Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage,
treffsicher mit den wichtigsten Methoden der Baustatik umzugehen, diese auf ebene Stabtragwerke in Form von Rechenbeispielen anzuwenden, die Lastabtragung und das Verformungsverhalten solcher Stabtragwerke aus der Anschauung zu analysieren, sowie Herleitungen der theoretischen Grundlagen mit dem Fachvokabular der Baustatik zu erläutern.
Die Studierenden sind insbesondere in der Lage:
- die Merkregeln zur Einführung von Schnittgrößen herzuleiten,
- die Gleichgewichtsbedingungen der Stabtheorie I. und II. Ordnung herzuleiten,
- die theoretischen Grundlagen zur Bestimmung des Grads der statischen Unbestimmtheit eines Stabtragwerks zu erläutern,
- das Verfahren mit der Momenten- und Querkraftlinie eines fiktiven Biegestabs bei idealen Fachwerken zu erklären,
- den Einsatz des Prinzips der virtuellen Verschiebungen bei idealen Fachwerken zu erläutern,
- einen Überblick über Methoden zur Schnittgrößenermittlung statisch bestimmt gelagerter Einzelstäbe zu geben,
- die Übertragungsbeziehungen (Queranteile des Stabverhaltens) nach Stabtheorie I. Ordnung herzuleiten,
- den Einsatz des Prinzips der virtuellen Kräfte in der Baustatik zu erläutern,
- die Methode der Belastungsumordnung bei statisch unbestimmten Systemen zu erklären,
- die anschauliche Fassung des Kraftgrößenverfahrens herzuleiten,
- die Dreimomentengleichung herzuleiten,
- den Einsatz von Winkelgewichten im Rahmen Mohr’scher Kontrollen zu erläutern,
- die anschauliche Fassung des Drehwinkelverfahrens zu erklären,
- Analogien und Unterschiede zwischen dem Kraftgrößenverfahren und dem Drehwinkelverfahren aufzuzeigen,
- Einflusslinien für Schnittgrößen und Verschiebungsgrößen von Stabtragwerken zu erläutern,
- die Grundgleichungen und Anwendungsgrenzen der Fließgelenktheorie I. Ordnung zu erklären,
- eine inkrementell-elastische Fließgelenksanalyse vorzunehmen,
- die Traglastsätze zu erklären,
- die Grundgleichungen und Anwendungsgrenzen der Stabtheorie II. Ordnung anzuschreiben bzw. zu nennen,
- den Einsatz der Stabtheorie II. Ordnung sowie die Begriffe Knicklänge und Vorverformungen zu erläutern,
- eine Stabilitätsuntersuchung des zweiten Eulerfalls vorzunehmen,
- Knicklängendiagramme für verschiebliche, symmetrische, einstöckige Rahmen herzuleiten.
Elementare Verfahren zur Berechnung statisch bestimmter und statisch unbestimmter ebener Stabtragwerke nach Stabtheorie I. Ordnung, Fließzonentheorie I. Ordnung, Fließgelenktheorie I. Ordnung und Stabtheorie II. Ordnung werden behandelt und die Herleitungen der theoretischen Grundlagen besprochen.
Die Lehrinhalte bestehen aus folgenden Themen:
Bestimmung des Grads der statischen Unbestimmtheit (Identifikation von Randbedingungen)
Theoretische Grundlagen ausgewählter Stabtheorien:
- Grundgleichungen der Stabtheorie I. Ordnung
- Grundgleichungen der Fließzonentheorie I. Ordnung
- Grundgleichungen der Fließgelenktheorie I. Ordnung
- Grundgleichungen der Stabtheorie II. Ordnung
Methoden zur Bestimmung der Starrkörperkinematik von Systemen:
- Polplan zur Bestimmung von Horizontal- und Vertikalverschiebungslinien
- Methode der geklappten Verschiebungen
Stabkraftermittlung bei idealen Fachwerken:
- Stabkraftermittlung mit dem Rundschnitt
- Stabkraftermittlung mit dem Ritterschnitt
- Stabkraftermittlung mit der Methode mit dem fiktiven Biegestab
- Stabkraftermittlung mit dem Prinzip der virtuellen Verschiebungen
Verschiebungsgrößenermittlung bei idealen Fachwerken:
- Ermittlung von Knotenpunktverschiebungen dem Prinzip der virtuellen Kräfte
Schnittgrößenermittlung bei statisch bestimmten, biegebeanspruchten Stabtragwerken:
- Schnittgrößenermittlung unter Anwendung von Gleichgewichtsbedingungen
- Schnittgrößenermittlung bei Dreigelenkrahmen unter Anwendung von Gleichgewichtsbedingungen
- Schnittgrößenermittlung bei unterspannten und abgehängten Stabtragwerken
- Schnittgrößenermittlung bei statisch bestimmten Durchlaufträgern (Gerberträger)
- Schnittgrößenermittlung bei ebenen Stabtragwerken mit Belastung normal zur Systemebene (Torsion)
Schnittgrößenermittlung bei statisch unbestimmten, biegebeanspruchten Stabtragwerken:
- Schnittgrößenermittlung mit dem Kraftgrößenverfahren
- Schnittgrößenermittlung mit der Dreimomentengleichung
- Schnittgrößenermittlung mit dem Drehwinkelverfahren
- Schnittgrößenermittlung bei ebenen Stabtragwerken mit Belastung normal zur Systemebene (Torsion)
- Differentialbeziehungen der Stabtheorie I. Ordnung (Übertragungsbeziehungen und singuläre Funktionen)
- Methode der Belastungsumordnung für symmetrische, biegebeanspruchte Stabtragwerke
- Methode der Momentenfortleitung bei unverschieblichen biegebeanspruchten Stabtragwerken
Verschiebungsgrößenermittlung bei biegebeanspruchten Stabtragwerken:
- Verschiebungsgrößenermittlung bei statisch bestimmten, biegebeanspruchten Stabtragwerken mit dem Prinzip der virtuellen Kräfte
- Verschiebungsgrößenermittlung bei statisch unbestimmten, biegebeanspruchten Stabtragwerken mit dem Reduktionssatz der Baustatik und dem Prinzip der virtuellen Kräfte
- Verschiebungsgrößenermittlung bei ebenen Stabtragwerken mit Belastung normal zur Systemebene (Torsion)
- Mohr’sche Kontrollen der geometrischen Verträglichkeit bei statisch unbestimmten, biegebeanspruchten Rahmentragwerken
- Darstellung der verformten Lage bei biegebeanspruchten Stabtragwerken
Einflusslinien für Schnittgrößen bei statisch bestimmten und statisch unbestimmten Stabtragwerken:
- Einflusslinien für Stabkräfte bei idealen Fachwerken
- Einflusslinien für Schnittgrößen bei biegebeanspruchten Stabtragwerken
Einflusslinien für Verschiebungsgrößen bei statisch bestimmten und statisch unbestimmten Stabtragwerken:
- Einflusslinien für Verschiebungsgrößen bei idealen Fachwerken
- Einflusslinien für Verschiebungsgrößen bei biegebeanspruchten Stabtragwerken
Traglastermittlung nach Fließgelenktheorie I. Ordnung:
- Traglastermittlung unter Anwendung der Traglastsätze
- Traglastermittlung unter Anwendung der inkrementell-elastischen Fließgelenkanalyse
Stabilitätsprobleme nach Stabtheorie II. Ordnung:
- Ermittlung von Knicklasten, Knicklängen und Knickformen
- Ermittlung von Vorverformungen
- Stabilitätsanalyse der Eulerstäbe (Lösung der Differentialgleichung)
- Herleitung von Knicklängendiagrammen
- Stabilitätsanalyse symmetrischer einstöckiger Rahmen
Systemanalyse aus der Anschauung:
- Qualitative Darstellung von Momenten- und Querkraftlinien
- Qualitative Darstellung von verformten Lagen
- Verbale Beschreibung von baustatischen Zusammenhängen und Randbedingungen
Die Lehrveranstaltungen finden im Präsenzmodus statt. Der Informationsaustausch zwischen Vortragenden und Studierenden erfolgt zentral über den TUWEL Kurs der Baustatik Übungen. Um ab dem Semesterstart Zugang zum TUWEL-Kurs zu bekommen, ist eine unverbindliche elektronische Anmeldung zur Lehrveranstaltung „202.066 Baustatik UE“ im TISS erforderlich.
Die Baustatik Vorlesungen werden modular abgehalten, wobei insbesondere die für den Übungsbetrieb erforderlichen theoretischen Grundlagen vermittelt werden. Es wird ein diversifiziertes Lehrangebot angeboten. Entsprechende Unterlagen werden über den genannten TUWEL Kurs zur Verfügung gestellt. Das beinhaltet die Prüfungsordnung, den Ablaufplan des Semesters, das Vorlesungsskriptum, die Vortragsfolien zu den theoretischen Grundlagen, den Fragenkatalog zur mündlichen Prüfung, audiokommentierte Präsentationsfolien zu den theoretischen Prüfungsfragen und Vortragsfolien der Repetitorien, Angaben und Ausarbeitungen zu vergangenen schriftlichen (Fern)prüfungen, etc. Im Vorfeld von mündlichen Prüfungen werden Repetitorien zur Systemanalyse aus der Anschauung angeboten.
