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Geschichte der Baustatik


Geschichte der Baustatik

Auf der Suche nach dem Gleichgewicht
2. Auflage

von: Karl-Eugen Kurrer

97,99 €

Verlag: Ernst & Sohn
Format: PDF
Veröffentl.: 14.01.2016
ISBN/EAN: 9783433606421
Sprache: deutsch
Anzahl Seiten: 1188

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Beschreibungen

Was wissen Bauingenieure heute über die Herkunft der Baustatik? Wann und welcherart setzte das statische Rechnen im Entwurfsprozess ein? Wir ahnen wohl, dass die Entwicklung von Berechnungsmethoden und -verfahren im engen Zusammenhang mit der Entdeckung neuer Baumaterialien und der Hervorbringung und Entfaltung von Tragformen stehen. Das vorliegende Buch zeichnet die Entstehung von Statik und Festigkeitslehre als die Entwicklung vom geometrischen Denken der Renaissance über die klassische Mechanik bis hin zur modernen Strukturmechanik nach. Eine Einführung eröffnet mit kurzen Einblicken in zwölf verbreitete Berechnungsverfahren den Zugang zu über 500 Jahren Geschichte der Baustatik aus der Berechnungspraxis der Gegenwart. Beginnend mit den Festigkeitsbetrachtungen von Leonardo und Galilei wird der Herausbildung einzelner baustatischer Verfahren und ihrer Formierung zur Baustatik nachgegangen. Dabei gelingt es dem Autor auch, die Unterschiedlichkeit der Akteure hinsichtlich ihrer technisch-wissenschaftlichen Profile und ihrer Persönlichkeiten plastisch zu schildern und das Verständnis für den jeweiligen gesellschaftshistorischen Kontext zu erzeugen. 243 Kurzporträts maßgeblicher Protagonisten der Mechanik, Mathematik, des Maschinen- und Flugzeugbaus und der Baustatik sowie eine umfangreiche Bibliografie machen das Werk zusätzlich zu einer unschätzbaren Fundgrube. Mit diesem Buch liegt der Fachwelt das einzige geschlossene Werk über die Geschichte der Baustatik vor. Es lädt den Leser zur Entdeckung der Wurzeln der modernen Rechenmethoden ein. Die 1. Auflage von 2002 war schnell vergriffen. Für die 2. Auflage ergänzte der Autor sein Werk um wichtige Reisen in die Geschichte der Disziplinbildung: Erddrucktheorie, Traglastverfahren, historische Lehrbuchanalyse, Stahlbrückenbau, Schalentheorie, Computerstatik, Finite-Elemente-Methode, Computergestützte Graphostatik, Historische Technikwissenschaft.
V Zum Geleit IX Vorwort zur 2. Auflage XI Vorwort zur 1. Auflage 2 1 Aufgaben und Ziele der Historiografie der Baustatik 4 1.1 Wissenschaftsinterne Aufgaben 8 1.2 Ingenieurpraktische Aufgaben 9 1.3 Didaktische Aufgaben 11 1.4 Kulturelle Aufgaben 12 1.5 Ziele 12 1.6 Einladung zur Suche nach dem Gleichgewicht von Tragwerken in Zeitreisen 14 2 Lernen aus der Geschichte: Zwölf Einführungsvorträge in die Baustatik 15 2.1 Was ist Baustatik? 