestaande bebouwing, de bestaande bebouwing zal delen in het dak hebben die wel gekoppeld zijn met de torens. Delen van het dak van de bestaande bebouwing zullen dus afdragen op de torens. De wanden van de torens lopen niet tot op de begane grond door met als uitzondering de betonnen trap/liftkokers, de stabiliteit van de toren moet gehaald worden uit de stalen constructie rondom de torens en de vakwerken. Deze stalen constructie en vakwerken lopen wel tot op de begane grond door. Daarnaast bevindt er zich een toren boven het horeca vlak en boven het werkplaats vlak, hierbij steekt de constructie door het vlak heen en draagt af op de begane grond. Op tekening is aangegeven waar de vakwerken zich bevinden in de torens, daarna ast is te zien hoe de
constructie in de begane grond staat. Hoe de vloeren afdragen op de wanden is ook op tekening aangegeven.
Figuur 1.4.1
Constructie toren op horeca vlak
Figuur 1.4.3
Constructie toren op begane grond Figuur 1.4.2
Stabiliteit door
vakwerken
2 TOREN
De constructie van de torens wordt globaal berekend met behulp van vuistregels. Hierbij is de dikte en grootte van de vloeren, liggers en kolommen berekend. De berekening bevind zich op de volgende pagina.
Op de loodsen staan twee keer drie torens die met elkaar verbonden worden in een driehoek. De torens bestaan uit twee vierkante slaaptorens met natte ruimtes en één ronde toren voorzien van trappen en lift. De drie torens worden gekoppeld doormiddel van loopbruggen. De vierkante torens worden ter plaatse van de natte cellen verbonden met de ronde toren wa arin zich het stijg/daal punt bevindt. Via de natte cellen zijn de looproutes naar de slaapruimtes doormiddel van verticale stijgpunten, de spiltrappen aan de vierkante volumes en doormiddel van diagonale stijgpunt en, de loopbruggen. Behalve dat de spiltrappen aan de vierk anten torens hangen, hangt ook de wastafel als een los element aan de vierkanten torens.
De hoofdconstructie met daarin de vakwerken wordt als het eerste geplaatst, deze is moment vast. Hierbij is rekening gehouden met de windbelasting van de toren. De liggers tussen de hoofdtliggers gaan zorgen voor de oplegging van de vloeren. Wanneer de prefab vloeren geplaatst zijn, komen daar de wanden tussen. Het uitkragende element (het portaal) wordt op de ligger van de hoofdconstructie gezet, waar na deze wordt bevestigd aan de ligger van de hoofdconstructie en aan een trekkabel die ook aan de hoofdconstructie vast zit. Dit element grenst aan het hoofdvolume maar draagt volledig af op de hoofdconstructie en niet aan het element tussen de hoofdconstructie. Daarnaast grenzen er aan de portalen, spiltrappen. Ook deze spiltrappen grenzen aan het port aal element maar dragen af op de hoofdc onstructie en niet op het element. De
spiltrappen zitten bevestigd met liggers en trekkabels aan de hoofdconstructie en dragen volledig de krachten af op de hoofdconstructie. Tussen de torens komen bruggen te zitten, deze bruggen grenzen ook weer aan de portalen maar dragen hier niet op af. Ook deze bruggen dragen volledig af op de hoofdc onstructie en
daarnaast worden ook deze bevestigd aan de hoofdconstructie doormiddel van een ligger en trekkabels.
Omdat alle elementen gehangen worden aan de hoofdconstructie, moet en deze elementen op zichzelf ook stabiel zijn. Daarom is ervoor gekozen om de portalen te schoren in het dak , in de vloer, en in drie wanden deels. De spiltrappen bestaan uit rondlopende HEA profielen waartussen kolommen zitten waardoor ook dit een stabiel element wordt. Ook de bruggen zijn elementen die op zichzelf stabiel zijn doormiddel van het schoren van de vloeren, daken en wanden.
Figuur 2.0.1 las koppeling Figuur 2.0.2 bout koppeling Figuur 2.0.3 bevestiging trekkabel
De vloervelden van de slaapvertrekken verspringen per toren, door verschil in hoogte te creeeren worden de torens dynamischer. De hoogte verschillen ontstaan door de hoogte onder het eerste vloerveld van de toren, de hoogtes van de ruimt es in de toren blijven op elke verdieping gelijk.
De materialen die zijn gebruikt voor de toren zijn als volgt, de constructie bestaat bij de vierkante torens uit staal en bij de ronde torens uit beton. De vloeren die worden gebruikt zijn prefab betonvloeren met ingestort leidingwerk. De wanden van de torens krijgen een gevelafwerking van glas en polycarbonaat. Het uitkragende portaal waarin zich o.a. de wastafels bevinden worden gekoppeld aan het hoofdvolume doormiddel van stalen liggers en trekstaven, de spiltrap wordt op zijn beurt ook gekoppeld aan de hoofdconstructie doormiddel van een ligger op elke verdieping en trekstaven aan de spilstrap. De stalen liggers worden gekoppeld doormiddel van ze op gelijke hoogte aan elkaar te lassen, echter wordt de ligger tussen de spiltrap en de hoofdconstructie opgelegd op de hoofdconstructie en op elkaar vastgebout.
Figuur 2.0.4 hoogte verschil torens
Figuur 2.0.8 stabiliteit toren Figuur 2.0.7 linker zicht op gebouw
Figuur 2.0.5 & 2.0.6.
opbouw torens
Figuur 2.0.11 stabiliteit spiltrap (uitkragend element)
Figuur 2.0.13 stabiliteit portaal (uitkragend element)
De elementen worden allemaal prefab aan de hoofdconstructie bevestigd. Daarom moeten de element en op zichzelf stabiel zijn. Daarvoor is er voor de portalen gekozen voor schoren aan vijf kanten van de kubus.
De bruggen zijn stabiel door zowel boven als onder en links als rechts de wanden te schoren. De spiltrap wordt stabiel gemaakt doormiddel van rondlopende profielen, hiertussen k omen kolommen te zitten. Onder de spiltrap bevind zich een ligger, deze ligger loopt naast de ligger van het portaal. Dit is op de horizontale details van de spiltrap te zien.
De diagonalen in de vak werken bestaan uit trekstaven, hiermee worden ook de portalen en de spiltrappen opgehangen. De vloeroverspanningen en de dragende wanden zijn terug te vinden op tekening bij het element nr. 1.
Figuur 2.0.9 constructieve koppelingen
Figuur 2.0.12 constructieve koppelingen
Figuur 2.0.10 constructieve
koppelingen
Figuur 2.1.1 Plattegrond opbouw toren
Figuur 2.1.2 Constructie toren
Figuur 2.1.3 Koppeling liggers aan liggers vakwerken
2.1 De berekening van toren (nr.1)Vloervlak
geprefabriceerd massief betonnen vloer
overspanning volgens Jellema (figuur 4.29) factor (1/35) vloer overspanning is 3600 mm
3600 x (1/35)= 103 mm = 110mm wordt de dikte van de vloer
hierop komt een dekvloer te liggen van 70 mm t.b.v. vloerverwarming bestaande uit 10 mm uitvlaklaag, 10 mm verende laag en 50 mm dekvloer Volgens bouwbesluit voldoet de vloer niet, de vloer heeft te weinig massa om de lage tonen tegen te gaan.
Maar omdat de torens bestaan uit minimale slaapruimtes welke boven elkaar gelegen zijn en niet uit woonruimtes of keukens, zijn er andere geluidseisen aangehouden.
