Profielwerkstuk - De Natuurkundige Aspecten van de Bouwkunde
-
Hallo,
Ik zit in VWO6 en moet een profielwerkstuk maken. Omdat ik volgend jaar bouwkunde wil gaan studeren, heb ik besloten een PWS te maken over de natuurkundige aspecten van de bouwkunde, voor het vak Natuurkunde. Daarbij denk ik aan bouwfysica en materiaalgebruik. Ik ben daarnaast van plan de Rembrandttoren in Amsterdam als een voorbeeld-gebouw te nemen, zodat ik aan de hand hiervan de verschillende krachten, enzovoort, kan uitleggen.
Een onderwerp verzinnen is makkelijk, maar er daadwerkelijk aan beginnen is het moeilijkste. En aangezien ik niet zo goed weet waar ik moet beginnen is mijn vraag:
Hoe moet ik beginnen?
Wat zijn nog meer natuurkundige aspecten van de bouwkunde?
Welk theorie moet ik weten om de zaken rondom het bouwen van een (stevig/veilig) gebouw te snappen?
Suggesties?Ik ga morgen met een vriendin mee die bouwkunde studeert om een paar lessen te volgen over Mechanica en ik hoop dat ik hiermee een begin kan maken aan mijn PWS.
Alvast bedankt,
Groeten,
Danny Chan -
Hallo,
Ik zit dit jaar in 5 havo en moet uiteraard een Profiel Werkstuk maken, omdat m'n 'partner' en ik techniek heel interessant vinden hebben wij het onderwerp bouwkunde gekozen. Met als hoofdvraag: Wat is de maximale hoogte die de mens kan bouwen met de bouwmaterialen van tegenwoordig?
Bij deze vraag hebben wij ook uiteraard al deelvragen bedacht. Wij willen het hierin hebben over de ontwikkeling van verschillende bouwmethodes in de 21e eeuw; de externe krachten die op een gebouw werken; welke krachten hedendaagse constructies aan kunnen en welke bodem het beste is om op te bouwen. Misschien hebben jullie hier nog tips voor.
Verder willen wij als proef verschillende constructies op hun sterkte testen. Wij vroegen ons af welke constructies het best voor konden gebruiken en welk materiaal. Ook hadden wij de vraag of jullie nog tips hebben voor bronnen om info uit te halen.
Ik hoor graag van jullie, bij voorbaat dank.
Met vriendelijke groet,
Matthijs Cappendijk
-
Beste Danny,
als je al weet wat voor proefjes je wilt gaan doen, dan hoor ik het graag. Dan kan ik je wel helpen met bedenken hoe je ze precies uit gaat voeren.
Gaat het allemaal lukken met de theorie?
Je kan ook altijd bij de bibliotheek langs gaan en vragen naar de maatregelen die ze nemen om de ruimtes te isoleren en/of geluid te dempen.
succes ermee in ieder geval.
met vriendelijke groet,
Joost -
Hallo,
Sorry voor late reactie, laatste tijd nogal druk met ander schoolwerk.
Ik heb paar dingen besloten en ben al begonnen met van alles te verzamelen en uit te werken. Het plan is nu dat ik het gebouw van de Openbare Bibliotheek in Amsterdam ga nemen als voorbeeld-gebouw en dat ik die aan de hand van de informatie die ik van internet/TU-delft/Bieb heb ga onderzoeken: Onderzoeken hoe geluid wordt geisoleerd/warmte wordtafgevoerd/vocht enzovoort. Daarnaast nog kleine proefjes bedenken en uitvoeren die de theorie zouden moeten verifieren. (Hierbij heb ik waarschijnlijk hulp nodig).Dit staat onder andere in mijn inleiding:
"In dit bundel staan de resultaten van het onderzoek die ik heb uitgevoerd, wat wordt gerekend als mijn profielwerkstuk voor Natuurkunde. Ik heb informatie verzameld, theorieën bestudeerd en onderzocht wat de technische/natuurkundige kanten zijn van de bouwkunde, dit met de hulp van professoren, studenten en een uitgebreid assortiment aan boeken op de TU Delft.
Dit profielwerkstuk bestaat uit een inleiding, die u nu aan het lezen bent, de kern van het onderzoek, bestaande uit respectievelijk Algemeen/Toegepaste Theorie, Onderzoek op voorbeeld-gebouw en de Resultaten, en ten slotte een conclusie aan het eind.Mijn profielwerkstuk is vooral gebasseerd op het verzamelen en begrijpen van de verschillende (natuurkundige) theorieën in de bouwkunde, de vindingen verwerken op papier, de theorie toepassen op het voorbeeld-gebouw en het onderzoeksresultaten noteren. Het voorbeeld-gebouw is het Openbare Bibliotheek in Amsterdam Centraal(afgekort: oba) en is gekozen doordat het een prachtige en inspiratievolle gebouw is, zowel architectureel als technisch gezien. "
Dank u
-
beste Danny,
wat voor profielwerkstuk ga je doen. Ga je een gebouw onderzoeken, of ga je er zelf 1 ontwerpen. Dat is allereerst belangrijk.
Als je gaat ontwerpen, dan moet je bedenken wat je wilt ontwerpen, en dan een aantal eisen stellen aan je ontwerp. Dan een aantal alternatieven bedenken en kijken welke het beste is en dan die verder uitwerken.
Mocht je een onderzoek willen doen naar een gebouw, dan is het belangrijk dat je een hoofdvraag formuleert. Hierbij kan je dan een aantal deelvragen formuleren die bij elkaar antwoord geven op de hoofdvraag.
De natuurkunde aspecten in een gebouw zijn er genoeg. Denk aan de constructie van een gebouw, inderdaad de isolatie van warmte, maar ook geluid. Of de fundering naar de bodem waar het gebouw op staat of drijft.....
Ik hoop dat ik je zo een beetje op weg geholpen heb. Mocht je er niet uitkomen met de theorie, dan wil ik je ook graag helpen hoor. Ik hoor het wel.
met vriendelijke groet,
Joost -
Ha Matthijs,
Dit is een groot onderzoek dat jullie van plan zijn te starten. De eerste deelvraag is hierin een mooie theoretische start. De tweede stelt al de constructieve eisen en zal jullie over sneeuw- en windbelasting vertellen. Het verschilt per land hoe hier mee wordt gerekend. De basis is gelijk maar de schalingsfactoren varieren sterk. Mogelijk kunnen jullie hier in afbakenen; bijvoorbeeld door te kiezen voor 1 land waar de toren komt. Kies je voor Nederland, Amsterdam dan hoef je ook geen rekening te houden met aardbevingen bijvoorbeeld. Want ook dit is een externe kracht natuurlijk. Ditzelfde geldt ook voor het bodemtype (deelvraag 4).
De vraag "welke krachten hedendaagse constructies aan kunnen" is te vaag gesteld en wat mij betreft te breed. Maak een keuze in materiaalsoort. Focussen jullie op beton? Hout, staal, glas, bamboo. Elk materiaal kent zijn eigen rekenregels, materiaaleigenschappen. Denk aan het eigen gewicht dat de constructie tevens moet dragen en de mensen, meubels etcetera.
Belangrijk bij een hoog gebouw is de stabiliteit. Dit is een goede bron voor draagconstructies in het algemeen. Hebben jullie ook de Burj Khalifa al bekeken? Daar zouden jullie je ook op kunnen focussen. Wat maakt het dat dit gebouw zo hoog kan zijn?
De eerste stappen, het opzetten van de structuur van je werkstuk, is best lastig dus neem jullie tijd. Ik hoor graag wanneer jullie een stapje verder zijn.
Succes
Noor
-
Beste Noor,
Dank voor snelle reactie, gaan wij veel aan hebben. Wij zien een trip naar het aardbeving wel zitten om de proef uit te voeren.
De hoofdvraag is hetzelfde gebleven, de deelvragen hebben wij wel wat aangepast:
- Welke verschillende bouwmethodes gebruiken wij in Nederland?
-
Welke verschillende gebouwen van welke hoogte zijn er? - Wat voor krachten werken er op een gebouw?
-
Waarom kiezen bouwers in Nederland voor een bepaald materiaal? -
Wat is er fout gegaan bij ingestorte gebouwen?
Wij zitten nog wel met een brok in onze keel, wij weten niet echt welke krachten er op een gebouw werken behalve de externe krachten. Maar nou zijn wij dus opzoek naar krachten die altijd op een gebouw werken.
Ik hoor graag van je.
Met vriendelijke groet,
Matthijs Cappendijk
-
Ha Matthijs,
Wat is uiteindelijk jullie hoofdvraag geworden, is deze hetzelfde gebleven? En hoe zien de deelvragen er nu uit?
