Kruipend hout: kruip door secundaire doorbuiging met de tijd

Zodra constructies in hout worden uitgevoerd, dan moet men rekening houden met het feit dat hout kruipt. Dit is de eigenschap dat hout na de initiële belasting en vervorming extra gaat vervormen met de tijd. Het is een tijdrovende eigenschap en vormt dan ook een belangrijk ontwerpaspect indien houten constructies worden gemaakt. Er treedt als het ware een secundaire doorbuiging door permanente belasting op. Wat is kruipend hout en hoe wordt het uitgerekend?

Invloed van de tijd en kruip

Een balk of plank wordt belast met variabele en permanente belasting. Variabel houdt in dat het er slechts tijdelijk op staat, terwijl permanente belasting van continue aard is. Kruip wordt veroorzaakt door langdurig aanwezig permanente belasting en resulteert in een doorbuiging welke twee keer de initiële belasting is. Oftewel het kan aardig doorzakken. Dit heeft te maken met het geleidelijk aan veranderen van de structuuropbouw van het materiaal zelf. Door de belasting verandert – lees verslechtert het – waardoor de plank of balk na verloop van tijd steeds meer en meer gaat doorhangen. Het effect van kruip is in principe op allerlei materialen en bodemsoorten van toepassing, echter bij hout valt het ten opzichte van staal of beton veel meer op. Daarom moet bij de berekening van de balk extra aandacht aan het permanente deel worden gegeven.

Twee maal de permanente belasting

Wil je de doorbuiging van hout werkelijk uitrekenen dan kun je daarbij onderscheid maken uit:

initiële doorbuiging door permanente belasting;
secundaire doorbuiging door permanente belasting;
doorbuiging ten gevolge van variabele belasting.

Hout wordt verticaal belast door het eigen gewicht en wat er allemaal continu op staat. Zodra die belasting er op staat of ligt dan treedt de initiële doorbuiging per direct op. Daarna verandert de structuur van het materiaal enigszins waardoor het gaat kruipen met de tijd (secundair).

Doorbuigingsberekening

Om de doorbuiging van het materiaal door te rekenen heb je de elasticiteitsmodulus van hout nodig. Standaard dient minimaal E = 9000 N/mm2 te worden aangehouden. Daarnaast moet het traagheidsmoment oftewel de I-waarde worden toegepast. Deze wordt bepaald over de maat van de doorsnede van het hout:

I = 1/12*b*h^3 in mm^4 met;
b = de breedte in mm;
h = de hoogte in mm.

Normaal wordt de doorbuiging als volgt berekend:

δ = 5 * (M;rep) * L^2 / (48*E*I) = 5 * (0,125*Q;rep*L^2)*L^2/(48*E*I) met daarin;
Q;rep = 2*q;permanent + 1*q;variabel oftewel;
δ;initieel = δ;kruip = (0,125*q;permanent*L^4)/(48*E*I);
δ;variabel = (0,125*q;variabel*L^4)/(48*E*I).

Praktijk voorbeeld bij kruipend hout

Stel je voor dat een balk van 2 m met dimensies 56*171 wordt belast met 0,8 kN/m permanente en 1,15 kN/m variabele belasting dan resulteert dat in het volgende:

I = 1/12*56*171^3 = 23.334.318 mm^3;
δ;initieel = δ;kruip = 5 * (0,125*0,8*2000^4)/(48*9000*23.334.318)= 0,8 mm;
δ;variabel = 5 * (0,125*1,15*2000^4)/(48*9000*23.334.318) = 1,2 mm oftewel;
δ;totaal = 2*0,8+1,2 = 2,8 mm < 0,003*2000 = 6 mm en voldoet.

Van 6 mm doorbuiging wordt 1,6 mm veroorzaakt door kruipend hout oftewel in dit voorbeeld 27% van de opgetelde optredende doorbuiging. Uiteraard moet de balk eveneens op sterkte worden gecontroleerd waaruit blijkt dat:

W;benodigd = M;d/σ;max = 5 * 0,125*(0,8*1,2+1,15*1,3)*2000^2/[(150/171)^0,2*144/13] = 568.791 mm^3. De toegepaste balk heeft een W = 1/6*56*171^2 = 272.916 mm^2 oftewel voldoet niet. Een zwaardere balk of dubbele balk is benodigd.
Voor een balk met een lengte van 3 m van 71*196 moet het volgende worden toegepast:

I = 1/12*71*196^3 = 44.549.754 mm^4;
δ;initieel = δ;kruip = 5*(0,125*0,8*3000^4)/(48*9000*44.549.754)= 2,1 mm;
δ;variabel = (0,125*1,15*3000^4)/(48*9000*44.549.754) = 3,02 mm oftewel;
δ;totaal = 2*2,1+3,02 = 7.22 mm < 0,003*3000 = 9 mm.

doorbuiging

Lees verder

© 2012 - 2024 Geinformeerd, het auteursrecht van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming is vermenigvuldiging verboden. Per 2021 gaat InfoNu verder als archief, artikelen worden nog maar beperkt geactualiseerd.

Gerelateerde artikelen

De elasticiteitsmodulus van staalStaal is een prachtig materiaal waarmee grote gebouwen, bruggen en utiliteit mee worden gebouwd. Het is zeer praktisch i…

Hoe reken je de doorbuiging van een betonnen balk door?Voor het berekenen van de doorbuiging van betonbalken, dient een samengestelde EI (elasticiteit * traagheidsmoment) word…

Kruip: verandering van materiaalopbouw met de tijdMaterialen toegepast als constructie-onderdeel dienen voldoende sterkte en stijfheid te bezitten. Aandachtspunt van stij…

Buiging betonvloer: hoeveel buigt een gewapende vloer door?Vloeren worden belast met eigengewicht, rustende belasting en variabel lasten. Standaard wordt de vloer afgewapend op ba…

Gebruik Koppejan om de zetting uit te rekenenIndien grond wordt opgehoogd met bijvoorbeeld een aardebaan voor een weg of nieuwbouw project, dan zal de onderliggende…

Scheuren in de muur, wat is er aan de hand?Het optreden van een scheur in de muur is een indicatie dat er iets niet goed in orde is. Deuren gaan klemmen, plaatseli…

Bronnen en referenties

Inleidingsfoto: Johnnyberg, Rgbstock

Geinformeerd (1.029 artikelen)
Laatste update: 08-06-2020
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Techniek
Bronnen en referenties: 1

Per 2021 gaat InfoNu verder als archief. Het grote aanbod van artikelen blijft beschikbaar maar er worden geen nieuwe artikelen meer gepubliceerd en nog maar beperkt geactualiseerd, daardoor kunnen artikelen op bepaalde punten verouderd zijn. Reacties plaatsen bij artikelen is niet meer mogelijk.