Liggers die de vloer dragen (1) HEA liggers
de meest ongunstigste factor is (1/18) grootste overspanning ligger = 2300 mm 2300 x (1/18)= 127 mm
dit geeft
HEA 140 h=133 mm b=140 mm
Liggers toetsen op sterkte 1,2 permanent
1,5 veranderlijk
1,75 KN/m² extreme waarde veranderlijke belasting personen
permanent=
0,11 (dikte) x 24 = 2,64 KN/m² betonvloer 0,07 (dikte) x 20 = 1,4 KN/m² dekvloer
totaal = 4,04 KN/m²
lichte scheidingswanden 0,3 KN/m²
4,04 + 0,03 = 4,34 KN/m²
4,34 x 4,6 x 1,2 = 23,96 KN/m
veranderlijk=
1,75 x 4,6 x 1,5 = 12,075 KN/m
23,96 + 12,075= 36,04 KN/m
dit is de uiterste waarde hier wordt verder mee gerekend
1
Sterkte toetsen ligger Med < Mrd
Med= 1/8 ql²
(1/8) x 36,82 x 2,3 ² = 24,35 KNm
Mrd= (w x ft;o;rep/ɣ m)
ft;o;rep = representatieve waarde staal 235 N/mm² ft;o;d= rekenwaarde druksterkte N/mm²
ɣm= materiaal factor 1,0 w = 155 x 10³ mm³
((155 x10³) x 235/1) 36425000 Nmm² 36,42 x 10³ KNm
w minimaal = 24,35 x 10^6 / 235 = 133 x 10³ mm³ dit geeft een HEA 140 waarvan w= 155 x 10³ mm³ dus een HEA 140 voldoet,
er komt niet meer spanning op te staan dan dat de ligger aankan.
Figuur 2.1.4 materiaal factor Bron: Hogeschool Rotterdam hro.mroos.com
Figuur 2.1.5 plattegrond
constructie 7e verdieping
Doorbuiging toetsen ligger
De vloer wordt opgelegd op twee liggers.
Dit zijn HEA 140 liggers, met een lengte van 2,4 meter.
Uit bovenstaande berekening komt dat de vloer zorgt voor een q-last van 36,04 KN/m
Een mechanica schema van één van die liggers.
De belasting van de helft van de vloer komt op deze ligger.
36,04 / 2 = 18,02 KN/m is de q-last op deze ligger
De formule voor de doorbuiging met een q-last is:
u = (5/384) x (ql^4 / EI) q= 18,02 KN/m
L= 2,4 m
E = 210 x 10^6
I = 3,89 x 10^-6
(18,02 x 2,4 ^4 ) / ((210 x 10^6) x (3,89 x 10^-6))= 0,73
(5/384) x 0,73 = 9,5 mm
u max = 0,004 x L
0,004 x 2,4 = 9,6 mm
9,5 < 9,6 dus hij voldoet
Figuur 2.1.6
Plattegrond constructie toren,
ligger waar vloer op ligt.
Liggers die andere liggers opvangen (2) HEA liggers
de meest ongunstigste factor is (1/18) grootste overspanning ligger is 4900 4900 x (1/18)=272,22 mm
dit geeft
HEA 300 h= 290 mm b=300 mm
Gewicht op deze ligger: gewicht vloer
gewicht ligger
Deze lasten grijpen als puntlasten aan op de ligger De kracht op deze ligger is de helft van de vloer
en de helft van de twee liggers omdat deze aan beide kanten zijn opgelegd.
Op één van die twee liggers komt dan:
de helft van het gewicht van de vloer 36,04 / 2 = 18,02 KN/m de helft van twee HEA140 liggers 0,247 /2 x 2 = 0,247 KN/m De totale last die aangrijpt op de ligger is 18,02 + 0,247 = 18,27 KN/m
Omdat de twee liggers als puntlast op deze ligger aangrijpen krijgt iedere puntlast 18,27 / 2 = 9,14 KN/m
dit geeft het volgende mechanica schema:
Figuur 2.1.9
ligger steunend tussen twee kolommen met ligger voor vloeren eraan
gekoppeld
Figuur 2.1.10
Plattegrond constructie toren, ligger waar ligger aan worden bevestigd.
