- Effektiver Trägheitsradius
- – mm
- Bei einem Profil: i aus der Tabelle × 10 (cm in mm). Bei einem Vollstab: i = kleinste Seite / √12.
- Knicklänge
- – m
- Knicklänge Lk = β × L, mit β aus der gewählten Lagerungsbedingung.
- Schlankheitsgrad (λ)
- –
- Schlankheit λ = Lk / i, mit Lk und i beide in mm. Ist i null, zeigt das Tool 0.
- Bezugsschlankheit (λ1)
- –
- λ1 = π × √(E / fy) mit E = 210.000 N/mm² (DIN EN 1993-1-1, 6.3.1.3). Bei t ≤ 40 mm: S235 93,9; S275 86,8; S355 76,4.
- Bezogene Schlankheit (λrel)
- –
- Bezogene Schlankheit λrel = λ / λ1 (Querschnittsklasse 1, 2 oder 3). Ist λrel ≤ 0,2, darf das Knicken vernachlässigt werden (DIN EN 1993-1-1, 6.3.1.2(4)).
- Knickbeiwert (χ)
- –
- χ = 1 / (Φ + √(Φ² − λrel²)) mit Φ = 0,5 × (1 + α(λrel − 0,2) + λrel²), DIN EN 1993-1-1 Formel 6.49 und Tabelle 6.1.
- Knickwiderstand (Nb,Rd)
- – kN
- Nb,Rd = χ × A × fy / γM1 mit γM1 = 1,0 (DIN EN 1993-1-1, 6.3.1.1 und 6.1). Gilt für Biegeknicken bei Querschnittsklasse 1 bis 3. Vergleiche mit dem Bemessungswert NEd.
- Beurteilung
- –
- Grenze λrel ≤ 0,2: Knicken darf vernachlässigt werden (DIN EN 1993-1-1, 6.3.1.2(4)). Darüber gilt der Knickwiderstand Nb,Rd. Lass den endgültigen Knicknachweis durch einen Tragwerksplaner führen.
So rechnet der Schlankheitsgrad einer Stahlstütze berechnen
Mit diesem Tool berechnest du, wie schlank eine Stahlstütze ist und wie viel Druckkraft sie durch Knicken noch aufnehmen kann. Gib die Knicklänge ein, wähle die Lagerung an den Enden und trage den Trägheitsradius i um die schwache Achse sowie die Querschnittsfläche A ein. Diese stehen in der Profiltabelle (iz und A). Bei einem Vollstab berechnet das Tool i = kleinste Seite / √12 und A = b × h selbst.
Das Tool rechnet nach DIN EN 1993-1-1, Abschnitt 6.3.1: Knicklänge Lk = β × L, Schlankheit λ = Lk / i, Bezugsschlankheit λ1 = π × √(E / fy), bezogene Schlankheit λrel = λ / λ1 und den Knickbeiwert χ aus der Knicklinie (Tabelle 6.1 und 6.2). Der Knickwiderstand ist Nb,Rd = χ × A × fy / γM1 mit γM1 = 1,0. Ist λrel 0,2 oder kleiner, darf das Knicken vernachlässigt werden. Die Streckgrenze folgt aus Tabelle 3.1: bei Blechdicke über 40 mm ist fy um 20 N/mm² geringer.
Achtung: Die β-Werte 0,5, 0,7 und 2,0 sind theoretisch. Eine Einspannung ist selten vollständig steif; die Praxiswerte 0,65, 0,8 und 2,1 stammen aus AISC 360, Tabelle C-A-7.1. Das Ergebnis gilt für Biegeknicken bei Querschnittsklasse 1 bis 3 und ersetzt keine Berechnung durch einen Tragwerksplaner.
Nächster Schritt: Vergleiche Nb,Rd mit der Bemessungslast NEd aus der Lastkombination (GZT).
