Bladwijzers    
Kans A en B    
nPr en nCr    
Ronde tafel    
Met herhaling    
Gemiddelde    
SD berekenen    
Z-score    
P-waarde    
Percentage    
Verschil in %    
Verhoudingen    
Korting    
Btw berekenen    
Winstmarge    
Snelheid    
Dichtheid    
Molariteit    
Molaire massa    
Wet van Ohm    
Schoenmaat    
Staartdeling    
Kgv berekenen    
Ggd berekenen    
Priemfactoren    
Diofantisch    
Gemengd getal    
Afronden    
Abc-formule    
Logaritme    
Poolvorm    
De Moivre    
Rc berekenen    
Evenredigheid    
3D-afstand    
Punt tot lijn    
Afstand GPS    
Kegelsneden    
Kruisproduct    
Determinant    
Sin cos tan    
Opp. driehoek    
Pythagoras    
Cirkelsector    
Omtrekshoek    
Inhoud kubus    
Inhoud balk    
Opp. cilinder    
Inhoud bol    
Inhoud bolkap    
Opp. bolkap    
Inhoud kegel    
Inhoud buis    
Opp. capsule    
Dagen tellen    
Uren vanaf nu    
Tijd optellen    
Tijdsverschil    
Eindwaarde    
ROI berekenen    
IRR berekenen    
Bbp berekenen    
CTR berekenen    
LTV berekenen    
CAC berekenen    
Churn rate    
A/B-test    
SEO-verkeer    
BMI berekenen    
BMR berekenen    
Vetpercentage    
Eiwit per dag    
Koolhydraten    
Vet berekenen    
Golfhandicap    
1RM berekenen    
Hitte-index    
Windchill    
Dauwpunt    
Talstelsels    
Downloadtijd    
Stroomkosten    
kWh naar euro    
Airco kosten    
Kosten kachel    
Gas of stroom    
Besparing led    
Maandbudget    
Laadkosten    
EV vs benzine    
Bandenmaat    
Thuisbatterij    
Aantal tegels    
Gevelopervlak    
Mortel mengen    
Zaagplan hout    
Vloer op rol    
Gordijnmaat    
Graszoden    
Betonblokken    
Bakstenen    
Vlonder    
Hellingbaan    
Voorboren    
Raam opmeten    
Ophanghoogte    
Afschot buis    
Kit berekenen    
Warmteverlies    
Verhuisdozen    
Opbergruimte    
   Toevoegen
Kansrekening en willekeurige getallen: rekenmachines
Kans A en B
Kans A en B
Kans terugrekenen
Kans terugrekenen
Herhaalde kans
Herhaalde kans
Stelling van Bayes
Stelling van Bayes
Verwachtingswaarde
Verwachtingswaarde
Binomiale kans
Binomiale kans
nPr en nCr
nPr en nCr
Ronde tafel
Ronde tafel
Met herhaling
Met herhaling
Willekeurig getal
Willekeurig getal
Gemiddelden en statistiek: rekenmachines
Gemiddelde
Gemiddelde
Modus en mediaan
Modus en mediaan
SD berekenen
SD berekenen
Kwartielen & IQR
Kwartielen & IQR
Frequentietabel
Frequentietabel
Correlatie (r)
Correlatie (r)
Normale verdeling
Normale verdeling
Z-score
Z-score
Interval (95%)
Interval (95%)
Steekproefgrootte
Steekproefgrootte
Vangst-hervangst
Vangst-hervangst
P-waarde
P-waarde
Procenten en verhoudingen: rekenmachines
Percentage
Percentage
Verandering in %
Verandering in %
Verschil in %
Verschil in %
Afwijking in %
Afwijking in %
Verhoudingen
Verhoudingen
Korting
Korting
Btw berekenen
Btw berekenen
Winstmarge
Winstmarge
Snelheid: rekenmachines
Snelheid
Snelheid
Dichtheid en concentratie: rekenmachines
Dichtheid
Dichtheid
Molariteit
Molariteit
Molaire massa
Molaire massa
Natuurkunde en elektriciteit: rekenmachines
Wet van Ohm
Wet van Ohm
Watt naar ampère
Watt naar ampère
Weerstand kleur
Weerstand kleur
Spanningsverlies
Spanningsverlies
Eenheden omrekenen: rekenmachines
Gewicht omrekenen
Gewicht omrekenen
Schoenmaat
Schoenmaat
Gehele getallen: rekenmachines
Staartdeling
Staartdeling
Kgv berekenen
Kgv berekenen
Ggd berekenen
Ggd berekenen
Negatieve getallen
Negatieve getallen
Priemfactoren
Priemfactoren
Diofantisch
Diofantisch
Modulo rekenen
Modulo rekenen
Delers berekenen
Delers berekenen
Romeinse cijfers
Romeinse cijfers
Breuken, decimalen en afronden: rekenmachines
Breuken rekenen
Breuken rekenen
Gemengd getal
Gemengd getal
Vereenvoudigen
Vereenvoudigen
Breuk omzetten
Breuk omzetten
Decimaal naar breuk
Decimaal naar breuk
Afronden
Afronden
Vergelijkingen en ongelijkheden: rekenmachines
Vergelijking (x)
Vergelijking (x)
Stelsel oplossen
Stelsel oplossen
Abc-formule
Abc-formule
Absolute waarde
Absolute waarde
Ongelijkheid x²
Ongelijkheid x²
Veeltermen: rekenmachines
Binomium Newton
Binomium Newton
Wortels: rekenmachines
Wortel herleiden
Wortel herleiden
Wortel berekenen
Wortel berekenen
Machten en logaritmen: rekenmachines
Machten berekenen
Machten berekenen
Logaritme
Logaritme
Aantal cijfers
Aantal cijfers
Wetensch. notatie
Wetensch. notatie
Rekenen ×10ⁿ
Rekenen ×10ⁿ
Halveringstijd
Halveringstijd
Complexe getallen: rekenmachines
Complexe getal
Complexe getal
Poolvorm
Poolvorm
De Moivre
De Moivre
Functies en grafieken: rekenmachines
Rc berekenen
Rc berekenen
Lineaire functie
Lineaire functie
Evenredigheid
Evenredigheid
y = ax² berekenen
y = ax² berekenen
Afstandsformule
Afstandsformule
3D-afstand
3D-afstand
Verdelingspunt
Verdelingspunt
Punt tot lijn
Punt tot lijn
Afstand GPS
Afstand GPS
Kwadraat afsplitsen
Kwadraat afsplitsen
Cirkelvergelijking
Cirkelvergelijking
Kegelsneden
Kegelsneden
Poolcoördinaten
Poolcoördinaten
Rijen: rekenmachines
Rekenkundige rij
Rekenkundige rij
Meetkundige rij
Meetkundige rij
Rij van Fibonacci
Rij van Fibonacci
Recursieve rij
Recursieve rij
Vectoren: rekenmachines
Vectoren berekenen
Vectoren berekenen
Kruisproduct
Kruisproduct
Matrices: rekenmachines
Matrix berekenen
Matrix berekenen
Determinant
Determinant
Inverse matrix
Inverse matrix
Vlakke meetkunde: rekenmachines
Sin cos tan
Sin cos tan
Graden ⇔ radialen
Graden ⇔ radialen
a sin θ + b cos θ
a sin θ + b cos θ
Driehoek berekenen
Driehoek berekenen
Opp. driehoek
Opp. driehoek
Rechthoekige driehoek
Rechthoekige driehoek
Pythagoras
Pythagoras
Hoeken veelhoek
Hoeken veelhoek
Gelijkvormigheid
Gelijkvormigheid
Evenwijdige lijnen
Evenwijdige lijnen
Oppervlakte rechthoek
Oppervlakte rechthoek
Parallellogram
Parallellogram
Oppervlakte trapezium
Oppervlakte trapezium
Cirkel berekenen
Cirkel berekenen
Cirkelsector
Cirkelsector
Omtrekshoek
Omtrekshoek
Oppervlakte ellips
Oppervlakte ellips
Ruimtemeetkunde: rekenmachines
Inhoud kubus
Inhoud kubus
Oppervlakte kubus
Oppervlakte kubus
Inhoud balk
Inhoud balk
Oppervlakte balk
Oppervlakte balk
Inhoud cilinder
Inhoud cilinder
Opp. cilinder
Opp. cilinder
Inhoud bol
Inhoud bol
Oppervlakte bol
Oppervlakte bol
Inhoud bolkap
Inhoud bolkap
Opp. bolkap
Opp. bolkap
Inhoud ellipsoïde
Inhoud ellipsoïde
Opp. ellipsoïde
Opp. ellipsoïde
Inhoud piramide
Inhoud piramide
Piramideoppervlak
Piramideoppervlak
Inhoud kegel
Inhoud kegel
Oppervlakte kegel
Oppervlakte kegel
Inhoud kegelstomp
Inhoud kegelstomp
Opp. kegelstomp
Opp. kegelstomp
Inhoud buis
Inhoud buis
Inhoud capsule
Inhoud capsule
Opp. capsule
Opp. capsule
Datum en tijd: rekenmachines
Leeftijd berekenen
Leeftijd berekenen
Dagen tellen
Dagen tellen
Datum berekenen
Datum berekenen
Uren vanaf nu
Uren vanaf nu
Dag van de week
Dag van de week
Tijd optellen
Tijd optellen
Tijdzones omrekenen
Tijdzones omrekenen
Werktijd berekenen
Werktijd berekenen
Tijdsverschil
Tijdsverschil
Urenregistratie
Urenregistratie
Financiën en economie: rekenmachines
Rente op rente
Rente op rente
Enkelvoudige rente
Enkelvoudige rente
Rente berekenen
Rente berekenen
TVM-rekenmachine
TVM-rekenmachine
Contante waarde
Contante waarde
Eindwaarde
Eindwaarde
ROI berekenen
ROI berekenen
IRR berekenen
IRR berekenen
Terugverdientijd
Terugverdientijd
Gem. rendement
Gem. rendement
Bbp berekenen
Bbp berekenen
Online marketing en advertentiecijfers: rekenmachines
CTR berekenen
CTR berekenen
Conversie (CVR)
Conversie (CVR)
CPC, CPM en CPA
CPC, CPM en CPA
ROAS berekenen
ROAS berekenen
Break-even-CPA
Break-even-CPA
LTV berekenen
LTV berekenen
CAC berekenen
CAC berekenen
Churn rate
Churn rate
A/B-test
A/B-test
A/B-steekproef
A/B-steekproef
SEO-verkeer
SEO-verkeer
Break-evenpunt
Break-evenpunt
Marge en opslag
Marge en opslag
CAGR berekenen
CAGR berekenen
Gezondheid en fitness: rekenmachines
BMI berekenen
BMI berekenen
Slaapcalculator
Slaapcalculator
Caloriebehoefte
Caloriebehoefte
BMR berekenen
BMR berekenen
TDEE berekenen
TDEE berekenen
Ideaal gewicht
Ideaal gewicht
Vetpercentage
Vetpercentage
Vetvrije massa
Vetvrije massa
Calorieverbruik
Calorieverbruik
Eiwit per dag
Eiwit per dag
Macro’s berekenen
Macro’s berekenen
Koolhydraten
Koolhydraten
Vet berekenen
Vet berekenen
Lengte voorspellen
Lengte voorspellen
Sport: rekenmachines
Golfhandicap
Golfhandicap
Tempo berekenen
Tempo berekenen
1RM berekenen
1RM berekenen
Streefhartslag
Streefhartslag
Weer: rekenmachines
Hitte-index
Hitte-index
Windchill
Windchill
Dauwpunt
Dauwpunt
Informatica: rekenmachines
Talstelsels
Talstelsels
Subnetcalculator
Subnetcalculator
Downloadtijd
Downloadtijd
Energie in huis en budget: rekenmachines
Stroomkosten
Stroomkosten
kWh naar euro
kWh naar euro
Kosten per jaar
Kosten per jaar
Airco vermogen
Airco vermogen
Airco kosten
Airco kosten
Kosten kachel
Kosten kachel
Gas of stroom
Gas of stroom
Besparing led
Besparing led
Salaris omrekenen
Salaris omrekenen
Maandbudget
Maandbudget
Auto: rekenmachines
Brandstofkosten
Brandstofkosten
Laadkosten
Laadkosten
EV vs benzine
EV vs benzine
Verbruik berekenen
Verbruik berekenen
Bandenmaat
Bandenmaat
Zonne-energie en batterijen: rekenmachines
Zonne-opbrengst
Zonne-opbrengst
Aantal panelen
Aantal panelen
Terugverdientijd
Terugverdientijd
Thuisbatterij
Thuisbatterij
Wonen en klussen: rekenmachines
Aantal tegels
Aantal tegels
Trap berekenen
Trap berekenen
Beton berekenen
Beton berekenen
Wandoppervlakte
Wandoppervlakte
Behang berekenen
Behang berekenen
Verf berekenen
Verf berekenen
Vloer berekenen
Vloer berekenen
Gevelopervlak
Gevelopervlak
Grind en split
Grind en split
Mortel mengen
Mortel mengen
Helling berekenen
Helling berekenen
Zaagplan hout
Zaagplan hout
Bebouwing en FSI
Bebouwing en FSI
Vloer op rol
Vloer op rol
Isolatie berekenen
Isolatie berekenen
Gordijnmaat
Gordijnmaat
Tv kijkafstand
Tv kijkafstand
Potgrond berekenen
Potgrond berekenen
Graszoden
Graszoden
Betonblokken
Betonblokken
Bakstenen
Bakstenen
Vlonder
Vlonder
Hellingbaan
Hellingbaan
Voorboren
Voorboren
Ventilatievoud
Ventilatievoud
Verf verdunnen
Verf verdunnen
Plint berekenen
Plint berekenen
Raam opmeten
Raam opmeten
Ophanghoogte
Ophanghoogte
Afschot buis
Afschot buis
Aantal schroeven
Aantal schroeven
Houtvolume (m³)
Houtvolume (m³)
Palen en panelen
Palen en panelen
Krimp van hout
Krimp van hout
Kit berekenen
Kit berekenen
Warmteverlies
Warmteverlies
Past het door?
Past het door?
Verhuisdozen
Verhuisdozen
Opbergruimte
Opbergruimte
Zaagplan platen
Zaagplan platen
Doorbuiging plank
Doorbuiging plank

