<Desc/Clms Page number 1>
"Overkapping van grote overspanning"
De uitvinding neeft betrekking op een overkapping . van grote overspanning en beoogt; een overkapping te ver- schaffen, die ten opzichte van bekende overkappingen bui- ' tengewoon eenvoudig, goedkoop en licht van constructie is, zwaar belast kan worden, en slechts zeer weinig steun- @ punten vraagt., .
De hoofdgedachte der uitvinding is, een samenstel van constructieve delen zo te kiezen, dat de gehele daklast, d.w.z. de blijvende en de toevallige last, naar.de wijze van een gothi'sch gewelf wprdt ontbonden in zuiver te bepa- len krachten) waarbij echter - in afwijking vande gothiek- bepaalde delen, schenkels genoemd, zuiver op druk en de' velden daartussen, zuiver op trek worden belast en waarbij deze schenkels en velden op zodanige wijze zowel recht- streeks als onder tussenkomst van een nabij de voeptpuntender schenkels aangebrachte,mede voor de bevestiging van die
<Desc/Clms Page number 2>
dienende dakrandkabel of -kabelbundel onderling zijn verbonden, dat door de, onder de belasting van het dak automatisch aangenomen,
meest natuurlijke vormen, namelijk de boogvorm volger de werkelijke druklijn voor de schen- kels en de kettinglijn voor de dakvlakken en de dakrand- kabel, de harmonische samenspanning dezer constructieve =elementen zonder meer voldoende is om:
ten eerste hat gehele stelsel onder alle omstandigheden in evenwicht te houden, waarbij de zijdelingse krachten op de schenkels dienen on de daartussen zowel rechtstreeks als onder tussenkomst van de dakrandkabel aangebrachte dak- 'vlakken op te spannen, en ten tweede de schenkels, die door hun boogvorm niet ,naar binnen kunnen uitknikken, door het samentreffen daarop van de belendende dakvlakken te behoeden voor zij- waarta of buitenwaarts uitknikken.
Door een minder of meer naar buiten overhellende plaatsing van alleen onder de voetpunten der schenkels voorkomende A-vormige steunpunten kan de opspanning der dakvlakken nog worden versterkt.
Het aldus verkregen, onder alle.omstandigheden zijn evenwicht zoekende''organische systeem mag daarbij niet door uitwendige middelen worden beinvloed. Het aanbrengen van conterforten of luchtbogen, zoals in de Gothiek, van tuien of andere verankeringen naar grondankera buiten de construc- tie, zoals in de.tentbouw, en van dragende muurwerken, op tussenkolommen rustende, dragende architraafbalken, of 'secondair spaat- of gordingwerk wordt daardoor overbodig, hoe groot de overspanning ook is, en zou het inwendige evenwicht zelfs kunnen verstoren.
Bij een opgelegde balk met een overspanning 1 en een last q per lengte-eenheid is het grootste buigingsmoment gelijk aan 1/8 12, Dit moment moet door de doorsnede van de balk worden opgenomen. De balk moet dus een neutrale zone hebben, waarboven drukapanningen en waaronder trekspannin- gen in. de balk optreden. Hoewel in de neutrale zona de spanning nul is, kan het materiaal in die zona niet worden gemist, daar het voor de verbinding van de boven- en de ondervezels nodig is. Bij geconstrueerde balken zijn voor die verbinding bepaalde staven aanwezig. Een en ander is oorzaak, dat het specifieke gewicht van een stijve balk ongeveer toeneemt met het quadraat der overspanning 1.
In een tussen twee punten opgehangen volkomen buig- zame draad, kabel of derg. treedt bij belasting geen moment op, maar komen slechts trekspanningen voor. Been neutrale zone bestaat niet. De doorsnede van de draad wordt gelijkma tig, dus zo nuttig mogelijk, belast. Is deklast gelijkmatig over de lengte van de draad verdeeld, dan zal deze de vorm @
<Desc/Clms Page number 3>
van een kettinglijn aannnemen en zal ter plaatse van de ophangpunten een maximale trekkracht R= ####### ql in de draad optreden. Hierin is de [alpha] de hoek tussen de raaklijn aan de draad in die punten en het horizontale vlak.
Het specifieke gewicht van de opgespannen, constructie is dus recht evenredig met de'ovérspanning.
Bij kleine overspanningen, waarvoor in het algemeen 1/8 1 kleiner zal zijn dan #######, heeft een opgespannen constructie niet veel zin. Met het toenemen van de over- spanning wordt de laatstgenoemde constructie gunstiger en bij grote overspanningen wordt met die constructie een enorme besparing aan gewicht en materiaal bereikt.
Het nadeel van een tussen zuilen gespannen construc- tie, dat in de ophangpunten horizontale krachten,,gelijk aan ###### ql, ontstaan, die het knikgevaar der zuilen vergroten, bestaat bij de constructie volgens de uitvin- ding met haar naar een top toe gebogen schenkels niet. Deze horizontale krachten geven op de gebogen schenkels slechts, resultanten, die in de meridiaanvlakken der schenkels naar binnen toe zijn gericht én de schenkels dus voor verder naar buiten toe doorbuigen behoeden. Door de gebogen stand' kunnen de schenkels niet naar binnen knikken.' Brengt men voldoende dicht gevlochten netwerken aan, zo, dat de schenkels over hun gehele lengte tussen de davlakken ingespannen zijn, dan kunnen de schenkels evenmin naar links of naar rechts knikken.
Voor torsie moet de constructie echter worden behoed.
Dit kan men bereiken, door de bespanning der dakvlakken tussen de schenkels op geschikte wijze te vlechtenof door in de dakvlakken"gelegen tuien te spannen. Deze tuien kunnen het best onder het netwerk der dakvlakken zijn gespannen. Zij kunnen dan tevens een deel van het gewicht der dakbedekking opnemen.
Een ander voordeel van de constructie volgens de uitvinding is, dat het netwerk der dakiakken, hetwelk dus in de eerste plaats' voor de opstanning dient, rechtstreeks kan worden gebruikt 'voor het dragen van de dakbedekking.
Bij de bekende stijve dakconstructies vormen de gordijngen en de dakroosters feitelijk een dood gewicht, daar zij niet een essentieel onderdeel der draagconstructie zijn.
Zij dienen slechts voor het overbrengen van het gewicht der dakbedekking op de kapspanten.
Verbindt men de dakrandkabel door spardraden en anti- torsie tuien met de schenkels, dan kan men ter afsluiting van de overkapte ruimte wanden of deuren aan de dakrand- kabel ophangen,- zonder dat de constructie¯daarvoor behoeft te worden verzwaard.
De in al haar geledingen buigzame, opgespannen over- kapping heeft verder.het belangrijke voordeel, dat zij bij
<Desc/Clms Page number 4>
eenzijdige belasting automatisch haar inwendige even- wicht door vervorming herstelt. Wordt b.v. een der dak- vlakken door sterke winddruk of stuifsneeuw meer belast dan de andere dakvlakken, dan buigt het netwerk aan de zwaarder belaste zijde wat verder door, terwijl de andere dakvlakken iets meer worden gespannen. De schenkels langs het extrabelaste dakvlak worden Iets naar elkander toe ge- trokken, zodat de pandraden in dat dakvlak worden gevierd, terwijl ze in de andere dakvlakken strakker worden getrok- ken. Hetzelfde geldt voor de spardraden. Het gevolg van een en ander is, dat de gehele top zich verplaatst naar de zwaarst belaste zijde, dus bij winddruk tegen de wind in.
Een geringe verkorting van de overspanning tussen twee schenkels veroorzaakt een aanmerkelijke vergroting van de zeeg van het daknetwerk. Omgekeerd heeft een geringe ver- lenging van de overspanning een aanzienlijke verkleining van de zeeg ten gevolge.
Uit de formule R = ####### ql blijkt nu, dat voor het extra belaste dakvlak de spanningen ¯door vergroting van q toenemen, maar door vergroting van de zeeghoek [alpha] afnemen, terwijl in de overige dakvlakken, voor welke vlakken q niet verandert, de spanningen door verkleining van de zeeghoek [alpha] toenemen. Afhankelijk van de vorm der overkapping blijken de spanningen in de verschil- lende vlakken (welke spanningen natuurlijk evenwicht met elkander zullen maken) bij een verdubbeling van de belas- ting op een der vlakken niet meer dan 25 a 30% groter te worden. Alle spanningen in de soepele overkapping zijn controleerbaar. De veiligheidsfactor kan daarom laag wor- den genomen.
Bij een stijve constructie daarentegen zullen bij verdubbeling van de belasting op een of meer delen der overkapping de spanningen in die delen twee maal zo groot zijn, terwijl in de niet extra belaste delen oncontroleer- bare spanningen kunnen optreden. Een hoge veiligheidsfactor, wat neerkomt op een zware constructie, is dus hier geboden.
Bij een overkapping volgens de uitvinding komen in de schenkels slechts drukspanningen en in de netwerken alleen trekspanningen voor. De schenkels moeten verend'zijn en zoveel mogelijk massief. Holle constructies of vakwerkcon- structies komen daarvoor minder in aanmerking. Steunpunten zijn alleen nodig op de hoeken der polygone overkapping.
Volgens de uitvinding kan men de steunpunten zodanig uit- voeren, dat zij een spannende werking op de overkapping - uitoefenen. Dit bereikt men, als men de einden der schen- kels laat rusten op steunconstructies, die elk bestaat uit van'het voetpunt van de betrokken schenkel af schuin naar binnen gerichte potenen uit een, b.v, verticale, op@trek belastbare verende verbinding tussen het knooppunt dier poten en een grondanker.
<Desc/Clms Page number 5>
Ter toelichting dient de tekening, die een vierkante overkapping volgens die uitvinding zeer schematisch weer- geeft; daarin vertonen: fig. 1 een bovenaanzicht van de kap, fig. 2 een doorsnede over de lijn II-II in fig.l, fig. 3 een bovenaanzicht van de kap bij windbelasting, fig. 4 een doorsnede over de lijn IV-IV in fig.3, en fig. 5 een kap in perspectief en schuin van boven gezien.
In de tekening zijn 1 in een top 2 samenkomende, gebo- gen, verend buigzame schenkels. In de dakvlakken zijn tussen de schenkels netwerken van b.v. staakdraad of -kabel ge- spannen. Deze netwerken bestaan uit pandraden 3, spardraden 4 en anti torsie tuien 5. De onderste nagenoeg horizontale draad 6 is de dakrandkabel. Uit fig.2 blijkt, dat door de zeegan het netwerk de middelste spardraden een flauwe S-vorm hebben. De antitorsie tuien 5 lopen van de schenkels naar de dakrandkabel 6. Hoewel in de tekening een,naar vera houding grof netwerk is gebekend,'kan men het in werkelijkhej zo maken, dat het rechtstreeks de dakbedekking, b.v. pannen, kan dragen.
De schenkels 1 rusten op steunpunten, die elk bestaan uit twee poten 7, welke van het knooppunt $ af schuin naar binnen zijn gericht en een hoek met elkander maken. Door het gewicht der overkapping worden die poten naar,buiten ge- drukt, waardoor aan'de basis der kap een spannende werking daarop wordt uitgeoefend. Om het geheel voor omklappen te behoeden zijn de knooppunten 8 door een op trek belastbare verbinding 9 met een grondanker 10 gekoppeld. @
Uit fig. 3 en 4 blijkt, dat bij eenzijdige extra belas- ting b.v. door de wind (zie pijl 11), de zeeg van het extra belaste dakvlak groter, en die der overige dakvlakken klei- ner wordt.
Daardoor verplaatst de top 2 zich tegen de wind in, totdat het evenwicht tussen de op de schenkels werkende krachten hersteld is. In fig. 3 en 4 geven de getrokken lij- nen de constructie bij eenzijdige extra belasting aan, ter- wijl de situatie bij gelijkmatige belasting gestippeld is getekend. Men kan daardoor zien, hoe de schenkels, de pan- draden en de apardraden bij eenzijdige belasting vervormen.
Wil men de overkapte ruimte aan de zijden begrenzen, dan kan men de daarvoor benodigde wanden, deuren of kloppen aa n de dakrandkabel 6 ophangen.
Overkappingen van de beschreven soort zijn,geschikt voor zeer grote overspanningen, b. v. van lenige tientallen of zelfs van enige honderden meters.