15 2.1.1 Vorbereitungsperiode (1575 –1825) 15 2.1.1.1 Orientierungsphase (1575 –1700) 16 2.1.1.2 Applikationsphase (1700 –1775) 17 2.1.1.3 Initialphase (1775 –1825) 18 2.1.2 Disziplinbildungsperiode (1825 –1900) 18 2.1.2.1 Konstituierungsphase (1825 –1850) 19 2.1.2.2 Etablierungsphase (1850 –1875) 20 2.1.2.3 Vollendungsphase (1875 –1900) 21 2.1.3 Konsolidierungsperiode (1900 –1950) 22 2.1.3.1 Akkumulationsphase (1900 –1925) 23 2.1.3.2 Inventionsphase (1925 –1950) 24 2.1.4 Integrationsperiode (1950 bis heute) 24 2.1.4.1 Innovationsphase (1950 –1975) 25 2.1.4.2 Diffusionsphase (1975 bis heute) 26 2.2 Vom Hebel zum Fachwerk 27 2.2.1 Hebelgesetz nach Archimedes 27 2.2.2 Prinzip der virtuellen Verschiebungen 28 2.2.3 Allgemeiner Arbeitssatz 28 2.2.4 Prinzip der virtuellen Kräfte 29 2.2.5 Parallelogramm der Kräfte 30 2.2.6 Von Newton zu Lagrange 31 2.2.7 Das Kräftepaar 31 2.2.8 Kinematische oder geometrische Richtung der Statik? 32 2.2.9 Labil oder stabil, bestimmt oder unbestimmt? 33 2.2.10 Statische Synthesen 36 2.2.11 Schwedlers Dreigelenkrahmen 38 2.3 Die Entwicklung der höheren technischen Bildung 38 2.3.1 Die Fach- und Militärschulen des Ancien Régimes 39 2.3.2 Wissenschaft und Aufklärung 40 2.3.3 Wissenschaft und Erziehung in der Französischen Revolution (1789 –1794) 41 2.3.4 Monges Lehrplan für die École Polytechnique 42 2.3.5 Die Nachläufer der École Polytechnique in Österreich, Deutschland und Russland 46 2.3.6 Ingenieurbildung in den Vereinigten Staaten 52 2.4 Eine Studie über Erddruck auf Stützmauern 54 2.4.1 Erddruckermittlung nach Culmann 55 2.4.2 Erddruckermittlung nach Poncelet 56 2.4.3 Spannungs- und Standsicherheitsnachweise 58 2.5 Einblicke in den Brückenbau und die Baustatik des 19. Jahrhunderts 60 2.5.1 Hängebrücken 61 2.5.1.1 Österreich 62 2.5.1.2 Böhmen und Mähren 62 2.5.1.3 Deutschland 63 2.5.1.4 Vereinigte Staaten 65 2.5.2 Holzbrücken 67 2.5.3 Mischsysteme 69 2.5.4 Die Göltzschtal- und die Elstertalbrücke (1845 –1851) 71 2.5.5 Die Britannia-Brücke (1846 –1850) 74 2.5.6 Die erste Dirschauer Weichselbrücke (1850 –1857) 76 2.5.7 Der Garabit-Viadukt (1880 –1884) 80 2.5.8 Baustatische Brückentheorien 80 2.5.8.1 Reichenbachs Bogentheorie 82 2.5.8.2 Youngs Gewölbetheorie 85 2.5.8.3 Naviers Theorie der Hängebrücken 86 2.5.8.4 Naviers Résumé des Leçons 87 2.5.8.5 Die Fachwerktheorie Culmanns und Schwedlers 88 2.5.8.6 Balkentheorie und Spannungsnachweis 89 2.6 Industrialisierung des Stahlbrückenbaus von 1850 bis 1900 89 2.6.1 Deutschland und Großbritannien 92 2.6.2 Frankreich 93 2.6.3 Vereinigte Staaten 97 2.7 Einflusslinien 97 2.7.1 Eisenbahnzüge und Brückenbau 100 2.7.2 Herausbildung des Begriffs der Einflusslinie 102 2.8 Der elastisch gebettete Balken 103 2.8.1 Die Winklersche Bettung 104 2.8.2 Die Theorie des Eisenbahnoberbaus 106 2.8.3 Von der Eisenbahnoberbautheorie zur Theorie des elastisch gebetteten Balkens 107 2.8.4 Erweiterungen durch die Geotechnik 109 2.9 Deformationsverfahren 109 2.9.1 Analyse eines Dreieckrahmens 110 2.9.1.1 Stabendmomente 111 2.9.1.2 Zwangskräfte 113 2.9.1.3 Superposition heißt, die Zustandsgrößen linear mit der Lösung zu kombinieren 113 2.9.2 Deformationsverfahren und Fachwerktheorie bei rahmenartigen Systemen im Vergleich 114 2.10 Theorie II. Ordnung 114 2.10.1 Der Beitrag Josef Melans 115 2.10.2 Hängebrücken werden steifer 116 2.10.3 Bogenbrücken werden weicher 116 2.10.4 Die Differentialgleichung des querbelasteten Druck- und Zugstabes 117 2.10.5 Die Integration der Theorie II. Ordnung in das Deformationsverfahren 118 2.10.6 Wozu dienen fiktive Kräfte? 121 2.11 Traglastverfahren 122 2.11.1 Erste Ansätze 124 2.11.2 Grundlegung des Traglastverfahrens 124 2.11.2.1 Josef Fritsche 125 2.11.2.2 Karl Girkmann 128 2.11.2.3 Andere Autoren 128 2.11.3 Das Paradoxon des Fließgelenkverfahrens 131 2.11.4 Durchsetzung des Traglastverfahrens 131 2.11.4.1 Sir John Fleetwood Baker 132 2.11.4.2 Exkurs: ein Rechenbeispiel 134 2.11.4.3 Die britisch-amerikanische Schule der Traglasttheorie 135 2.11.4.4 Kontroverse um das Traglastverfahren 138 2.12 Baugesetz – statisches Gesetz – Bildungsgesetz 138 2.12.1 Die fünf platonischen Körper 139 2.12.2 Anmut und Gesetz 142 2.12.2.1 Baugesetz 142 2.12.2.2 Statisches Gesetz 143 2.12.2.3 Bildungsgesetz 144 3 Die ersten technikwissenschaftlichen Grundlagendisziplinen: Baustatik und Technische Mechanik 145 3.1 Was ist Technikwissenschaft? 146 3.1.1 Erste Annäherung 148 3.1.2 Nobilitierung der Technikwissenschaften durch den philosophischen Diskurs 150 3.1.2.1 Der Beitrag der Systemtheorie 152 3.1.2.2 Der Beitrag des Marxismus 154 3.1.2.3 Die Theorie der Technikwissenschaften 157 3.1.3 Technik und Technikwissenschaften 162 3.2 Die Aufhebung des Enzyklopädischen im System der klassischen Technikwissenschaften: fünf Fallbeispiele aus der Technischen Mechanik und der Baustatik 163 3.2.1 Zur Aktualität des Enzyklopädischen 165 3.2.2 Franz Joseph Ritter von Gerstners Beitrag zur Mathematisierung der Bauwissenschaften 166 3.2.2.1 Gerstners Gegenstandsbestimmung der Technischen Mechanik 168 3.2.2.2 Festigkeit des Eisens 172 3.2.2.3 Theorie und Praxis des Hängebrückenbaus im Handbuch der Mechanik 174 3.2.3 Weisbachs Enzyklopädie der Technischen Mechanik 175 3.2.3.1 Das Lehrbuch 178 3.2.3.2 Die Erfindung des Handbuchs für Ingenieure 180 3.2.3.3 Die Zeitschrift 180 3.2.3.4 Die Festigkeitslehre in Weisbachs Lehrbuch 183 3.2.4 Rankines Manuals oder: die Harmonie zwischen Theorie und Praxis 183 3.2.4.1 Rankines Manual of Applied Mechanics 186 3.2.4.2 Rankines Manual of Civil Engineering 187 3.2.5 Föppls Vorlesungen über Technische Mechanik 188 3.2.5.1 Ursprung und Ziel der Mechanik 189 3.2.5.2 Aufbau der