Doorbuiging van een plank berekenen (belasting, overspanning en dikte)

Kies wat je wilt weten en vul dan de dikte, de diepte en de overspanning (afstand tussen de steunen) van de plank, het materiaal en de belasting in. Kies je een materiaal, dan worden een richtwaarde voor de elasticiteitsmodulus en de toelaatbare buigspanning ingevuld, die je kunt aanpassen. Bij terugrekenen geef je de toelaatbare doorbuiging op (in mm of als L/n).

mm
mm
mm
kg
keer
Materiaalwaarden (ingevuld op basis van het materiaal; je kunt ze aanpassen)
GPa
N/mm²
Het resultaat is een schatting met de basisformules voor een gelijkmatige plank met steun aan beide uiteinden. Stijfheid en sterkte verschillen per product, kwaliteit, noesten en vochtgehalte, en de sterkte van verbindingen en plankdragers is niet meegenomen. Kijk bij planken met zware spullen, planken waar iemand op kan gaan staan en constructieve toepassingen in de specificaties van de fabrikant of vraag een constructeur.
Resultaat en figuur
Vul links de dikte, de diepte en de overspanning (afstand tussen de steunen) van de plank, het materiaal en de belasting in en klik op “Berekenen”. Hier verschijnen de maximale doorbuiging (mm), de doorbuigingsverhouding (L/δ), de vergelijking met vuistregels, de buigspanning (ter informatie) en een figuur van de plank met overdreven doorbuiging.

Wat je op deze pagina kunt doen

  • Uit de dikte, de diepte, de overspanning (afstand tussen de steunen), het materiaal en de belasting van een plank zie je de maximale doorbuiging in millimeters en de doorbuigingsverhouding (\(L/\delta\): hoeveel keer de doorbuiging in de overspanning past)
  • Kies een materiaal (sugi, hinoki, grenen of vuren, eiken, multiplex, MDF, spaanplaat, glas, aluminium of staal) en een gebruikelijke waarde voor de elasticiteitsmodulus wordt ingevuld (je kunt de waarde aanpassen)
  • Geef de belasting op als “totaal in kg, gelijkmatig verdeeld”, “kg per meter” of “kg in het midden” en wissel de ondersteuning tussen “op plankdragers (vrij opgelegd)” en “vastgeschroefd aan de zijwanden of in een groef (ingeklemd)”
  • Reken terug vanaf een toelaatbare doorbuiging, zoals “hoogstens 3 mm” of “hoogstens 1/300 van de overspanning”, naar de maximale overspanning, de maximale belasting of de benodigde dikte
  • Houd met een factor rekening met kruip (hout dat onder een langdurige belasting steeds verder doorbuigt) en zie ter informatie de buigspanning naast een gebruikelijke toelaatbare buigspanning van het materiaal
Deze rekenmachine behandelt de plank als een gelijkmatige plank (een balk) die aan beide uiteinden steun heeft en rekent met de basisformules uit de sterkteleer alleen de doorbuiging uit. De elasticiteitsmodulus en de toelaatbare buigspanning zijn veelgebruikte richtwaarden en verschillen bij hetzelfde materiaal sterk per product, kwaliteit, noesten en vochtgehalte. Het draagvermogen (of de plank breekt) wordt alleen ter informatie getoond en is geen garantie voor veiligheid. Voor constructieve onderdelen van een gebouw gelden de eisen uit de Eurocode (NEN-EN 1990 en NEN-EN 1995) en het Bbl; die zijn hier niet verwerkt. Kijk bij planken met zware spullen, planken waar iemand op kan gaan staan en constructieve toepassingen in de specificaties van de fabrikant of vraag een constructeur.

Waarvoor is deze berekening handig?

De plankdikte en de afstand tussen de zijwanden kiezen voor een zelfgemaakte boekenkast (hout en klussen)

“Ik wil een boekenkast van 900 mm breed maken, is 18 mm lamellenplaat genoeg?” is een klassieke vraag bij het bouwen van een boekenkast. Ga je uit van een boekenkast met ook tijdschriften en grote naslagwerken en reken je (ruim genomen) met 30 kg aan boeken per meter, dan zakt een plank van grenen lamellenplaat van 250 mm diep, 18 mm dik en met een overspanning van 860 mm direct na het belasten ongeveer 1,9 mm door en met een kruipfactor van 2 ongeveer 3,8 mm (\(L/224\)). Dat komt boven de vuistregel \(L/300\) uit, dus het kan zichtbaar zijn, en dat kun je met getallen beoordelen.
Met een dikte van 25 mm wordt de doorbuiging \((18/25)^3 \approx 0{,}37\) keer zo groot en met een tussenschot dat de overspanning halveert, wordt hij 1/16. Je kunt vooraf vergelijken wat het best werkt: een dikkere plank, een tussenschot of een minder diepe plank waar minder op past.

Controleren of een gekochte plank kan dragen wat je erop wilt zetten (opslag en meubels)

De planken van meubels die je zelf in elkaar zet, zijn vaak spaanplaat of MDF, met bij dezelfde dikte maar ongeveer een derde van de elasticiteitsmodulus van hout. Zet je in totaal 25 kg aan ordners en tijdschriften op een plank van spaanplaat van 18 mm dik en 300 mm diep met een overspanning van 800 mm, dan geeft de berekening direct na het belasten ongeveer 4,5 mm doorbuiging en op lange termijn rond de 9 mm. Dat onderbouwt de regel “zware boeken en serviesgoed op smalle planken”.
Geeft de fabrikant een draagvermogen op (“houdt maximaal zoveel kg”), dan gaat die waarde voor. Gebruik deze berekening als richtlijn voor planken zonder opgegeven draagvermogen of als je zelf planken toevoegt.

De afstand tussen de plankdragers bepalen voor een wandplank of een keukenplank (wonen en verbouwen)

Monteer je een plank met L-vormige plankdragers aan de muur, dan is de afstand tussen de dragers de overspanning. Steun je een plank van 1.200 mm met twee dragers, dan is de overspanning ongeveer 1.100 mm; een plank van grenen lamellenplaat van 250 mm diep en 20 mm dik met in totaal 20 kg serviesgoed zakt dan direct na het belasten ongeveer 2,3 mm door en met een kruipfactor van 2 ongeveer 4,5 mm (\(L/243\)). Met drie dragers halveert de overspanning en dezelfde belasting geeft maar 1/16 van de doorbuiging.
Het draagvermogen van de dragers zelf en de sterkte van de muur (alleen gipsplaat of in een stijl of de ondergrond) zitten niet in deze berekening, dus controleer die apart met de specificaties van de dragers en met wat er achter de muur zit.

De doorbuiging inschatten van een tv-meubel of aquariumkast met iets zwaars in het midden (elektronica en aquaria)

Een aquarium van 60 cm weegt met water en grind ongeveer 70 tot 80 kg en staat vlak bij het midden van het blad. Hetzelfde gewicht in het midden geeft 1,6 keer zoveel doorbuiging als gelijkmatig verdeeld, dus rekenen met “in het midden” zit aan de veilige kant. Het resultaat verschilt sterk of het blad dik massief hout is of een dun laminaat.
Bij dingen die niet mogen kantelen als de plank doorbuigt, zoals een aquarium of een tv, wil je de doorbuiging vaak binnen 1 tot 2 mm houden en dan is de stand waarmee je terugrekent naar de benodigde dikte handig. Een aquarium hoort in principe op een daarvoor gemaakt onderstel (ook kantelen speelt mee), dus gebruik deze berekening alleen als richtlijn voor het ontwerp van een zelfgemaakt onderstel.

De afstand tussen de onderregels kiezen voor vlonderplanken (tuin en klussen)

Een vlonderplank is een balk die op de regels rust en de overspanning is de afstand tussen de regels (bij een vlonder de onderregels). Neem een vlonderplank van grenen of vuren van 28 × 140 mm (bijvoorbeeld een formaat dat in de bouwmarkt veel voorkomt) op onderregels met een hart-op-hartafstand van 400 mm, met iemand die op de vlonder staat. Komt 30 kg van zijn gewicht midden op één plank terecht, dan zakt die ongeveer 0,17 mm door. Zijn de onderregels 600 mm uit elkaar, dan wordt de doorbuiging \((600/400)^3 \approx 3{,}4\) keer zo groot, ongeveer 0,57 mm.
Je ziet aan de getallen dat de regels dichter bij elkaar zetten het meest helpt tegen een veerkrachtige vloer. Voor een vloer waarop mensen lopen tellen naast de doorbuiging ook sterkte en bevestiging (het aantal schroeven), dus ga uit van de montagehandleiding van de fabrikant, en laat het zo nodig door een constructeur beoordelen.