Prüfungsmodus
Prüfungen aus Baustatik bestehen aus einem schriftlichen und einem mündlichen Teil. Für das erfolgreiche Absolvieren der Lehrveranstaltung müssen beide Prüfungsteile positiv abgeschlossen werden, siehe die Prüfungsordnung: https://www.imws.tuwien.ac.at/lehre/pruefungen/pruefungsordnungen.
Schriftliche Prüfungen werden als Präsenzprüfungen im Hörsaal abgewickelt.
Mündliche Prüfungen werden als Präsenzprüfungen im Hörsaal abgehalten. Im Anschluss an die Ausweiskontrolle startet die mündliche Prüfung. Die erste Prüfungsfrage bezieht sich auf die Systemanalyse aus der Anschauung, die zweite auf die theoretischen Grundlagen der Baustatik. Studierende müssen die gestellten Fragen unter Verwendung des Fachvokabulars der Baustatik verbal beantworten und grafische Lösungen Schritt-für-Schritt erklären. Bereits besprochene Prüfungsinhalte werden von den Prüfenden durch Weiterklicken in der Powerpointpräsentation, welche über den Beamer im Prüfungsraum geteilt wird, angezeigt.
Sollte die Systemanalyse aus der Anschauung nicht positiv beurteilt werden, wird die mündliche Prüfung bis zu einem der nachfolgenden Prüfungstermine unterbrochen. In diesem Fall ist eine erneute Anmeldung erforderlich, wobei die in der Prüfungsordnung genannten An- und Abmeldefristen einzuhalten sind. Die Fortsetzung der mündlichen Prüfung erfolgt wieder mit einer Systemanalyse aus der Anschauung. Sollte diese abermals negativ beurteilt werden, wird ein entsprechendes Lehrveranstaltungszeugnis ausgestellt. Wird im Rahmen einer fortgesetzten mündlichen Prüfung die Systemanalyse aus der Anschauung positiv beantwortet, werden weitere Verständnisfragen zu den theoretischen Grundlagen des Vorlesungsstoffs gestellt.
Beurteilungsschema bei der Prüfung:
Für die Zulassung zur mündlichen Prüfung ist entweder in den Baustatik Übungen der sogenannte „Übungsbonus“ zu erreichen, d.h. es sind mindestens zwei Drittel der maximal erreichbaren Punkte sowohl aus den Kolloquien als auch aus den Hausübungen zu erzielen; oder es ist im Rahmen einer schriftlichen Prüfung mindestens die Hälfte der maximal erreichbaren Gesamtpunktezahl zu erzielen. Punkte werden für nachvollziehbare Ausarbeitungen von Prüfungsaufgaben sowie grafische Darstellungen unter Berücksichtigung der wesentlichen baustatischen Merkmale (Gleichgewicht, geometrische Kompatibilität, lineare Kinematik, Rand- und Übergangsbedingungen, Tangentenkonstruktionen, etc.) vergeben.
Bei den mündlichen Prüfungen wird insbesondere Wert auf das Verständnis des Lehrstoffes, einen profunden konzeptionellen Überblick über theoretische Grundlagen sowie den treffsicheren Einsatz des Fachvokabulars der Baustatik gelegt.
Erforderliches technisches Equipment für die Teilnahme an Lehrveranstaltung und Prüfung:
Für schriftliche Prüfungen benötigen Studierende Papier, Schreibgeräte und Geräte für technische Zeichnungen (Lineal, Zirkel, etc.). Die Verwendung programmierbarer Taschenrechner ist erlaubt. Mündliche Präsenzprüfungen erfordern kein spezielles technisches Equipment.
Leistungsnachweis
Der Leistungsnachweis der Baustatik-Lehrveranstaltung ist unter „Prüfungsmodus“ und in der Prüfungsordnung, siehe https://www.imws.tuwien.ac.at/lehre/pruefungen/pruefungsordnungen/ geregelt. Der Leistungsnachweis der Präsenz-Lehrveranstaltung entspricht dem Leistungsnachweis der Online-Lehrveranstaltung.