Figuur 2.1.7 Koppeling ligger 1 en ligger 2
Figuur 2.1.8 Koppeling kolom met ligger
2
Voor het berekenen van buiging met puntlasten op de ligger geld de formule:
(1/48) x (FL^3 / EI)
F= 9,14 x 2 = 18,27 KN/m x de lengte van 4,6 m = 84 KN
L = 4,6 m
E = 210 x 10^6 KN/m²
I = 63,1 x 10^-6
(84 x 4,6 ^3) / ((210 x 10^6) x (63,1 x 10^-6)) =
8176,22 / 13251 = 0,62
(1/48) x 0,62 = 2,9 mm
umax = 0,004 x L
0,004 x 4,6 = 8,4 mm
2,9 < 8,4 dus hij voldoet
kolommen tussen liggers (3) HEM kolom
grootste kolom lengte 4730 mm 4730 x (1/10) = 473 mm
HEM 450 h= 478 b= 307
de ligger op de kolommen is 3,1 meter lang en 0,3 meter breedt 3645 KN/m² x 0,3 = 1093,5 KN/m¹
1093,5 x 3,1 = 3389,85 KN = 3390 KN
deze kracht word verdeeld over twee vakwerken.
3390 / 2 = 1695 KN
de toren bestaat uit een lengte tot onderste verdiepingsvloer 4730 mm uit 8 verdiepingen 8 x 3230 mm
lengte waarbij het vakwerk boven de toren doorloopt 3230 mm
berekening voor de windbelasting op deze verdiepingen:
(1695 x 33,8) + ( 1695 x 30,33) + (1695 x 27,34) + (1695 x 24,11) + (1695 x 20,88) +(1695 x 17,62) + (1695 x 14,42)+ (1695 x 11,19) + (1695 x 7,96)+ ( 1695 x 4,730) _S x 3,1 = 105188 KN
de langste lengte in het vakwerk is 4730 mm λ = 4730 / 75 (iz) = 63,06
zoveel drukkracht kan het profiel opnemen λ rel = 63,06 / 86, 8 = 0,7
wbuc = 0,72
0,72 x (235/1) x 10 ³ x 300 = 50,7 zoveel drukkracht komt er op het profiel het profiel kan 63,06 hebben
dus het profiel voldoet
A ben = F/ 50,7 = 10567 / 50,7 = 20,8 m 35500 mm² max
20800 mm² heb je dus voldoet
Figuur 2.1.11
Plattegrond constructie toren.
Figuur 2.1.12
ligger steunend tussen twee kolommen met ligger voor vloeren eraan
gekoppeld
3
schoren berekenen in vakwerk
staaf 1 = 1695 / 4,7 x 3,23 = 1164,86 KN staaf 2 = 1695 x (5,7 / 4,7 ) = 2055,64 KN staaf 3 = 1695 x (5,7 / 4,7 ) = 2055,64 KN
breedte vakwerk is 4,7 m hoogte vakwerk is 3,23 m lengte diagonaal is 5,7 m
Voor de diagonalen hebben we gekozen voor trekstaven Ø20
Behalve dat deze constructief gunstig zijn geeft het ook een hoge esthetische waarde aan het project
Figuur 2.1.13 schoren
windbelasting toren breedte toren is 3,6 m hoogte toren is 35 m
Q belasting wind 0,89 (gebied 3, bebouwd) 3,6 x 35 = 126 m²
0,89 x 1,2 (0,8 + 0,4 ) = 1,068 126 x 1,068 = 134,57 KN 134,57 x 1,5 = 201,86 KN
punt last grijpt aan op 17,5 m hoogte moment is dan 201,86 x 17,5 = 3532,55KNm
155,5 m HEA 300 liggers 883 N/m 13728,2 N
140 m HEM 450 kolom 2630 N/m 368200 N
51,12 m HEA 140 liggers 247 N/m 12626,64 N
betonnen vloeren in het gebouw 3,6 x 2,3 x 0,11 x 24 = 21,86 3,6 x 2,3 x 0,07 x 20 = 11,59
21,86 + 11,59 = 33,45 33,45 x 9 = 301 kN
totaal : 695,56 KN
695,56 x 1,72 = 1196 KNm
3532,55 - 695,56= 2837 KNm trek is nodig dit wordt verdeeld over twee trek palen 2837 / 3,44 / 2 = 412 KN trek per paal
412 x 10³ / (435)A = 947 mm πr²
per paal = D= 16 5 staven Ø 16
Figuur 2.1.14 constructief
plan windbelasting
berekening trekstaven uitkragende elementen permanent
staal
8 m x 247 N/m(gewicht van HE140A) = 1976 N
8 m x 247 N/m = 1976 N 9,2 m x 247 N/m = 2272,4 N
6224,4 N
glas
2500 kg/m²
4,48 m x 0,04 (dikte) m = 0,18 m²
0,18 x 2500 = 448,27 kg
4,48 KN
balklaag
2 x HEA 100
2 x UNP 100
2 m x 167 x 2 = 668 N
2 m x 106 x 2 = 424 N
1092 N
6,2 + 4,48 + 1,09 = 11,77 KN
11,77 x 1,2 = 14,12 KN
veranderlijk
2 Kn/m² (waarde constructie staal vlg. Jellema) x 1,5 = 3
3 x A = 13,49 KN
13,49 + 14,124 = 27,61 KN
ơ = F/A
27614 / 235 = 117,5 mm
twee kabels 58,75 mm
πr² = 58,75 mm
r = 4,32 mm
D= 8,64 mm
passen bij deze uitkragende elementen (portalen)
trekstaven toe van Ø 10 mm
Figuur 2.1.15
Trekkabels portaal
windbelasting
3 HORECA ELEMENT
Het horeca element is een element op de begane grond van de bestaande bebouwing. Het element zorgt er op de begane grond voor dat er een kadering van wanden ontstaat voor de keuken, de toiletten en de kleedlokalen. Daarnaast bevindt zich op het element een zitfunctie voor de horeca gelegenheid. Door dit element kan er optimaal gebruik worden gemaakt van hoogtes van de loodse n, de functies zoals toilet zitten verborgen en het zorgt voor extra ruimte bij de horeca gelegenheid. Daarnaast wordt er een wand geplaatst op dit vlak zodat de horeca gescheiden wordt van de sportgelegenheid. Om hier de fysieke scheiding zo min mogelijk te laten opvallen, gebruiken we een glaswand. Een vierkant e toren bevindt zich volledig boven dit vlak en de constructie van deze toren wordt ter plaatsen van het vlak afgedragen op kolommen die door het vlak heen prikken. De indeling van het horeca element is zo gemaakt dat de kolommen op de meest
functionele plek naar beneden komen. De vloer van het vlak bestaat uit een breedplaat vloer en dez e steunt af op twee onderliggende wanden van kalkzandsteen.
De vloeroverspanningen en de wanden waarop de vloer afdraagt zijn terug te vinden op tekening bij element nr. 3.
Figuur 3.0.1 horeca element Figuur 3.0.2 horeca element
3.1 DE BEREKENING VAN HET HORECA ELEMENT (NR. 2)
De constructie bestaat uit breedplaatvloeren die gedragen worden door de wanden (3 A en 3 B) De dikte van de wanden en de vloer bepalen we aan de hand van vuistregels
de vloeren worden opgelegd in de langsrichting en krijgen een overspanning van 7400 mm.
oppervlakte van de vloer: 9700 x 7400 = 71780 mm² = 71,78 m²
de vloerdikte: verhouding is (1/26,8) 7400 x (1/26,8)= 276 = 280 mm
lengte wand (3 A ):7000 mm en 2350 mm onderbroken door de dragende wand van de torens
lengte wand (3 B): 7000 mm en 2350 mm onderbroken door de dragende wand van de torens
hoogte wanden: 2970 mm
vloervlak wordt gebruikt als zitfunctie voor horeca gelegenheid
Omdat op deze wanden maar één vlak komt te liggen
en daarnaast dit element los gezien moet worden van de torens hebben we gekozen voor de wanden van
kalkzandsteen
volgens Jellema 3 draagstructuur figuur 3.73
met een lengte van de wand van 7 m en bij 1 bouwlaag hoog heeft de wand een dikte nodig van 100 mm
In het horeca element worden de kolommen van de toren verwerkt.
