Dimensioneren

Dimensioneren is jargon voor het op basis van ervaring en met behulp van relatief eenvoudige vuistregels globaal bepalen van de afmetingen (dimensies) van bouwconstructies.

Het woord wordt veelal gebruikt in samenhang met ontwerpende disciplines als:

• civiele techniek
• bouwkunde
• werktuigbouwkunde

Dimensioneren is niet alleen een ruwe vuistregeltoepassing, maar kan ook zeer systematisch opgezet worden, afhankelijk van de fase van het ontwerp (voorontwerp, hoofdontwerp) en de eisen (normen, veiligheid, gebruik). In de bouwtechniek wordt dimensioneren vaak gebruikt voor balken, kolommen, vloeren, wanden en funderingen, waarbij op basis van belasting, materiaaleigenschappen en geometrie de afmetingen worden bepaald zodat de constructie veilig is en aan gebruiks- en sterktevoorwaarden voldoet.

In de praktijk begint dimensioneren vaak in de voorontwerpfase met benaderende berekeningen (grof dimensioneren) op basis van vuistregels: bijvoorbeeld een balkhoogte ≈ (spanwijdte / 20) of een kolomdoorsnede ≈ (belasting in kN gedeeld door de toelaatbare druk) – deze vuistregels worden gebruikt om een eerste orde maatvoering vast te stellen. Daarna volgt een gedetailleerde structurele berekening (“constructieberekening”) waarin interne krachten, momenten, vervormingen, spanningen en veiligheidstoestanden worden geanalyseerd volgens geldende normen (zoals de Eurocodes). De constructieberekening bepaalt welke afmetingen en materiaaldiktes nodig zijn voor balken, kolommen, platen en wanden.  ^[1]

Een essentieel onderdeel is het opstellen van de interne krachtlijnen: de dwarskrachtenlijn (T-lijn) en de momentenlijn (M-lijn). Deze worden verkregen door de som van krachten en momenten toe te passen per sectie, zones af te bakenen en in verschillende belastingssituaties de maximale momenten te bepalen (bijvoorbeeld waar T = 0)  . Vervolgens kunnen de spanningen berekend worden (bij buiging, normaalkracht, schuifkracht) en wordt gecontroleerd of deze binnen de toelaatbare waarden vallen. Ten slotte worden controleberekeningen gedaan op vervormingen (doorbuiging, scheurvorming) en stabiliteit.^[1]

Stel je hebt een overspanning van 6 meter en je wil een houten balk dimensioneren voor alleen overspanningbelasting (bijvoorbeeld daklast). Via de vuistregel kan je beginnen met een balkhoogte van 6 m / 20 = 0,30 m (dus ~ 300 mm). Daarna voer je een berekening uit: je bepaalt de maximale buigmoment (M) door de belasting en steunpunten, rekent via \sigma = M / W de buigspanning in de doorsnede (met W = weerstandsmoment), en kijkt of de spanning onder de toelaatbare buigspanning van het hout blijft. Als de berekende spanning te hoog is, verhoog je de hoogte of breedte van de balk. Vervolgens controleer je op doorbuiging (met de E-modulus en moment-doorsnede) of de vervorming binnen de grens blijft (bijv. L/200 of L/300).

Door deze combinatie van vuistregels (voor snelle inschatting) en gedetailleerde structurele berekeningen ontstaat een betrouwbaar dimensioneringsontwerp.