Was ist ein Standsicherheitsnachweis?
Ein Standsicherheitsnachweis ist ein rechnerischer Nachweis der Stabilität, eine Berechnung mit den Methoden der Statik bzw. Baustatik und der technischen Mechanik oder der Geotechnik. Andere Ausdrücke für den Begriff Standsicherheitsnachweis sind: Nachweis der Standfestigkeit, Standfestigkeitsnachweis, Tragfähigkeitsnachweis, Tragsicherheitsnachweis, Stabilitätsnachweis (auch: statische Berechnung oder einfach „Statik“ genannt). In der Schweiz findet man es unter dem Oberbegriff "Sicherheitsplan".
Standsicherheitsnachweis Baden-Württemberg, BW, Bayern, Kosten, Erklärung
Was ist eine statische Berechnung?
Eine Statische Berechnung (umgangssprachlich auch Statik) ist die Berechnung der Kräfte, Spannungen und Verformungen einer Konstruktion beispielsweise im
Ziel ist es, festzustellen, ob die Konstruktion mit ausreichender Sicherheit und nicht unter der geplanten Belastung versagen (brechen, knicken usw.) wird, oder zu untersuchen, welche Belastungen die Konstruktion aushält, ohne zu versagen. Die Belastungen und Materialkennwerte werden mit Teilsicherheitsfaktoren beaufschlagt, um unter anderem Vereinfachungen des jeweiligen Berechnungsverfahrens sowie Streuungen der Lastannahmen und Materialeigenschaften auszugleichen. Des Weiteren ist es Aufgabe der Statik, die Gebrauchstauglichkeit einzelner Bauteile zu gewährleisten (Verformungen und Schwingungen erträglich zu begrenzen).
Statische Berechnung, Beispiel, Stahlbau, Stahlträger
Was ist ein Lastwechsel? Was bedeutet Betriebsfestigkeit?
Oftmals wird ein Bauteil oder eine Baugruppe nicht dauerfest, sondern betriebsfest ausgelegt. Dabei befindet man sich im Bereich der Zeitfestigkeit, wo zwischen der Zugfestigkeit und der Dauerfestigkeit nur eine bestimmte Anzahl an Lastwechseln ertragen wird. Die Zahl der ertragenen Schwingspiele eines Bauteils unter Betriebsbelastung (variable Belastungsamplituden) bis zum Ausfall kann im Rahmen statistischer Genauigkeit mit Hilfe der Wöhlerlinie vorausgesagt werden. Dazu verwendet man die Methoden der linearen Schadensakkumulation nach Palmgren, Langer und Miner. Gleichzeitig werden intensiv experimentelle Erprobungen eingesetzt, um die rechnerischen Ergebnisse zu verifizieren. Betriebsfestigkeit wird heute in nahezu allen Bereichen der Technik zum Zweck des Leichtbaus eingesetzt.
Bauteile, die nicht dauerfest, sondern betriebsfest sind, benötigen weniger Material und haben daher eine geringere Masse. Ein leichteres Fahrzeug hat beispielsweise einen geringeren Treibstoffverbrauch, eine leichtere Struktur erlaubt eine höhere Nutzlast. Gelegentlich dient die betriebsfeste Auslegung auch der Erfüllung der Funktion: Dauerfeste Flugzeuge würden nicht fliegen können, weil sie zu schwer wären.
In die Betrachtung der Betriebsfestigkeit fließen in der Realität auch schlag- und stoßartige Belastungen sowie Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Druck, Korrosion, Steinschläge, Niederschlag, Kriechen und Alterung des Materials. Wichtig ist auch die Unterscheidung zwischen zweckorientiertem Betrieb und Missbrauch. Ein betriebsfestes Bauteil ist nur bis zu einer bestimmten Schwingungs- oder Schlagamplitude ausgelegt und darf nach dem Überschreiten dieser Grenzbelastung versagen. Idealerweise versagt ein sicherheitsrelevantes Bauteil lediglich durch Verformung und nicht durch Bruch, um eine Restsicherheit zu gewährleisten und ein Unfallrisiko zu verringern. Sonderereignisse spielen in der Erprobung von Bauteilen eine große Rolle, da diese Beanspruchungen vom betriebsfesten Bauteil schadensfrei ertragen werden müssen. Diese Belastungen kommen jedoch innerhalb der kalkulierten Lebensdauer nur im Ausnahmefall vor und fallen durch die mittlere Amplitudenstärke nicht unter Missbrauch.
Lastwechsel berechnen, Druckbehälter