In dit rubriekje lees je kort & krachtig een mooi feitje over hout.
Als je al denkt dat hout sterk is, dan zal het je nog verbazen hoe sterk het is. Ja een takje breek je met twee vingers, en met een flinke trap krijg je een balkje ook nog wel doormidden. En toch kan hout bij sommige krachtsinspanningen zelfs staal overklassen.
Je hoort het vaker, ‘hout is sterker dan staal’. Maar zo boud kan je het niet stellen. De krachtprestaties van beide materialen hangen van allerlei factoren af. Het soort hout en staal wat je vergelijkt, de toepassing, in welke omstandigheden, welke kracht je erop uitoefent, en welke definitie je uberhaupt aan ‘sterkte’ hangt. Vraag op straat aan willekeurige personen de sterkste balk aan te wijzen, en iedereen zal voor staal gaan. Immers, een stalen balk doormidden trappen, dat lukt je simpelweg niet. Dit antwoord is dan ook niet fout te rekenen. In absolute zin is hout gewoon minder sterk (en geloof het of niet: zelfs minder sterk dan glas!).
Sterkte-gewichtverhouding
Maar als we kijken naar de sterkte gerelateerd aan het gewicht, dan is hout wel degelijk een krachtpatser en een interessant materiaal voor bijvoorbeeld constructieve toepassingen. Denk daarbij ook aan constructies met grote overspanningen. Hout kent namelijk een relatief laag eigen gewicht, zo’n 17 keer lager dan staal. Als je de stijfheid relateert aan het gewicht, dan kan je stellen dat hout vergelijkbaar is met staal. De verhouding ‘elasticiteitsmodulus / soortelijk gewicht’ komt ongeveer met elkaar overeen. Wat betreft de sterkte valt deze verhouding nog gunstiger uit.
De definitie van ‘sterkte’ is wat ons betreft ‘de mate waarin een (bouw)materiaal weerstand biedt aan belasting, zonder dat er vervorming of breuk optreedt’. Daarbij zijn druksterkte, buigsterkte en treksterkte cruciale eigenschappen. Voor hout geldt dat het een relatief laag eigen gewicht en, indien goed ontworpen, een hoge ductiliteit heeft. Deze eigenschap maakt het in bepaalde situaties logischer om voor hout te kiezen, dan voor constructies met een hogere eigen massa dat contraproductief kan werken. Denk aan het bouwen in aardbevingsgevoelig gebied, daar heb je baat bij een materiaal wat in enige mate elastisch meebeweegt en minder snel scheurt of breekt.
Bij houtbouw van tegenwoordig hebben we steeds meer te maken met nieuwe samengestelde houtproducten, zoals kruislaaghout (CLT). Door planken aan elkaar te lijmen en te vingerlassen, ontstaan er houten elementen die prima als draagbalk, -vloer of -muur kunnen dienen, prefab geproduceerd worden en ook nog eens CO2 negatief zijn.
Maar al is hout in relatieve zin een zeer sterk constructief bouwmateriaal, dan nog zal per geval bekeken moeten worden of hout (en welk hout) de juiste keuze is.
Sterkteklassen
Je kunt niet elk hout zomaar gebruiken voor constructieve doeleinden. Gezaagd hout moet aan speciale regelgeving voldoen die de sterkte weergeeft *. Naaldhout kent twaalf verschillende sterkteklassen (herkenbaar aan de letter C) en loofhout heeft er 14 (letter D). Achter de letters staat een getal dat de karakteristieke buigsterkte (fm, k) aanduidt.
Net als voor gezaagd hout gelden er ook regels voor het nieuwere gelamineerd hout. Dit hout heeft een eigen indeling in sterkteklassen**, herkenbaar aan de afkorting GL. Deze indeling telt zeven klassen en is onderverdeeld tussen homogeen (GL h; hierbij zijn alle lamellen van dezelfde sterkteklasse) en gecombineerd (GL c; hierbij zijn de buitenste lamellen van een hogere sterkteklasse) gelamineerd hout.
* Conform (NEN-EN 1995 1-1 Eurocode 5: Ontwerp en berekening van houtconstructies) en EN 338 (NEN-EN 338 : Hout voor constructieve toepassingen – Sterkteklassen -)
** Conform EN 14080 (NEN-EN 14080 : Houtconstructies – Gelijmd gelamineerd hout en gelijmd massief hout -)
‘Hout is sterker dan staal’
Superhout
Een onderzoeksteam van de Universiteit van Maryland houdt zich al jaren bezig met het ontwikkelen van ‘superwood’. En inmiddels, door twee modificatieprocessen te combineren, hebben ze ontdekt hoe zij hout radicaal kunnen verbeteren tot een materiaal dat in absolute zin sterker is dan staal.
Hout bestaat uit een netwerk van cellulose, lignine en hemicellulose rondom grote holtes. Door de lignine met behulp van chemicaliën te verwijderen en het gevormde, verhoute hout te ongeveer een dag in een mechanische pers tot 65 graden celsius te verwarmen, storten de individuele celwanden in en pakken de cellulosevezels stevig samen.
Het resulteerde in een dicht, koolstofrijk materiaal dat 12 keer sterker en 10 keer taaier dan vóór de verwerking: met gemak sloegen de onderzoekers hun superwood spijkers door meerdere planken heen, en ging hun superwood mes als boter door de biefstuk. Maar dit hout is ook vijf keer dunner: het kan zelfs zo dun dat het transparant genoeg is om als venster te gebruiken.
Ondanks het gebruik van chemicaliën berekenden de onderzoekers dat de milieueffecten van hun ‘engineered superwood’ nog steeds minder zijn, dan bij bijvoorbeeld productie en gebruik van staal en aluminium.
Meer informatie? Klik op onderstaande bronvermelding(en) of stuur ons een mailtje.
© Foto’s: Unsplash
