Was ist Strahlknicken?

Viele der heutigen Gebäude bestehen aus Stahlträgern und anderen modernen Materialien. Diese Vorgehensweise steht im Gegensatz zur Vollholzkonstruktion älterer Gebäude wie Kirchen und Scheunen. Es ist wichtig zu beachten, dass sich der Begriff „Balkenkonstruktion“ entweder auf Holz oder Stahl beziehen kann. Hier bezieht sich der Begriff jedoch auf einen Stahlträger, und das Knicken des Trägers ist eine Formverzerrung, die auftritt, wenn die Belastung des Trägers größer ist als die Belastung, für die der Träger ausgelegt ist.

Stahlträger können viel schwerere Lasten tragen als ein Holzträger derselben Größe, was Stahl zu einer immer beliebteren Wahl bei der Konstruktion von Gebäuden macht. Die Menge an Gewicht, die ein bestimmter Balken aushalten kann, ist als Balkenlast bekannt. Wenn ein Balken, Holz oder Stahl, mit mehr Gewicht belastet wird, als er tragen kann, tritt ein Fehler auf. Dieser Fehler wird als Strahlbeulen bezeichnet. Zum Glück kann die Statik verwendet werden, um die Grenzen der tragenden Träger zu bestimmen und ein Projekt zu entwerfen, um Ausfälle zu vermeiden.

Ingenieure verwenden eine mathematische Formel oder Balkengleichung, um zu bestimmen, wie viel Gewicht ein bestimmter Balken aushalten kann. Im Wesentlichen hilft diese Gleichung zu bestimmen, wie viel Gewicht ein Balken halten kann und wie weit er sich biegen oder biegen kann, bevor es zum Knicken des Balkens kommt. Wenn Balken einer Last ausgesetzt werden, ist ein begrenztes Maß an Verformung zulässig. Wird der zulässige Wert überschritten, knickt der Strahl ein oder fällt aus.

Während Holzbalken einfach brechen, verziehen sich Stahlbalken über einen Punkt hinaus, an dem sie sich wieder in Form biegen können. Dies wird auch als Balkenbeulen bezeichnet. Wenn Balken knicken, verlieren sie ihre gesamte strukturelle Integrität, was möglicherweise zum Zusammenbruch der Struktur führt. Zum Beispiel sind Stahldächer für ein bestimmtes Gewicht ausgelegt. Wenn schwere Schneestürme mehr Gewicht aufbringen, als das Design verarbeiten kann, kommt es zu einem Knicken des Strahls. Balken, die sich unter einer Last biegen, können beim Entfernen der Last in ihre normale Form zurückkehren, Balken, die sich verbogen haben, jedoch nicht.

Stahlträgerkonstruktionen werden häufig mit einem kleinen Sicherheitsspielraum entworfen, um das Ausfallrisiko zu verringern. Beispielsweise wird ein Stahldach von mehreren Trägern getragen, und wenn ein Träger ausfällt, steigen die Anforderungen an die umgebenden Träger entsprechend. Wenn dieses Prinzip nicht angewendet worden wäre, könnte die gesamte Struktur aufgrund eines Knickens des Strahls versagen - ähnlich wie bei einem Kartenhaus.

Träger sind in vielen Größen erhältlich, um verschiedenen Projekten gerecht zu werden, und werden basierend auf ihrer Nennlast ausgewählt. Wenn eine strukturelle Last auf einen Balken ausgeübt wird, wird dieser leicht gebogen oder gebogen, bis die Last entfernt wird. Wenn eine übermäßige Last aufgebracht wird, geht der Balken über den Punkt des Biegens hinaus und knickt ein, und alle Integrität geht verloren. Dies unterstreicht, warum Statik so wichtig ist.