Constructief gedrag doorsneden en bouwmaterialen met de tijd

Binnen de bouw worden vele soorten materialen toegepast. Voor de aanleg van de hoofddraagconstructie betreft het een beperkte hoeveelheid materialen zijnde staal, hout, kalkzandsteen en beton. Hoeveel materiaal in een bepaalde doorsnede moet zitten, hangt af van de overspanning en de belasting welke erop rust. Daarnaast spelen ook materiaaleigenschappen en de profielvorm een belangrijke rol. Wat zijn de kenmerkende ontwerpparameters waarmee materialen bij bepaalde doorsneden kunnen worden toegepast?

Sterkte en stijfheid

Om een doorsnede te kunnen checken of het aan de gestelde eisen voldoet, dienen meerdere eigenschappen bekend te zijn. Wat voor materiaal betreft het en wat is de kwaliteit daarvan? Het vormt de basis van wat een ligger, muur, vloer, fundering of dakconstructie qua belasting aan kan. De doorsnede van een ligger bepaalt hoeveel spanning het kan opnemen, maar ook hoeveel het uiteindelijk zal doorbuigen. Om dat te kunnen bepalen dient voor de sterkte het weerstandsmoment helder te zijn en voor de stijfheid is dat het traagheidsmoment. Dit zijn rekentechnische eenheden van de doorsnede zelf en hoe de vorm is opgebouwd. Kenmerkende is dat als er meer materiaal aan de uiterste doorsnede aanwezig is, dan nemen sterkte en stijfheid tot de tweede en derde macht toe. Wordt dat gecombineerd met een stevig materiaal zoals staal dan kan het veel lasten opnemen.

Verandering van het materiaal

Wordt een doorsnede belast door een opliggende belasting, dan gaat het door het permanente deel direct vervormen. Dit is normaal gedrag van het materiaal, zodat het op spanning komt te staan. De mate van verandering dient echter aan bepaalde eisen te voldoen overeenkomstig de stijfheidseisen. Ook door variabele belasting kan het materiaal bewegen, waarnaast de factor tijd mee gaat spelen. Denk aan hout waarbij de doorbuiging over het permanente deel tot op twee maal de initiële doorbuiging zal zijn. Dit fenomeen heet kruip en is op vele soorten materialen van toepassing. Hoe veranderen hout, staal, beton met de tijd?