Deze kolommen dragen de constructie van de toren
die zich boven het horeca element bevind.
de kolommen worden even groot als de kolommen in het vakwerk
HEM 450 h= 478 b= 307
Figuur 3.1.1
Plattegrond
begane grond
4 EDUCATIE ELEMENT
Naast het plaatsen van de torens en het aanbrengen van het horeca element zijn er nog enk ele aanpassingen gemaakt in de bestaande loodsen, onder andere de loods en te verdelen in meerdere lagen zonder dat er op de begane grond wanden worden gevormd. Dat wil zeggen, er zijn een aantal verdiepings vloeren
aangebracht in de loodsen waardoor er een wisselend effect ontstaat van hoogt es, wat niet alleen een speels effect geeft maar wat ook zorgt voor extra ruimte. Deze vloervelden zijn weergeven door ter hoogte van de hoofdentree en ter hoogt e van de werk plaatsen vlakken aan te brengen die vrij hangend van de grond zijn.
Het vlak boven de hoofdentree van het gebouw word ingevuld door een educatie ruimte. Met behulp van vuistregels is er een indicatie gemaakt van de liggers en de dikte van d e vloer. De berekeningen bevinden zich op de volgende pagina.
Het zwevend vlak bestaat uit breedplaat vloeren die worden afgedragen op liggers. Welke op wanden van de bestaande toestand worden afgedragen en op de wanden van de lift/trap kokers van de torens. Dez e liggers liggen aan het uiteinde van het vlak, zodat ze het vlak nog meer benadrukken. Het educatie element is op tekening aangegeven als element nr. 3, de liggers zijn genummerd zodat deze in de berekening zijn terug te vinden.
Figuur 4.0.1 educatie element
Figuur 4.0.2 educatie element
Figuur 4.0.3 trap naar educatie
4.1 DE BEREKENING VAN HET EDUCATIE ELEMENT (NR. 3)
Liggers educatie
lengte 11950 mm (nr. 4 B) 10005 mm (nr. 4 A)
11950 x (1/20)= 597,5 mm 10005 x (1/20) = 500,25 mm
We nemen de meest ongunstige factor.
HEM nr. 600 h= 620 b= 305 Iy= 237447 (nr. 4 B)
HEM nr. 500 h= 524 b= 306 Iy= 161929 (nr. 4 A)
Vloervlak educatie
oppervlakte vloervlak= 12 x 6,5 = 78 m²
breedplaat 50 mm dikte
overspanning 7 m
verhouding is (1/25) 7 x (1/25)= 280 mm 280 - 50 = 230 mm beton
0,28 x 24 = 6,72 KN/m² 0,07 x 20 = 1,4 KN/m²
vloer = 78 x 8,12 = 633,36 KN
Wanden educatie
wanden op educatie vlak hoeven geen vloer te dragen
dak boven educatie vlak is bestaand en draagt niet op wanden educatie vlak.
