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Statik

»Statik« (griechisch »statikos« = »zum Stillstand bringend«) ist im bautechnischen Sinne die »Lehre vom Gleichgewicht der Kräfte« und keinesfalls zu verwechseln mit »Statistik«. Die Statik ist ein Teilgebiet der Physik, genauer gesagt der Technischen Mechanik, die sich mit den (Gleichgewichts-)Kräften in unbeweglichen Systemen beschäftigt.

Alle tragenden Konstruktionen, vom Dach bis hinunter zum Fundament bzw. zur Gründung, müssen den darauf ruhenden und sich bewegenden Belastungen (diese entstehen durch die Nutzung durch Menschen, Tiere und ggf. Geräte und Maschinen) mit einem angemessenen Sicherheitsfaktor standhalten. Alle tragenden Konstruktionen eines Gebäudes bzw. eines Bauwerks (Fundamente, Decken, Wände, Stützen usw.), die in einer statischen Berechnung durch einen qualifizierten Tragwerksplaner (Bauingenieur) berechnet und bemessen werden, müssen gewährleisten, dass diese während der vorausgeplanten Lebensdauer allen einwirkenden Belastungen und Beanspruchungen sicher standhalten.

Die Statik ist als Teilgebiet der Mechanik die Lehre vom Gleichgewicht der an einem ruhenden Körper angreifenden Kräfte. Der Gegensatz zur Statik ist die »Kinematik«, die Lehre der Bewegung von Punkten und Körpern im Raum. Die Statik starrer Körper ist besonders in der Bautechnik von enormer Bedeutung, daher bezeichnet man diese, wird sie im Bauwesen angewandt, auch als »Baustatik«. Ausgehend von den durch die auf ein Bauwerk einwirkenden Belastungen werden die zur Erreichung des Gleichgewichts erforderlichen Bedingungen ermittelt und die Spannungen sowie Verformungen (Formänderungen) der verschiedenen Bauteile berechnet. Statische Berechnungen von Konstruktionen (Fundamente, Platten, Decken, Wände, Stützen etc.) durch einen Bauingenieur müssen bei einem Gebäude gewährleisten, dass dieses während der vorauszusehenden Lebensdauer allen Belastungen standhält. Aus einer für jedes Bauvorhaben erforderlichen statischen Berechnung geht hervor, wie die Tragstrukturen eines Bauwerks aussehen, die Materialgüten und Querschnitte werden darin festgelegt, weiterhin wird die spätere Nutzung über entsprechende Lastansätze berücksichtigt. Neben sicherheitsrelevanten Belangen gehört auch die Optimierung von Bauwerken sowohl in wirtschaftlicher als auch in formgebender Hinsicht zu den Aufgaben des Tragwerkplaners.

Ein System ist statisch bestimmt, wenn alle daran wirkenden statischen Größen mithilfe statischer Gleichungen berechnet werden können. Mit den Gleichungen wird der Gleichgewichtszustand eines Tragwerkes charakterisiert, indem man die auf das Tragwerk (z.B. Balkenträger) wirkenden äußeren Kräfte und Momente den dadurch im Innern des Trägers hervorgerufenen Kräften und Momenten gleichsetzt (Gleichgewichtsbedingungen). Zur Ermittlung der inneren Beanspruchung führt man an einem beliebigen Punkt des Trägers einen gedanklichen Schnitt aus. Die in diesem Querschnitt zum Gleichgewicht führenden Kräfte und Momente bezeichnet man als »Schnittgrößen«; sie werden in die Gleichgewichtsbedingung eingesetzt, berechnet und der Bemessung des Trägers (Balkens) zugrunde gelegt. Analog gilt dies für alle anderen Bauteile eines Bauwerks.

