Wat is spanning (in de bouw)?

In de bouwkunde is spanning meestal mechanische spanning: de kracht die per oppervlakte-eenheid op een materiaal werkt. De formule is σ = F / A, met F de kracht in newton en A de oppervlakte in mm². De eenheid is N/mm², wat gelijk is aan MPa (megapascal). Spanning is wat een constructeur vergelijkt met de sterkte van een materiaal: zolang de optredende spanning onder de toelaatbare waarde blijft, houdt het onderdeel het.

Het woord spanning heeft in de bouw nog twee andere betekenissen: elektrische spanning (volt) en de overspanning of spanwijdte van een balk of boog. Dit artikel gaat over de mechanische betekenis.

Soorten spanning

• Drukspanning. Het materiaal wordt samengedrukt, bijvoorbeeld een kolom of fundering.
• Trekspanning. Het materiaal wordt uitgerekt, bijvoorbeeld een trekstang of de onderzijde van een belaste balk.
• Schuifspanning. Twee delen willen langs elkaar schuiven, bijvoorbeeld bij de oplegging van een balk of in een bout.
• Buigspanning. Bij buiging ontstaat aan de ene zijde druk en aan de andere zijde trek.

Rekenvoorbeeld

Een kolom van 100 × 100 mm draagt 10 kN (10.000 N). De oppervlakte is 10.000 mm². De drukspanning is dan 10.000 / 10.000 = 1 N/mm².

Ter vergelijking, karakteristieke sterktes uit de normen:

• Constructiestaal S235: vloeigrens 235 N/mm².
• Beton C20/25: karakteristieke cilinderdruksterkte 20 N/mm².
• Naaldhout C24: karakteristieke buigsterkte 24 N/mm².

Een constructeur rekent niet met deze waarden zelf, maar met rekenwaarden waarin veiligheidsfactoren zijn verwerkt.

Toepassing

1. Materialen gedragen zich verschillend. Beton en metselwerk zijn sterk op druk maar zwak op trek; daarom krijgt beton wapening. Staal is sterk op zowel trek als druk.
2. Spanningsconcentraties. Bij hoeken, gaten en sparingen loopt de spanning plaatselijk op. Daar ontstaan vaak de eerste scheuren.
3. Doorsnede verkleinen = spanning verhogen. Een sleuf of gat in een balk of kolom verkleint de doorsnede. Laat dit altijd beoordelen.

Veelgemaakte fout: spanning en sterkte door elkaar halen. Spanning is wat er in het materiaal optreedt door de belasting; sterkte is wat het materiaal maximaal aankan.

Gerelateerde termen

• Druksterkte
• Elasticiteitsmodulus
• Korrelspanning
• Overspanning
• Spanningsscheur
• Spatkrachten
• Betonstaal

Meer weten over bouwkundige termen? Bekijk onze kennisbank op fredsbouwtekeningen.nl.