26.7 : Bemessung von Stützen unter exzentrischer Belastung

Die Konstruktion von Stützen, die exzentrischen Belastungen standhalten, ist ein entscheidender Aspekt des Bauingenieurwesens und stellt sicher, dass Strukturen außermittige Belastungen ohne Ausfälle tragen können. Dieser Entwurfsprozess muss die zusätzlichen Normalspannungen berücksichtigen, die durch exzentrische Belastung entstehen und die Spannungsverteilung und Gesamtstabilität einer Stütze erheblich beeinflussen können. Eine exzentrische Last, die auf eine Säule ausgeübt wird, induziert Normalspannungen, die als Kombination von Spannungen aufgrund einer äquivalenten zentrischen Last und zusätzlicher Biegespannungen betrachtet werden können. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Spannungsverteilung, die sorgfältig analysiert werden muss, um strukturelles Versagen zu verhindern. Bei der Bemessung von Stützen unter exzentrischen Lasten werden hauptsächlich zwei Methoden eingesetzt: die Methode der zulässigen Spannung und die Methode der Wechselwirkung.

Die Methode der zulässigen Spannung ist ein unkomplizierter Ansatz, bei dem die zulässige Spannung für eine exzentrisch belastete Säule der maximal zulässigen Spannung für eine zentral belastete Säule gleichgesetzt wird. Diese Methode vereinfacht den Entwurfsprozess, indem sie die zulässige Spannung als Funktion des Schlankheitsgrads der Säule behandelt, der ein Maß für ihre Neigung zum Knicken unter Last ist. Bei dieser Methode wird jedoch davon ausgegangen, dass die zulässige Spannung bei zentrischer Belastung die zusätzlichen Spannungen aufgrund der Biegung umfasst, was zu konservativen Konstruktionen führt, die möglicherweise nicht das volle Potenzial des Materials ausschöpfen. Der diesem Ansatz innewohnende Konservatismus gewährleistet die Sicherheit, kann jedoch zu größeren und teureren Säulen als nötig führen.

Die Interaktionsmethode bietet einen differenzierteren Ansatz, indem sie sowohl die zulässigen Spannungen aufgrund zentrischer Belastung als auch die Spannungen aufgrund von Biegemomenten berücksichtigt. Diese Methode bietet einen Rahmen für die Berechnung der maximalen Spannung, der die Säule ohne ein Moment standhalten kann (reine zentrische Belastung) und der maximalen Spannung aufgrund reiner Biegung (ohne axiale Belastung). Durch die gleichzeitige Berücksichtigung dieser Bedingungen ermöglicht die Interaktionsmethode eine genauere und weniger konservative Schätzung der zulässigen Spannungen in exzentrisch belasteten Stützen.

In der Praxis wird die Interaktionsmethode aufgrund ihrer Fähigkeit, Sicherheit und Materialeffizienz in Einklang zu bringen, häufig bevorzugt. Es erfordert eine detaillierte Analyse der Spannungsverteilung innerhalb der Stütze unter Berücksichtigung sowohl axialer Belastungen als auch Biegemomente.