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Physikalische Grundlagen – Gewichtskräfte und Lasten in der Statik

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Die Kraft der Erde

Durch die Erdanziehung wirkt auf jeden Körper eine zum Erdmittelpunkt gerichtete Kraft. Sie wird Gewichtskraft oder kurz Gewicht eines Körpers genannt. Man spürt das Gewicht als Bestreben des Körpers, nach unten zu fallen oder auf seine Unterlage zu drücken. Das Gewicht nimmt mit der Masse des Körpers zu.

Je näher der Körper zum Erdmittelpunkt gebracht wird, desto stärker wirkt sich die Erdanziehungskraft aus. Eine Federwaage zeigt das als höheres Gewicht an. Misst man den Körper dagegen auf einem hohen Berg, d. h. weiter entfernt vom Erdmittelpunkt, zeigt die Federwaage ein geringes Gewicht. (Auf dem Mond hätte dieser Körper nur noch ein Sechstel seines Gewichtes.)
Zur Standardisierung wurde Paris als Eichort gewählt. In Paris übt die Masse von 1 Kilogramm (Urkilogramm) die Kraft von 9,81 Newton aus. In der Baupraxis rechnet man vereinfacht mit dem gerundeten Wert von 10 Newton.

In der Physik gilt das von Newton formulierte Gesetz:

Kraft = Masse · Gewicht

F = m · g (g=10m/s²)

  • F = 1 kg · 10 m/s²
  • = 10 kgm/s²
  • = 10 N

Merken:

  • Das Gewicht eines Körpers ist die Kraft, mit der er zum Erdmittelpunkt hingezogen wird.

Die Statik im Bauwesen

Die Statik ist die Lehre vom Gleichgewicht der Kräfte. Sie behandelt den Fall der Ruhelage.
Dafür gilt der Grundsatz:

  • Die äußeren Kräfte an einem Körper müssen unter sich im Gleichgewicht sein.
  • Die inneren Kräfte müssen unter sich im Gleichgewicht sein.
  • Die äußeren Kräfte müssen mit den inneren Kräften im Gleichgewicht sein.

Im Bauwesen geht es vor allem um Gewichtskräfte, die auf Bauteile einwirken und die Bauteile selbst ausüben. Sie werden als Lasten bezeichnet. Man unterscheidet:

1.      Angreifende Kräfte (=Aktionskräfte)

a)      Ständige Lasten:

  • Eigenlasten der tragenden und stützenden Bauteile (Decken, Wände und Treppen)
  • Die von tragenden Bauteilen dauernd aufzunehmenden Lasten (Estrich und Putz)
  • Erddruck und Wasserdruck bei Stützmauern und Kellermauern.

b) Verkehrslasten (veränderliche, bewegliche Lasten):

  • lotrecht: Personen, Einrichtungsgegenstände und Lagerstoffe
  • waagerecht: Wind.

2.      wiederstehende Kräfte (=Reaktionskräfte)

  • z. B. Auflagerkräfte

Bildnachweis: © Marco Leoncino – Fotolia.com

Bil.

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