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Was ist dynamische Belastung? Definition und Beispiele

Eine dynamische Belastung (oder kurz: eine dynamische Last) übt Kräfte und Momente auf eine Struktur aus, die sich in Richtung, Position und Größe ändern. Sie unterscheidet sich von der statischen Belastung, die konstant und gleichmäßig ist und nur eine einzige Reaktion hervorruft.

Wenn Sie zum Beispiel still auf dem Boden stehen, erzeugen Sie eine statische Belastung, aber wenn Sie auf und ab springen und sich auf dem Boden bewegen, erzeugen Sie eine dynamische Belastung.

Zu den dynamischen Belastungen gehören Menschen, Verkehr, Erdbeben, Wind, Wellen und Explosionen. Jedes Bauwerk kann dynamisch belastet werden, und die Veränderungen, die mit einer dynamischen Belastung einhergehen, können zufällig, periodisch oder eine Kombination aus beidem sein.

Dynamische Belastung lässt sich am besten durch einen Vergleich mit statischer Belastung verstehen.

TWI

TWI unterstützt seine industriellen Mitglieder weltweit durch erstklassige Beratung zu den Themen statische und dynamische Belastung, einschließlich Materialprüfung sowie Zustands- und Strukturintegritätsüberwachung.

TWI ist eine auf industrieller Mitgliedschaft basierende Organisation. Die Experten von TWI können Ihrem Unternehmen eine Ergänzung zu Ihren eigenen Ressourcen bieten. Unsere Experten haben es sich zur Aufgabe gemacht, der Industrie bei der Verbesserung von Sicherheit, Qualität, Effizienz und Rentabilität in allen Aspekten der Schweiß- und Fügetechnik zu helfen. Die industrielle Mitgliedschaft im TWI erstreckt sich derzeit auf über 600 Unternehmen weltweit und umfasst alle Industriezweige.

Sie können mehr erfahren, indem Sie sich auf Englisch mit uns in Verbindung setzen:

kontakt@twi-deutschland.com

Dynamische Belastung im Vergleich zu statischer Belastung

Dynamische und statische Belastung werden beide in der Strukturanalyse berücksichtigt, die sich damit befasst, wie sich physische Strukturen verhalten, wenn sie Kräften ausgesetzt sind. Diese Kräfte können von Fahrzeugen und Personen bis hin zu Möbeln, Wind, Schnee oder sogar Erdbeben reichen.

Diese Kräfte können entweder statisch oder dynamisch sein, je nachdem, wie sie aufgebracht werden. Wenn die Kraft eine ausreichende Beschleunigung im Vergleich zur Eigenfrequenz des Bauwerks aufweist (d. h. wenn sie schnell einwirkt), dann ist sie dynamisch. Werden sie langsam oder gar nicht aufgebracht, so sind sie statisch. Dynamische Lasten werden mit einer dynamischen Analyse und statische Lasten mit einer statischen Analyse ermittelt.

Dynamische Lasten haben in der Regel eine größere Auswirkung auf eine Struktur als statische Lasten, was auf die Kraftgleichung zurückzuführen ist:

 

Kraft = Masse × Beschleunigung

 

Wenn die Masse beschleunigt wird, nimmt die Kraft zu, und das Gleiche gilt für eine plötzliche Verzögerung.

Wenn Sie zum Beispiel einen Hammer in der Hand halten, ist er vielleicht nicht sehr schwer, aber wenn Sie den Hammer schwingen und versehentlich Ihren Daumen treffen, übt er eine viel größere Kraft aus.

Die Gleichung F = m × a wird in einer Reihe von bautechnischen Anwendungen verwendet, um die Kraft zu bestimmen, die von einer dynamischen Last ausgeübt wird, z. B. wie viel Kraft eine Leitplanke aushalten sollte oder die maximale Tragfähigkeit eines Aufzugs.

Obwohl sich dynamische Lasten, wie z. B. der Verkehr auf einer Brücke oder durch Windböen, mit der Zeit verändern, werden sie oft wie statische Lasten behandelt, um die Berechnungen im Bauwesen zu vereinfachen.

Bei der Berechnung, wie viel Gewicht ein Fußboden in einem Wohnhaus tragen kann, legen die Normungsinstitute beispielsweise eine Last von 1,5 kN/m² fest, die auf die gesamte Fußbodenfläche wirkt, wobei potenzielle dynamische Kräfte berücksichtigt werden, z. B. wenn Personen tanzen oder schwere Gegenstände über den Boden tragen.

 

Materialien und Belastungstests

Alle Materialien haben Grenzen, was die Zug- oder Druckbelastung angeht, die sie aushalten können, bevor sie nachgeben oder sich dauerhaft verformen. Diese grundlegenden Eigenschaften können getestet werden, um herauszufinden, wie viel Spannung ein Material aushalten kann. Die Spannung wird als Maß für die Kraft pro Flächeneinheit in einem Querschnitt des Werkstoffs verwendet. Wenn die Kraft pro Flächeneinheit für das Material zu groß wird, entstehen mikroskopisch kleine Risse, die bei fortgesetzter Belastung wachsen können, bis das Material schließlich ganz bricht. Das Spannungsniveau an dem Punkt, an dem das Material bricht, wird als die Zugfestigkeit des Materials bezeichnet.

Verschiedene Materialien haben unterschiedliche Festigkeiten und Eigenschaften, die ihre Einsatzmöglichkeiten mitbestimmen.

 

Beispiele

Dynamische Belastungen sind überall um uns herum vorhanden, von unseren Wohnungen und Arbeitsplätzen bis hin zu Brücken, Straßen und sogar unseren Möbeln.

Der Wind, der über eine Brücke weht, während Autos darüberfahren, sind zwei Beispiele für dynamische Lasten, die auf dieselbe Struktur einwirken. Dynamische Lasten können auch neben statischen Lasten auftreten, wie z. B. bei einem Kran, dessen Kabine eine statische Last darstellt, während das zu hebende Gewicht gleichzeitig eine dynamische Kraft ausüben kann.

 

Antworten auf häufig gestellte Fragen (FAQs)

Was versteht man unter dynamischer Belastung?

Eine dynamische Last ist eine Last, die sich ständig ändert, wie z. B. die Wirkung von Menschen, die in einer Seilbahn auf und ab springen. Diese Veränderungen können zufällig, periodisch oder eine Kombination aus beidem sein. Dynamische Lasten werden als veränderliche Lasten bezeichnet, die oft größere Kräfte als statische Lasten erzeugen.

Was ist eine dynamische Belastung für Computer?

Bisher haben wir über die dynamische Belastung von Strukturen gesprochen, die nicht mit der dynamischen Belastung von Computerprogrammen während der Laufzeit von Betriebssystemen verwechselt werden darf. Das Betriebssystem kann eine Bibliothek dynamisch in den Speicher laden, die Adressen von Variablen und Funktionen abrufen und dann die Funktionen ausführen und auf die Variablen zugreifen, wobei die Bibliothek aus dem Speicher entladen wird. Das dynamische Laden ist neben dem dynamischen und statischen Linking einer der drei Mechanismen, mit denen ein Computerprogramm andere Software nutzen kann. Anders als bei statisch oder dynamisch gelinkter Software kann ein Computerprogramm beim dynamischen Laden jedoch auch ohne gemeinsam genutzte Bibliotheken starten, verfügbare Bibliotheken entdecken und potenzielle zusätzliche Funktionen nutzen.

Was ist eine dynamische Last und was verursacht sie?

Eine dynamische Last ist jede Last, die sich im Laufe der Zeit ändert. Diese Lasten üben Kräfte auf eine Struktur aus, die oft viel größer sind als ihre statischen Entsprechungen. Wenn beispielsweise jemand auf und ab springt, übt er eine größere Kraft auf den Boden aus als jemand, der still steht.

Zu den Ursachen für dynamische Belastungen gehören Menschen oder Fahrzeuge, die sich bewegen, Wind, der gegen ein Bauwerk bläst, oder Objekte, die durch ein Erdbeben in Schwingung versetzt werden.

 

Fazit

Lasten sind Kräfte, die auf Bauwerke einwirken und entweder statisch oder dynamisch sein können. Während sich statische Lasten, wenn überhaupt, nur sehr langsam ändern, ändern sich die Kräfte bei dynamischen Lasten schneller und üben eine größere Lastspannung auf das Bauwerk oder den Gegenstand aus.

Belastungsspannungen können zu Verformungen und Verschiebungen in einem Bauwerk oder sogar zu einem vollständigen Versagen und Einsturz führen. Bauingenieure analysieren die Auswirkungen von Lasten auf verschiedene Strukturen und Strukturelemente, um sicherzustellen, dass diese den Belastungen standhalten können.

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