wanddikte gelijk gehouden met wanddikte toren
wanden verlengde = 48 m ² wanden kopse kant = 30,4 m ² wanden 48 + 30,4 = 78,4 m²
wand 200 = 0,2 x 24 = 4,8 KN/m² 4,8 x 78,4 = 376,32 KN
Liggers educatie
HEM 500 eig. gewicht 2,7 KN/m² 3,4 m² 9,18 KN (nr. 4 A)
HEM 600 eig. gewicht 2,850 KN/m² 3,6 m² 10, 26 KN (nr. 4 B)
belasting educatie
We gaan de belasting bepalen op de ligger
1,2 voor permanente belasting
(permanente belasting= alle belastingen die voortdurend aanwezig zijn) 1,5 voor veranderlijke belasting
(veranderlijke belasting= belastingen van personen en inventaris)
om er zeker van te zijn dat het veilig is nemen we de extreme waarde: 1,75 kn/m²
permanent
vloer: Prep 0,28 x 24 = 6,72 KN² dekvloer: Prep 0,07 x 20 = 1,4 KN² vloer: Prep 8,12 KN/m²
8,12 KN/m² x 3 m x 1,2 = 29,23 KN/m
veranderlijk
1,75 KN/m² x 3 m x 1,5 = 7,875 KN/m
29,23 + 7,875 = 37,11 KN/m
37,11 KN/m is de uiterste waarde, hier rekenen we verder mee
Figuur 4.1.1
Plattegrond
begane grond
Med < Mrd Med= 1/8 ql²
(1/8) x 37,11 x 6,6 ² = 202,06 KNm
Mrd= (w x ft;o;rep/ɣ m)
ft;o;rep = representatieve waarde staal 235 N/mm² ft;o;d= rekenwaarde druksterkte N/mm²
ɣm= materiaal factor 1,0 w = 4970 x 10³ mm³
((4970 x10³) x 235/1) = 1167950000 Nmm² 1167 x 10³ KNm
w minimaal = 202,06 x 10^6 / 235 = 859,83 x 10³ mm³ dit geeft een HEM 600 waarvan w= 1167 x 10³ mm³ dus een HEA 600 voldoet, zit onder de weerstand
waardoor hij niet meer spanning wil opvangen kan hij kan en dus niet gaat buigen
Uitgaand van HEM 600 voor beide liggers i.v.m. esthetische functie ervan
Figuur 4.1.1 materiaal factor
Bron: Hogeschool Rotterdam
hro.mroos.com
5 HET WERKPLAATS ELEMENT
De zwevende delen boven de werkplaatsen zijn bedoeld als opslag voor de werkplaatsen. Beide vlakken zijn gescheiden gehouden omdat de ene een vuilwerkplaats is (bestemd voor het repareren van auto’s en fietsen) en de andere werkplaats uitsluitend bedoelt is voor houtbewerking. Beide vlakken beschikken daarom ook over een eigen trap die via de daar onderliggende werkplaats toegankelijk wordt. Voor de zwevende delen boven de werkplaatsen gebruiken we ter hoogte van de houtbewerking de wanden om de vloeren op a f te dragen. De vloer bestaat uit en breedplaat vloer die wordt aangestort met beton. Omdat de invulling voor het vlak boven de werkplaatsen opslagruimte is, is ervoor gekozen geen afwerk vloer op de vloer aan te brengen.
De vierkante toren die zich in zijn geheel bevindt boven het werkplaats element, bezit over een dezelfde constructie als de toren boven het horeca element. Hierbij wordt ook gebruik gemaakt van een ligger die het vakwerk opvangt van de toren en deze ligger wordt afgedragen op twee kol ommen die op de begane grond staan.
Ter hoogt e van de reparatie werkplaats word het zwevend vlak gedragen door een wand en een ligger. Ook deze vloer bestaat uit een breedplaat vloer aangestort met beton en zonder een dek vloer. De zwevende elementen boven de werkplaatsen hebben op tekening nr. 5.
Figuur 5.0.1 werkplaats element
5.1 DE BEREKENING VAN HET WERKPLAATS ELEMENT (NR. 4)
De zwevende elementen boven de werkplaatsen bestaan uit twee delen.
De berging boven de reparatie werkplaats bestaat uit breedplaatvloeren vloerdikte: 50 breedplaat en 230 beton = 280 mm dik
omdat het hier een opslagruimte betreft komt er geen dekvloer op.
De vloer rust op een ligger (5 D) en op een wand (5 E).
