PH2 – Elemente eines Tragwerks [Seil, Stab, Balken]

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Ein Tragwerk besteht aus verschiedenen Elementen, die zusammenarbeiten, um Lasten zu tragen und die Stabilität der Struktur zu gewährleisten.

In dieser Lerneinheit schauen wir uns die Elemente eines Tragwerks an.

Dieser Lerntext ist ein Auszug aus unserem Onlinekurs PH2-Einführung in die Statik.

 

In den folgenden Lerneinheiten betrachten wir Tragwerke und wollen für diese die Größe der Lagerkräfte berechnen, die ein Lager aufnehmen muss, damit das Tragwerk stabil und sicher getragen wird.

Zur Berechnung der Lagerkräfte ist es notwendig zu wissen, aus welchen Elementen ein Tragwerk bestehen kann, denn die einzelnen Elemente eines Tragwerks können unterschiedliche Kräfte aufnehmen.

Wir müssen also wissen, welche Kräfte auftreten und in welche Richtung sie wirken, damit wir diese Kräfte richtig am Tragwerk abtragen. Die abgetragenen Kräfte werden dann bei der späteren Berechnung innerhalb der Gleichgewichtsbedingungen benötigt. Wird eine Kraft falsch abgetragen, so resultiert auch ein falsches Ergebnis. 

 

Elemente eines Tragswerks

Ein Tragwerk kann aus Seilen, Stäben und Balken bestehen:

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Elemente eines Tragwerks

 

Schauen wir uns die einzelnen Elemente eines Tragwerks mal genauer an.

Elemente eines Tragwerks: Seile

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Seil – Zugkräfte

 

Seile können nur Zugkräfte aufnehmen, da sie eine biegeschlaffe Struktur aufweisen. Die Seilkräfte liegen auf der Wirkungslinie des Seils. Sowohl die Wirkungslinie als auch der Richtungssinn der Kräfte in einem Seil sind bekannt, unbekannt ist dagegen die Größe der Seilkräfte.

Seil, Umlenkrolle, Rolle, Zugkraft, Zugkräfte
Seil an einer Umlenkrolle

 

Seile treten häufig in Kombination mit Rollen auf. Handelt es sich um eine reibungsfrei gelagerte Umlenkrolle, entsteht also keine Reibung zwischen Seil und Rolle, so wird die Seilkraft nur umgelenkt. Das bedeutet, dass die Seilkraft auf beiden Seiten gleich groß ist.

 

Elemente eines Tragwerks: Stäbe

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Zugstab und Druckstab

 

Stäbe können sowohl Zugkräfte als auch Druckkräfte aufnehmen. Bei Stäben wirkt die Kraft immer in Richtung der Stabachse. Bei einem Zugstab zeigen die Kräfte vom Stab weg, bei einem Druckstab auf den Stab zu.

Sind Stäbe gegeben, so kennt ihr bereits die Wirkungslinie der Kraft (in Richtung der Stabachse). Unbekannt ist hingegen der Richtungssinn (Zug- oder Druckstab) sowie die Größe der Stabkräfte. Allerdings kann man häufig aus der Geometrie erkennen, ob es sich um einen Zug- oder Druckstab handelt, so dass nur die Größe der Stabkräfte unbekannt ist.

 

Elemente eines Tragwerks: Balken

Balken, Tragwerk, Querkraft, Moment
Balken und seine Kräfte

 

Balken können, neben den Kräfte in Richtung der Balkenachse (Normalkräfte), auch Kräfte senkrecht zur Balkenachse (Querkräfte) sowie Momente aufnehmen.

In der oberen Grafik ist außerdem eine Kraft mit Winkel α angegeben. Diese Kraft wird bei späteren Berechnungen mittels Kräftezerlegung in eine Querkraft und in eine Normalkraft zerlegt (aus einer Kraft werden zwei Kräfte).

Was kommt als Nächstes?

Jetzt wo du die Elemente eines Tragwerks kennst,  betrachten wir in der folgenden Lerneinheit die Gleichgewichtsbedingungen. Diese benötigst du, um die unbekannten Lagerkräfte zu berechnen.

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