Als het aan dr.ir. Wim Raven (68) ligt, wordt het ontwerpen van sommige draagconstructies binnenkort een stuk makkelijker. Hij ontwikkelde een eenvoudige formule voor het berekenen van de stabiliteit en sterkte van een staaf van welk materiaal dan ook.
Muziek in de oren van menig civiel-ingenieur in opleiding, die nu voor ieder materiaal een andere ingewikkelde methode moet leren.
Raven gaf jaren colleges in mechanica en bouwconstructie, onder andere bij civiele techniek. “Ik ergerde me eraan dat voor ieder materiaal een andere constructieberekening nodig was”, zegt de promovendus, die sinds drie jaar met pensioen is. “Volgens mij kon het makkelijker, en in de afgelopen vijf jaar heb ik bewezen dat dat zo is.” Raven, die deze week promoveerde, deed fundamenteel mechanicaonderzoek over kip en knik van staven. Knikken is het buigen van een staaf door een belasting in de lengte- of breedterichting. En wat kippen is, legt hij uit met het voorbeeld van een plank over een sloot. “Als je de plank plat legt, buigt hij ver door als je erop gaat staan. Als je hem dwars neerlegt, is hij dikker en buigt minder ver door. Maar als je op de smalle kant staat, kipt hij. Hij wijkt uit in horizontale richting en kiept om, roteert.” Als een staaf te ver kipt of knikt, breekt hij, dus bij berekeningen van constructies moet met deze principes rekening worden gehouden.
Nu berekenen constructeurs de sterkte en stabiliteit van een staaf met erg ingewikkelde methodes. Voor ieder materiaal weer een andere, tot onvrede van Raven. “De rekenmethodes verschillen niet omdat de materialen verschillend zijn, maar omdat er verschillende mensen mee bezig zijn.” In de bouw schrijven normcommissies de berekeningen voor constructies voor. Voor hout, beton en staal bestaat een aparte commissie met een eigen rekenmethode. Wat Raven betreft kan voor ieder materiaal dezelfde formule worden gebruikt, namelijk de formule die hij ontwikkelde tijdens zijn promotieonderzoek. Als gegevens over de materiaaleigenschappen, de afmetingen van de staaf en de belasting zijn ingevuld, kan met een simpele zakrekenmachine de stabiliteit van een staaf worden berekend. De formules zijn eenvoudig, omdat veel is weggelaten, maar kan dat zomaar? “De horizontale en verticale vervorming en de rotatie hebben allemaal invloed op elkaar. Maar ik kwam erachter dat de berekeningen veel eenvoudiger werden door de verticale vervorming los van de andere twee te berekenen. De weinige invloed van deze vereenvoudiging is zó, dat je in het slechtste geval je constructie iets te sterk maakt.”
Lieve Heer
Ook introduceert Raven in zijn dissertatie een alarmfactor n*. Deze geeft de verhouding aan tussen de uiteindelijke vervorming en de uitwijking van de staaf door de belasting. Hiermee gaat hij verder waar Timoshenko gebleven was. Timoshenko, volgens een van Ravens promotoren prof.ing. Jan Vambersky ‘Onze-Lieve-Heer van de mechanica’, nam de beginvervorming van de staaf zelf niet mee. Als n* dichtbij één komt, wordt de vervorming bijna helemaal veroorzaakt door de belasting op de staaf. Dat moet een alarm zijn voor de constructeur dat de maximale belasting van de staaf bijna bereikt is. Constructeurs gebruiken de alarmfactor n al voor knikken. “Om te waarschuwen voor te ver kippen van een staaf, heb ik een andere alarmfactor afgeleid, n*”, zegt Raven. “De waarde van n* moet het liefst groter zijn dan tien.” Dit is een grote marge, maar geen overbodige luxe, meent Raven. Zodra n* dichtbij één komt, neemt de vervorming bij meer belasting niet meer lineair toe, maar veel meer. Met kans op breken.
Of iedereen straks zijn methode gebruikt, vindt Raven moeilijk in te schatten. Niet omdat de rekenmethode niet goed is. “Er is weinig tegenin te brengen, alle materialen gedragen zich volgens de wetten van de mechanica. En waar ze zich verschillend gedragen, zet je dat zelf in de formule door de eigenschappen van het materiaal in te vullen.” De invoering van een nieuwe rekenmethode wordt waarschijnlijk moeilijk door hoe het toezicht op de bouw is georganiseerd. “In de jaren zestig zei hoogleraar mechanica Vreedenburg in een college: ‘Heren, als je niet weet waarom constructies blijven staan, weet dan dat constructies doorgaans uit gewoonte blijven staan.’ Als mensen uit gewoonte een bepaalde rekenmethode gebruiken, zijn ze daar moeilijk vanaf te brengen.”
Als een staaf in een constructie te ver doorbuigt, breekt hij. Om te berekenen hoe sterk een staaf is, gebruiken constructeurs ingewikkelde rekenmethodes, voor ieder materiaal een andere. De simpele formule van Wim Raven, geldig voor zowel hout als staal en beton, kan het leven van de civiel-ingenieur een stuk makkelijker maken. (Foto: Hollandse Hoogte)
Raven gaf jaren colleges in mechanica en bouwconstructie, onder andere bij civiele techniek. “Ik ergerde me eraan dat voor ieder materiaal een andere constructieberekening nodig was”, zegt de promovendus, die sinds drie jaar met pensioen is. “Volgens mij kon het makkelijker, en in de afgelopen vijf jaar heb ik bewezen dat dat zo is.” Raven, die deze week promoveerde, deed fundamenteel mechanicaonderzoek over kip en knik van staven. Knikken is het buigen van een staaf door een belasting in de lengte- of breedterichting. En wat kippen is, legt hij uit met het voorbeeld van een plank over een sloot. “Als je de plank plat legt, buigt hij ver door als je erop gaat staan. Als je hem dwars neerlegt, is hij dikker en buigt minder ver door. Maar als je op de smalle kant staat, kipt hij. Hij wijkt uit in horizontale richting en kiept om, roteert.” Als een staaf te ver kipt of knikt, breekt hij, dus bij berekeningen van constructies moet met deze principes rekening worden gehouden.
Nu berekenen constructeurs de sterkte en stabiliteit van een staaf met erg ingewikkelde methodes. Voor ieder materiaal weer een andere, tot onvrede van Raven. “De rekenmethodes verschillen niet omdat de materialen verschillend zijn, maar omdat er verschillende mensen mee bezig zijn.” In de bouw schrijven normcommissies de berekeningen voor constructies voor. Voor hout, beton en staal bestaat een aparte commissie met een eigen rekenmethode. Wat Raven betreft kan voor ieder materiaal dezelfde formule worden gebruikt, namelijk de formule die hij ontwikkelde tijdens zijn promotieonderzoek. Als gegevens over de materiaaleigenschappen, de afmetingen van de staaf en de belasting zijn ingevuld, kan met een simpele zakrekenmachine de stabiliteit van een staaf worden berekend. De formules zijn eenvoudig, omdat veel is weggelaten, maar kan dat zomaar? “De horizontale en verticale vervorming en de rotatie hebben allemaal invloed op elkaar. Maar ik kwam erachter dat de berekeningen veel eenvoudiger werden door de verticale vervorming los van de andere twee te berekenen. De weinige invloed van deze vereenvoudiging is zó, dat je in het slechtste geval je constructie iets te sterk maakt.”
Lieve Heer
Ook introduceert Raven in zijn dissertatie een alarmfactor n*. Deze geeft de verhouding aan tussen de uiteindelijke vervorming en de uitwijking van de staaf door de belasting. Hiermee gaat hij verder waar Timoshenko gebleven was. Timoshenko, volgens een van Ravens promotoren prof.ing. Jan Vambersky ‘Onze-Lieve-Heer van de mechanica’, nam de beginvervorming van de staaf zelf niet mee. Als n* dichtbij één komt, wordt de vervorming bijna helemaal veroorzaakt door de belasting op de staaf. Dat moet een alarm zijn voor de constructeur dat de maximale belasting van de staaf bijna bereikt is. Constructeurs gebruiken de alarmfactor n al voor knikken. “Om te waarschuwen voor te ver kippen van een staaf, heb ik een andere alarmfactor afgeleid, n*”, zegt Raven. “De waarde van n* moet het liefst groter zijn dan tien.” Dit is een grote marge, maar geen overbodige luxe, meent Raven. Zodra n* dichtbij één komt, neemt de vervorming bij meer belasting niet meer lineair toe, maar veel meer. Met kans op breken.
Of iedereen straks zijn methode gebruikt, vindt Raven moeilijk in te schatten. Niet omdat de rekenmethode niet goed is. “Er is weinig tegenin te brengen, alle materialen gedragen zich volgens de wetten van de mechanica. En waar ze zich verschillend gedragen, zet je dat zelf in de formule door de eigenschappen van het materiaal in te vullen.” De invoering van een nieuwe rekenmethode wordt waarschijnlijk moeilijk door hoe het toezicht op de bouw is georganiseerd. “In de jaren zestig zei hoogleraar mechanica Vreedenburg in een college: ‘Heren, als je niet weet waarom constructies blijven staan, weet dan dat constructies doorgaans uit gewoonte blijven staan.’ Als mensen uit gewoonte een bepaalde rekenmethode gebruiken, zijn ze daar moeilijk vanaf te brengen.”
Als een staaf in een constructie te ver doorbuigt, breekt hij. Om te berekenen hoe sterk een staaf is, gebruiken constructeurs ingewikkelde rekenmethodes, voor ieder materiaal een andere. De simpele formule van Wim Raven, geldig voor zowel hout als staal en beton, kan het leven van de civiel-ingenieur een stuk makkelijker maken. (Foto: Hollandse Hoogte)
Comments are closed.