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
- 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.
- Spanningsconcentraties. Bij hoeken, gaten en sparingen loopt de spanning plaatselijk op. Daar ontstaan vaak de eerste scheuren.
- 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.
