Viele der heutigen Gebäude werden aus Stahlträgern und anderen modernen Materialien gebaut. Diese Vorgehensweise steht im Gegensatz zur Ganzholzbauweise älterer Gebäude wie Kirchen und Scheunen. Es ist wichtig zu beachten, dass sich der Begriff „Trägerkonstruktion“ sowohl auf Holz als auch auf Stahl beziehen kann. Hier bezieht sich der Begriff jedoch auf einen Stahlträger, und das Beulen des Trägers ist eine Formverzerrung, die auftritt, wenn die Belastung des Trägers größer ist als die Tragfähigkeit des Trägers.
Stahlträger können viel schwerere Lasten tragen als ein Holzträger derselben Größe, was Stahl zu einer immer beliebter werdenden Wahl bei Gebäudekonstruktionen macht.
Das Gewicht, das ein bestimmter Träger aushalten kann, wird als Trägerlast bezeichnet. Wenn ein Balken, Holz oder Stahl, mit mehr Gewicht belastet wird, als er tragen kann, tritt ein Versagen auf. Dieses Versagen wird als Balkenknicken bezeichnet. Glücklicherweise kann die Tragwerksplanung verwendet werden, um die Grenzen der tragenden Balken zu bestimmen und ein Projekt zu entwerfen, um Ausfälle zu vermeiden.
Ingenieure verwenden eine mathematische Formel oder Balkengleichung, um zu bestimmen, wie viel Gewicht ein bestimmter Balken aushalten kann. Im Wesentlichen hilft diese Gleichung dabei, zu bestimmen, wie viel Gewicht ein Träger halten kann und wie weit er sich biegen oder biegen kann, bevor ein Knicken des Trägers auftritt. Wenn Balken einer Belastung ausgesetzt sind, ist eine begrenzte Verzerrung zulässig. Ein Überschreiten des zulässigen Betrags führt dazu, dass ein Balken knickt oder ausfällt.
Während Holzbalken einfach brechen, verformen sich Stahlbalken über einen Punkt hinaus, an dem sie sich wieder in Form biegen können, auch bekannt als Balkenknicken. Wenn Balken knicken, verlieren sie alle strukturelle Integrität, was möglicherweise zu einem strukturellen Kollaps führt. Stahldächer sind beispielsweise für ein bestimmtes Gewicht ausgelegt. Wenn schwere Schneestürme mehr Gewicht aufbringen, als die Konstruktion bewältigen kann, kommt es zu Balkenknicken. Träger, die sich unter Last biegen, können nach Entlastung wieder in ihre normale Form zurückkehren, geknickte Träger jedoch nicht.
Stahlträgerkonstruktionen werden oft mit einem kleinen Sicherheitsabstand entworfen, um das Risiko eines Versagens zu reduzieren. Ein Stahldach wird beispielsweise von mehreren Trägern getragen, und wenn ein Träger ausfällt, steigen die Anforderungen an die umgebenden Träger entsprechend. Wäre dieses Prinzip nicht angewandt worden, könnte die gesamte Konstruktion an einem Balkenknicken versagen – ähnlich wie bei einem Kartenhaus.
Träger sind in vielen Größen erhältlich, um verschiedene Projekte zu berücksichtigen, und werden basierend auf ihrer Nennlast ausgewählt. Wenn eine strukturelle Last auf einen Träger aufgebracht wird, wird er sich leicht biegen oder biegen, bis die Last entfernt wird. Wenn eine übermäßige Last aufgebracht wird, geht der Balken über den Biegepunkt hinaus, bis er sich verbiegt, und alle Integrität geht verloren. Dies unterstreicht, warum die Tragwerksplanung so wichtig ist.