Mit einem großen Vorurteil im Zusammenhang mit Statik muss klar aufgeräumt werden: Der Architekt ist definitiv NICHT der Experte für Statik (von einzelnen ganz wenigen Ausnahmen abgesehen, und dann auch nur bei älteren Architekten, die noch als Baumeister bezeichnet werden können). Insbesondere bei jüngeren Architekten (wobei Jünger weniger als etwa 50 Jahre bedeutet) sind nur noch rudimentäre Kenntnisse der Statik vorhanden, in aktuellen Studiengängen beschränkt sich die akademische Ausbildung der angehenden Architekten bestenfalls noch auf die Vermittlung der Grundlagenkenntnisse der Statik des Balkens auf zwei Stützen. Mit einer solchen Minimalausbildung ist kein Architekt mehr in der Lage, eine statische Berechnung zu fertigen (bestenfalls noch für eine eingeschossige Garage mit Flachdach und ohne Unterkellerung auf ebenem Gelände), er muss daher die Dienste eines konstruktiv ausgebildeten Bauingenieurs in Anspruch nehmen. Die immer komplizierteren Normen gerade in den wichtigsten Baustoffnormen (Stahlbeton-, Stahl- und Holzbau), aber auch die überkomplexen Regelungen für die Lastansätze aus Schnee und Wind sowie die Lastkombinatorik können nur noch von qualifizierten Bauingenieuren angewendet werden, und dies zunehmend auch nur noch unter Einsatz von immer komplexeren Statikprogrammen. Aufgrund der Komplexität dieser Regelungen und der darauf basierenden Programme sind sowohl Programm- als auch Anwenderfehler immer wahrscheinlicher, zumal der Computer das ingenieurmäßige Denken und Handeln auch zukünftig nicht ersetzen wird.

Ein weiteres Vorurteil in Bezug auf Architekt und Statik muss ebenfalls angesprochen werden: Es gibt weltweit kein Brückenbauwerk, welches von einem Architekten auch nur ansatzweise entworfen worden ist oder entworfen werden kann, denn dafür fehlen diesem schlichtweg die statischen Grundlagenkenntnisse und das Gespür für den Kräfteverlauf. Der Brückenbau gilt als die Königsdisziplin der Statik, hier sind ausschließlich überdurchschnittlich qualifizierte Bauingenieure in der Lage, die (zunehmend kühneren) Brücken, die inzwischen weltweit entstanden sind und auch zukünftig entstehen, zu entwerfen und auch zu berechnen. Dies gilt selbstredend auch für alle kühnen Hochhäuser, wo ein Architekt höchstens die Idee für das architektonische Erscheinungsbild liefert, die statische Konstruktion und die Gewähr, dass ein solches Gebäude auch realisiert werden kann, obliegt ebenfalls dem überdurchschnittlich qualifizierten Bauingenieur. Ein Superwolkenkratzer wie der »Burj Dubai« wäre ohne die Genialität der involvierten Bauingenieure absolut undenkbar. Im Industriebau (hierzu zählt auch der Anlagenbau), aber auch im Staudammbau wird es keinen Architekten geben, der solche Konstruktionen entwerfen oder gar berechnen und bemessen kann, diese Bauwerke sind ebenfalls nur unter entscheidender Mitwirkung von Bauingenieuren realisierbar.

Doch zurück zur Banalität: Sehr große Vorsicht ist grundsätzlich dann geboten, wenn Ihnen eine Fertigteilfirma eine »billige Gesamtstatik« anbietet und Sie gleichzeitig auch noch deren Produkte verwenden sollen! Hier bestehen erhebliche Interessenskonflikte zwischen einer wirtschaftlich und statisch-konstruktiv einwandfreien Planung und den Verkaufsabsichten bezüglich der Baustoffe und -materialien. Nur ein von Lieferinteressen unabhängiger Beratender Ingenieur (Bauingenieur) sollte daher Ihr Ansprechpartner für eine solche Planung sein, zumal dieser als Freiberufler mit einer 30-jährigen Nachhaftung für seine Leistungen einsteht, eine Fertigteil-GmbH jedoch spätestens nach dem ersten größeren Schaden nicht mehr existiert!

siehe auch:
- Auftrieb
- Bauingenieur
- Baumeister
- Crossverfahren
- Burj Dubai
- Biegemoment
- Hebel
- Hydrostatik
- Querkraft
- Prüfingenieur für Baustatik
- Tragwerksplanung
- Verformungen
- Vier-Augen-Prinzip
- Wolkenkratzer