Knik
Laatst bijgewerkt: 05-05-2025
Definitie
Knik is een fenomeen van structurele instabiliteit waarbij een slank constructie-element, zoals een kolom of staaf, onder een axiale drukkracht plotseling zijdelings uitbuigt en daardoor kan bezwijken.
Omschrijving
Knik treedt op wanneer de op een constructie-element werkende axiale drukkracht een kritieke waarde bereikt, de zogeheten knikkracht of kritische belasting. In tegenstelling tot bezwijken door pure druksterkte van het materiaal, is knik een stabiliteitsprobleem dat afhankelijk is van de geometrie, materiaalstijfheid en opleggingsvoorwaarden van het element. Wanneer de kritische belasting is bereikt, verliest het element zijn rechte vorm en buigt het zijdelings uit, wat kan leiden tot plotseling falen. Knik is een essentieel aspect bij het ontwerpen van constructies met drukelementen, zoals in portalen, vakwerken en frameconstructies, om onvoorspelbaar bezwijken te voorkomen.
Factoren die knik beïnvloeden
De gevoeligheid van een constructie-element voor knik wordt door verschillende factoren bepaald. Belangrijke invloedsfactoren zijn de slankheid van het element (de verhouding tussen de effectieve lengte en de traagheidsstraal), de stijfheid van het materiaal (uitgedrukt in de elasticiteitsmodulus), de vorm en afmetingen van de dwarsdoorsnede (die het oppervlaktetraagheidsmoment bepalen), de onondersteunde lengte van het element, en de manier waarop het is opgelegd of ingeklemd (de randvoorwaarden). Een grotere slankheid, lagere materiaalstijfheid, kleinere doorsnede en langere onondersteunde lengte verhogen over het algemeen de kans op knik. De opleggingsvoorwaarden bepalen de effectieve kniklengte, wat cruciaal is voor de knikberekening.
Knik in de constructiepraktijk
In de bouwkunde en civiele techniek is het essentieel om knik bij dragende constructiedelen te voorkomen. De kritische knikbelasting kan worden berekend met behulp van theorieën zoals de formule van Euler voor ideale, perfect rechte staven onder axiale druk. In de praktijk wordt rekening gehouden met imperfecties in materiaal en geometrie, en met meer complexe belastingssituaties, vaak volgens normen zoals de Eurocodes. Om knik te vermijden, moet de optredende drukkracht altijd aanzienlijk lager zijn dan de berekende kritische knikkracht. Preventieve maatregelen omvatten het vergroten van de doorsnede, het verkorten van de onondersteunde lengte door tussentijdse ondersteuningen of verstijvers, of het toepassen van materialen met een hogere stijfheid. Bij het ontwerpen van bijvoorbeeld staal- en betonconstructies worden specifieke knikcontroles uitgevoerd.
Vergelijkbare termen
Buiging
Gebruikte bronnen: