MBING KW 13 Dynamik III - Spezialprobleme und komplexe Berechnungsverfahren

Vorlesungsinhalte

Die „Sonderkapitel der Strukturdynamik – Spezialprobleme und komplexe Berechnungsverfahren“ knüpfen nahtlos an die „Grundlagen der Strukturdynamik“ an. In den Grundlagen haben wir, zunächst am Einmassenschwinger, grundsätzliche dynamische Phänomene studiert: Dämpfung bei freier Schwingung, Resonanzeffekte bei harmonischen und periodischen Lasteinwirkungen, transientes Verhalten bei Anprallproblemen. Hierfür haben wir analytische, analytisch-numerische und rein numerische Lösungstechniken kennengelernt. Zum Abschluss haben wir diese auch auf Mehrfreiheitsgradsysteme ausgeweitet und mit den Methoden der modalen Superposition und der direkten Zeitintegration die baupraktisch relevantesten Rechenverfahren besprochen und deren Anwendung studiert.

In den „Sonderkapiteln“ lernen wir zum einen, als Fortschreibung der Grundlagen, weitere theoretische und numerische Methoden kennen. Zum anderen behandeln wir zwei bislang nicht angesprochene Bereiche: experimentelle Methoden der Tragwerksdynamik und baupraktische Anwendungen. Im Einzelnen:
Komplementär zum Zeitbereich gibt es den Frequenzbereich. Unser gesunder Menschenverstand bewegt sich im Wesentlichen im Zeitbereich – wir beobachten eine Schwingung und sehen die Bewegung. Der Frequenzbereich ist zunächst unanschaulich und eher mathematisch motiviert. Dort können wir jedoch Informationen gewinnen, die der Zeitbereich nicht liefert und Probleme behandeln, die nur dort lösbar sind. Wir besprechen die mathematischen Grundlagen und vertiefen das Thema anhand sog. stochastischer Einwirkungen, wie dies beispielsweise Belastungen aus Wind oder Wellen darstellen.

In der Veranstaltung über finite Elemente haben wir besprochen, wie man numerische Modelle für beliebige Tragwerkstypen entwickelt, allerdings beschränkt auf statische Probleme. Die Ausweitung auf dynamische Fragestellungen erfolgt in den „Sonderkapiteln“. Als besondere Einwirkung besprechen wir Erdbebenbelastung, im Speziellen die in der Baupraxis dominierende Methode der Antwortspektren.

Die Frage, wie man in Falle inakzeptabel großer Schwingungsamplituden diese durch schwingungsreduzierende Maßnahmen auf ein erträgliches Maß begrenzen kann, wird ausführlich unter dem Thema „Schwingungsdämpfer“ behandelt.

Alle Rechenmethoden verlangen Kenntnisse der Tragwerkseigenschaften. Oftmals sind diese jedoch nur unzureichend bekannt. Wer kann z.B. genau sagen, welche Steifigkeit jahrzehntealtes, mit Rissen durchsetztes Mauerwerk besitzt? In solchen Fällen werden Schwingungsmessungen durchgeführt, um unmittelbar Eigenfrequenzen und Dämpfung zu bestimmen. Wir lernen Hard- und Software kennen und abschließend bekommen Sie die Möglichkeit, in unserem Schwingungslabor selbst Schwingungsmessungen an Modellen durchzuführen und auszuwerten.

Die Veranstaltung endet mit der Diskussion ausgewählter baupraktischer Fragestelllungen. Für dynamische Probleme gibt es spezielle Normen, z.B. für Glockentürme, Maschinenfundamente oder Fußgängerbrücken. Mit Ihren jetzt vorhandenen Kenntnissen der Baudynamik können Sie diese verstehen und (hoffentlich) intelligent anwenden. Zwei Gastvortragende aus einem Ingenieurbüro besprechen mit Ihnen diese Normen und diskutieren typische Probleme der Ingenieurpraxis.

Zielgruppe

Die Veranstaltung richtet sich grundsätzlich an Studierende der Vertiefungsrichtung Konstruktiver Ingenieurbau und insbesondere an diejenigen, die sich für leichte, schwingungsanfällige Strukturen und Bauen in erdbebengefährdeten Regionen interessieren.

Voraussetzungen

Besuch der Veranstaltungen „FEM I - Lineare Probleme“ und „Dynamik I - Grundlagen und Standardberechnungsverfahren.

Downloads

Hier finden Sie die Downloads zum Modul MBING KW 13 Dynamik III - Spezialprobleme und komplexe Berechnungsverfahren.