Voor de wand maken we gebruik van dezelfde dikte als bij de horeca wanden (3 A en 3 B) omdat we hier ook uitgaan van 1 bouwlaag
daarnaast heeft de lengte van de wand en de dikte van de vloer heeft
geen invloed op de dikte van de wand
Voor de ligger (5 D) maken we gebruik van een HEM ligger
overspanning is 6,7 m
6,7 x (1/20) = 0,335 m
dit komt overeen hem een HEM ligger van 320
De berging boven de houtbewerking bestaat uit breedplaatvloeren
deze worden gedragen op wanden (5A, 5 B en 5 C)
voor deze wanden maken we gebruik van dezelfde dikte als bij de horeca wanden (3A en 3 B)
omdat we hier uitgaan van 1 bouwlaag, lengte wand en dikte vloer hebben geen invloed op dikte wand.
Hetzelfde als voor het horeca element geld is dat boven dit werkplaats element ook een toren hangt de vakwerken van deze toren worden hierbij ook opgevangen door een ligger
deze ligger word ondersteund door kolommen
ook voor deze ligger geldt:
op de ligger komt de kracht van het vakwerk te staan.
er komt dus een drukkracht van 105188 KN op te staan
de ligger maakt een overspanning van 7,4 meter
7400 x (1/18) = 411 mm
HEA 450 h=440 b=300
de kolommen worden even groot als de kolommen in het vakwerk
HEM 450 h= 478 b= 307
6 LOOPBRUGGEN
Drie torens zijn met elkaar verbonden in een driehoek doormiddel van loopbruggen. Tussen de r onde en de vierk ante toren zijn deze bruggen horizontaal bevestigd, tussen de vierk ante torens zijn de bruggen diagonaal bevestigd. De loopbruggen bestaan uit stalen liggers, kolommen en trekstaven, voor de esthetische functie bestaat de loopbrug uit staal en glas en zijn de wanden zo open mogelijk gehouden.
Doordat de loopbruggen op verschillende plaatsen beginnen en eindigen en daarnaast ook nog boven zich elkaar kruisen. Ontstaat er een dynamisch effect tussen de slanke torens.
De loopbruggen bestaan uit een bordes waaraan de diagonale loopbrug bevestigd zit. De loopbrug wordt opgehangen doormiddel van stalen liggers die uit de toren steken en waarop de brug als het ware geplaatst wordt.
De bruggen zijn van verschillende lengtes maar er is een berekening gemaakt over de langste b rug, zodat de andere ook voldoen.
Figuur 6.0.1 Stabiliteit bruggen
Figuur 6.0.2
bruggen
lengte brug = 10 m
hoogte brug = binnenmaat 2,1 m breedte brug = 0,9 m
vuistregels geeft
ligger lengte = 10000 x (1/20) = 507,5 mm = h UNP 260 h= 524 b= 306
ligger breedte = 1512 - 612 = 900 900 x (1/20) = 45 mm HEA 100 h= 96 b= 100 hoogte kolom = 2100 x (1/20) = 105 UNP 120 h= 120 b= 55
de brug bestaat uit ligger met vakwerken ertussen, de diagonale in de brug bestaan uit trekkabels
Figuur 6.0.4 constructie brug doorsnede
Figuur 6.0.5 constructie brug dak
Figuur 6.0.3
constructie brug zijaanzicht
Figuur 6.0.6 schematisch constructief plan brug
7 BRONVERMELDING
Boeken
ir. T.g.m.spierings, ir. R.ph. Van amerongen, ir. H. Millekamp, 2004. Jellema 3 draagstructuur.
Utrecht/zutphen: thiememeulenhoff
j. Oosterhoff, 2008. Kracht en vorm. Zoetermeer
r. Blok, 2006. Tabellen voor bouw- en wat erbouwkundigen. Utrecht/zutphen: thiememeulenhoff
Websites
Cm staal. Opgeroepen op 27 november 2013 van cmstaal.nl http://www.cmstaal.nl
Bouwen met staal. Opgeroepen op 29 november 2013 van bouwenmetstaal.nl http://www.bouwenmetstaal.nl
8 BIJLAGE
Constructieve plattegronden Constructie schema
Detailleringen
