Sterkte-eigenschappen

Onder belasting ontstaan er spanningen in hout en zal het hout vervormen (buigen, indrukken, uitrekken, torderen) of breken. De term ‘maximale sterkte’ geeft aan bij welke spanning een houten element bezwijkt door scheurvorming. ‘Stijfheid’ geeft de mate van vervorming onder een bepaalde spanning aan. Er zijn buig-, trek-, druk-, schuif- en splijtspanningen. Die kunnen in alle richtingen met de vezel optreden. De eenheid van spanning is N/mm² (Newton per vierkante millimeter).

Als de belasting op het houten element en daardoor de spanning in het houten element zo groot wordt dat het hout breekt (bezwijkt), dan is de maximale sterkte van het hout bereikt. De maximale sterkte bijvoorbeeld bij buiging is de buigsterkte (‘modulus of rupture’, MOR) en bij druk de druksterkte (‘compression strength’). Hout bezwijkt eerder bij belasting onder een hoek t.o.v. de vezelrichting omdat het in deze richting veel minder sterk is dan parallel aan de vezelrichting.

De mate waarin hout vervormt onder belasting is afhankelijk van de stijfheid. Deze wordt uitgedrukt door de elasticiteitsmodulus in N/mm², afgekort als MOE (‘modulus of elasticity’). De stijfheid is de verhouding tussen de vervorming en de belasting waarbij het hout zich elastisch gedraagt. De bandbreedte waarbinnen het hout zich elastisch gedraagt ligt per definitie tussen de 10 en 40 procent van de maximale belasting. Boven deze belasting het is hout plastisch en vervormt het blijvend.

De vorm van bezwijken heeft te maken met de optredende spanning, maar is ook houtsoortspecifiek. Hierdoor ontstaan bijvoorbeeld een splinterige breuk bij de ene houtsoort en een brosse (‘korte’) breuk bij een andere houtsoort.

De duur van de belasting is eveneens van belang. Hout verdraagt kortdurende belastingen aanzienlijk beter dan langdurende ‘statische’ belastingen. Bij langdurende belastingen kan de sterkte van het hout in de tijd afnemen. Als vuistregel geldt dat er geen sterkteafname van het hout optreedt wanneer de langdurende belasting onder de 56 procent van de houtsterkte bij bezwijken blijft.

Bij de keuze voor hout in een constructieve toepassing speelt de houtsoort een rol, maar altijd in combinatie met de houtkwaliteit: volumieke massa, aantal, type en grootte van kwasten, draadverloop en andere onvolkomenheden. De houtkwaliteit heeft met name invloed op de sterkte en minder op de stijfheid van het hout. De volumieke massa speelt een rol omdat over het algemeen zwaarder hout sterker en stijver is dan lichter hout (zie figuur 33). Verder is het houtvochtgehalte belangrijk, want droger hout is sterker (en stijver) dan natter hout. Dit geldt echter tot aan het vezelverzadigingspunt. Wordt het hout natter, dan neemt alleen het watergehalte in de celholten toe en niet in de celwanden. Juist de celwanden geven het hout zijn specifieke sterkte.

Er zijn berekeningen volgens bouwvoorschriften vereist als hout wordt toegepast in constructies. Voor deze berekeningen gelden de regels van de NEN-EN 1995-1-1 (Eurocode 5). Om de berekeningen te kunnen maken, moet de zogenaamde ‘sterkteklasse’ van het toe te passen hout bekend zijn. Voor gezaagd hout gelden de sterkteklassen met bijbehorende sterkte- en stijfheidswaarden in de NEN-EN 338, voor gelamineerd naaldhout geldt NEN-EN14080. Het is verplicht om binnen de CE-markering voor gezaagd hout voor constructief gebruik, de sterkteklasse te declareren; dit geldt ook voor gelamineerd hout. Op basis van de houtsoort, de houtkwaliteit (bepaald volgens NEN 5499, NEN 5493) en de dichtheid, kan de sterkteklasse worden opgezocht in NEN-EN 1912. Sterkteklassen zijn houtsoort- en houtkwaliteitspecifiek en houden rekening met de natuurlijke variatie in hout.

In tabel 3 in paragraaf 3.9 ‘Bepalen van een sterkteklasse’ zijn de meest voorkomende sterkteklasses weergegeven met hun rekenwaardes (5 procent ondergrens).