Kip
Symbol: kipUnited States
Was ist ein/eine Kip (kip)?
Formale Definition
Der Kip ist eine Einheit der Kraft (und manchmal der Masse), die 1.000 Pfund-Kraft (4.448,222 Newton) oder 1.000 Avoirdupois-Pfund Masse (453,592 Kilogramm) entspricht. Der Name "Kip" ist ein Portmanteau, das sich aus "kilo-pound" ableitet — "kip" kombiniert "ki" von "kilo" und "p" von "pound." Er wird fast ausschließlich im amerikanischen Bau- und Ingenieurwesen verwendet.
Als Einheit der Kraft gilt: 1 kip = 1.000 lbf = 4.448,222 Newton (N) = 4,448222 Kilonewton (kN). Als Einheit der Masse gilt: 1 kip = 1.000 lb = 453,59237 kg. Der Kip wird weder von den SI noch von einer internationalen Normungsorganisation anerkannt — er existiert rein als praktische Ingenieureinheit innerhalb des US-amerikanischen Gewohnheitssystems.
Ingenieurkontext
Der Kip vereinfacht Ingenieurberechnungen, die große Kräfte und Lasten betreffen. Anstatt "150.000 Pfund-Kraft" zu schreiben, kann ein Ingenieur "150 kips" schreiben — eine handlichere Zahl, die die Wahrscheinlichkeit von Rechenfehlern verringert und strukturelle Berechnungen lesbarer macht. Die verwandte Einheit "ksi" (kips pro Quadratzoll) wird häufig zur Spezifizierung der Materialfestigkeit verwendet: Baustahl hat üblicherweise eine Streckgrenze von 36 ksi oder 50 ksi (36.000 oder 50.000 psi).
Etymology
Ein modernes Wort
Das Wort "Kip" ist eines der wenigen Namen für Maßeinheiten, die in der modernen Ära aus englischen Wurzeln geprägt wurden. Es kombiniert die ersten beiden Buchstaben von "kilo" (aus dem Griechischen "chilioi," was tausend bedeutet) mit dem Buchstaben "p" von "pound." Das Ergebnis ist ein kompaktes, markantes Wort, das leicht auszusprechen, zu schreiben und von anderen Einheiten zu unterscheiden ist.
Der Begriff tauchte in der amerikanischen Ingenieurtätigkeit im frühen bis mittleren 20. Jahrhundert auf, obwohl das genaue Datum der Prägung ungewiss ist. Er erscheint in Ingenieurtaschenbuchern ab den 1930er Jahren. Der Kip wurde nie formell von einer Normungsorganisation übernommen — er wurde einfach durch weit verbreitete freiwillige Nutzung zur gängigen Praxis im US-Bauingenieurwesen.
Sprachliche Anmerkung
Das Wort "Kip" sollte nicht mit der Währungseinheit von Laos (ebenfalls "kip" genannt) oder mit dem britischen Slangbegriff "kip" (was ein Nickerchen oder eine günstige Unterkunft bedeutet) verwechselt werden. In ingenieurtechnischen Kontexten ist die Bedeutung immer klar aus dem technischen Kontext.
Precise Definition
Definition als Kraft
Der Kip als Einheit der Kraft ist genau definiert als 1.000 Pfund-Kraft (lbf). Bei Verwendung der standardmäßigen Erdbeschleunigung g = 9,80665 m/s² entspricht ein Pfund-Kraft genau 4,4482216152605 N, sodass 1 kip = 4,4482216152605 N = 4,448222 kN.
Definition als Masse
Der Kip als Einheit der Masse ist genau definiert als 1.000 Avoirdupois-Pfund. Bei Verwendung des internationalen Pfunds von 0,45359237 kg entspricht 1 kip genau 453,59237 kg.
Abgeleitete Einheiten
Die wichtigste abgeleitete Einheit vom Kip ist ksi (kips pro Quadratzoll), eine Einheit für Spannung und Druck. 1 ksi = 1 kip/in² = 1.000 psi = 6,894757 MPa. Diese Einheit ist im amerikanischen Bauingenieurwesen allgegenwärtig zur Spezifizierung von Materialfestigkeiten, zulässigen Spannungen und Entwurfsdrücken. Eine weitere abgeleitete Einheit ist der kip-Fuß (kip·ft), eine Einheit für das Biegemoment: 1 kip·ft = 1.000 lb·ft = 1.355,818 N·m.
Geschichte
Ursprung im amerikanischen Ingenieurwesen
Der Kip entstand aus den praktischen Bedürfnissen amerikanischer Bauingenieure im frühen 20. Jahrhundert. Als Gebäude, Brücken und andere Strukturen größer wurden, wurden die beteiligten Kräfte — gemessen in Pfund-Kraft — unhandliche Zahlen. Ein Stahlträger in einem Hochhaus könnte 250.000 Pfund Kraft widerstehen; ein Brückenkabel könnte 1.500.000 Pfund Zugkraft tragen. Die Arbeit mit solch großen Zahlen erhöhte das Risiko von Rechenfehlern und machte Berechnungen mühsam.
Ingenieure begannen informell, "Kilopounds" als Abkürzung zu verwenden, die schnell zu "kips" abgekürzt wurde. Der Begriff erscheint in Ingenieurtaschenbuchern in den 1930er Jahren und war bis zur Mitte des Jahrhunderts fest in der Praxis etabliert. Das American Institute of Steel Construction (AISC) Steel Construction Manual verwendet durchweg kips, was den Platz der Einheit in der amerikanischen Ingenieurausbildung und -praxis festigte.
Beziehung zur SI-Adoption
Die Persistenz des Kips steht in direktem Zusammenhang mit der unvollständigen Annahme des SI-Systems in den Vereinigten Staaten. In Ländern, die SI-Einheiten verwenden, arbeiten Bauingenieure mit Kilonewton (kN) und Megapascal (MPa), und der Kip hat keinen Zweck. In den USA, wo das Gewohnheitssystem die Konstruktion dominiert, bietet der Kip denselben Komfort — die Reduzierung großer Zahlen auf handhabbare Größen — den kN in der metrischen Welt bietet. Ein Kip (4,448 kN) ist in etwa vergleichbar mit einem Kilonewton, was einige Ingenieure dazu veranlasst hat zu argumentieren, dass der Wechsel zum SI konzeptionell nicht schwierig wäre, obwohl die praktischen Kosten für die Umstellung bestehender Vorschriften, Standards und Praktiken erheblich wären.
Moderne Kodifizierung
Der Kip wird im gesamten AISC Steel Construction Manual, den ACI Building Code Requirements for Structural Concrete, den AASHTO Bridge Design Specifications und anderen wichtigen amerikanischen Ingenieurnormen verwendet. Diese Dokumente definieren ihre Beispiele, Tabellen und Entwurfsformeln in kip-basierten Einheiten. Der Kip ist somit nicht von einer Normungsorganisation kodifiziert, sondern von den beruflichen Vorschriften, die die Praxis des amerikanischen Bauingenieurwesens regeln.
Aktuelle Verwendung
Bauingenieurwesen
Der Kip wird täglich von Bauingenieuren in den Vereinigten Staaten verwendet. Jeder Stahlträger, jede Betonsäule, jedes Brückenkabel und jedes Fundamentdesign beinhaltet kip-basierte Berechnungen. Strukturanalyse-Software (SAP2000, ETABS, RISA usw.) in den USA verwendet standardmäßig kips für Kraft-Einheiten. Entwurfsprüfungen, Lastkombinationen und Tragfähigkeitsberechnungen werden alle in kips und ksi ausgedrückt.
Material-Spezifikationen
Stahlgüten in den USA werden unter Verwendung von ksi-Streckgrenzen spezifiziert. ASTM A36-Stahl hat eine Streckgrenze von 36 ksi. ASTM A992 (der gebräuchlichste Baustahl für breite Flanschprofile) hat eine Streckgrenze von 50 ksi. Hochfeste Bolzen sind mit 120 ksi (A325) oder 150 ksi (A490) Zugfestigkeit bewertet. Diese ksi-Werte sind grundlegend für das amerikanische Strukturdesign.
Brückenbau
Die AASHTO-Brückenentwurfsspezifikationen verwenden kips für alle kraftbezogenen Größen. Brückenlasten — einschließlich Lkw-Lasten, Fahrbahnlasten und Einflussfaktoren — werden in kips angegeben. Der Standard-AASHTO HL-93-Entwurf-Lkw hat Achslasten von 8 kips, 32 kips und 32 kips.
Ausbildung
Amerikanische Ingenieurschulen lehren Strukturanalyse und -design unter Verwendung von kips. Lehrbücher von Autoren wie Hibbeler, McCormac und Salmon verwenden kips in ihren Beispielen und Aufgaben. Die Studierenden lernen, in kips zu denken, von ihrem ersten Kurs in Bauingenieurwesen an, und dieses Einheitensystem begleitet sie während ihrer beruflichen Laufbahn.
Everyday Use
Keine alltägliche Einheit
Der Kip wird im Alltag nicht verwendet. Er ist ausschließlich eine professionelle Ingenieureinheit. Der durchschnittliche Mensch begegnet im täglichen Leben, beim Einkaufen oder in Haushaltskontexten nie kips. Selbst innerhalb des Ingenieurwesens verwenden nur Bau- und Tiefbauingenieure kips routinemäßig — Maschinenbau-, Elektro- und Chemieingenieure begegnen eher direkt Newton oder Pfund-Kraft.
Professioneller Kontext
Für die etwa 275.000 lizenzierten professionellen Ingenieure im Bau- und Tiefbau in den Vereinigten Staaten sind kips eine alltägliche berufliche Realität. Ein Bauingenieur, der Baupläne überprüft, könnte anmerken, dass eine Säule 500 kips trägt, dass ein Biegemoment 200 kip-Fuß beträgt oder dass eine Verbindung 75 kips Scherkräfte widerstehen muss. Diese Zahlen sind für einen US-Bauingenieur ebenso selbstverständlich wie Kilonewton für ihre Kollegen in Europa oder Asien.