Ervaren dat “de doorbuiging groeit met de vierde macht van de overspanning” (natuurkunde en techniek op school)

De formule voor de doorbuiging van een balk is een van de eerste formules in een studie sterkteleer. Ze breidt de wet van Hooke (kracht evenredig met uitrekking) uit naar buiging. Dat de overspanning in de vierde macht meetelt en de dikte in de derde, is een inzicht dat je bij het ontwerp van bruggen, gebouwen en machineonderdelen steeds weer tegenkomt.
Controleer met getallen aan een gewone boekenkast dat “10% meer afstand tussen de zijwanden de doorbuiging ongeveer 50% groter maakt (\(1{,}1^4 \approx 1{,}46\))” en dat “een 10% dikkere plank de doorbuiging ongeveer 25% kleiner maakt (\(1 \div 1{,}1^3 \approx 0{,}75\))”. Dan zie je waarom de liggers van bruggen een hoge doorsnede hebben en waarom lange planken in het midden een steun hebben.

Formules en figuren

Traagheidsmoment en weerstandsmoment (hoe de doorsnede van de plank buiging weerstaat)
Figuur
Wiskundige notatie (de gebruikelijke schrijfwijze)
\(I\) \(=\) \(b\) \(\times\) \(h^{3}\) \(\div\ 12\)
\(Z\) \(=\) \(b\) \(\times\) \(h^{2}\) \(\div\ 6\)
In woorden (symbolen vervangen door woorden)
③ \(I\): traagheidsmoment (mm⁴) \(=\) ① \(b\): plankdiepte (mm) \(\times\) ② \(h^3\): dikte \(h\) tot de derde macht \(\div\ 12\)
⑤ \(Z\): weerstandsmoment (mm³) \(=\) \(b\): plankdiepte (mm) \(\times\) ④ \(h^2\): dikte \(h\) in het kwadraat \(\div\ 6\)
De formule in woorden
① Vermenigvuldig de \(b\): plankdiepte met de
② \(h^3\): dikte tot de derde macht en deel door 12. Zo krijg je het
③ \(I\): traagheidsmoment (voor de doorbuiging)
④ Vermenigvuldig dezelfde diepte met de \(h^2\): dikte in het kwadraat en deel door 6. Zo krijg je het
⑤ \(Z\): weerstandsmoment (voor de buigspanning)
Een eenvoudig voorbeeld
Voor een plank van grenen lamellenplaat van 250 mm diep en 18 mm dik zijn het traagheidsmoment en het weerstandsmoment
\(I\): traagheidsmoment \(=\) diepte (250 mm) \(\times\) dikte (18 mm) tot de derde macht \(\div\ 12\)
\(Z\): weerstandsmoment \(=\) diepte (250 mm) \(\times\) dikte (18 mm) in het kwadraat \(\div\ 6\)
\(I = \dfrac{250 \times 18^{3}}{12} = \dfrac{250 \times 5.832}{12} = 121.500\ (\mathrm{mm^4})\)
\(Z = \dfrac{250 \times 18^{2}}{6} = \dfrac{250 \times 324}{6} = 13.500\ (\mathrm{mm^3})\)
Het belangrijkste idee
Buig je een plank door, dan wordt de bovenkant korter, de onderkant langer en blijft de laag in het midden (de neutrale lijn) even lang. Hoe verder een deel van de plank van de neutrale lijn ligt, hoe meer het wordt uitgerekt of ingedrukt en hoe meer het buiging tegenhoudt. Wat de weerstand tegen buigen bepaalt, is dus hoeveel van de doorsnede hoe ver van de neutrale lijn ligt. Het traagheidsmoment \(I\) vat dat samen in één getal. Voor een rechthoekige doorsnede is \(I = \dfrac{b h^3}{12}\). Het belangrijkste is dat de dikte \(h\) in de derde macht meetelt. Ga je van een plank van 18 mm naar een plank van 25 mm, dan wordt \(I\) \(\left(\dfrac{25}{18}\right)^3 \approx 2{,}7\) keer zo groot, dus de doorbuiging wordt ongeveer 1/2,7 zo groot. De diepte \(b\) telt maar één keer mee, dus een twee keer zo diepe plank buigt maar half zo veel door (en een diepere plank krijgt vaak ook twee keer zoveel te dragen, dus er verandert vaak niets). Het weerstandsmoment \(Z = \dfrac{b h^2}{6}\) gebruik je voor de buigspanning (de kracht aan het oppervlak van het materiaal). Het is \(I\) gedeeld door de afstand van de neutrale lijn tot het oppervlak, \(\dfrac{h}{2}\) (\(\dfrac{b h^3}{12} \div \dfrac{h}{2} = \dfrac{b h^2}{6}\)).
Maximale doorbuiging (gelijkmatig verdeelde belasting)
Figuur
Wiskundige notatie (de gebruikelijke schrijfwijze)
\(\delta\) \(=\) \(\dfrac{5}{384}\) \(\times\) \(w\) \(\times\) \(L^{4}\) \(\div\) \(E\) \(\div\) \(I\)
\(\delta\) \(=\) \(\dfrac{1}{384}\) \(\times\) \(w\) \(\times\) \(L^{4}\) \(\div\) \(E\) \(\div\) \(I\)
In woorden (symbolen vervangen door woorden)
⑤ \(\delta\): maximale doorbuiging (mm), vrij opgelegd \(=\) \(\dfrac{5}{384}\) \(\times\) ① \(w\): belasting per mm (N/mm) \(\times\) ② \(L^4\): overspanning \(L\) tot de vierde macht \(\div\) ③ \(E\): elasticiteitsmodulus (N/mm²) \(\div\) ④ \(I\): traagheidsmoment (mm⁴)
\(\delta\): maximale doorbuiging (mm), ingeklemd \(=\) \(\dfrac{1}{384}\) \(\times\) \(w\): belasting per mm (N/mm) \(\times\) \(L^4\): overspanning \(L\) tot de vierde macht \(\div\) \(E\): elasticiteitsmodulus (N/mm²) \(\div\) \(I\): traagheidsmoment (mm⁴)
De formule in woorden
① Neem de \(w\): belasting per mm (de totale belasting \(W\) gedeeld door de overspanning \(L\); kg reken je om naar N door met 9,80665 te vermenigvuldigen),
② vermenigvuldig die met de \(L^4\): overspanning tot de vierde macht en, bij vrij opgelegd, met \(\dfrac{5}{384}\) (bij ingeklemd \(\dfrac{1}{384}\)),
③ deel door de \(E\): elasticiteitsmodulus
④ en door het \(I\): traagheidsmoment zodat je de
⑤ \(\delta\): maximale doorbuiging (hoe ver het midden van de plank zakt)
Een eenvoudig voorbeeld
Een plank van grenen lamellenplaat van 250 mm diep en 18 mm dik (\(I = 121.500\) mm⁴, elasticiteitsmodulus 9 GPa = 9.000 N/mm²) ligt op plankdragers met een overspanning van 900 mm en daarop staat gelijkmatig verdeeld in totaal 30 kg aan boeken (\(30 \times 9{,}80665 \div 900 \approx 0{,}3269\) N per mm). De maximale doorbuiging is
\(\delta\): maximale doorbuiging (vrij opgelegd) \(=\) \(\dfrac{5}{384}\) \(\times\) belasting per mm (0,3269 N/mm) \(\times\) overspanning (900 mm) tot de vierde macht \(\div\) elasticiteitsmodulus (9.000 N/mm²) \(\div\) traagheidsmoment (121.500 mm⁴)
\(\delta = \dfrac{5 \times 0{,}3269 \times 900^{4}}{384 \times 9.000 \times 121.500} = \dfrac{5 \times 0{,}3269 \times 6{,}561 \times 10^{11}}{4{,}199 \times 10^{11}} \approx 2{,}55\ (\mathrm{mm})\)
\(\text{Bij ingeklemde uiteinden:} \ \delta \approx 2{,}55 \times \dfrac{1}{5} \approx 0{,}51\ (\mathrm{mm})\)
Het belangrijkste idee
Dit is de bekende formule uit de sterkteleer voor de maximale doorbuiging van een vrij opgelegde balk onder een gelijkmatig verdeelde belasting. Hij werkt zo voor planken, vloerplanken, brugliggers en elk onderdeel dat aan beide uiteinden steun heeft en van opzij wordt belast. Boven de breuk staat “grootte van de belasting × overspanning tot de vierde macht” en eronder “stijfheid van het materiaal (elasticiteitsmodulus) × weerstand van de doorsnede tegen buigen (traagheidsmoment)”. Het giet het vanzelfsprekende in een formule: hoe zwaarder en langer, hoe meer doorbuiging; hoe stijver en dikker, hoe minder. Het belangrijkste is dat de onderdelen niet even zwaar meetellen. De overspanning \(L\) staat in de vierde macht: 10% meer overspanning geeft \(1{,}1^4 \approx 1{,}46\) keer zo veel doorbuiging, 20% meer geeft \(1{,}2^4 \approx 2{,}07\) keer zo veel. De dikte \(h\) telt in de derde macht mee in \(I\), dus een plank die 10% dikker is, buigt \(1{,}1^3 \approx 1{,}33\) keer minder door. “Een doorhangende plank verhelp je door in het midden een steun te zetten, zodat de overspanning korter wordt, of door een dikkere plank te nemen” volgt uit de vierde macht en de derde macht in deze formule. Bij ingeklemde uiteinden (vastgeschroefd aan de zijwanden of in een groef) kunnen de uiteinden niet draaien, dus de doorbuiging is nog maar \(\dfrac{1}{5}\) van de waarde bij vrij opgelegd. Een echte plank is nooit helemaal ingeklemd en zit ergens tussen beide gevallen in. Wil je aan de veilige kant blijven, reken dan als vrij opgelegd. De belasting \(w\) vul je in als “N per mm”. Is de totale belasting op de plank \(W\) (in N), dan is \(w = W \div L\) en kun je de formule schrijven als \(\delta = \dfrac{5 W L^3}{384 E I}\) (de vierde macht wordt een derde macht). Kilogrammen reken je om naar newton door met 9,80665 te vermenigvuldigen en een elasticiteitsmodulus in GPa wordt N/mm² door met 1.000 te vermenigvuldigen. De rekenmachine doet dat voor je.
Maximale doorbuiging (belasting in het midden, een puntlast)
Figuur
Wiskundige notatie (de gebruikelijke schrijfwijze)
\(\delta\) \(=\) \(P\) \(\times\) \(L^{3}\) \(\div\) \(E\) \(\div\) \(I\) \(\div\ 48\)
\(\delta\) \(=\) \(P\) \(\times\) \(L^{3}\) \(\div\) \(E\) \(\div\) \(I\) \(\div\ 192\)
In woorden (symbolen vervangen door woorden)
⑤ \(\delta\): maximale doorbuiging (mm), vrij opgelegd \(=\) ① \(P\): puntlast in het midden (N) \(\times\) ② \(L^3\): overspanning \(L\) tot de derde macht \(\div\) ③ \(E\): elasticiteitsmodulus (N/mm²) \(\div\) ④ \(I\): traagheidsmoment (mm⁴) \(\div\ 48\)
\(\delta\): maximale doorbuiging (mm), ingeklemd \(=\) \(P\): puntlast in het midden (N) \(\times\) \(L^3\): overspanning \(L\) tot de derde macht \(\div\) \(E\): elasticiteitsmodulus (N/mm²) \(\div\) \(I\): traagheidsmoment (mm⁴) \(\div\ 192\)
De formule in woorden
① Neem de \(P\): puntlast in het midden en vermenigvuldig die met de
② \(L^3\): overspanning tot de derde macht ,
③ deel door de \(E\): elasticiteitsmodulus
④ en door het \(I\): traagheidsmoment , en deel dan nog door 48 bij vrij opgelegd (192 bij ingeklemd), zodat je de
⑤ \(\delta\): maximale doorbuiging (hoe ver het midden, vlak onder de belasting, zakt)
Een eenvoudig voorbeeld
Een eiken plank van 300 mm diep en 25 mm dik (\(I = 390.625\) mm⁴, elasticiteitsmodulus 11 GPa = 11.000 N/mm²) heeft een overspanning van 800 mm en in het midden staat iets van 20 kg (= 196,1 N). De maximale doorbuiging is
\(\delta\): maximale doorbuiging (vrij opgelegd) \(=\) puntlast (196,1 N) \(\times\) overspanning (800 mm) tot de derde macht \(\div\) elasticiteitsmodulus (11.000 N/mm²) \(\div\) traagheidsmoment (390.625 mm⁴) \(\div\ 48\)
\(\delta = \dfrac{196{,}1 \times 800^{3}}{48 \times 11.000 \times 390.625} = \dfrac{196{,}1 \times 5{,}12 \times 10^{8}}{2{,}0625 \times 10^{8}} \approx 0{,}49\ (\mathrm{mm})\)
\(\text{Bij ingeklemde uiteinden:} \ \delta \approx 0{,}49 \times \dfrac{1}{4} \approx 0{,}12\ (\mathrm{mm})\)
Het belangrijkste idee
Dit is de formule voor de maximale doorbuiging van een vrij opgelegde balk met een puntlast in het midden. Vergeleken met de formule voor een gelijkmatige belasting staat de overspanning hier in de derde macht in plaats van de vierde, omdat de belasting als totale kracht wordt opgegeven en niet “per mm” (een gelijkmatig verdeelde belasting met totaal \(W\) geeft ook de derde macht: \(\dfrac{5 W L^3}{384 E I}\)). Bij hetzelfde totale gewicht buigt de plank met de belasting in het midden \(\dfrac{1/48}{5/384} = \dfrac{384}{240} = 1{,}6\) keer zo veel door als wanneer datzelfde gewicht gelijkmatig is verdeeld. Een handige vuistregel: één zwaar ding zoals een tv of een aquarium midden op een plank geeft 60% meer doorbuiging dan boeken van hetzelfde gewicht. Schuif je het zware ding daarentegen naar een uiteinde (dicht bij een steun), dan wordt de doorbuiging veel kleiner. Bij ingeklemde uiteinden wordt de 48 een 192, dus de doorbuiging is \(\dfrac{1}{4}\) van de waarde bij vrij opgelegd. Dat is iets anders dan de \(\dfrac{1}{5}\) bij een gelijkmatig verdeelde belasting.
Doorbuiging op lange termijn (kruip) en de doorbuigingsverhouding L/δ
Wiskundige notatie (de gebruikelijke schrijfwijze)
\(\delta_{\text{lang}}\) \(=\) \(k_c\) \(\times\) \(\delta_0\)
\(n\) \(=\) \(L\) \(\div\) \(\delta_{\text{lang}}\)
In woorden (symbolen vervangen door woorden)
③ \(\delta_{\text{lang}}\): doorbuiging op lange termijn (mm) \(=\) ② \(k_c\): kruipfactor \(\times\) ① \(\delta_0\): doorbuiging direct na het belasten (mm)
⑤ \(n\): noemer van de doorbuigingsverhouding (de \(n\) in \(L/n\)) \(=\) ④ \(L\): overspanning (mm) \(\div\) \(\delta_{\text{lang}}\): doorbuiging op lange termijn (mm)
De formule in woorden
① Vermenigvuldig de \(\delta_0\): doorbuiging direct na het belasten met de
② \(k_c\): kruipfactor (bij hout rekent men vaak met ongeveer 1,5 tot 2) en je krijgt de
③ \(\delta_{\text{lang}}\): doorbuiging op lange termijn
④ Deel de \(L\): overspanning door de doorbuiging op lange termijn en je krijgt de
⑤ \(n\): noemer van de doorbuigingsverhouding . Lees dat als “de doorbuiging is 1/\(n\) van de overspanning” (hoe groter \(n\), hoe kleiner de doorbuiging)
Een eenvoudig voorbeeld
Een plank van sugi met een overspanning van 1.200 mm (300 mm diep, 24 mm dik) draagt 30 kg boeken per meter en zakt direct na het belasten 3,28 mm door. Met een kruipfactor van 2:
doorbuiging op lange termijn \(=\) kruipfactor (2) \(\times\) doorbuiging direct na het belasten (3,28 mm)
\(n\): noemer van de doorbuigingsverhouding \(=\) overspanning (1.200 mm) \(\div\) doorbuiging op lange termijn (6,57 mm)
\(\delta_{\text{lang}} = 2 \times 3{,}28 \approx 6{,}57\ (\mathrm{mm})\)
\(n = 1.200 \div 6{,}57 \approx 183 \quad \Rightarrow \quad \text{de doorbuiging is } 1/183 \text{ van de overspanning}\)
Het belangrijkste idee
Hout en plaatmateriaal van hout (multiplex, MDF, spaanplaat) blijven bij een blijvende belasting langzaam verder doorbuigen (kruip). Bij een plank die jarenlang belast blijft, zoals in een boekenkast, zegt men vaak dat de doorbuiging 1,5 tot 2 keer de beginwaarde bereikt, en meer in een vochtige ruimte of bij spaanplaat. Deze rekenmachine schat de doorbuiging op lange termijn door te vermenigvuldigen met de kruipfactor \(k_c\) (standaard 1, de waarde direct na het belasten; bij staal en glas is kruip te verwaarlozen). Kijk je alleen naar “hoeveel millimeter”, dan zien langere planken altijd slechter uit. Daarom gebruikt men veel de doorbuigingsverhouding \(L/\delta\): “hoe groot is het ten opzichte van de overspanning”. Veelgebruikte vuistregels in de praktijk zijn \(L/300\) (1/300 van de overspanning) of minder voor doorbuiging die nauwelijks opvalt, en voor sommige toepassingen tot ongeveer \(L/200\). Daarnaast wordt vaak een vaste grens als “hoogstens 3 mm” gebruikt. Het zijn vuistregels voor uiterlijk en gebruiksgemak en geen veiligheidsnormen of eisen uit de Eurocode. In deze rekenmachine toetst “Vergelijking met vuistregels” de doorbuiging op lange termijn aan \(L/300\), \(L/200\) en 3 mm.
Terugrekenen (de maximale overspanning en de maximale belasting uit een toelaatbare doorbuiging)
Wiskundige notatie (de gebruikelijke schrijfwijze)
\(L_{\max}^{4}\) \(=\) \(\dfrac{384}{5}\) \(\times\) \(E\) \(\times\) \(I\) \(\times\) \(\delta_a\) \(\div\) \(w\) \(\div\) \(k_c\)
\(w_{\max}\) \(=\) \(\dfrac{384}{5}\) \(\times\) \(E\) \(\times\) \(I\) \(\times\) \(\delta_a\) \(\div\) \(k_c\) \(\div\) \(L^{4}\)
In woorden (symbolen vervangen door woorden)
④ \(L_{\max}^{4}\): maximale overspanning tot de vierde macht \(=\) \(\dfrac{384}{5}\) \(\times\) \(E\): elasticiteitsmodulus (N/mm²) \(\times\) \(I\): traagheidsmoment (mm⁴) \(\times\) ① \(\delta_a\): toelaatbare doorbuiging (mm) \(\div\) ② \(w\): belasting per mm (N/mm) \(\div\) ③ \(k_c\): kruipfactor
⑥ \(w_{\max}\): maximale belasting (N/mm) \(=\) \(\dfrac{384}{5}\) \(\times\) \(E\): elasticiteitsmodulus (N/mm²) \(\times\) \(I\): traagheidsmoment (mm⁴) \(\times\) \(\delta_a\): toelaatbare doorbuiging (mm) \(\div\) \(k_c\): kruipfactor \(\div\) ⑤ \(L^4\): overspanning \(L\) tot de vierde macht
De formule in woorden
① Vermenigvuldig de \(\delta_a\): toelaatbare doorbuiging met de elasticiteitsmodulus \(E\), het traagheidsmoment \(I\) en \(\dfrac{384}{5}\). Deel dat door de
② \(w\): belasting per mm en door de
③ \(k_c\): kruipfactor en je krijgt de
④ \(L_{\max}^{4}\): maximale overspanning tot de vierde macht (voor een gelijkmatig verdeelde belasting, vrij opgelegd; neem de vierdemachtswortel voor de maximale overspanning \(L_{\max}\))
⑤ Deel dezelfde teller door de kruipfactor en door de \(L^4\): overspanning tot de vierde macht en je krijgt de
⑥ \(w_{\max}\): maximale belasting (in N per mm; vermenigvuldig met 1.000 en deel door 9,80665 voor kg per meter)
Een eenvoudig voorbeeld
Op een plank van grenen lamellenplaat (250 mm diep, 18 mm dik, \(I = 121.500\) mm⁴, 9.000 N/mm²) komen boeken van 25 kg per meter (\(25 \times 9{,}80665 \div 1.000 \approx 0{,}2452\) N per mm) en de doorbuiging moet binnen 3 mm blijven. De maximale overspanning (kruipfactor 1) en de maximale belasting bij een overspanning van 900 mm zijn
\(L_{\max}^{4}\): maximale overspanning tot de vierde macht \(=\) \(\dfrac{384}{5}\) \(\times\) elasticiteitsmodulus (9.000) \(\times\) traagheidsmoment (121.500) \(\times\) toelaatbare doorbuiging (3 mm) \(\div\) belasting (0,2452 N/mm) \(\div\) kruipfactor (1)
\(L_{\max} = \sqrt[4]{\dfrac{384 \times 9.000 \times 121.500 \times 3}{5 \times 0{,}2452 \times 1}} = \sqrt[4]{\dfrac{1{,}2597 \times 10^{12}}{1{,}226}} \approx \sqrt[4]{1{,}0275 \times 10^{12}} \approx 1.006{,}8\ (\mathrm{mm})\)
\(w_{\max} = \dfrac{384 \times 9.000 \times 121.500 \times 3}{5 \times 1 \times 900^{4}} = \dfrac{1{,}2597 \times 10^{12}}{3{,}2805 \times 10^{12}} \approx 0{,}384\ (\mathrm{N/mm}) \quad \Rightarrow \quad 0{,}384 \times 1.000 \div 9{,}80665 \approx 39{,}16\ (\mathrm{kg/m})\)
Het belangrijkste idee
Dit is gewoon de doorbuigingsformule \(\delta = \dfrac{5 w L^4}{384 E I} \times k_c\), opgelost naar de grootheid die je wilt weten. Schrijf de voorwaarde “de doorbuiging blijft binnen \(\delta_a\)” als \(\delta_a = \) (rechterkant) en los dan op naar \(L\) voor de maximale overspanning of naar \(w\) voor de maximale belasting. Voor de dikte bereken je eerst het benodigde traagheidsmoment, \(I_{\text{nodig}} = \dfrac{5 w L^4 k_c}{384 E \delta_a}\), en los dan \(I = \dfrac{b h^3}{12}\) op naar \(h\): \(h_{\min} = \sqrt[3]{\dfrac{12 I_{\text{nodig}}}{b}}\) is de benodigde dikte. Bij een puntlast of ingeklemde uiteinden zijn de stappen hetzelfde; alleen de coëfficiënt (\(\dfrac{5}{384}\) wordt \(\dfrac{1}{384}\), \(\dfrac{1}{48}\) of \(\dfrac{1}{192}\)) en de macht van \(L\) (een derde macht bij een totale belasting of puntlast) veranderen. Deze rekenmachine schakelt automatisch om naar jouw keuzes. Geef je de toelaatbare doorbuiging op als \(L/n\) (bijvoorbeeld \(L/300\)), dan groeit \(\delta_a\) zelf mee met de overspanning, zodat de formule voor de maximale overspanning van \(L^{4}\) naar \(L^{3}\) gaat (\(L_{\max} = \sqrt[3]{\dfrac{384 E I}{5 w k_c n}}\)). Om aan de veilige kant te blijven worden de uitkomsten naar beneden afgerond (maximale overspanning op 1 mm, maximale belasting op 0,1) of naar boven (benodigde dikte op 0,1 mm) en worden de doorbuiging en de spanning met die waarden opnieuw berekend (in het voorbeeld: maximale overspanning 1.006,8 mm → 1.006 mm en maximale belasting 39,16 kg/m → 39,1 kg/m). Platen en planken zijn maar in bepaalde diktes te koop, zoals 12, 15, 18, 21, 25 en 30 mm; komt de benodigde dikte uit op 16,4 mm, dan neem je de eerstvolgende maat, bijvoorbeeld 18 mm.
Buigspanning (ter informatie: een maat voor of het materiaal breekt)
Wiskundige notatie (de gebruikelijke schrijfwijze)
\(M\) \(=\) \(w\) \(\times\) \(L^{2}\) \(\div\ 8\)
\(\sigma\) \(=\) \(M\) \(\div\) \(Z\)
In woorden (symbolen vervangen door woorden)
③ \(M\): maximaal buigend moment (N·mm) \(=\) ① \(w\): belasting per mm (N/mm) \(\times\) ② \(L^2\): overspanning \(L\) in het kwadraat \(\div\ 8\)
⑤ \(\sigma\): buigspanning (N/mm²) \(=\) \(M\): maximaal buigend moment (N·mm) \(\div\) ④ \(Z = \dfrac{b h^2}{6}\): weerstandsmoment (mm³)
De formule in woorden
① Vermenigvuldig de \(w\): belasting per mm met de
② \(L^2\): overspanning in het kwadraat en deel door 8 (bij een gelijkmatig verdeelde belasting, vrij opgelegd) en je krijgt het
③ \(M\): maximaal buigend moment (het grootst in het midden van de plank)
④ Deel dat door het \(Z\): weerstandsmoment en je krijgt de
⑤ \(\sigma\): buigspanning (de kracht per oppervlakte-eenheid aan de boven- en onderkant van de plank)
Een eenvoudig voorbeeld
Voor een plank van grenen lamellenplaat met een overspanning van 900 mm, 250 mm diep en 18 mm dik (\(Z = 13.500\) mm³) met gelijkmatig verdeeld in totaal 30 kg aan boeken (0,3269 N per mm), vrij opgelegd, is de buigspanning
\(M\): maximaal buigend moment \(=\) belasting (0,3269 N/mm) \(\times\) overspanning (900 mm) in het kwadraat \(\div\ 8\)
\(\sigma\): buigspanning \(=\) buigend moment (33.097 N·mm) \(\div\) weerstandsmoment (13.500 mm³)
\(M = \dfrac{0{,}3269 \times 900^{2}}{8} = \dfrac{0{,}3269 \times 810.000}{8} \approx 33.097\ (\mathrm{N \cdot mm})\)
\(\sigma = \dfrac{33.097}{13.500} \approx 2{,}45\ (\mathrm{N/mm^2}) \quad \Rightarrow \quad \text{ongeveer } 27\% \text{ van de toelaatbare buigspanning van } 9\ \mathrm{N/mm^2}\)
Het belangrijkste idee
“Doorbuigen” en “breken” zijn twee verschillende zaken. Doorbuiging gaat over uiterlijk en gebruiksgemak, terwijl breken ervan afhangt of de kracht in het materiaal (de spanning) boven de sterkte van het materiaal komt. Bij een balk moet de buigspanning \(\sigma\), het door de belasting veroorzaakte buigend moment \(M\) gedeeld door het weerstandsmoment \(Z\), niet groter zijn dan de toelaatbare buigspanning \(f_b\) van het materiaal. Dat is de maat voor “het breekt niet”. Het maximale buigend moment is \(\dfrac{w L^2}{8}\) (in het midden) bij een gelijkmatig verdeelde belasting, vrij opgelegd; \(\dfrac{w L^2}{12}\) (aan de uiteinden) bij een gelijkmatig verdeelde belasting met ingeklemde uiteinden; \(\dfrac{P L}{4}\) (in het midden) bij een puntlast in het midden, vrij opgelegd; en \(\dfrac{P L}{8}\) (aan de uiteinden) bij ingeklemde uiteinden. Deze rekenmachine schakelt automatisch om naar jouw keuzes. Bij een gewone boekenkast blijft de buigspanning meestal op enkele N/mm², terwijl de toelaatbare buigspanning van hout bij een langdurige belasting grofweg 8 tot 10 N/mm² is. “Hij buigt veel te veel door om er nog mooi uit te zien, lang voordat hij breekt” is dus het normale geval. Een plank wordt dus meestal bepaald door de doorbuiging, en daarom zet deze pagina de doorbuiging voorop. De spanning wordt wel een probleem bij een zware belasting op een dunne plank, bij een zwak materiaal zoals spaanplaat of als de steunen als eerste bezwijken (plankdragers, of schroeven die losgetrokken worden). De hier getoonde toelaatbare buigspanningen zijn veelgebruikte richtwaarden. De echte sterkte verschilt sterk per houtsoort, kwaliteit, noesten, vochtgehalte en product, en de sterkte van verbindingen zoals plankdragers en schroeven zit niet in deze berekening. Deze informatieve weergave is geen garantie voor veiligheid. Kijk bij planken met zware spullen, planken waar iemand op kan gaan staan en constructieve onderdelen van een gebouw in de specificaties van de fabrikant of vraag een constructeur.
Een plank is een balk met steun aan beide uiteinden, dus de maximale doorbuiging is belasting × overspanning tot de vierde macht (de derde macht bij een puntlast) ÷ (elasticiteitsmodulus × traagheidsmoment), vermenigvuldigd met een coëfficiënt (\(\dfrac{5}{384}\), \(\dfrac{1}{384}\), \(\dfrac{1}{48}\) of \(\dfrac{1}{192}\)). Het traagheidsmoment is diepte × dikte tot de derde macht ÷ 12, dus je beperkt het doorzakken het best met een kortere overspanning (die telt in de vierde macht) of een dikkere plank (die telt in de derde macht). Houd bij een langdurige belasting rekening met 1,5 tot 2 keer meer door kruip en gebruik een doorbuigingsverhouding van \(L/300\) tot \(L/200\) of 3 mm als vuistregel. Of de plank breekt, beoordeel je door de buigspanning \(M/Z\) te vergelijken met de toelaatbare buigspanning, maar dat is alleen een richtwaarde en geen garantie voor veiligheid.