Hebben jullie al gehoord van het aardbevingslab op het Science Center? Dit is een heen- en weer schuivende vloer waarop een constructie met de aanwezige materialen kan worden gebouwd. Hier een particulier filmpje waarop zowel vloer als materialen te zien zijn. Met deze materialen kun je verschillende constructies maken. Met of zonder drukstaven, met of zonder extra last. Wanneer je deze met elkaar vergelijkt, is dat best een leuk experiment.
Wat betreft boeken. Misschien is 'kracht en vorm' iets. Mogelijk te lenen in de plaatselijke bieb, of online te vinden als pdf. Ditzelfde geldt voor dictaat dat op de faculteit van bouwkunde wordt gebruikt. Joost de vree (google maar eens) heeft ook veel nuttige informatie. En speel met zoektermen! Engelse woorden werken ook goed.
Succes jongens, bij meer vragen hoor ik het graag.
Tot zover
Noor
-
beste Noor,
Bedankt voor de reactie op mijn vorige vraag, hier hebben wij in ieder geval al veel aan gehad.
Nu zijn wij aanbeland bij de proef deze moeten wij uitschrijven. Wij dachten hierbij aan om 3 verschillende constructies te testen op zijn sterkte door middel van trillingen en er misschien gewichten op te leggen etc. Wij weten alleen niet hoe en met welk materiaal wij zo'n constructie nou eens moesten gaan maken. Misschien heb jij hier nog wat tips voor?
Ook zijn wij nog opzoek naar boeken om informatie uit te halen, wij hebben nu één boek gevonden over het bouwen in de loop der jaren, maar voor de rest krijgen wij alleen maar studie boeken aangewezen. Weet jij misschien nog een paar goede/interessante boeken om te lezen en om er informatie uit te halen. Verder hebben wij ook de deelvragen die te breed waren afgebakend.
Ik hoor graag van je.
Met vriendelijke groet,
Matthijs Cappendijk
-
Ha Matthijs,
Het klopt dat er veel algemene kennis eenvoudig te verkrijgen is voor laagbouw. De twee bouwmethodes hierbij zijn schijven- en skeletbouw. Deze worden ook doorgevoerd voor hoogbouw. Bij de eerste wordt de draagconstructie gevormd door dragende binnen- en buitenwanden en vloerdelen/daken. De skeletbouw kenmerkt zich juist door het gebruik van kolommen en liggers en is daardoor flexibeler in te delen. Deze laatste wordt veel gebruikt bij hoogbouw. In principe is de opzet voor zowel hoog- als laagbouw gelijk. Wat een extra belangrijke factor wordt bij hoogbouw is de standzekerheid van een gebouw, de stabiliteit geheten.
Ik denk dat het kort noemen van bovenstaande zeker nuttig is voor het beantwoorden van je hoofdvraag. Dit kan echter ook aan de hand van de case study zoals jullie aangeven van plan zijn te doen. Leuk idee. Deel het referentie-onderzoekje dan op zodat er overzichtelijk naar voren komt welke bouwmethodes zijn gebruikt en hoe bijvoorbeeld is omgegaan met stabiliteit.
Denk telkens aan je hoofdvraag - hoe wil je deze beantwoorden en weet je daarvoor al genoeg. Want wanneer blijkt dat je de gevonden informatie uiteindelijk niet zal gebruiken in de beantwoording van je hoofdvraag, is het onnodig geweest.Ik zie jullie laatste deelvraag trouwens; dit is een heel leuk te lezen boek.
Vragen?
Succes.
Grt.
Noor -
beste Noor,
dank in ieder geval voor je reactie.
Wij zijn nu aardig aan het opschieten met ons PWS, alleen hebben wij nog wat vraagtekens rondom de eerste deelvraag, want als je gaat zoeken naar bouwmethodes van gebouwen kom je eigenlijk alleen op bouwmethodes van huizen etc. en niet van hoge gebouwen. Kan jij hier misschien nog wat meer over vertellen?
Ook zaten wij te denken om die vraag helemaal te veranderen. Door in plaats van te kijken naar verschillende bouwmethodes naar het gebouw: 'One World Trade Centre' te gaan kijken hoe ze dat hebben opgebouwd. Vind jij dit iets of zou jij het anders doen?
Ik hoor graag van je.
