Stabkräfte Fachwerk
Wenn du die Theorie zu der Bildung von Fachwerken verstanden hast, kannst du dir dieses Video zu den Stabkräften in Fachwerken anschauen. Dabei erklären wir dir auch wie die Nullstäbe mit den wirkenden Kräften zusammenhängen. Falls du weniger Text lesen möchtest, haben wir dir das alles in einem Video aufbereitet.
Inhaltsübersicht
Stabkräfte bestimmen
Bei den Schnittverfahren bei Fachwerken gibt es zwei häufig angewandte Verfahren, um die Stabkräfte zu bestimmen. Zum einen das sogenannte Knotenschnittverfahren und zum anderen das Ritterschnittverfahren. Beide Schnittverfahren haben einen extra Videobeitrag, welchen wir dir verlinkt haben. Du merkst also, in jedem Fall muss etwas geschnitten werden und wichtig ist dabei, dass die Nullstäbe nicht außer Acht gelassen werden.
Doch was heißt dieses Schneiden? Das bedeutet eigentlich nur, dass du dir einen Teil des Gesamtsystems auswählst und Kräfte an den Punkten denkst, oder auch einzeichnest, an denen du das Gesamtsystem „durchschneidest“. In der Regel suchst du dann auch besagte Kräfte.
Nullstäbe
Doch auch der Ritterschnitt, sowie das Knotenpunktverfahren können teilweise noch zu viel Arbeit sein, da es in Fachwerken sogenannte Nullstäbe geben kann: Nullstäbe nehmen nicht direkt eine Kraft auf, sondern wirken lediglich der Verformung entgegen. Dementsprechend ist dann ihre Stabkraft auch gleich null. Wenn du die Nullstäbe kennst, erleichtert dir das die gesamte Rechnung.
Aber wie erkennt man denn die Nullstäbe? Bei den ebenen Fachwerken gibt es drei Fälle, in denen Nullstäbe auftreten:
Der erste und zweite Fall treten bei der Betrachtung eines unbelasteten Knotens auf. Du fragst dich jetzt vielleicht, was belastet bzw. unbelastet heißt. In der Mechanik heißt das lediglich, dass an diesem Punkt eine Kraft angreift oder eben nicht.
Betrachten wir nun einen unbelasteten Knoten. Für den ersten Fall darf dieser Knoten nur zwei Stabanschlüsse haben, die nicht parallel zueinander sind. In dem Fall sind beide Stäbe Nullstäbe.
Im zweiten Fall hat der Knoten drei Stabanschlüsse, von denen zwei dieselbe Richtung besitzen. Der dritte von diesen drei zählt dann zu den Nullstäben.
Im dritten Fall betrachten wir einen belasteten Knoten mit zwei Stabanschlüssen. Hat nun einer dieser Stäbe dieselbe Richtung wie die Kraft, die den Knoten belastet, dann ist der andere ein Nullstab.
Diese drei Fälle ergeben sich aus der Gleichgewichtsbedingung in der Statik. Du kannst da gerne einmal selbst nachrechnen. Dazu musst du dir ein Fachwerk mit diesen drei Fällen aufbauen und die einzelnen Knoten freischneiden, um die Nullstäbe zu finden. Mit diesen gängigsten Verfahren kannst du die meisten Fachwerke berechnen.