Projekt:AnOrMaL/Gipfelstürmer

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Interview- Fragen Beruf: Statiker

''Zum Beruf allgemein:''

1. Wo findet sich in diesem Beruf (Bauingenieur) Mathematik?

An fast allen Stellen findet sich Mathematik wieder. Mathematik ist Grundlage für Arbeit – hauptsächliche Grundlage sind Mathe und Physik. Statische Berechnung ist Unterbereich der Physik und gehört zu Mechanik (= Physik der Kräfte). Mathe macht Statik an sich aus: Bewertung für einzelne Bauteile, Basis um Bauteile zu erfassen, um Tragfähigkeit zu bewerten… Mathematik erstreckt sich über Geometrie, die Formen, die Widerstände der einzelnen Bauteile, Ausnutzung der Bauteile und Bewerten des Verhaltens…

2. Welche Bereiche der Mathematik spielen noch eine Rolle, z.B. bzgl. Wirtschaftlichkeit?

Nicht nur in Tragfähigkeit, sondern auch Wirtschaftlichkeit spielt Rolle: welche Materialien werden eingesetzt, welche Materialstärken verwendet man, was kostet das Ganze. Nicht nur Material, sondern auch wie´s eingebaut wird: manchmal mehr Arbeitsschritte notwendig (Beispiel Stahl: mehrere Arbeitsschritte notwendig, die alle Geld kosten, deswegen vergleichen wie viel kostet Stahl im Vergleich zu Holz). Frage ist in dem Zusammenhang auch: was kommt noch an Anforderungen an Bauteil neben Tragfähigkeit, z.B. Brandlast/-schutz dazu  verschiedene Kriterien in Materialauswahl – Hintergrund ist Wirtschaftlichkeit (Berechnung). Hauptfeld aber statische Berechnung, Stabilität der Bauchwerke/ Gebäude

3. Wir nur berechnet oder auch gezeichnet? (Geometrie)

Was berechnet wird muss auf Baustelle umgesetzt werden – Plan für z.B. Bauherr wird benötigt: perspektivisches Zeichnen, für Vorstellungsvermögen. Perspektivische Darstellung des Raums/ Gebäudes im Blickwinkel wie er dann auch vor Ort ist = darstellende Geometrie. Viel basiert auf Skizzen, Zeichnungen auch mit Hand/ frei Hand

4. Gibt es bestimmt Rechenformeln?

Gibt eine ganze Reihe. Das meiste sind Bemessungsformeln. Grundtheorie ist Physik (Versuche, Untersuchungen und dann Theorien entwickelt = physikalische Formel). Formeln feststehend (anerkannt), aber an bestimmte Rahmenbedingungen gekoppelt. Annahmen muss es geben sonst ist Berechnung zu komplex. Formeln auch im PC, aber man muss wissen, ob das Ergebnis Sinn macht – immer alle Berechnungen (handrechnen, Computerrechnen) kritisch hinterfragen: dies überprüft man am besten in dem man das zu Berechnende auf einfache Formeln reduziert. Neben Berechnungsformeln noch (Be-)Messungsformel (nicht mehr allgemeingültig, sondern abhängig von Werkstoff) Beispiele und nähere Erklärungen siehe in Buch…!!!! Fazit: In der Regel verschiedene Berechnungsformeln (Biegung, Druckbelastung, …) aber alle in Normen festgehalten und sind derzeitige Stand der Technik. Hintergrund ist zwar immer Physik und Mechanik, aber man gewinnt neue Erkenntnisse, Wissensstand entwickelt sich weiter, Forschungsvorhaben  Methoden zu Berechnung werden verfeinert und angeglichen an Erkenntnisse oder an Bauschäden….z.B. gibt es heute Windzonen, Schneezonen  bessere Anpassung an Realität, und umso genauer ich berechne umso wirtschaftlicher kann vorgegangen werden und Material eingespart werden.

5. Welche Berechnungsmodelle wenden Sie an?

Sehr vielfältig: ein paar Stäbe, aber auch Flächen (Platten und). Meisten Berechnungsmethoden für Bauwerke setzten sich aus einzelnen Platten, Scheiben und Stäben zusammen. In ganz speziellen Fällen werden Volumenelemente kreiert (zusammengesetzte Würfel  aber Berechnung viel komplexer).

6. Gibt es spezielle Computerprogramme für Berechnungen?

Ständig vorhanden. Damit wird täglich fast alles berechnet  mehr Zeit für Gedanken über Bauwerk an sich, das Bauen und Materialauswahl g roße Zeitersparnis – bessere Konzentration auf Details. Dreidimensionales Programm noch nicht so lange verwendet, zuvor zweidimensional. Für jede Bauteilart Stahlstützen, Holzstützen, durchlaufende Träger 8für immer widerkehrende Bauteile) gibt es spezielles kleinere Programm.

7. Was wird alles berechnet: nur Stabilität oder auch der Bau an sich?

Vorwiegende wird Stabilität berechnet, aber auch Stabilität der einzelnen Bauteile. Nicht nur Stabilität, sondern auch Verformung der Bauteile und Übergänge. Tragfähigkeit wird untersucht und auch Gebrauchstauglichkeit. Und eben auch Wirtschaftlichkeit (praktisch, aber auch günstig) und es werden Systeme gebaut, die auch andere Nutzungsarten zulassen  in Zukunft denken.

