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Statische Berechnung

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Berechnungen aus dem Bereich der Statik* finden überwiegend in der Industrie ihre Anwendung, zum Beispiel im Maschinenbau. Weiterhin ist eine statische Berechnung im Bereich der Konstruktion von Schiffen unerlässlich. Hier werden unter anderem Längs- und Querfestigkeiten ermittelt. Bauingenieure beschäftigen sich mit komplexen baustatischen Berechnungen. Weiterhin gehört die Ermittlung von Kräfte- und Spannungsverhältnissen, aber auch von Konstruktions- und Verformungsberechnungen in diesen Bereich.

Statisches Gleichgewicht am Balken
Beispiel für ein Balkentragwerk, das mit einer Kraft belastet ist


Weitere Infos und Übungs-Aufgaben zur Statik finden Sie außerdem im Statik-Skript.

Ziele der statischen Berechnung

Konstruktionen sind während ihrer Nutzungszeit bestimmten Belastungen ausgesetzt. Beispiele dafür sind unter anderem Brücken, Stadien und Gerüste. Eine statische Berechnung hat als Ziel die absolute Sicherheit, dass der Bau die Belastung tragen kann. Er darf nicht zerbrechen, nicht abknicken oder einstürzen. Dazu muss ermittelt werden, wie hoch die Belastung ist.
Bei bereits bestehenden Konstruktionen ist es mitunter notwendig, die Tragfähigkeit zu berechnen, um die Nutzungsfähigkeit zu definieren. Sicherheitsrelevante Faktoren, die in die Berechnungen eingehen, sollen die Berechnungen vereinfachen und die Eigenschaften unterschiedlicher Materialien berücksichtigen. Auch die ungleichmäßige Belastung von Konstruktionen wird in den Berechnungen berücksichtigt. So kann ermittelt werden, wann und in welchem Umfang Verformungen oder Schwingungen auftreten und wie sie begrenzt werden können.

Praxis statischer Berechnungen im Bauingenieurwesen

Statische Berechnungen gehören zur grundlegenden Arbeit eines Bauingenieurs. Er nimmt die Planung von Konstruktionen vor. Diese wird auch Tragwerksplanung genannt. Der Statiker übernimmt nicht nur die Berechnungen, sondern erstellt darüber hinaus Pläne, die der Übersicht dienen sollen. Sie werden Positionspläne genannt. Der Bauherr kann unter anderem die Berechnungen anhand der Pläne nachvollziehen, er kann sich über Baustoffe und die Abmessungen der Bauteile informieren.
Ein Statiker, der diese Positionspläne mit den entsprechenden Berechnungen vorlegt, braucht sehr viel Erfahrung. Versierte Statiker erhalten eine so genannte Bauvorlageberechtigung. Diese kann in vielen Bundesländern beim Bauamt angefordert werden. Mitunter wird von dem Statiker zusätzlich die Vorlage einer Versicherung gefordert.

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Praxis statischer Berechnungen im Schiffbau

Im Schiffbau* unterliegen alle Bauteile einer Klassifikation. Diese kann zur Berechnung der Statik herangezogen werden oder zum Teil einen Ersatz für die komplizierten Rechenwege bieten. Wird dieser einfache Weg gewählt, ist es wichtig, dass der Nachweis der Längsfestigkeit und der Querfestigkeit erbracht wird. Dabei werden das Gewicht des Schiffes, die maximale Ladung und der Auftrieb zu Grunde gelegt.

In der Ermittlung der Längsfestigkeit wird das Schiff als Biegebalken betrachtet, auf dem die drei genannten Einflüsse unregelmäßig verteilt sind. Die Querfestigkeit kann ermittelt werden, indem eine einzelne "Scheibe" des Schiffes betrachtet wird. Hier spielen ebenfalls Gewicht und Ladung eine Rolle. Darüber hinaus wird der hydrostatische Druck zur Betrachtung herangezogen. Die statische Berechnung erfolgt nach der Balkentheorie. Diese Klassifikation ist vergleichbar mit den Aufgaben, die im Bauingenieurwesen von einem Prüfstatiker erbracht werden.

Einfache Berechnungen in der Statik

Sehr komplizierte Berechnungen in der Statik können von versierten Bauingenieuren ohne Zuhilfenahme eines Computers oder einer Formel ermittelt werden. Dies gelingt durch die so genannte Biegelast an einem Einfeldträger. Es handelt sich dabei um Näherungsberechnungen, bei denen Überschläge definiert werden. Die Ermittlung dieser Näherungswerte wird auch als Vordimensionierung bezeichnet.

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2009 Maschinenbau-Wissen.de
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