@petraheim

Einführung in die Baudynamik und in erdbebensicheres Bauen

. Forschungsbericht, ITKE, Stuttgart, Germany, (1986)

Abstract

In Deutschland, einem Land, das im Vergleich zu anderen europäischen Ländern wie Italien, Griechenland, Jugoslawien, Türkei u.a. in geringerem Maß von Erdbeben gefährdet ist, beschränkt sich die technische Ausbildung der Architekturstudenten so gut wie ausschließlich auf die statische Anschauungsweise von Lastabtragungsphänomenen in Tragwerken. Diese setzt grundsätzlich ein langsames Aufbringen der Lasten voraus, so daß keine Bewegungen entstehen. Es gibt aber Umstände, die die Bauingenieure mit Aufgaben konfrontieren, welche von schnell verlaufenden Wirkungen wie z.B. Erdbeben bedingt werden, an deren Lösung man nicht mehr aufgrund von statischen Ansätzen herantreten kann. Der Bauingenieur, der sich hauptsächlich mit den Problemen der Statik befaßt hat, ist in solchen Fällen meist überfragt. Man kann deshalb behaupten, daß jeder Bauingenieur wenigstens mit den Grundgesetzten der Baudynamik vertraut sein muß, wenn er den Problemen, die beim Bauen in Erdbebengebieten entstehen, gerecht werden will. Die vorliegende Arbeit wendet sich in erster Linie an die Architektur-und Bauingenieurstudenten, mit dem Ziel, ihnen in knapper Form die grundlegenden Kenntnisse der Baudynamik und des erdbebensicheren Bauens zu vermitteln. Die Arbeit gliedert sich in 10 Kapitel. In Kapitel 1 werden die Grundbegriffe der Baudynamik dargelegt, und in Kapitel 2 und 3 die Hauptmerkmale der dynamischen Wirkungen im allgemeinen und der Erdbeben im Einzelnen behandelt. Die folgenden drei Abschnitte erörtern möglichst kurz die Grundlagen der dynamischen Berechnung von Tragwerken: Die dynamische Modeliierung (Kap.4), das Baustoffverhalten unter dynamischen Beanspruchungen (Kap. 5) und die elastischen Eigenschaften von dynamischen Systemen (Kap.6). Der Berechnung der freien und erzwungenen Schwingungen von Einmassen- und Mehrmassensystemen widmen sich die Kapitel 7 und 8. Die Darstellung geht von der Tatsache aus, daß sämtliche Schwingungserscheinungen der Tragwerke einheitlichen Gesetzen unterworfen sind und deshalb unter einheitlichen Gesichtspunkten dargelegt werden sollen. Der neunte Abschnitt erläutert zuerst anschaulich die Auswirkungsweise der Erdbeben auf Bauwerke und befaßt sich anschließend mit der Berechnung von Erdbebenlasten nach dem Antwortspektrenverfahren. In diesem Zusammenhang werden auch die Bestimmungen der DIN 4149 ausführlich dargestellt. Der Problematik des erdbebenwiderstandsfähigen Bauens wendet sich das Kapitel 10 zu. Es enthält eine kurze Fassung der Prinzipien der Formgestaltung und der Konstruktionsregeln beim Bauen mit verschiedenen Baustoffen. Um dem Leser die Nachvollziehung von Zahlenbeispielen zu erleichtern, werden abschließend in einem kurz gefaßten Anhang die im Text verwendeten Ansätze der Matrizenrechnung erläutert. Obwohl man sich bemüht hat, die Darstellung der Probleme möglichst elementar zu halten, erwies es sich als unmöglich auf mathematische Ansätze zu verzichten. Vorausgesetzt wurden nur die elementaren Differentialformeln, die heute zur allgemeinen Bildung jedes Gymnasiasten gehören sollten. Die Matrizenrechnung wurde nur als Werkzeug benutzt,und die entsprechenden Ansätze sind ausführlich in einem besonderen Kapitel erläutert worden. Die praktische Anwendung des vorgeführten Stoffes wird dadurch erleichtert, daß die Theorie mit zahlreichen Beispielen ergänzt wird, wobei weiter gehende Rechnungen lückenlos unter Einführung aller Zwischenrechnungen durchgeführt werden.

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