Kragarm-Durchbiegungsrechner (δ, σ)
Calcola freccia massima δ, tensione massima σ e momento d'inerzia I di una trave a mensola con carico all'estremità. Formule esatte da resistenza dei materiali, in 5 lingue.
Berechnungsfehler melden
Hilf uns zu verbessern. Beschreibe, was an der Berechnung nicht stimmt.
Ergebnis
| Voce | Valore |
|---|
Alle Details anzeigen
Ergebnis teilen
Haftungsausschluss: Diese Berechnung ist rein indikativ. Für wichtige Entscheidungen konsultieren Sie einen Fachmann.
Was ein Kragarm ist und warum die Berechnung wichtig ist
Ein Kragarm (Cantilever) ist an einem Ende eingespannt und am anderen frei: Balkonauskragungen, Dachüberstände, Konsolen, freitragende Wellen. Unter einer Last am freien Ende biegt sich der Träger, und die Faser an der Einspannstelle ist am stärksten biegebeansprucht. Richtige Dimensionierung heißt zweierlei: der Querschnitt hält (σ < Materialgrenze) und die Durchbiegung bleibt gebrauchstauglich (typisch δ < L/250).
Die drei Formeln dieses Rechners
Für einen Kragarm mit konzentrierter Last F am freien Ende:
- Trägheitsmoment (Rechteckquerschnitt, neutrale Achse parallel zur Basis): I = b·h³/12. Der geometrische Parameter, der misst, wie stark sich der Querschnitt der Biegung „widersetzt" — er hängt vom Kubus der Höhe ab.
- Maximale Durchbiegung am freien Ende: δmax = F·L³/(3·E·I). Wächst mit dem Kubus der Länge und nimmt mit dem Trägheitsmoment ab.
- Maximale Spannung (Randfaser an der Einspannstelle): σmax = Mmax·c/I mit Mmax=F·L und c=h/2, was für einen Rechteckquerschnitt σmax = 6·F·L/(b·h²) ergibt.
Was das Trägheitsmoment bedeutet
Das Trägheitsmoment misst, wie das Material um die neutrale Achse verteilt ist. In der Rechteckformel I=b·h³/12 erhöht eine Verdopplung der Höhe I um das Achtfache, während eine Verdopplung der Basis I nur verdoppelt. Deshalb haben Biegeträger hohe, schmale Querschnitte (IPE-, HEA-Profile, hochkant verlegte Balken): bei gleicher Fläche erhält man viel mehr I, also weniger Durchbiegung und weniger Spannung.
Der E-Modul E: einige typische Werte
Der Elastizitätsmodul ist die intrinsische Steifigkeit des Materials (Spannungs-Dehnungs-Verhältnis im elastischen Bereich). Typische Werte:
- Baustahl: E ≈ 200 GPa.
- Aluminium (Legierungen): E ≈ 70 GPa.
- Kupfer: E ≈ 110 GPa.
- Beton: E ≈ 25–35 GPa (je nach Klasse).
- Bauholz: E ≈ 8–13 GPa (parallel zur Faser).
- Glas: E ≈ 70 GPa.
Höheres E = weniger Durchbiegung bei gleichem Querschnitt. Die Spannung hingegen hängt nicht von E ab: sie hängt nur von F, L und Geometrie ab.
Gebrauchstauglichkeit: warum das Verhältnis L/δ
Neben der Tragfähigkeit (σ < σzul) verlangen Normen, die Durchbiegung aus funktionalen und optischen Gründen zu begrenzen. Typische Grenzwerte im Hochbau (SLS — Gebrauchstauglichkeitsgrenzzustand):
- L/250 für gewöhnliche Decken und Kragarme.
- L/300 für sichtbare Elemente oder mit Unterdecke.
- L/500 für Elemente mit Verglasungen oder empfindlichen Trennwänden.
Der Rechner zeigt L/δ: deutlich über dem Limit heißt „steifer" Kragarm; nahe oder darunter, muss er versteift werden.
Was tun, wenn die Durchbiegung zu hoch ist
Die Durchbiegung skaliert mit L³/(E·I). Zur Reduktion können Sie:
- Die Höhe h des Querschnitts erhöhen (wirkt kubisch: +26 % h → −50 % δ, sonst gleich).
- Die Länge L reduzieren (riesiger Einfluss: −20 % L → −50 % δ).
- Auf ein Material mit höherem E wechseln (Stahl statt Aluminium verdreifacht die Steifigkeit).
- Eine Zwischenstütze einfügen (macht aus dem Kragarm einen einfach aufgelagerten Träger → viel geringere Durchbiegung).
Grenzen des Modells
Der Rechner setzt voraus: konzentrierte Last am Ende, linear-elastisches Material (kein Fließen), konstanter prismatischer Querschnitt, kleine Verschiebungen (Euler-Bernoulli-Theorie), vernachlässigbare Schubverformung (gültig für schlanke Träger L/h > 10). Eigengewicht, Torsion, Kippen und reale Anschlüsse werden ignoriert. Für endgültige Nachweise ist stets eine Berechnung nach Normen (Eurocodes, nationale Regeln) erforderlich.
Wie der Rechner zu verwenden ist
Geben Sie die Kraft am Ende (in Newton — eine Last von 100 kg ≈ 981 N), die Kraglänge in Metern, den E-Modul des Materials in GPa sowie Basis und Höhe des Rechteckquerschnitts in Millimetern ein. Sie erhalten Trägheitsmoment, maximale Durchbiegung, maximale Spannung an der Einspannfaser, L/δ-Verhältnis (nützlich für den Gebrauchstauglichkeitsnachweis) und eine qualitative Bewertung.
Aktualisiert im Juli 2026
Kommentare (0)
Anmelden um zu kommentieren.
Noch keine Kommentare. Sei der Erste!