Spezifischere Fragen – wenn Arbeit losgeht:''

1. Was muss aus mathematischer Sicht beachtet werden, bevor es los geht?

Aus mathematischer Sicht/ statischer Berechnung zu klären, ob Randbedingungen funktionieren. Ob Bauwerk von Untergrund standsicher, oder ob zusätzliche Einflüsse (U-Bahn, Leitungen,…). Auch andere Gebäude direkt daneben müssen beachtet werden… .

2. Wo fangen Berechnungen an und womit enden sie?

Berechnungen fangen in der Regel von oben nach unten! Man geht Bauteile so durch wie Lasten wandern. Die ersten Pläne aber von unten nach oben.

3. Was ist statische Berechnung?

Die Berechnung der Stabilität eines Bauobjekts. Dabei werden mit Hilfe von Formeln bzw. Computerprogrammen die Stabilität, Tragfähigkeit und Belastungen (z. B. Zugkräfte) der einzelnen Bauteile berechnet. So ist bei Gebäuden an einem Abhang immer mit bestimmten Verformungen zu rechnen, die der Statiker in seine Bauplanung mit einbeziehen muss. Aber auch die Materialauswahl gehört zu diesen Berechnungen, so ist z. B. Holz eher weniger für Eishallen geeignet, da durch die Nässe das Holz porös werden könnte oder kann ein Querbalken aus Beton diese Last aushalten oder ist einer aus Eisen zu diesem Zweck besser geeignet.

4. Was ist der Zweck von statischer Berechnung?

Stabilität der Gebäude; Brücken etc. = Standsicherheit des Gebäudes Gebrauchstauglichkeit des Bauobjekts (Praxisgerecht = das Bauwerk muss funktional einsetzbar sein)

5. Gibt es nur statische Berechnungen oder auch Berechnungen darüber hinaus? (Wärmeschutz)

Statiker beschäftigen sich hauptsächlich natürlich mit statischen Berechnungen. Der Wärmeschutz, Schallschutz und Feuchteschutz ist eigentlich ein Gebiet der Bauphysik, jedoch sind diese beiden Berechnungsgebiete nicht klar voneinander zu trennen (Statik ist ein Unterfeld der Bauphysik).So muss z. B. der Wärmeschutz betrachtet werden (in einem Dach reicht rein statisch gesehen ein bestimmtes Material z. B. Spachtel der 12 cm hoch ist aus aber Wärmeschutzgründen muss man Dämmungen die 20 cm dick sind einbauen, somit geht es in dem Dach nicht um die Tragfähigkeit sondern um den Platz für die Dämmung).

6. Wie berechnet man die Last-/ Tragfähigkeit

Dies geschieht mit Hilfe von bestimmten Formeln und Normierungen. Dabei werden zunächst die Schnittgrößen, Momente und Kräfte des Bauteils ermittelt. Aus diesen Schnittkräften kann man dann mit Hilfe der Bemessungen die Großnutzung einzelner Komponenten des Bauteils errechnen und dadurch festlegen, ob in einen Stahlbetonbalken, Eisen eingelegt werden muss oder nicht, um diesem stabiler zu machen (hat er viel Last zu tragen oder eher weniger) ACHTUNG: Statiker berechnen Lasten von oben nach unten, d. h. vom “Dach in den Keller”. Nach dem die Berechnungen abgeschlossen sind werden die Pläne angefertigt, die jedoch umgekehrt, von unten nach oben erstellt und gebaut werden müssen.

7. Was muss man bei niedrigen Gebäuden beachten, was bei hohen?

Bei niedrigen Gebäuden gibt es hauptsächlich statische Berechnungen, d. h. nur feste Lasten werden berechnet, die sich zwar von der her Nutzung (Bsp. Verkehrslasten) ändern in der Theorie jedoch als immer anwesend betrachtet werden. Selbst Stöße, die dynamischer Natur sind, werden mit statischen Ersatzlasten berechnet (ein Fahrzeug mit dem und dem Gewicht prallt gegen ein Haus und bringt dann eine bestimmte statische Ersatzlast). Bei hohen Gebäuden sind baudynamische Untersuchungen notwendig, die wesentlich komplexer sind, da sie Wind, Erbeben, Schwingungsuntersuchungen und Eigenfrequenzen einbeziehen müssen. So kann sich ein Bauteil selbst unter geringer Last verformen bzw. sich selbst so aufschaukeln, dass es standsicherheitsgefährdet ist.

8. Wie werden Witterungseinflüsse berechnet?

Mit Hilfe statistischen Annahmen über Wind- und Schneeverhältnisse Erdbeben etc. Je höher ein Gebiet liegt desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass aufgrund der Kälte mehr Schnee liegt. Die Normzahlen obliegen Statisten und Auswertungen aus den letzten Jahrzehnten. Daraus werden einzelne Lastfälle kreiert und in Tabellen festgehalten, auf die sich letztendlich die Statiker beziehen.

Abschlussfrage:

1. In wie fern greift diese Mathematik in unseren (bzw. in den der SchülerInnen) Alltag hinein?

Sobald die Kinder bzw. SchülerInnen ein Gebäude betreten, auf einer Brücke stehen oder auch nur die Straße entlang gehen, betreten sie “den Raum der Mathematik”. Der Grund dafür, dass das Dach in der Schule nicht über den Köpfen zusammenbricht oder, dass sie sicher auf einer stabilen Straße spazieren können, verdanken sie allein den Bauingenieuren und ihren statischen Berechnungen.