Die kritische Belastung eines Stützenelements wird unter anderem durch die Länge der Stütze bestimmt, Querschnitt, des Materials , Eine Anleitung zur Anwendung seismischer Lasten und zur Durchführung einer Antwortspektrumanalyse in S3D. Zur Berechnung der Stützenknickung werden zwei Formeln in Abhängigkeit von den Schlankheitsverhältnissen der Stütze verwendet:

• Die Euler-Formel für die Knickung von Stützen wird verwendet, wenn das Schlankheitsverhältnis des Stützenelements größer als das kritische Schlankheitsverhältnis ist.
• Johnsons parabolische Formel für die Stützenknickung wird verwendet, wenn das Schlankheitsverhältnis des Stützenelements kleiner als das kritische Schlankheitsverhältnis ist.

Leonhard Euler war ein Schweizer Mathematiker, der eine Formel entwickelte, die die Belastung bestimmt, bei der eine Säule einknickt. Die Formel ist relativ einfach:

Es ist wichtig zu beachten, dass die Euler-Formel verwendet wird, wenn das Schlankheitsverhältnis des Stützenelements größer als sein kritisches Schlankheitsverhältnis ist.

J.. B.. Johnson entwickelte die parabolische Formel für die Stützenknickung für Stützen mit einem niedrigen Schlankheitsverhältnis. Johnsons Parabelformel lautet wie folgt:

Der effektive Längenwert (K.) Die im SkyCiv-Säulenknickrechner verwendete Berechnung basiert auf den Empfehlungen Bemessungswert siehe Tabelle C-A-7.1 Ungefähre Werte des effektiven Längenfaktors, K der ANSI/AISC 360-22 Spezifikation für Baustahlgebäude.

Wenn Sie sich in der Analysephase eines Ingenieurprojekts befinden, Wenn sich herausstellt, dass sich eine Säule verbiegt, kann ein Ingenieur verschiedene Methoden ausprobieren, um die strukturelle Integrität sicherzustellen. Diese erste Methode umfasst die Vergrößerung der Querschnittsabmessungen der Säule, um eine verbesserte Säulentragfähigkeit zu ermöglichen. Auch Materialänderungen sind möglich, Durch die Verwendung von Stahl mit höherer Festigkeit/Steifigkeit wird die Tragfähigkeit der Säulen nochmals verbessert. Abschließend kann die Säule bei Bedarf ausgesteift werden, seitlich abgestützt, oder verstärkt, um ein Knicken zu verhindern.

Wenn Sie ein tieferes Verständnis der Säulenknickung erlangen und die in diesem Knicklastrechner bereitgestellten Berechnungen verstehen möchten, dann bietet SkyCiv eine ausführliches Tutorial zum Säulenknicken um Ihnen den Einstieg zu erleichtern.

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Neben unserem Stützenknickrechner bietet SkyCiv eine breite Palette an Cloud-Strukturanalyse- und Design-Software für Ingenieure. Als sich ständig weiterentwickelndes Technologieunternehmen, Wir sind bestrebt, bestehende Workflows zu innovieren und herauszufordern, um Ingenieuren Zeit bei ihren Arbeitsprozessen und Designs zu sparen.

Die Verwendung des SkyCiv-Stützenknickrechners ist einfach. Zuerst, Geben Sie die Länge und die Stützbedingungen für Ihre Säule ein. Sobald dies erledigt ist, besteht der nächste Schritt darin, die Details des Querschnitts der Stütze einzugeben, einschließlich der Querschnittsfläche und des zweiten Flächenmoments. Schließlich, Sie müssen den Elastizitätsmodul und die Streckgrenze des Materials eingeben, aus dem der Säulenquerschnitt besteht. Sobald Sie damit zufrieden sind, klicken Sie auf Ausführen, um Ihre Ergebnisse zu erhalten.

Eine Stützenknickung tritt auf, wenn ein vertikales Element durch seitliche Ablenkung versagt (Biegen) aufgrund axialer Druckbelastungen. Dies kann zu einem plötzlichen und katastrophalen Strukturversagen führen. Säulenverbeugung, jedoch, ist die seitliche Verformung eines Strukturelements aufgrund mehrerer Faktoren (ungleichmäßige Belastungen, Temperaturänderungen). Allgemein, Dies ist eine allmähliche Veränderung und führt nicht zwangsläufig zum Scheitern. Wenn Sie Bedenken haben, dass sich die Säule verbiegt oder verbiegt, Dann sollte ein zugelassener Statiker hinzugezogen werden, um die Stützen auf Knicken oder Durchbiegungen zu prüfen.

Das Schlankheitsverhältnis einer Stütze ist die Eigenschaft eines vertikalen Elements, mit der sich die Stabilität einer Stütze unter axialer Belastung bestimmen lässt. Sie wird durch das Verhältnis der effektiven Länge der Säule zu ihrem Trägheitsradius bestimmt. Das Schlankheitsverhältnis gibt einen Hinweis auf die Anfälligkeit der Stütze gegenüber Versagensarten, die auf Knicken oder seitlicher Durchbiegung basieren.

Das Knicken einer Stütze ist eine Versagensart, die im Allgemeinen bei Stützenelementen aufgrund hoher axialer Druckbelastungen auftritt. Wenn eine Säule knickt, erfährt sie eine starke seitliche Auslenkung und kann plötzlich zusammenbrechen, unvorhersehbare Verformung, oder zerknittert. Die Fähigkeit einer Stütze, einem Knicken standzuhalten, kann von den Faktoren der Stütze einschließlich des Querschnitts abhängen, des Materials , unterstützt, Länge, und Schlankheitsverhältnis.

Die kritische Belastung einer Stütze kann entweder mit der parabolischen Johnson-Formel oder der Euler-Formel für Stützenknickung berechnet werden. Mehrere Faktoren können die kritische Belastung eines Stützenelements beeinflussen, einschließlich der Stützbedingungen, Länge (und anschließende effektive Länge), Querschnitt, des Materials , und Form. Benutzen Sie den obigen Rechner, um die kritische Belastung mithilfe der relevantesten Formel basierend auf diesen Faktoren zu bestimmen.

Der effektive Längenfaktor, wird oft als k-Faktor bezeichnet, wird von Ingenieuren verwendet, um zu bestimmen, wie die Verringerung der kritischen Knicklast der Stütze aufgrund ihrer Randbedingungen berücksichtigt werden kann. Basierend auf Tabelle C-A-7.1 ANSI/AISC 360-22 Die folgenden gemeinsamen effektiven Längenfaktoren können verwendet werden:

• An beiden Enden befestigte Säulen: 0.65
• An einem Ende befestigte und am anderen Ende befestigte Säulen: 0.8
• An beiden Enden fixierte Säulen: 1

Die vollständige Tabelle aller im Knicklastrechner verwendeten Auflagerbedingungen und der zugehörigen effektiven Längenfaktoren finden Sie unten: