Obliczenia statyczne

Obliczenia statyczne (potocznie także statyki ) jest obliczenie sił , naprężeń i odkształceń w budownictwie, na przykład w

cel, powód

Celem jest określenie, czy konstrukcja ulegnie zniszczeniu z wystarczającym bezpieczeństwem, a nie pod planowanym obciążeniem ( zerwanie , wyboczenie itp.), Lub zbadanie, jakie obciążenia konstrukcja może wytrzymać bez uszkodzenia. Częściowe współczynniki bezpieczeństwa są stosowane do obciążeń i parametrów materiału , aby skompensować, między innymi, uproszczenia odpowiednich metod obliczeniowych, a także odchylenia w założeniach dotyczących obciążenia i właściwościach materiału. Ponadto zadaniem statyki jest zapewnienie użyteczności poszczególnych elementów (ograniczenie odkształceń i drgań w dopuszczalnym zakresie).

dowód

Rozróżnia się:

  • Dowód bezpieczeństwa konstrukcji, który dowodzi, że bezpieczeństwo konstrukcji ( wytrzymałość , wyboczenie ...) jest gwarantowane z pewnym prawdopodobieństwem
  • Dowód użyteczności potwierdzający, że przedmiot pozostaje zdatny do użytku (ograniczenie szerokości pęknięć, ugięcie , drgania ...)

Inżynieria lądowa

Przykład obliczenia statycznego

W inżynierii lądowej całe planowanie konstrukcyjne budynku nazywane jest planowaniem strukturalnym . Obliczenia statyczne są tego częścią; zasadniczo jest to część arytmetyczna. Obliczenia statyczne obejmują również statyczne plany poglądowe (tak zwane statyczne plany pozycji), w których można znaleźć poszczególne pozycje obliczeń, a także podstawowe wymiary elementów, materiały budowlane itp.

Większość projektów budowlanych wymaga zgody właściwego organu nadzoru budowlanego. Można to uzyskać w ramach procesu składania wniosku o budowę . Wymagane dowody obejmują między innymi statyczne obliczenia konstrukcji wykonane przez rzeczoznawcę. Służy jako dowód stabilności , użyteczności i trwałości .

Zgodnie z ostatnimi poprawkami do przepisów budowlanych statyka powinna być jednak przedłożona do badania tylko wraz z wnioskiem budowlanym o konstrukcje specjalne. W przypadku wszystkich innych projektów budowlanych wystarczy późniejszy szablon - w większości przypadków należy go jednak złożyć przed rozpoczęciem budowy.

W przypadku konstrukcji o średnim stopniu trudności, klient musi zlecić kontrolę statyki konstruktorowi (zewnętrzny monitoring obliczeń). W przypadku prostych projektów budowlanych, takich jak domy jednorodzinne lub dwurodzinne, zwykle nie jest wymagane badanie zewnętrzne (w tym przypadku samokontrola przez samego konstruktora, np. Przez drugiego inżyniera w biurze lub porównanie z podobnymi obliczeniami z przeszłość jest wystarczająca).

Obliczenia konstrukcyjne są wykonywane przez inżynierów konstrukcyjnych ( inżynierów konstrukcyjnych ), którzy muszą mieć wystarczającą wiedzę i doświadczenie. W większości krajów związkowych prowadzone są obecnie listy inżynierów konstruktorów, którzy są upoważnieni do składania dokumentów budowlanych i do których ma to formalne zastosowanie. W niektórych przypadkach inżynierowie budowlani są również zobowiązani do przedstawienia dowodu odpowiedniego ubezpieczenia.

Nadmierna precyzja w obliczeniach statycznych nie jest wymagana, ponieważ wykorzystanie jest podawane w procentach. Oznacza to, że w wyniku potrzebne są tylko 3 cyfry znaczące. Jednocześnie zarówno parametry materiałowe, jak i założenia dotyczące obciążenia, a także w niektórych przypadkach modele obliczeniowe są niedokładne. Te niedokładności zostały wzięte pod uwagę podczas kalibracji (częściowych) współczynników bezpieczeństwa. Zastosowanie maszyn liczących i komputerów w dzisiejszych czasach skutkuje dużymi dokładnościami teoretycznymi. Zasadniczo jednak dokładności od 3 do 4 cyfr znaczących (nie miejsc po przecinku) są nadal wystarczające. W czasach, gdy obliczenia statyczne były nadal wykonywane za pomocą suwaka logarytmicznego, dokładność 3 cyfr była uważana za wystarczającą. Więcej jest trudnych do odczytania na suwaku logarytmicznym.

Inżynieria mechaniczna

W inżynierii mechanicznej obliczenia statyczne wykonuje się między innymi dla dźwigów i fundamentów.

okrętownictwo

Towarzystwa klasyfikacyjne wydają reguły wymiarowania komponentów, które wspierają i częściowo zastępują obliczenia statyczne. W przypadku odchylenia należy przedstawić dowód wytrzymałości za pomocą oddzielnych obliczeń statycznych. Obliczenia statyczne obejmują wytrzymałość wzdłużną - statek jest w przybliżeniu postrzegany jako belka zginana pod nierównomiernie rozłożonym wpływem ciężaru, ładunku i pływalności - oraz wytrzymałość poprzeczną, w której wycięty „dysk” jest pod wpływem ciężaru własnego. , obliczane jest ciśnienie ładunku i hydrostatyczne zgodnie z teorią belki . Towarzystwa klasyfikacyjne, podobnie jak inżynier budownictwa lądowego, świadczą usługi w zakresie certyfikacji obliczeń wytrzymałościowych w przemyśle stoczniowym i okrętowym.

Prosta statyka

Ze wzoru na moment zginający przy równomiernym obciążeniu dźwigara jednoprzęsłowego można obliczyć wiele trudniejszych układów statycznych z dobrym przybliżeniem (po bezpiecznej stronie). Dlatego jest często używany do przybliżonych obliczeń - zwłaszcza bez EDP. Podczas wstępnego wymiarowania doświadczeni inżynierowie budowlani często mogą określić niezbędne wymiary bez obliczeń.

literatura

  • Helmut Nikolay: Wprowadzenie do analizy strukturalnej budynków . Bundesanzeiger-Verlag, Kolonia 2014, ISBN 978-3-8462-0406-1 .
  • Gottfried CO Lohmeyer: analiza strukturalna . Część 2: Wytrzymałość materiałów. BG Teubner, Stuttgart 1991, ISBN 3-519-05026-9 .
  • Otfried Homann: Żelbet. Wprowadzenie do obliczeń zgodnie z DIN 1045. (= skrypty do nauki Teubnera ). 3. Wydanie. Stuttgart 1982.
  • Karl-Eugen Kurrer : Historia teorii struktur. Poszukiwanie równowagi. Berlin: Ernst & Sohn 2018, ISBN 978-3-433-03229-9 .

linki internetowe