Wat is elasticiteitsmodulus?

Wat is elasticiteitsmodulus?

De elasticiteitsmodulus, vaak afgekort als E-modulus of Young’s modulus, is een materiaalconstante die aangeeft hoe stijf een materiaal is — formeel: de verhouding tussen mechanische spanning (kracht per oppervlak) en de daardoor veroorzaakte rek (vervorming per lengte-eenheid) binnen het elastische bereik. Hoe hoger de E-modulus, hoe minder een materiaal vervormt onder dezelfde belasting.

Formule en eenheid

De E-modulus wordt gedefinieerd door de wet van Hooke:

E = σ / ε

Waarbij:
– σ (sigma) = spanning in N/mm² (megapascal, MPa)
– ε (epsilon) = relatieve rek (dimensieloos, ΔL/L)
– E = elasticiteitsmodulus in N/mm² of GPa

Eenheid is altijd druk (vaak GPa = 1000 N/mm²).

Waarden voor bouwmaterialen

Materiaal E-modulus (GPa)
Staal (S235, S355) 210
Aluminium 70
Glas 70
Beton C20/25 30
Beton C30/37 33
Beton C50/60 37
Hout (langs vezel, naaldhout) 10–14
Hout (dwars op vezel) 0,3–0,5
Baksteen-metselwerk 5–15
Rubber/elastomeer 0,01–0,1

Een staaldraad is dus ongeveer zeven keer zo stijf als een betonbalk van hetzelfde formaat.

Toepassing in berekeningen

De E-modulus is onmisbaar bij:

  • Doorbuigingsberekening — δ = F·L³ / (n·E·I)
  • Knikberekening — kritische last hangt af van E·I
  • Trilling- en eigenfrequentie — bepaalt dynamisch gedrag
  • Bepalen van voorspanverliezen in voorgespannen beton
  • Composieten — combineren materialen op stijfheid

Aandachtspunten

  1. E neemt af met temperatuur — staal verliest stijfheid bij brand
  2. Beton heeft een kruipfactor — langeduureffect veel groter
  3. Hout is anisotroop — andere E langs en dwars op de vezel
  4. Initiele E vs. tangent-E — bij niet-lineaire materialen verschilt de waarde

Gerelateerde termen

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