Dynamische Stabwerkmodelle - Ein grafisches Verfahren zur Analyse dynamischer Prozesse am Beispiel eines unterspannten Bogens

Die Idee, Bewegungsprozesse anhand von Stabwerkmodellen zu analysieren (= dynamische Stabwerkmodelle), basiert auf der Kraftflussanalyse mittels Stabwerkmodellen in der Statik [1, 2] und erweitert die Anwendung auf komplette dynamische Prozesse.

Bei Stabwerkmodellen handelt es sich um eine vektorielle Analyse, die an jedem Knoten eines Systems grafisch durchgeführt wird. Bilden die Vektoren ein geschlossenes Krafteck, ist der betrachtete Knoten im Gleichgewicht und es handelt sich um einen statischen Zustand. Bleibt das Krafteck jedoch offen, treibt die resultierende Kraft den Knoten an, d. h., sie beschleunigt ihn in Abhängigkeit zu seiner Masse.

Im Bauwesen spielen dynamische Prozesse nicht nur bei menscheninduzierten Schwingungen oder Bauwerksschwingungen durch Erdbeben oder Wind eine Rolle. Auch bei dem Tragfähigkeitsverlust einzelner Bauteile eines statisch bestimmten oder überbestimmten Tragwerks oder Tragwerkteils lagern sich die inneren Kräfte um, wodurch das gesamte System oder Teilsysteme kinematisch werden können. Die nachfolgende Bewegung des Systems hält so lange an, bis das Tragwerk mit einer neuen Geometrie ein Gleichgewicht findet und damit wieder statisch bestimmt wird.