Formeln
-
Trägheitsradius (nur bei Profil)
h_v_i = if(invoer_type == 1, i_waarde, 0) -
Breite (nur bei Vollstab)
h_v_b = if(invoer_type == 2, breedte, 0) -
Höhe (nur bei Vollstab)
h_v_h = if(invoer_type == 2, hoogte, 0) -
Streckgrenze fy
h_fy = if(dikte == 'tot80', staalsoort - 20, staalsoort * 1) -
Fläche in mm²
h_v_a = if(invoer_type == 1, oppervlakte * 100, h_v_b * h_v_h) -
Effektiver Trägheitsradius
effectieve_i = if(invoer_type == 1, h_v_i * 10, if(h_v_b < h_v_h, h_v_b, h_v_h) / sqrt(12))Bei einem Profil: i aus der Tabelle × 10 (cm in mm). Bei einem Vollstab: i = kleinste Seite / √12. -
Knicklänge
kniklengte = round(kolomlengte * inklemming, 3)Knicklänge Lk = β × L, mit β aus der gewählten Lagerungsbedingung. -
Schlankheitsgrad (λ)
slankheidsgetal = if(effectieve_i > 0, round(kolomlengte * inklemming * 1000 / effectieve_i, 1), 0)Schlankheit λ = Lk / i, mit Lk und i beide in mm. Ist i null, zeigt das Tool 0. -
Bezugsschlankheit (λ1)
referentieslankheid = if(h_fy > 0, round(3.14159 * sqrt(210000 / h_fy), 1), 0)λ1 = π × √(E / fy) mit E = 210.000 N/mm² (DIN EN 1993-1-1, 6.3.1.3). Bei t ≤ 40 mm: S235 93,9; S275 86,8; S355 76,4. -
Bezogene Schlankheit (λrel)
relatieve_slankheid = if(referentieslankheid > 0, round(slankheidsgetal / referentieslankheid, 3), 0)Bezogene Schlankheit λrel = λ / λ1 (Querschnittsklasse 1, 2 oder 3). Ist λrel ≤ 0,2, darf das Knicken vernachlässigt werden (DIN EN 1993-1-1, 6.3.1.2(4)). -
Imperfektionsbeiwert α
h_alpha = if(knikkromme == 'a0', 0.13, if(knikkromme == 'a', 0.21, if(knikkromme == 'b', 0.34, if(knikkromme == 'c', 0.49, 0.76)))) -
Φ
h_phi = 0.5 * (1 + h_alpha * (relatieve_slankheid - 0.2) + pow(relatieve_slankheid, 2)) -
Knickbeiwert (χ)
knikfactor = if(relatieve_slankheid <= 0.2, 1, round(1 / (h_phi + sqrt(if(pow(h_phi, 2) - pow(relatieve_slankheid, 2) > 0, pow(h_phi, 2) - pow(relatieve_slankheid, 2), 0))), 3))χ = 1 / (Φ + √(Φ² − λrel²)) mit Φ = 0,5 × (1 + α(λrel − 0,2) + λrel²), DIN EN 1993-1-1 Formel 6.49 und Tabelle 6.1. -
Knickwiderstand (Nb,Rd)
knikweerstand = round(knikfactor * h_v_a * h_fy / 1000, 0)Nb,Rd = χ × A × fy / γM1 mit γM1 = 1,0 (DIN EN 1993-1-1, 6.3.1.1 und 6.1). Gilt für Biegeknicken bei Querschnittsklasse 1 bis 3. Vergleiche mit dem Bemessungswert NEd. -
λrel als Text
h_t_lrel = concat(format(floor(round(relatieve_slankheid * 100, 0) / 100), '0'), ',', format(round(relatieve_slankheid * 100, 0) - 100 * floor(round(relatieve_slankheid * 100, 0) / 100), '00')) -
χ als Text
h_t_chi = concat(format(floor(round(knikfactor * 100, 0) / 100), '0'), ',', format(round(knikfactor * 100, 0) - 100 * floor(round(knikfactor * 100, 0) / 100), '00')) -
Beurteilung
knik_beoordeling = if(effectieve_i <= 0 || kolomlengte <= 0, 'Geben Sie eine Länge und einen Trägheitsradius oder Abmessungen größer als 0 ein.', if(relatieve_slankheid <= 0.2, concat('Knicken vernachlässigbar: λrel =', h_t_lrel, '(≤ 0,2, DIN EN 1993-1-1 6.3.1.2).'), concat(if(relatieve_slankheid <= 1, 'Knicknachweis erforderlich', 'Schlanke Stütze, Knicken maßgebend'), ': λ =', format(round(slankheidsgetal, 0), '0'), ', λrel =', h_t_lrel, ', χ =', h_t_chi, ' (', format(round(knikfactor * 100, 0), '0'), '% der vollen Druckwiderstandsfähigkeit).')))Grenze λrel ≤ 0,2: Knicken darf vernachlässigt werden (DIN EN 1993-1-1, 6.3.1.2(4)). Darüber gilt der Knickwiderstand Nb,Rd. Lass den endgültigen Knicknachweis durch einen Tragwerksplaner führen.