Constructeur
Constructeur
Een constructeur moet ervoor zorgen dat constructies of andere fysische objecten aan hun sterkte eisen voldoet en tegelijk de risico’s tot een minimum beperken. De meest voorkomende oorzaak van het falen van een constructie door scheurvorming of breuk is een gebrek aan voldoende sterkte in het materiaal. Structuren kunnen falen door natuurlijke gebeurtenissen zoals aardbevingen, branden, overstromingen, orkanen, tornado’s, wind, sneeuwval, ijsstormen, enz., of ze kunnen worden veroorzaakt door menselijke activiteiten zoals sloop, renovaties, bouwprojecten, landschapsarchitectuur, uitgraving, herinrichting, enz. Hoe het ook gebeurt, als het ontwerp faalt, kunnen er levens verloren gaan, eigendommen beschadigd worden, bedrijfsprocessen onderbroken worden, rechtszaken aangespannen worden, of grote kosten gemaakt worden. Om dit te voorkomen voert een constructeur “constructie analyses” uit die alle drie ontwerpfasen omvatten – conceptontwikkeling, ontwerpdiensten, en definitieve ontwerpbeoordeling.
Een essentieel onderdeel van elke constructieberekening (ook wel constructie ontwerp genoemd) is het bepalen van de toelaatbare spanning in de constructie op basis van de verwachte bedrijfslasten.
Toelaatbare spanning is de maximale hoeveelheid kracht die in het materiaal kan optreden zonder schade te veroorzaken. Dit maakt de juiste dimensionering van componenten mogelijk en maakt een veilige werking onder normale omstandigheden mogelijk. Als u bijvoorbeeld een product heeft ontworpen die bloot wordt gesteld aan grote belastingen, zal uw constructeur willen weten tegen welke krachten het ontwerp bestand moet zijn, zodat hij/zij de juiste materialen kan dimensioneren.
De toelaatbare spanning verschilt enigszins afhankelijk van het feit of de analyse voor of na het begin van het ontwerp plaatsvindt. Voor het begin van het ontwerp bepaalt de constructeur de vereiste belasting tijdens de planningsfase bij het evalueren van mogelijke locaties voor nutsvoorzieningen en mechanische systemen. Na aanvang van de werkzaamheden is het echter de eerste zorg van de constructeur om ervoor te zorgen dat het eindproduct voldoet aan de functionele eisen in plaats van te anticiperen op toekomstige belastingscenario’s. Hoewel het doel hetzelfde blijft, moeten verschillende benaderingen worden gevolgd omdat elk type constructie unieke kenmerken heeft die van invloed zijn op het vermogen om toegepaste belastingen te weerstaan. Bovendien hebben sommige factoren een grotere invloed dan andere. Om er zeker van te zijn dat het project veilig is, voert de constructeur daarom verschillende soorten berekeningen uit met verschillende technieken. Bij constructieberekeningen worden conclusies getrokken over het gedrag van aan externe belastingen blootgestelde materialen door het berekenen van verplaatsingen of vervormingen.
Constructeur kosten
In feite kan het erg moeilijk zijn om de exacte kosten van een constructeur in te schatten. Hieronder geven we u een inzicht in de kosten van het inhuren een professionele constructeur.
Alle diensten omvatten meestal een basisvergoeding voor de geïnvesteerde tijd van de constructeur. De uurtarieven variëren naargelang de omvang van het project en het soort werk. Voor een klein project kan een constructeur slechts een paar uur tijd nodig hebben. In tegenstelling tot grote projecten kan het meerdere dagen werk vereisen en een aanzienlijke hoeveelheid tijd aan rekenwerk en verslaglegging kosten. Een constructeur rekent tussen de €75 – €150 per uur plus onkosten. Ook kan er voor een vast bedrag op projectbasis gewerkt worden. De exacte kosten zullen echter afhangen van vele factoren, waaronder de volgende:
- De complexiteit van het project
- De grootte of schaal van het project
- De kwalificaties en ervaring van de constructeur
Soorten constructies
Hoewel bij elke vorm van een constructieberekening basisprincipes worden toegepast om de reactie van materialen op belastingen te evalueren, vereisen niet alle constructies dezelfde mate van aandacht. Zoals eerder vermeld, ondergaan gebouwen over het algemeen minder inspecties en evaluaties dan bruggen. Maar zelfs dan moeten gebouwen nog steeds veilig worden ontworpen. Daarom houdt een constructeur zorgvuldig rekening met alle normen die van toepassing zijn. Bij het ontwerpen van een constructie is de eerste stap het selecteren van geschikte componenten en het kiezen van geschikte materialen. Zodra aan deze criteria is voldaan door een constructeur, is de volgende overweging de manier waarop de elementen met elkaar interageren. Een eenvoudige kolom bestaat niet alleen uit rechte stukken die aan elkaar zijn gelast- er zijn verbindingen nodig die grote hoeveelheden gewicht kunnen dragen en bestand zijn tegen corrosie, vorst-dooi, vochtabsorptie, thermische uitzetting en inkrimping, enz. Hierdoor zijn er veel soorten constructies die allemaal identiek zijn.
Experimentele methoden
Testen spelen een cruciale rol bij het helpen van een constructeur om betrouwbare ontwerpen te ontwikkelen. Hoe ingewikkeld een apparaat ook mag lijken, als iemand anders het al met succes heeft bediend, dan is de kans groot dat het werkt. Integendeel, theoretische oplossingen blijken vaak onpraktisch door onvoorziene omstandigheden. Experimenten geven een waardevol inzicht in de werkelijk werkende mechanismen, waardoor we problemen kunnen voorspellen en vooruit kunnen plannen. Daarom worden zij sterk aanbevolen wanneer zij uitvoerbaar zijn. Bepaalde situaties vragen echter om gespecialiseerde testmethoden zoals windtunneltesten, hydrostatische testen, hydrodynamische testen, zandpaaltesten, golftanktesten, aardbevingssimulatortesten, centrifuge testen, enz.
Zodra het experiment begint, controleert de tester de belangrijkste variabelen tot de meetwaarden stabiliseren. De in de loop van de proeven verzamelde gegevens worden volgens specifieke normen geregistreerd. Alle verslagen moeten duidelijke uitleg bevatten over de opzet, de doelstellingen, de methodologie, het proces, de bevindingen, aanbevelingen, enz. Testen stelt een constructeur in staat om fouten in een vroeg stadium te vinden, waardoor kostbare revisies later worden voorkomen.
Wiskundige methoden die een constructeur gebruikt
Zoals eerder vermeld, vertrouwt een constructeur in zijn werk in hoge mate op wiskunde. Een van de redenen hiervoor is dat constructie berekeningen te maken hebben met complexe verschijnselen waarbij talrijke variabelen betrokken zijn die met elkaar in verband staan. Een andere reden is dat wiskundige formulering een logisch kader biedt voor het analyseren van constructieve vraagstukken. Wiskundige modellen variëren van simplistisch tot verfijnd, maar hoe gedetailleerd ook, zij geven doorgaans slechts een deel van de werkelijke wereld weer. Hoewel zij dus nuttig zijn, dienen zij in de eerste plaats als leidraad en niet als afdoend bewijs.
Computers blinken uit in het hanteren van grote hoeveelheden getallen en het snel berekenen van complexe algoritmen. Een constructeur kan daardoor numerieke modellen van constructies verkrijgen en duizenden virtuele proeven in enkele minuten uitvoeren. Numerieke simulatiesoftware ’s voeren programma’s uit met instructies die het gewenste resultaat specificeren. Invoerparameters variëren enigszins van run tot run, zodat gebruikers trends in de resulterende uitkomsten kunnen waarnemen. Computer gegenereerde grafieken met voorspelde uitkomsten worden hulpmiddelen van onschatbare waarde om de resultaten van tests te visualiseren en aanwijzingen te geven voor potentiële storingen.
Computer-Aided Engineering (CAE)
Computer Aided Drafting (CAD), Finite Element Method (FEM), Computational Fluid Dynamics (CFD) en thermische analyse zijn allemaal nuttige softwares voor een constructeur om bestaande constructies te analyseren. CAD is weliswaar duur, maar bespaart talloze uren bij het maken van blauwdrukken in vergelijking met schetsen uit de vrije hand. CFD analyse simuleert de beweging van vloeistoffen in pijpen en vaten, waarbij stroomsnelheden en snelheden nauwkeurig worden voorspeld. Een CFD analyse wordt ook gebruikt voor een thermische analyse waarbij convectie, conductie en geleiding wordt gesimuleerd. Een FEM analyse identificeert zwakke punten in een constructie en stelt verbeteringen voor. Hierdoor kunnen complexe constructies berekend worden.