Symbolen en begrippen

Symbolen

\(\delta\) delta De maximale doorbuiging (mm). De Griekse letter delta \(\delta\) wordt vaak gebruikt voor een verplaatsing (een verandering van plaats). Op deze pagina is het hoe ver het midden van de plank zakt (ook in het midden bij ingeklemde uiteinden of een puntlast). \(\delta_0\) is de doorbuiging direct na het belasten, \(\delta_{\text{lang}}\) de doorbuiging op lange termijn met kruip en \(\delta_a\) de toelaatbare doorbuiging (a van “allowable”).
\(w\) kleine w De belasting per mm (N/mm), de grootte van een gelijkmatig verdeelde belasting. Het komt van “weight” (gewicht). Het is de totale kracht op de plank \(W\) gedeeld door de overspanning \(L\).
\(W\) hoofdletter W De totale belasting op de plank (N). Een gewicht in kg reken je om naar N door met 9,80665 te vermenigvuldigen. De belasting per mm is \(w = W \div L\).
\(P\) P De puntlast in het midden (N). P is een gangbaar symbool voor een kracht en wordt gebruikt voor een belasting of puntlast.
\(L\) L De overspanning (mm), de L van “lengte”: de afstand tussen de steunen. Gebruik de afstand tussen de binnenkanten van de zijwanden (of tussen de plankdragers) en niet de buitenbreedte van de kast.
\(E\) E De elasticiteitsmodulus (modulus van Young), de E van “elasticiteit”. Hij geeft aan hoe stijf een materiaal is. Je geeft hem op in GPa; in de berekening wordt hij omgerekend naar N/mm² met \(1\ \mathrm{GPa} = 1.000\ \mathrm{N/mm^2}\).
\(I\) I Het traagheidsmoment (mm⁴), de I van het Engelse “moment of inertia of area” (oppervlaktetraagheidsmoment). Het laat zien hoe de vorm van de doorsnede buiging weerstaat. Voor een rechthoek is \(I = \dfrac{b h^3}{12}\).
\(b\) b De plankdiepte (mm). Het is de breedte (“breadth”) van de doorsnede van de balk, de maat van de plank van voor naar achter.
\(h\) h De plankdikte (mm). Het is de hoogte (“height”) van de doorsnede van de balk en telt in de derde macht mee in de doorbuiging, dus heeft het grootste effect. \(h_{\min}\) is de dikte die nodig is om binnen de toelaatbare doorbuiging te blijven.
\(k_c\) k onder c De kruipfactor, met c van “creep” (kruip). Hij geeft aan hoeveel keer de doorbuiging toeneemt bij een langdurige belasting. Standaard is 1 (de doorbuiging direct na het belasten); bij hout en plaatmateriaal van hout rekent men vaak met 1,5 tot 2.
\(n\) n De noemer van de doorbuigingsverhouding \(L/n\): de overspanning gedeeld door de doorbuiging. Lees het als “de doorbuiging is 1/\(n\) van de overspanning”. Bij \(L/300\) is \(n = 300\).
\(M\) M Het maximale buigend moment (N·mm), de M van “moment”. Het geeft aan hoe sterk de belasting de plank probeert te buigen. Bij een gelijkmatig verdeelde belasting, vrij opgelegd, is het in het midden \(\dfrac{w L^2}{8}\).
\(Z\) Z Het weerstandsmoment (mm³), een eigenschap van de doorsnede die je gebruikt om de buigspanning te vinden. Voor een rechthoek is \(Z = \dfrac{b h^2}{6}\).
\(\sigma\) sigma De buigspanning (N/mm²). De Griekse letter sigma \(\sigma\) wordt gebruikt voor spanning (kracht per oppervlakte-eenheid). Je vindt hem met \(\sigma = M \div Z\) en vergelijkt hem met de toelaatbare buigspanning \(f_b\).
\(f_b\) f onder b De toelaatbare buigspanning (N/mm²). De f staat voor een toelaatbare spanning en de kleine b voor “bending” (buigen). Het is de bovenste richtwaarde voor de buigspanning die een materiaal volgens de gebruikelijke aanpak veilig kan dragen bij een langdurige belasting, de referentiesterkte met een veiligheidsfactor.
\(\mathrm{N}\) newton De eenheid van kracht. De zwaartekracht op een voorwerp van 1 kg is ongeveer 9,80665 N (\(1\ \mathrm{kgf} = 9{,}80665\ \mathrm{N}\)). Deze pagina rekent het gewicht dat je in kg invult intern om naar N.
\(\mathrm{N/mm^2}\) newton per vierkante millimeter Een eenheid voor spanning en voor de elasticiteitsmodulus: hoeveel newton kracht op elke vierkante millimeter werkt. Hij is gelijk aan 1 MPa (megapascal) en \(1\ \mathrm{GPa} = 1.000\ \mathrm{N/mm^2}\).
\(\approx\) is ongeveer gelijk aan Het teken voor “ongeveer gelijk aan”. Je gebruikt het als je een waarde die niet precies uitkomt, op een aantal decimalen afrondt.

Begrippen

doorbuiging Hoever een plank of staaf doorbuigt, dus hoe ver hij onder een kracht van opzij naar beneden zakt ten opzichte van de oorspronkelijke stand (mm). Ook wel doorzakken genoemd. Het midden van een plank zakt het meest, dus de “maximale doorbuiging” op deze pagina is hoe ver het midden zakt. Een grote doorbuiging is niet alleen lelijk; de plank kan ook van zijn steunen glijden of een schuifdeur blokkeren.
balk Een lang onderdeel dat bijvoorbeeld aan beide uiteinden wordt ondersteund en doorbuigt onder een belasting van opzij. Planken, vloerregels, brugliggers en de balken van gebouwen kun je allemaal als balk doorrekenen, en de formules op deze pagina zijn de basisformules voor de doorbuiging van een balk uit de sterkteleer.
overspanning De afstand tussen de steunen (mm). Bij een plank is dat de afstand tussen de binnenkanten van de zijwanden of tussen de plankdragers en niet de volledige lengte van de plank. De doorbuiging is evenredig met de vierde macht van de overspanning (de derde macht bij een puntlast), dus als je in het midden een steun zet en zo de overspanning halveert, wordt de doorbuiging 1/16.
gelijkmatig verdeelde belasting Een belasting die gelijkmatig over de hele plank verdeeld is. Een boekenplank vol boeken of een plank vol serviesgoed lijkt hier sterk op. Je geeft haar op als de belasting per mm \(w\) (N/mm). Vul je het totaal \(W\) voor de hele plank in, dan wordt het omgerekend met \(w = W \div L\).
puntlast Een belasting op één plek, bijvoorbeeld één tv of aquarium midden op een plank. Bij hetzelfde gewicht geeft het 1,6 keer zo veel doorbuiging als een gelijkmatig verdeelde belasting. Schuif je de belasting dicht naar een steun, dan wordt de doorbuiging veel kleiner.
vrij opgelegd Een manier van ondersteunen waarbij beide uiteinden alleen op de steunen liggen, zodat de uiteinden vrij kunnen kantelen (draaien). Een verstelbare plank op plankdragers komt hier dicht bij in de buurt en buigt bij dezelfde omstandigheden meer door dan bij ingeklemde uiteinden. Twijfel je, reken dan zo om aan de veilige kant te blijven.
ingeklemd Een manier van ondersteunen waarbij beide uiteinden stevig vastzitten en niet kunnen draaien. Een vaste plank die aan de zijwanden is vastgeschroefd of in groeven zit, komt hier dicht bij in de buurt en de doorbuiging is dan 1/5 van de waarde bij vrij opgelegd (1/4 bij een puntlast). Echte planken zijn nooit helemaal ingeklemd, dus ze zitten ergens tussen beide gevallen in.
elasticiteitsmodulus Een waarde die aangeeft hoe stijf een materiaal is, ook wel modulus van Young of E-modulus genoemd. Bij dezelfde vorm en belasting buigt een materiaal met een twee keer zo grote elasticiteitsmodulus half zo veel door. Veelgebruikte richtwaarden: voor hout langs de vezel 9 tot 16 GPa (nl.wikipedia: Elasticiteitsmodulus), voor MDF ongeveer 3 tot 4 GPa, voor spaanplaat ongeveer 2 tot 3 GPa, voor glas en aluminium ongeveer 70 GPa en voor staal ongeveer 200 tot 210 GPa. Hout is langs de vezel veel stijver dan dwars op de vezel; deze pagina gebruikt de waarde in de lengterichting van de plank (langs de vezel).
traagheidsmoment Een waarde die aangeeft hoe goed de vorm van de doorsnede buiging weerstaat, in mm⁴. Voor een rechthoek is het diepte × dikte tot de derde macht ÷ 12, dus bij een twee keer zo dikke plank wordt het 8 keer zo groot. Dezelfde hoeveelheid materiaal geeft een grotere waarde als je het “op zijn kant” gebruikt (daarom buigt een plank die op zijn kant staat minder door dan een liggende plank).
weerstandsmoment Een eigenschap van de doorsnede die je gebruikt om de buigspanning te vinden, in mm³. Het is het traagheidsmoment gedeeld door de afstand van de neutrale lijn tot het oppervlak (bij een rechthoek de halve dikte), en dat geeft voor een rechthoek diepte × dikte in het kwadraat ÷ 6.
neutrale lijn Buig je een plank door, dan wordt de bovenkant korter en de onderkant langer, maar daartussen zit een laag die niet langer of korter wordt. Die laag is de neutrale lijn (neutrale vlak), bij een rechthoek precies in het midden van de dikte. Hoe verder een deel van de neutrale lijn ligt, hoe meer het wordt uitgerekt of ingedrukt en hoe meer het buiging tegenhoudt.
buigend moment Hoe sterk een belasting een plank probeert te buigen (N·mm). Het wordt bepaald door “kracht × afstand tot de steun”. Bij een plank met een gelijkmatig verdeelde belasting, vrij opgelegd, is het in het midden het grootst: \(\dfrac{w L^2}{8}\). Bij ingeklemde uiteinden is het aan de uiteinden het grootst.
buigspanning De kracht per oppervlakte-eenheid aan het oppervlak (boven- en onderkant) van het materiaal door buiging (N/mm²). Het is het buigend moment ÷ het weerstandsmoment en zolang de spanning niet boven de toelaatbare buigspanning van het materiaal komt, beschouwt men het materiaal als “breekt waarschijnlijk niet”.
toelaatbare buigspanning Een richtwaarde voor de hoogste buigspanning die een materiaal volgens de gebruikelijke aanpak veilig kan dragen bij een langdurige belasting (N/mm²). Het is de referentiesterkte van het materiaal gedeeld door een veiligheidsfactor; voor hout wordt bij een langdurige belasting vaak ongeveer 8 tot 10 N/mm² genoemd. Ze verschilt sterk per kwaliteit, noesten, vochtgehalte en product, dus de waarden op deze pagina zijn alleen ter informatie en geen garantie voor veiligheid.
kruip Het verschijnsel dat de vervorming na verloop van tijd langzaam toeneemt als een vaste belasting blijft werken. Het is duidelijk merkbaar bij materialen op houtbasis zoals massief hout, multiplex, MDF en spaanplaat, waar de doorbuiging op lange termijn vaak 1,5 tot 2 keer de waarde direct na het belasten bereikt, en meer in een vochtige omgeving. Bij staal en glas op kamertemperatuur is het te verwaarlozen.
doorbuigingsverhouding De overspanning gedeeld door de doorbuiging (\(L/\delta\)); die laat zien welk deel van de overspanning de doorbuiging is. Een veelgebruikte vuistregel is dat \(L/300\) (1/300 van de overspanning) of minder nauwelijks opvalt, terwijl \(L/200\) afhankelijk van het gebruik kan storen. Het is een vuistregel voor uiterlijk en gebruiksgemak en geen veiligheidsnorm.
lamellenplaat Een brede plank die is gemaakt door smalle stroken hout (lamellen) met de vezelrichting dezelfde kant op naast elkaar te lijmen. Lamellenplaat van grenen is een gangbaar plankmateriaal in de bouwmarkt. Het trekt minder krom en is gelijkmatiger van kwaliteit dan een massieve plank, maar de elasticiteitsmodulus is ongeveer gelijk aan die van het hout waarvan het is gemaakt.
MDF Een plaat van houtvezels die met hars aan elkaar zijn gelijmd; de letters staan voor Medium Density Fibreboard. Het oppervlak is vlak en makkelijk te bewerken, maar de elasticiteitsmodulus is minder dan de helft van die van hout (ongeveer 3 tot 4 GPa), dus MDF buigt snel door en vertoont meer kruip. Bij dezelfde dikte buigt het meer door dan een lamellenplaat.
spaanplaat Een plaat van houtspaanders die met hars aan elkaar zijn gelijmd, vaak met een melamine-afwerking gebruikt voor de planken van meubels die je zelf in elkaar zet. De elasticiteitsmodulus is laag (ongeveer 2 tot 3 GPa) en de plaat is niet erg sterk, dus ze doet het slechter bij zowel doorbuiging als draagvermogen. Ze is niet geschikt voor lange planken of zware boeken.
newton De eenheid van kracht (symbool N). Op een voorwerp van 1 kg werkt door de aarde een zwaartekracht van ongeveer 9,80665 N. Deze pagina rekent het gewicht in kg dat je invult intern om naar newton. Een kracht van 1 N is ongeveer het gewicht van een voorwerp van 100 gram.

Handig om vooraf te weten

Dit helpt je om de berekening op deze pagina met echt begrip te gebruiken, en niet alleen door op de knop te drukken.
Loop je vast, dan is terugkeren naar deze onderwerpen de snelste weg vooruit.

Machten (klas 1-2, 12-14 jaar)
  • Een getal een aantal keer met zichzelf kunnen vermenigvuldigen, zoals \(18^3 = 18 \times 18 \times 18 = 5.832\)
  • Kunnen vergelijken hoe machten werken, zoals “twee keer zo dik is 8 keer (derde macht)” en “twee keer zo veel overspanning is 16 keer (vierde macht)”
Evenredig en omgekeerd evenredig (klas 1-2, 12-14 jaar)
  • Begrijpen dat een twee keer zo grote belasting twee keer zo veel doorbuiging geeft (evenredig), terwijl een twee keer zo grote elasticiteitsmodulus de helft van de doorbuiging geeft (omgekeerd evenredig)
  • Een breuk kunnen lezen als “wat boven de breukstreep staat, is evenredig; wat eronder staat, is omgekeerd evenredig”
Formules met letters en formules herleiden (klas 2-3, 13-15 jaar)
  • Getallen kunnen invullen in een formule zoals \(\delta = \dfrac{5 w L^4}{384 E I}\)
  • Als \(\delta\) bekend is en je \(L\) wilt weten, de formule kunnen herschrijven tot de vorm \(L^4 = \cdots\) (terugrekenen)
Wortels en n-demachtswortels (klas 3-4, 14-16 jaar)
  • Weten dat \(\sqrt[4]{x}\) (de vierdemachtswortel) het getal is dat tot de vierde macht \(x\) geeft, en \(\sqrt[3]{x}\) (de derdemachtswortel) het getal dat tot de derde macht \(x\) geeft
  • Weten dat een vierdemachtswortel de wortel van de wortel is (\(\sqrt[4]{x} = \sqrt{\sqrt{x}}\))
Wetenschappelijke notatie en rekenen met grote getallen (klas 3-4 en natuurkunde, 14-16 jaar)
  • Grote getallen kunnen noteren als \(4{,}096 \times 10^{11}\) en ermee kunnen vermenigvuldigen en delen
  • Eenheden kunnen omrekenen, zoals \(1\ \mathrm{GPa} = 1.000\ \mathrm{N/mm^2}\) en \(1\ \mathrm{kgf} = 9{,}80665\ \mathrm{N}\)
Kracht, druk en de wet van Hooke (natuurkunde, klas 2-4, 13-16 jaar)
  • Begrijpen hoe de eenheid van kracht, de newton (N), samenhangt met de zwaartekracht op een massa in kg (ongeveer 9,8 N per kg)
  • Het idee kennen van de wet van Hooke, “kracht en vervorming zijn evenredig” (de elasticiteitsmodulus is de materiaalversie ervan)
  • Begrijpen dat druk en spanning “kracht per oppervlakte-eenheid” zijn

Berekenen met Excel

Kopieer de hele tabel hieronder en plak die in cel A1 van Excel. Het werkt direct.
Tabel voor het traagheidsmoment en het weerstandsmoment
Plankdiepte b (mm) 250
Plankdikte h (mm) 18
Traagheidsmoment I (mm⁴) =B1*B2^3/12
Weerstandsmoment Z (mm³) =B1*B2^2/6
Tabel voor de maximale doorbuiging (gelijkmatig verdeelde belasting, vrij opgelegd)
Plankdiepte b (mm) 250
Plankdikte h (mm) 18
Overspanning L (mm) 900
Elasticiteitsmodulus E (GPa) 9
Totale belasting W (kg) 30
Kruipfactor k_c 1
Traagheidsmoment I (mm⁴) =B1*B2^3/12
Belasting per mm w (N/mm) =B5*9,80665/B3
Maximale doorbuiging δ (mm) =5*B8*B3^4/(384*B4*1000*B7)*B6
Doorbuigingsverhouding L/δ, noemer n =B3/B9
Tabel voor de maximale doorbuiging (puntlast in het midden, vrij opgelegd)
Plankdiepte b (mm) 300
Plankdikte h (mm) 25
Overspanning L (mm) 800
Elasticiteitsmodulus E (GPa) 11
Puntlast in het midden P (kg) 20
Traagheidsmoment I (mm⁴) =B1*B2^3/12
Maximale doorbuiging δ (mm) =B5*9,80665*B3^3/(48*B4*1000*B6)
Tabel om terug te rekenen: maximale overspanning en maximale belasting (gelijkmatig verdeelde belasting, vrij opgelegd)
Plankdiepte b (mm) 250
Plankdikte h (mm) 18
Elasticiteitsmodulus E (GPa) 9
Belasting per meter w (kg/m) 25
Toelaatbare doorbuiging δa (mm) 3
Kruipfactor k_c 1
Overspanning L (mm, voor de maximale belasting) 900
Traagheidsmoment I (mm⁴) =B1*B2^3/12
Maximale overspanning L_max (mm) =(384*B3*1000*B8*B5/(5*B4*9,80665/1000*B6))^(1/4)
Maximale belasting w_max (kg/m) =384*B3*1000*B8*B5/(5*B6*B7^4)*1000/9,80665
Tabel voor de buigspanning (gelijkmatig verdeelde belasting, vrij opgelegd)
Plankdiepte b (mm) 250
Plankdikte h (mm) 18
Overspanning L (mm) 900
Totale belasting W (kg) 30
Toelaatbare buigspanning f_b (N/mm²) 9
Weerstandsmoment Z (mm³) =B1*B2^2/6
Maximaal buigend moment M (N·mm) =B4*9,80665/B3*B3^2/8
Buigspanning σ (N/mm²) =B7/B6
Aandeel van de toelaatbare buigspanning (%) =B8/B5*100
Na het plakken zijn de bovenste rijen van kolom B je invoer en de onderste rijen het automatisch berekende resultaat.
De eerste tabel is een plank van 250 mm diep en 18 mm dik: B3 wordt 121500 (mm⁴) en B4 wordt 13500 (mm³). De tweede tabel is grenen lamellenplaat (9 GPa) met een overspanning van 900 mm en in totaal 30 kg: B9 is ongeveer 2,55 (mm) en B10 ongeveer 352 (de doorbuiging is 1/352 van de overspanning). Voor ingeklemde uiteinden haal je in B9 het “5*” weg, zodat er staat “=B8*B3^4/(384*B4*1000*B7)*B6”.
De derde tabel is eiken (11 GPa) met een overspanning van 800 mm en 20 kg in het midden: B7 is ongeveer 0,49 (mm). Voor ingeklemde uiteinden verander je “48” in “192”. De vierde tabel gaat uit van een toelaatbare doorbuiging van 3 mm en 25 kg per meter: B9 is ongeveer 1006,8 (mm; de rekenmachine rondt voor de veiligheid naar beneden af en toont 1.006) en B10 ongeveer 39,16 (kg/m; de rekenmachine rondt af naar beneden op 0,1 en toont 39,1). De vijfde tabel is de buigspanning: B8 is ongeveer 2,45 (N/mm²) en B9 ongeveer 27 (%).
“^” is machtsverheffen (B2^3 is de dikte tot de derde macht), “*” is vermenigvuldigen en “/” is delen. De elasticiteitsmodulus vul je in GPa in en in de formule wordt met 1000 vermenigvuldigd om N/mm² te krijgen.

Berekenen met Google Spreadsheets

Kopieer de hele tabel hieronder en plak die in cel A1 van Google Spreadsheets. Het werkt direct.
Tabel voor het traagheidsmoment en het weerstandsmoment
Plankdiepte b (mm) 250
Plankdikte h (mm) 18
Traagheidsmoment I (mm⁴) =B1*B2^3/12
Weerstandsmoment Z (mm³) =B1*B2^2/6
Tabel voor de maximale doorbuiging (gelijkmatig verdeelde belasting, vrij opgelegd)
Plankdiepte b (mm) 250
Plankdikte h (mm) 18
Overspanning L (mm) 900
Elasticiteitsmodulus E (GPa) 9
Totale belasting W (kg) 30
Kruipfactor k_c 1
Traagheidsmoment I (mm⁴) =B1*B2^3/12
Belasting per mm w (N/mm) =B5*9,80665/B3
Maximale doorbuiging δ (mm) =5*B8*B3^4/(384*B4*1000*B7)*B6
Doorbuigingsverhouding L/δ, noemer n =B3/B9
Tabel voor de maximale doorbuiging (puntlast in het midden, vrij opgelegd)
Plankdiepte b (mm) 300
Plankdikte h (mm) 25
Overspanning L (mm) 800
Elasticiteitsmodulus E (GPa) 11
Puntlast in het midden P (kg) 20
Traagheidsmoment I (mm⁴) =B1*B2^3/12
Maximale doorbuiging δ (mm) =B5*9,80665*B3^3/(48*B4*1000*B6)
Tabel om terug te rekenen: maximale overspanning en maximale belasting (gelijkmatig verdeelde belasting, vrij opgelegd)
Plankdiepte b (mm) 250
Plankdikte h (mm) 18
Elasticiteitsmodulus E (GPa) 9
Belasting per meter w (kg/m) 25
Toelaatbare doorbuiging δa (mm) 3
Kruipfactor k_c 1
Overspanning L (mm, voor de maximale belasting) 900
Traagheidsmoment I (mm⁴) =B1*B2^3/12
Maximale overspanning L_max (mm) =(384*B3*1000*B8*B5/(5*B4*9,80665/1000*B6))^(1/4)
Maximale belasting w_max (kg/m) =384*B3*1000*B8*B5/(5*B6*B7^4)*1000/9,80665
Tabel voor de buigspanning (gelijkmatig verdeelde belasting, vrij opgelegd)
Plankdiepte b (mm) 250
Plankdikte h (mm) 18
Overspanning L (mm) 900
Totale belasting W (kg) 30
Toelaatbare buigspanning f_b (N/mm²) 9
Weerstandsmoment Z (mm³) =B1*B2^2/6
Maximaal buigend moment M (N·mm) =B4*9,80665/B3*B3^2/8
Buigspanning σ (N/mm²) =B7/B6
Aandeel van de toelaatbare buigspanning (%) =B8/B5*100
Dezelfde formules als in Excel werken zo (ook “^” voor machtsverheffen). Kopieer de hele tabel, plak die in cel A1 en vervang de getallen in kolom B door je eigen getallen.

Berekenen met Python

depth_mm = 250            # plankdiepte b (mm)
thickness_mm = 18         # plankdikte h (mm)
span_mm = 900             # overspanning L (afstand tussen de steunen, mm)
young_gpa = 9             # elasticiteitsmodulus E (GPa). Richtwaarde voor grenen lamellenplaat
load_kg = 30              # totale belasting W (kg), gelijkmatig over de plank verdeeld
creep_factor = 1          # kruipfactor (bij een langdurige belasting ongeveer 1,5 tot 2)
support = "simple"        # "simple" = op plankdragers (vrij opgelegd), "fixed" = ingeklemd
allow_stress = 9          # toelaatbare buigspanning f_b (N/mm²), richtwaarde

GRAVITY = 9.80665         # 1 kgf = 9,80665 N
young = young_gpa * 1000  # GPa -> N/mm²
inertia = depth_mm * thickness_mm ** 3 / 12          # traagheidsmoment I (mm⁴)
section_modulus = depth_mm * thickness_mm ** 2 / 6   # weerstandsmoment Z (mm³)
load_n_per_mm = load_kg * GRAVITY / span_mm          # belasting per mm w (N/mm)

coef = 5 / 384 if support == "simple" else 1 / 384
deflection = coef * load_n_per_mm * span_mm ** 4 / (young * inertia)
deflection_long = deflection * creep_factor
ratio_n = span_mm / deflection_long
print(f"Traagheidsmoment I = {inertia:,.1f} mm⁴")
print(f"Maximale doorbuiging = {deflection:.2f} mm (lange termijn {deflection_long:.2f} mm, doorbuigingsverhouding L/{ratio_n:.0f})")

moment = load_n_per_mm * span_mm ** 2 / (8 if support == "simple" else 12)
stress = moment / section_modulus
print(f"Buigspanning = {stress:.2f} N/mm² ({stress / allow_stress * 100:.1f}% van de toelaatbare buigspanning van {allow_stress}, ter informatie)")

allow_mm = 3
load_kg_per_m = 25
w = load_kg_per_m * GRAVITY / 1000                   # kg/m -> N/mm
span_max = (384 * young * inertia * allow_mm / (5 * w * creep_factor)) ** 0.25
w_max = 384 * young * inertia * allow_mm / (5 * creep_factor * span_mm ** 4)
span_max_floor = int(span_max)
w_max_kg_per_m_floor = int(w_max * 1000 / GRAVITY * 10) / 10
print(f"Maximale overspanning bij een toelaatbare doorbuiging van {allow_mm} mm = {span_max_floor} mm ({load_kg_per_m} kg per meter, naar beneden afgerond op 1 mm)")
print(f"Maximale belasting bij een overspanning van {span_mm} mm = {w_max_kg_per_m_floor} kg/m (naar beneden afgerond op 0,1)")
Werkt met alleen de standaardbibliotheek. Vervang de afmetingen, de elasticiteitsmodulus en de belasting bovenaan door je eigen waarden en voer het uit. Voor een puntlast in het midden verander je de regel voor de doorbuiging in “load_kg * GRAVITY * span_mm ** 3 / (48 * young * inertia)” (192 bij ingeklemde uiteinden) en het buigend moment in “load_kg * GRAVITY * span_mm / 4” (8 bij ingeklemde uiteinden). “** 3” is de derde macht en een exponent van een kwart (in de code bij span_max) is een vierdemachtswortel.

De formule in LaTeX en andere wiskundenotaties (om te kopiëren)

Traagheidsmoment en weerstandsmoment (hoe de doorsnede van de plank buiging weerstaat)
I = b × h³ ÷ 12,  Z = b × h² ÷ 6
I = \frac{b h^{3}}{12},\quad Z = \frac{b h^{2}}{6}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
  <mrow>
    <mi>I</mi><mo>=</mo>
    <mfrac><mrow><mi>b</mi><msup><mi>h</mi><mn>3</mn></msup></mrow><mn>12</mn></mfrac>
    <mo>,</mo>
    <mi>Z</mi><mo>=</mo>
    <mfrac><mrow><mi>b</mi><msup><mi>h</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mn>6</mn></mfrac>
  </mrow>
</math>
I = (b h^3) / 12,  Z = (b h^2) / 6
{b*h^3/12, b*h^2/6}
Iz := b*h^3/12;  Z := b*h^2/6;
I = b*h^3/12;  Z = b*h^2/6;  % b: diepte (mm), h: dikte (mm)
I = b h^3/12,  Z = b h^2/6
Maximale doorbuiging (gelijkmatig verdeelde belasting)
δ = 5 × w × L⁴ ÷ (384 × E × I) (vrij opgelegd),  δ = w × L⁴ ÷ (384 × E × I) (ingeklemd)
\delta = \frac{5 w L^{4}}{384 E I}\ \text{(vrij opgelegd)},\quad \delta = \frac{w L^{4}}{384 E I}\ \text{(ingeklemd)}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
  <mrow>
    <mi>δ</mi><mo>=</mo>
    <mfrac><mrow><mn>5</mn><mi>w</mi><msup><mi>L</mi><mn>4</mn></msup></mrow><mrow><mn>384</mn><mi>E</mi><mi>I</mi></mrow></mfrac>
    <mo>,</mo>
    <mi>δ</mi><mo>=</mo>
    <mfrac><mrow><mi>w</mi><msup><mi>L</mi><mn>4</mn></msup></mrow><mrow><mn>384</mn><mi>E</mi><mi>I</mi></mrow></mfrac>
  </mrow>
</math>
delta = (5 w L^4) / (384 E I),  delta = (w L^4) / (384 E I)
{5*w*L^4/(384*Ey*Iz), w*L^4/(384*Ey*Iz)}
delta_simple := 5*w*L^4/(384*E*Iz);  delta_fixed := w*L^4/(384*E*Iz);
delta_simple = 5*w*L^4/(384*E*I);  delta_fixed = w*L^4/(384*E*I);  % w in N/mm, L in mm, E in N/mm^2, I in mm^4
δ = 5 w L^4/(384 E I),  δ = w L^4/(384 E I)
Maximale doorbuiging (belasting in het midden, een puntlast)
δ = P × L³ ÷ (48 × E × I) (vrij opgelegd),  δ = P × L³ ÷ (192 × E × I) (ingeklemd)
\delta = \frac{P L^{3}}{48 E I}\ \text{(vrij opgelegd)},\quad \delta = \frac{P L^{3}}{192 E I}\ \text{(ingeklemd)}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
  <mrow>
    <mi>δ</mi><mo>=</mo>
    <mfrac><mrow><mi>P</mi><msup><mi>L</mi><mn>3</mn></msup></mrow><mrow><mn>48</mn><mi>E</mi><mi>I</mi></mrow></mfrac>
    <mo>,</mo>
    <mi>δ</mi><mo>=</mo>
    <mfrac><mrow><mi>P</mi><msup><mi>L</mi><mn>3</mn></msup></mrow><mrow><mn>192</mn><mi>E</mi><mi>I</mi></mrow></mfrac>
  </mrow>
</math>
delta = (P L^3) / (48 E I),  delta = (P L^3) / (192 E I)
{P*L^3/(48*Ey*Iz), P*L^3/(192*Ey*Iz)}
delta_simple := P*L^3/(48*E*Iz);  delta_fixed := P*L^3/(192*E*Iz);
delta_simple = P*L^3/(48*E*I);  delta_fixed = P*L^3/(192*E*I);  % P in N, L in mm, E in N/mm^2, I in mm^4
δ = P L^3/(48 E I),  δ = P L^3/(192 E I)
Doorbuiging op lange termijn (kruip) en de doorbuigingsverhouding L/δ
δ_lang = k_c × δ₀,  n = L ÷ δ_lang
\delta_{\mathrm{lang}} = k_c \, \delta_0,\quad n = \frac{L}{\delta_{\mathrm{lang}}}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
  <mrow>
    <msub><mi>δ</mi><mi>lang</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>k</mi><mi>c</mi></msub><msub><mi>δ</mi><mn>0</mn></msub>
    <mo>,</mo>
    <mi>n</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>L</mi><msub><mi>δ</mi><mi>lang</mi></msub></mfrac>
  </mrow>
</math>
delta_(lang) = k_c * delta_0,  n = L / delta_(lang)
{kc*delta0, L/(kc*delta0)}
delta_lang := kc*delta0;  n := L/delta_lang;
delta_lang = kc*delta0;  n = L/delta_lang;  % kc: kruipfactor, delta0: doorbuiging direct na het belasten (mm)
δ_lang = k_c δ_0,  n = L/δ_lang
Terugrekenen (de maximale overspanning en de maximale belasting uit een toelaatbare doorbuiging)
L_max = (384 × E × I × δ_a ÷ (5 × w × k_c))^(1/4),  w_max = 384 × E × I × δ_a ÷ (5 × k_c × L⁴)
L_{\max} = \sqrt[4]{\frac{384 E I \delta_a}{5 w k_c}},\quad w_{\max} = \frac{384 E I \delta_a}{5 k_c L^{4}}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
  <mrow>
    <msub><mi>L</mi><mi>max</mi></msub><mo>=</mo>
    <mroot><mfrac><mrow><mn>384</mn><mi>E</mi><mi>I</mi><msub><mi>δ</mi><mi>a</mi></msub></mrow><mrow><mn>5</mn><mi>w</mi><msub><mi>k</mi><mi>c</mi></msub></mrow></mfrac><mn>4</mn></mroot>
    <mo>,</mo>
    <msub><mi>w</mi><mi>max</mi></msub><mo>=</mo>
    <mfrac><mrow><mn>384</mn><mi>E</mi><mi>I</mi><msub><mi>δ</mi><mi>a</mi></msub></mrow><mrow><mn>5</mn><msub><mi>k</mi><mi>c</mi></msub><msup><mi>L</mi><mn>4</mn></msup></mrow></mfrac>
  </mrow>
</math>
L_max = root(4)((384 E I delta_a) / (5 w k_c)),  w_max = (384 E I delta_a) / (5 k_c L^4)
{(384*Ey*Iz*deltaA/(5*w*kc))^(1/4), 384*Ey*Iz*deltaA/(5*kc*L^4)}
Lmax := (384*E*Iz*deltaA/(5*w*kc))^(1/4);  wmax := 384*E*Iz*deltaA/(5*kc*L^4);
Lmax = (384*E*I*deltaA/(5*w*kc))^(1/4);  wmax = 384*E*I*deltaA/(5*kc*L^4);  % deltaA: toelaatbare doorbuiging (mm), kc: kruipfactor
L_max = (384 E I δ_a/(5 w k_c))^(1/4),  w_max = 384 E I δ_a/(5 k_c L^4)
Buigspanning (ter informatie: een maat voor of het materiaal breekt)
M = w × L² ÷ 8,  σ = M ÷ Z
M = \frac{w L^{2}}{8},\quad \sigma = \frac{M}{Z}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
  <mrow>
    <mi>M</mi><mo>=</mo>
    <mfrac><mrow><mi>w</mi><msup><mi>L</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mn>8</mn></mfrac>
    <mo>,</mo>
    <mi>σ</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>M</mi><mi>Z</mi></mfrac>
  </mrow>
</math>
M = (w L^2) / 8,  sigma = M / Z
{w*L^2/8, (w*L^2/8)/Z}
M := w*L^2/8;  sigma := M/Z;
M = w*L^2/8;  sigma = M/Z;  % w in N/mm, L in mm, Z in mm^3
M = w L^2/8,  σ = M/Z

Zo laat je ChatGPT  de berekening doen

Je bent een rekenassistent voor sterkteleer (doorbuiging van balken). Voer de volgende berekening uit door echt Python-code uit te voeren en baseer je antwoord alleen op de getallen uit het resultaat van de uitvoering (geef geen antwoord uit hoofdrekenen of op basis van een gok).

Een plank van grenen lamellenplaat van 250 mm diep en 18 mm dik (elasticiteitsmodulus 9 GPa = 9.000 N/mm²) ligt op plankdragers met een overspanning van 900 mm (vrij opgelegd) en daarop staat gelijkmatig verdeeld in totaal 30 kg aan boeken. Neem 1 kg = 9,80665 N.
Bereken elk van de volgende waarden:
1. Het traagheidsmoment I = b × h³ ÷ 12 (mm⁴) en het weerstandsmoment Z = b × h² ÷ 6 (mm³)
2. De belasting per mm w = 30 × 9,80665 ÷ 900 (N/mm), de maximale doorbuiging δ = 5 × w × L⁴ ÷ (384 × E × I) (mm) en de doorbuigingsverhouding L/δ
3. De maximale doorbuiging (mm) bij ingeklemde uiteinden (δ = w × L⁴ ÷ (384 × E × I))
4. De doorbuiging op lange termijn (mm) met een kruipfactor 2 en of die L/300 of minder is
5. De buigspanning σ = (w × L² ÷ 8) ÷ Z (N/mm²) en het percentage van een toelaatbare buigspanning van 9 N/mm²
6. De maximale overspanning waarbij de doorbuiging binnen 3 mm blijft, L_max = (384 × E × I × 3 ÷ (5 × w))^(1/4) (mm; neem voor w 25 kg per meter = 0,2452 N/mm)

Laat de formules zien die je hebt gebruikt en de getallen uit het resultaat van de uitvoering.

Zo werkt het
  1. 1
    Vul je getallen in
    Typ de getallen waarmee je wilt rekenen in de invoervelden
  2. 2
    Bereken
    Klik op de knop “Berekenen”
  3. 3
    Bekijk het resultaat
    Het resultaat verschijnt meteen. Op dezelfde pagina vind je ook de uitwerking van de berekening en de uitleg van de formule
  Kenmerken van DataChef
Eenvoudig en gratis
Onbeperkt gratis converteren
Geen voorkennis nodig – intuïtieve en eenvoudige bediening
Geen registratie nodig
Direct te gebruiken
Zonder persoonlijke gegevens op te geven
Veilig en betrouwbaar
Sterk versleutelde verbinding (SSL)
Bestand wordt automatisch verwijderd zodra je op "Downloaden" klikt
Snel
Snelle laadtijden en snelle conversie
Zonder watermerk
Geen watermerk
Geen bronvermelding vereist
Commercieel gebruik toegestaan
Gratis voor commercieel gebruik
Geen toestemming vooraf nodig