Baudokumente
Kips erscheinen auf Zeichnungen, Berechnungen und Spezifikationen des Bauingenieurwesens, die Teil der Baudokumente für Gebäude und Brücken sind. Auftragnehmer und Bauarbeiter können kips in Lasttabellen und strukturellen Details begegnen, obwohl sie typischerweise für praktische Feldmessungen in Pfund denken.
Prüfung und Inspektion
Materialprüfberichte in den USA drücken Festigkeiten in ksi aus. Druckprüfungen an Betonzylindern ergeben Ergebnisse in psi, die in ksi-Begriffen diskutiert werden. Ergebnisse von Zugprüfungen an Stahl werden in ksi berichtet. Bauinspektoren und Prüfstellen in den USA arbeiten routinemäßig mit kip-basierten Einheiten.
In Science & Industry
Ingenieurforschung
In der amerikanischen Bau- und Strukturforschung ist der Kip Standard. Forschungsarbeiten, die im ASCE Journal of Structural Engineering, ACI Structural Journal und Engineering Structures veröffentlicht werden (wenn sie von US-Forschern verfasst sind), verwenden häufig kips und ksi. Experimentelle Ergebnisse für Strukturprüfungen — Biegung von Balken, Knicken von Säulen, Verbindungsfähigkeit — werden typischerweise in kips berichtet.
Finite-Elemente-Analyse
Die Finite-Elemente-Analyse (FEA) in der amerikanischen Ingenieurtätigkeit verwendet kips als Standard-Kraft-Einheit. Kommerzielle FEA-Softwarepakete bieten kip-Zoll- und kip-Fuß-Einheitensysteme neben SI-Optionen an. Akademische und industrielle FEA-Modelle von US-Strukturen werden fast immer in kip-basierten Einheiten erstellt.
Erdbebeningenieurwesen
Im Erdbebeningenieurwesen werden Basis-Scherkräfte und Geschosskräfte in kips berechnet. Die seismischen Entwurfsbestimmungen von ASCE 7 (Mindestdesignlasten für Gebäude und andere Strukturen) erzeugen Kräfte in kips, wenn sie mit gewohnheitsmäßigen Einheiten verwendet werden. Ergebnisse von Erdbebenprüfungen in US-Laboren werden oft in kips berichtet.
Nicht in Physik oder Grundlagenwissenschaften verwendet
Außerhalb des Ingenieurwesens hat der Kip keine Rolle. Physiker, Chemiker und Biologen verwenden Newton für Kraft und Kilogramm für Masse. Der Kip ist eine rein angewandte Ingenieureinheit ohne Präsenz in der Grundlagenwissenschaft.
Interesting Facts
The name 'kip' is a portmanteau of 'kilo' and 'pound' — 'ki' from kilo plus 'p' from pound. It is one of the few modern measurement units coined from English roots rather than Latin or Greek.
The AISC Steel Construction Manual — the 'bible' of American steel design — uses kips throughout. Every table, chart, and example in the manual is expressed in kip-based units.
One kip equals approximately 4.448 kilonewtons (kN). This near-equivalence means that US and metric structural engineers work with numbers of similar magnitude, just in different units.
The derived unit 'ksi' (kips per square inch) is so common in American engineering that some engineers forget it stands for 1,000 pounds per square inch. ASTM A992 steel's 50 ksi yield means 50,000 psi.
The standard AASHTO design truck used for US bridge engineering has axle loads of 8 kips (front axle) and 32 kips (each rear axle) — totaling 72 kips or 72,000 pounds.
The kip was never formally adopted by any standards organization. It became standard through widespread voluntary use in the American engineering community, primarily driven by AISC publications.
In structural engineering education, students often confuse kips (force) with kips (mass). In most structural contexts, 'kip' means kip-force (1,000 lbf), not kip-mass (1,000 lb), because structural loads are forces.
A typical single-family house in the US might impose a total load of 100-200 kips on its foundation. A 50-story skyscraper might impose 100,000+ kips on each major column.
Regional Variations
United States Only
The kip is used exclusively in the United States. No other country uses this unit in engineering practice, education, or standards. American engineers working on international projects must convert kip-based calculations to kilonewtons and megapascals.
Within the US
Within the US, kip usage is concentrated in structural and civil engineering. Mechanical engineers sometimes encounter kips when working on structural components but generally prefer pounds-force or newtons. Aerospace engineers use pounds-force. Only structural and civil engineers use kips as their primary force unit.
International Engineering
International structural engineering uses kilonewtons (kN) and megapascals (MPa) for the same purposes that kips and ksi serve in the US. The Eurocode structural design standards use kN. British Standards use kN. Australian, Japanese, Chinese, and Indian structural codes all use SI units. American engineers working on international projects or collaborating with international firms must be fluent in both unit systems.
Academic Context
American engineering textbooks use kips. International textbooks use kN. This creates a challenge for international students studying in the US (and vice versa), who must learn an unfamiliar unit system alongside the engineering concepts themselves.