"der Bauingenieur", Mai 2013 - IngWare GmbH

50 informatik
SAW Siedlung Zürich,
Dr. Deuring + Oehninger AG
Winterthur
Baustatik im Wandel der Zeit
Seit den Anfängen der statischen Berechnungen im 18. Jahrhundert bis heute haben
sich die Aufgaben des Bauingenieurs und seine Hilfsmittel stark verändert und ständig
weiterentwickelt. Papier, Bleistift und Rechenschieber sind durch den Computer ergänzt,
aber keinesfalls ersetzt worden.
Text: Peter Walker und Daniel Gass // Fotos: zvg.
In den Anfängen des Bauwesens wurden
Bauten ohne vorgängige statische Berechnungen
errichtet. Durch Versuch und Irrtum
entwickelte sich eine gewisse Erfahrung,
welche in spätere Konstruktionen einfloss.
Obwohl schon früher mathematische und
physikalische Grundsätze bekannt waren,
änderte sich dies erst Mitte des 18. Jahrhunderts,
als Tommaso Le Seur, Francesco
Jacquier und Rugjer Josip Boškovic erstmals
eine umfassende analytische Betrachtung
für eine Schadensuntersuchung an der
Kuppel des Petersdoms in Rom vornahmen.
Entwicklung baustatischer Verfahren
Ab Mitte des 19. Jahrhunderts entwickelten
verschiedene Ingenieure grafische Methoden
zur Berechnung von Schnittkräften,
erst an Stabsystemen, später auch für Platten.
Der Durchbruch der grafischen Statik
war unter anderem den Verfahren von Karl
Cullmann und August Ritter (Berechnung
von Fachwerken) sowie Christian Otto
Mohr (Mohr’scher Spannungskreis zur Ermittlung
der Hauptspannungen des ebenen
Spannungszustands) zu verdanken.
Analytische Berechnungsverfahren setzten
sich erst Anfang des 20. Jahrhunderts
durch mit der Entwicklung der Deformationsmethode
zur Berechnung von statisch
unbestimmten Tragwerken durch Asger
Skovgaard Ostenfeld. Bald darauf folgten
auch erste iterative Verfahren, wie das
Momenten-Ausgleichsverfahren von Hardy
Cross. Die analytischen und insbesondere
die iterativen Verfahren ermöglichten
auch die Berechnung von grossen Tragwerken
mit einem hohen Grad statischer
Unbestimmtheit.
Entwicklung der Baustatik im
20. Jahrhundert
Die grafische Statik behielt bis in die
1970er-Jahre weiterhin an Bedeutung,
doch die analytischen Berechnungsverfahren
setzten sich immer stärker durch.
Der Grundstein für die heute weit verbreitete
Methode der finiten Elemente wurde
bereits in den 1940er-Jahren durch Alexander
Hrennikoff gelegt. Aufgrund ihres
grossen Rechenaufwands konnte sich die
FE-Methode aber erst mit der Entwicklung
und Verbreitung von elektronischen Rechenhilfen
(Computer) durchsetzen.
Baustatik heute
Am Anfang der elektronischen Berechnungen
standen einfache Programme zur
Berechnung von Durchlaufträgern, später
ebenen und räumlichen Stabsystemen.
Bald folgten Programme zur Berechnung
von ebenen Platten und Scheiben. Mit der
immer grösser werdenden Rechenleistung
kann die Software immer komplexere
Berechnungen durchführen. Heute sind
räumliche Berechnungen an kombinierten
Stab- und Flächenelementen unter Berücksichtigung
beliebiger Materialkennwerte
der Regelfall in der statischen Berechnung.
Werkzeuge des Bauingenieurs
Während der Bauingenieur der vergangenen
Jahrzehnte im Wesentlichen mit
Papier, Bleistift und Rechenschieber
(später Taschenrechner) gearbeitet hat,
werden heute diverse Programme für die
statische Berechnung eingesetzt. Allgemeine
finite-elemente Programme wie
der bauingenieur_April/13