Was ist eine Fachwerkanalyse?

Häufig in Brücken, Strommasten und bestimmten Arten von Dächern verwendet, bestehen Traversen im Allgemeinen aus Stäben, die in einem Rahmen miteinander verbunden sind. Die Balkenkomponenten sind typischerweise durch Stifte verbunden. Die Fachwerkanalyse kann verwendet werden, um die Druck- und Zugkräfte zu bestimmen, die in der gesamten Struktur wirken. Die strukturelle Integrität des Fachwerks kann mit mathematischen Formeln und wissenschaftlicher Bewertung berechnet werden. Im Fachwerkbau konzentrieren sich die Hauptanalysemethoden häufig auf die Fugen, die Schnitte oder auf die grafische Darstellung des Tragwerks.

Für die Fachwerkanalyse schreiben die Regeln normalerweise vor, dass die Stäbe durch Stifte verbunden sind und an den Verbindungen keine Reibung auftritt. Normalerweise wird davon ausgegangen, dass jedes Bauteil über seine gesamte Länge die gleiche Belastung erfährt, während strukturelle Belastungen nur die Verbindungen des Fachwerks betreffen. Analysten betrachten normalerweise die Reaktionen verschiedener Kräfte auf die verschiedenen Teile. Die Fachwerkanalyse wird typischerweise durch Anwendung von Gleichgewichtsgleichungen durchgeführt.

Die Methode der Verbindungen ist eine Möglichkeit, eine Fachwerkstruktur zu analysieren. Im Allgemeinen unter der Annahme, dass jedes Teil unter Spannung steht, was bedeutet, dass beide Enden einer Stange Zugkräften ausgesetzt sind, wird die Analyse an einem Teil des Fachwerks durchgeführt, das in einem Freikörperdiagramm dargestellt ist. Für jedes Gelenk werden oft zwei Gleichungen verwendet; die Anzahl der Berechnungen ist doppelt so groß wie die Anzahl der Fugen in der Struktur. Verschiedene Schritte führen zu einer Bestimmung, ob jeder Stab unter Zug oder Druck steht. Dieser Ansatz zur Fachwerkanalyse beinhaltet häufig auch die Verwendung trigonometrischer Funktionen für Winkelmessungen.

Bei der Schnittmethode wird normalerweise der Teil der Fachwerkkonstruktion benötigt, auf den die größte Kraft einwirkt. Berechnungen werden auf beiden Seiten einer Trennlinie durch das Fachwerk durchgeführt, wobei das Gleichgewicht als Grundlage für die Berechnungen herangezogen wird. Diese Linie kann bis zu drei Stäbe des Fachwerks durchlaufen. Die Zug- und Druckbelastung jeder Verbindung wird ebenfalls mit dieser Methode der Fachwerkanalyse berechnet. Komponenten wie nicht tragende Teile, solche, die Kräfte auf die gegenüberliegende Seite übertragen, und gekrümmte Teile müssen manchmal anders betrachtet werden, um die genaueste Analyse zu erhalten.

Die grafische Fachwerkanalyse verwendet oft eine minimale Anzahl von Linien, indem Kraftpolygone verwendet werden. Das Ergebnis kann eine vereinfachte Zeichnung namens Maxwell-Diagramm sein, die wie ein Dreieck aussieht, an dem die Kräfte und Winkel gemessen werden können. Berechnungen werden normalerweise im Uhrzeigersinn um die Zeichnung herum durchgeführt. Die Fachwerkanalyse wird häufig verwendet, um die Mechanik solcher Systeme zu messen, bevor sie gebaut werden. Die Komplexität der Struktur ist manchmal eine Einschränkung, in diesem Fall ist die Berücksichtigung der Fugen in den Berechnungen normalerweise effektiver.