Temperatuurspanningen
Laatst bijgewerkt: 05-05-2025
Definitie
Temperatuurspanningen zijn interne spanningen in een constructie die ontstaan door temperatuurveranderingen en het verschil in uitzetting of krimp van de gebruikte materialen.
Omschrijving
Bouwmaterialen zoals beton, staal en hout zetten uit bij warmte en krimpen bij kou. Dit fenomeen wordt thermische uitzetting genoemd en de mate waarin een materiaal uitzet, wordt uitgedrukt in de thermische uitzettingscoëfficiënt. Wanneer verschillende materialen met verschillende uitzettingscoëfficiënten in een constructie worden gecombineerd, of wanneer er grote temperatuurverschillen binnen één materiaal optreden, kunnen interne spanningen ontstaan. Deze spanningen, bekend als temperatuurspanningen of thermische spanningen, kunnen leiden tot vervormingen, scheurvorming en schade aan de constructie. Een belangrijk aspect hierbij is de relatie tussen spanning en vervorming. Als materialen vrij kunnen bewegen, treden er minder snel spanningen op. Echter, als de beweging wordt belemmerd, bijvoorbeeld doordat bouwdelen aan elkaar zijn bevestigd, bouwen de spanningen zich op. Om de gevolgen van temperatuurspanningen te beheersen en schade te voorkomen, worden diverse maatregelen toegepast, zoals het aanbrengen van dilatatievoegen.
Oorzaken en gevolgen
Temperatuurspanningen kunnen ontstaan door verschillende factoren. Naast externe temperatuurschommelingen, kan ook interne warmteontwikkeling, zoals bij het uitharden van beton, leiden tot aanzienlijke temperatuurverschillen binnen een constructie en daarmee tot spanningen. De omvang van de spanningen wordt beïnvloed door de grootte en verdeling van de spanningen, de stijfheid van de constructie en de samenstelling en dikte van het materiaal. Onvoldoende of verkeerd geplaatste dilatatievoegen kunnen ongecontroleerde scheurvorming veroorzaken. Langdurige wisselende thermische spanningen kunnen leiden tot thermische vermoeiing, wat componenten kan doen falen.
Beperken van temperatuurspanningen
Een veelgebruikte methode om temperatuurspanningen te beperken is het toepassen van dilatatievoegen, ook wel uitzetvoegen genoemd. Dit zijn strategisch geplaatste openingen of ruimtes tussen bouwdelen die de uitzetting en krimp van materialen kunnen opvangen. Dilatatievoegen fungeren als gecontroleerde 'breekpunten' waar beweging kan plaatsvinden zonder schade aan de rest van de constructie te veroorzaken. Ze zijn essentieel in constructies waar significante temperatuurverschillen worden verwacht. De plaatsing en dimensionering van dilatatievoegen is cruciaal en afhankelijk van onder andere het materiaal en de afmetingen van de constructie. Naast dilatatievoegen kunnen ook andere maatregelen worden getroffen, zoals het gebruik van materialen met een lagere uitzettingscoëfficiënt (hoewel materialen zoals Invar duur zijn voor grootschalige bouwtoepassingen), het aanpassen van de constructieve detaillering, of in specifieke gevallen het wit schilderen van constructieonderdelen om opwarming te beperken.
Vergelijkbare termen
Thermische spanningen |
Uitzettingscoëfficiënt |
Dilatatievoegen
Gebruikte bronnen: