Lehre

Lehre am Institut für Statik

Ausbildungsziel der Lehrveranstaltungen des Instituts für Statik ist, den Studierenden des Bauingenieurwesens grundlegendes Verständnis für das Trag- und Schwingungsverhalten von Stab- und Flächentragwerken sowie für moderne Berechnungsverfahren zu vermitteln.

Im Vordergrund stehen die Grundlagen der Baustatik und das Tragverhalten der Bauwerke, um die Studierenden in die Lage zu versetzen, komplexe Tragwerke schnell zu durchschauen und die Ergebnisse von computergestützten Berechnungen plausibel hinterfragen zu können. In den zwei Ausbildungsstufen  Bachelor (1.-6. Semester) und Master (7.-10. Semester) werden die klassischen und moderne numerische Verfahren zur Analyse der Tragwerke in der Baustatik und Baudynamik gelehrt. Anwendungen werden aus allen Bereichen des konstruktiven Ingenieurbaus einschließlich des Grund- und Tunnelbaus vorgestellt.

Im dritten Semester (Baustatik I) übernimmt die Baustatik die von der Technischen Mechanik bereit gestellten Modellgleichungen und Prinzipe für Stabtragwerke, um daraus baupraktisch einsetzbare Methoden zur Berechnung von Schnittgrößen an statisch bestimmten Fachwerken, (Durchlauf-) Trägern und Rahmentragwerken zu entwickeln. Hier wird ganz bewusst auf den Einsatz von EDV-Anlagen verzichtet, um die Studierenden zunächst in der manuellen Schnittgrößenberechnung zu schulen.

Im vierten Semester (Baustatik II) werden statisch und kinematisch unbestimmte Systeme untersucht (Kraftgrößenverfahren und Drehwinkelverfahren). Für die in jedem Semester anzufertigenden Hausübungen ist von nun an der Einsatz von EDV-Programmen zur Kontrolle der Handrechung verlangt und erforderlich. Mit der ersten Anwendung reiner Berechungsprogramme zur schnellen Tragwerksanalyse sollen die Studierenden den Computer als Hilfsmittel für Entwurf und Berechnung verstehen und einsetzen lernen. Eine Einführung in die Berechnung von Stabtragwerken, nach der Spannungstheorie II. Ordnung mit dem Drehwinkelverfahren ergänzt die Lehrinhalte.

Das Traglastverfahren unter Berücksichtigung der Einflüsse aus Interaktion und Theorie II. Ordnung auf den Grenzzustand wird in einer Wahlveranstaltung angeboten und ist für diejenigen Studierenden verpflichtend, die sich im Rahmen des Masterstudiums in der Fachrichtung Baustatik vertiefen wollen. Kenntnisse im Traglastverfahren und in der Spannungstheorie II. Ordnung sind Grundlage für das Verständnnis der neuen Normen im konstruktiven Ingenieurbau.

Im Master-Studium stehen das Tragverhalten von Flächentragwerken sowie moderne computerorientierte Berechnungsverfahren (z.B. FE-Methoden für lineare und nichtlineare Modellgleichungen) im Vordergrund.

Das Grundlagenmodul Grundlagen der Finite-Elemente-Methoden sollte von allen Studierenden belegt werden, die im konstruktiven Bereich vertiefen wollen. Ausgehend von den Grundgleichungen wird die FEM für eindimensionale Aufgabenstellungen hergeleitet. Zum Abschluss wird die computergestützte Anwendung für einfache praktische Beispiele gezeigt.

Strukturdynamik wird als weiteres Grundlagenmodul angeboten und bietet eine Einführung in die vereinfachende Modellierung von Stabtragwerken als Systeme mit einem und später mehreren Freiheitsgraden sowie Lösungsverfahren für Bewegungsgleichungen und die Phänomenologie schwingender Ein- oder Mehr-Masse-Systeme. Ein Schwerpunkt liegt auf der Aufbereitung von Alghorithmen für computergestützte Berechnungen.

In der Vertiefung Statik sind die Module Stabwerksmodelle, Flächentragwerke und Tragwerksanalyse mit der Finite-Elemente-Methode Pflichtveranstaltungen. Das Modul Stabwerksmodelle beinhaltet Modelle und Berechnungsverfahren für Balken- und Bogentragwerke sowie Seilnetze. In der Veranstaltung Flächentragwerke wird das Tragverhalten und die Berechnung von Schnittgrößen für Scheiben, Platten und Schalen vorgestellt. Aufbauend auf dem Modul Grundlagen der FEM werden in Tragwerksanalyse mit der FEM die Berechnung von Platten und Scheiben, verschiedene Elementkonzepte sowie der Umgang mit physikalischen und geometrischen Nichtlinearitäten vermittelt.

Zusätzlich wird der Wahlmodul Anwendung der Strukturdynamik angeboten. Inhalt ist die Analyse des Schwingungsverhaltens ausgewählter Konstruktionen unter Einwirkungen aus Wind, Erdbeben und Schienenverkehr.