Statische Belastung im Vergleich zu dynamischer Belastung
Die Strukturanalyse befasst sich sowohl mit statischer als auch mit dynamischer Belastung, da sie dazu dient, das Verhalten physischer Strukturen zu bestimmen, wenn diese einer Kraft ausgesetzt sind. Diese Kräfte können von Menschen über Fahrzeuge und Möbel bis hin zu Wind, Schnee oder anderen Naturgewalten wie Erdbeben reichen.
Die Einwirkung dieser Kräfte bestimmt, ob sie dynamisch oder statisch sind. Wenn sie schnell wirken, gelten sie als dynamisch, wenn sie langsam wirken, sind sie statisch. Die dynamische Analyse wird zur Ermittlung der dynamischen Lasten und die statische Analyse zur Ermittlung der statischen Lasten verwendet.
Die Kraftgleichung (Kraft = Masse × Beschleunigung) bedeutet, dass dynamische Lasten tendenziell eine größere Wirkung auf ein Bauwerk haben als statische Lasten. Auch eine plötzliche Verlangsamung führt zu einem Kraftanstieg, z. B. wenn eine Abrissbirne auf ein Gebäude trifft.
Es gibt jedoch einige Fälle, in denen die Forschung zu dynamischen und statischen Belastungen scheinbar widersprüchliche Ergebnisse liefert, wie zum Beispiel bei erdverlegten Rohren. Einige Studien haben gezeigt, dass die Verschiebung erdverlegter Rohre bei statischer Belastung auf lange Sicht größer sein kann als bei bewegter Belastung. Es wurde auch festgestellt, dass das Verhältnis der Rohrverschiebung zwischen statischer und dynamischer Belastung mit zunehmender Rohrsteifigkeit abnimmt. Trotzdem haben dynamische Lasten in der Regel größere Auswirkungen als statische Lasten.
Die Kraftgleichung wird im Bauwesen verwendet, um die von einer dynamischen Last ausgeübte Kraft zu berechnen und Sicherheitsmargen zu schaffen, wie z. B. bei einer Leitplanke am Straßenrand, die den Verkehr am Verlassen der Fahrbahn hindern soll.
Da sich dynamische Lasten im Laufe der Zeit ändern, werden statische Belastungsmessungen häufig zur Vereinfachung von Berechnungen im Bauwesen verwendet, wobei die Normen sicherstellen, dass die Strukturen auch den zusätzlichen dynamischen Kräften standhalten.
Materialien und Belastungstests
Alle Materialien haben Grenzen, wie viel Druck- oder Zugspannung sie aushalten können, bevor sie nachgeben oder sich dauerhaft verformen. Die grundlegenden Materialeigenschaften können geprüft werden, um die maximale Spannung zu ermitteln, die das Material aushalten kann. Diese Spannung wird als Maß für die Kraft pro Flächeneinheit in einem Querschnitt des Werkstoffs verwendet. Sobald diese Spannung für das Material zu groß wird, entstehen mikroskopisch kleine Risse, die bei fortgesetzter Belastung immer größer werden, bis das Material schließlich vollständig bricht. Diese Bruchstelle wird als Höchstzugkraft des Materials bezeichnet.
Die unterschiedlichen Festigkeiten und Materialeigenschaften von Werkstoffen haben einen Einfluss darauf, wie sie eingesetzt werden können.
Beispiele
Statische Lasten ändern sich im Laufe der Zeit nicht und umfassen eine breite Palette verschiedener Arten von Lasten.
Wenn beispielsweise Personen in einem Aufzug stehen und darauf warten, dass sich die Türen schließen, üben sie eine statische Last aus, da sich die Personen und der Aufzug nicht relativ zueinander bewegen. Sobald sich die Personen bewegen, wird die Belastung dynamisch und die auf den Aufzug ausgeübten Kräfte variieren, je nachdem, wo sich die Personen befinden und wie sie sich bewegen (d. h., ob sie herumlaufen oder auf und ab springen).
Andere Arten von statischen Lasten sind z. B. Aktenschränke oder Möbel, die auf einem Fußboden stehen, oder Gebäude auf einer Brücke.
Antworten auf Häufig gestellte Fragen (FAQs)
Was ist ein Beispiel für eine statische Last?
Beispiele für statische Lasten sind das Gewicht eines Gebäudes, das auf den Boden drückt, oder ein Auto, das auf einer Brücke geparkt ist. Wenn sich das Auto jedoch in Bewegung setzt, wird es zu einer dynamischen Last.
Was ist eine statische Belastung in einem Bauwerk?
Eine statische Last in einem Bauwerk bezieht sich auf jede Last, die auf das Bauwerk einwirkt, sei es das Gewicht von Einrichtungsgegenständen oder eine andere stationäre Last. Ein Kran, der auf einem Gebäude steht, ist zum Beispiel eine statische Last, bis er sich bewegt.
Wie wird eine statische Last genannt?
Statische Lasten werden auch als Eigenlasten oder ruhende Lasten bezeichnet.
Fazit
Statische Lasten sind alle Lasten, die langsam auf eine Baugruppe, ein Objekt oder eine Struktur einwirken. Statische Lasten sind auch solche, die konstant bleiben und sich überhaupt nicht bewegen. Sie werden verwendet, um die Höchstlast für eine Reihe von Strukturen und Objekten zu ermitteln und um die Zugfestigkeit von Materialien zu bestimmen.
Dynamische Lasten sind dagegen solche, die schnell einwirken und sich verändern können, z. B. Autos, die über eine Brücke fahren, Menschen, die auf einer Tanzfläche auf und ab springen, oder Schnee, der sich auf einem Dach türmt.