Mvg Matthijs Cappendijk
-
Ha Matthijs,
Een brok in je keel hoeft niet hoor, een beetje googlen helpt al heel wat. Als ik jullie goed begrijp willen jullie weten welke krachten er permanent op een gebouw werken? Wat denken jullie? Heel ingewikkeld is het niet namelijk :)
Belastingen, zoals we dat ook wel noemen, bestaan uit (i) permanente en (ii) variabele belastingen. Permanente krachten zijn het [i]eigen gewicht[/i] van de constructie. Bij een dak kan dit in alle materialen opgesomd worden. Deze krachten werken verticaal en moeten naar de grond worden afgedragen. Naast de [i]permanente[/i] belastingen, is er echter ook nog sprake van [i]variabele[/i] belasting. Deze kan ontstaan door wind en/of sneeuw. Hoe hiermee gerekend wordt, kun je hier lezen.Is dit zo voldoende beantwoord? Ik hoor het wel.
Groet,
Noor -
Ha Matthijs,
Hoe hebben jullie bedacht met kranten te gaan werken? Het klinkt heel leuk, maar ik heb er nog nooit van gehoord. Vernieuwend en tof - hoe gaat het in z'n werk?
Wat betreft de bouwmethodes; er zijn twee hoofd bouwmethodes, maar gebouwen worden niet altijd exact volgens deze methodes geconstrueerd. Sommige constructies kennen gewoonweg een totaal andere vorm en worden met ingenieuze staalconstructies vormgegeven. Het zijn richtlijnen, geen verplichtingen. De betonnen kern waar jullie over spreken, heeft te maken met de stabiliteit van een gebouw. Het totale systeem van het gebouw moet met elkaar samenwerken. Dit kan aan de hand van bijvoorbeeld stabiliteitsverbanden (ook wel windverbanden geheten). Deze stabiliteitsverbanden kunnen de horizontale windkrachten afdragen naar de grond. De monoliete betonconstructie kan dit in principe ook en wordt daarom ook wel benoemd als [i]stabiliteitskern[/i]. Zie dit eens of dit.
Zo een stapje verder?
Succes.
Grt. Noor
-
Beste Noor,
Dank voor je antwoord!
Wij zijn er nu in ieder geval uit wat voor proef we gaan doen. Wij willen onze natuurkunde klas een wolkenkrabber gaan laten bouwen met kranten en dan aan de hand daarvan kijken welke constructies daar uit komen en welke dus het sterkste is. Ook gaan wij uiteraard zelf de proef uitvoer en kijken welke constructie je het best kan gebruiken.
Verder ben ik nu bezig met de bouwmethodes, in je vorige berichtje geef je aan dat er twee constructies/bouwmethodes het meest worden gebruikt, zijn dit de enige twee of zijn er wel meer. Ik had ook gelezen dat er soms gebruik wordt gemaakt van een betonnen of metalen kern in het midden etc. Weet jij misschien een boek of website waar wij hier over wat meer kunnen vinden. Zelf hebben we ook erg veel documentaires gekeken van verschillende gebouwen en hier veel info uit gehaald.
Ik hoor graag van je.
Mvg Matthijs Cappendijk
-
Leuk, goed idee. Misschien is spaghetti ook een interessant materiaal. Geef dan iedereen even veel materiaal. En doe testjes in; Wie het hoogst, wie het stabielst (als je het gebouw uit z'n evenwichtsstand haalt, komt deze er dan in terug). Je kunt met heel weinig materiaal vaak aan al heel goed uit de voeten.
Succes!
-
Beste Noor,
Proef inmiddels uitgevoerd, docenten vonden het een super goede proef en erg interessant. Het werd erg serieus opgepakt en daar zijn wij natuurlijk te vrede mee. Bovendien zijn er erg goede gebouwen gemaakt. Nu zelf ook proberen en mijn eigen conclusie geven. Verder gaat het nu hartstikke goed met onze PWS. Tot zover al bedankt voor je hulp.
Mvg Matthijs Cappendijk
-
Dat klinkt goed, succes jongens!
-
Beste Noor,
Wij willen onze klas in een paar groepjes opdelen en per groep dan een paar kranten, een schaar en plakband geven. De bedoeling hiervan is dan dat zij zo hoog mogelijk gaan bouwen en daar heb je natuurlijk goeie constructies voor nodig. Uit deze proef willen wij halen hoe onze klasgenoten er over denken en welke constructies er dan uiteindelijk het sterkst is. Ook gaan wij zelf deze test uitvoeren, want ik heb zelf al een aantal goeie ideetjes.
Ik hoor graag van je.
Mvg Matthijs Cappendijk