Vorlesungen 190 3.2.5.3 Die wichtigsten deutschsprachigen Lehrbücher der Technischen Mechanik 191 3.2.6 Das Handbuch der Ingenieurwissenschaften als Enzyklopädie der klassischen Bauingenieurwissenschaften 194 3.2.6.1 Eiserne Balkenbrücken 196 3.2.6.2 Eiserne Bogen- und Hängebrücken 198 4 Vom Gewölbe zum Bogen 201 4.1 Das Gewölbegleichnis 202 4.2 Das geometrische Denken in der Theorie gewölbter Brücken 202 4.2.1 Der Ponte S. Trinità in Florenz 205 4.2.1.1 Galilei und Guidobaldo del Monte 207 4.2.1.2 Hypothesen 208 4.2.2 Die Etablierung des neuen Denkens in der Brückenbaupraxis am Beispiel der Nürnberger Fleischbrücke 209 4.2.2.1 Entwürfe zum Bau der Fleischbrücke 210 4.2.2.2 Entwürfe und Überlegungen zum Lehrgerüst 211 4.2.2.3 Das Tragverhalten der Fleischbrücke 213 4.3 Vom Keil zum Gewölbe – oder: das Additionstheorem der Keiltheorie 214 4.3.1 Zwischen Mechanik und Architektur: die Gewölbetheorie an der Académie Royale d’Architecture de Paris (1687 –1718) 215 4.3.2 La Hire und Bélidor 216 4.3.3 Epigonen 217 4.4 Von der Bruchbildanalyse in Gewölben zur Kantungstheorie 218 4.4.1 Baldi 220 4.4.2 Fabri 221 4.4.3 La Hire 222 4.4.4 Couplet 224 4.4.5 Brückenbau – noch immer Empirie 225 4.4.6 Coulombs Kantungstheorie 226 4.4.7 Monasterios Nueva Teórica 228 4.5 Die Stützlinientheorie 228 4.5.1 Präludium 231 4.5.2 Gerstner 233 4.5.3 Auf der Suche nach der wahren Stützlinie 235 4.6 Die Durchsetzung der Elastizitätstheorie 235 4.6.1 Der Dualismus von Gewölbe- und Bogentheorie bei Navier 236 4.6.2 Zwei Schritte vorwärts – ein Schritt zurück 238 4.6.3 Von Poncelet zu Winkler 242 4.6.4 Ein Rückfall 243 4.6.5 Das Gewölbe ist nichts, der Bogen ist alles: der Sieg der Theorie des elastischen Bogens über die Gewölbetheorie 244 4.6.5.1 Grandes Voûtes 247 4.6.5.2 Zweifel 248 4.6.5.3 Modellversuche 250 4.7 Die Traglasttheorie der Gewölbe 251 4.7.1 Von Rissen und der wahren Stützlinie im Gewölbe 253 4.7.2 Versagen von Gewölben 254 4.7.3 Die Grenzlastsätze der Traglasttheorie für Gewölbe 254 4.7.4 Die Sicherheit von Gewölben 256 4.7.5 Analyse von gewölbten Brücken 260 4.7.6 Erweiterungen der Gewölbetheorie von Heyman 262 4.8 Finite-Elemente-Methode 266 4.9 Die Untersuchungen von Holzer 267 4.10 Zum epistemologischen Status der Gewölbetheorien 268 4.10.1 Keiltheorie 269 4.10.2 Bruchbildanalyse und Kantungstheorie 270 4.10.3 Stützlinientheorie und Elastizitätstheorie der Gewölbe 271 4.10.4 Traglasttheorie der Gewölbe als Gegenstand der Historischen Baustatik 272 4.10.5 Finite-Elemente-Analyse von Gewölben 274 5 Geschichte der Erddrucktheorie 276 5.1 Stützmauern im Festungsbau 279 5.2 Erddrucktheorie als Gegenstand des Militäringenieurwesens 280 5.2.1 Am Anfang war die schiefe Ebene 281 5.2.1.1 Bullet 282 5.2.1.2 Gautier 282 5.2.1.3 Couplet 283 5.2.1.4 Weitere Ansätze 285 5.2.1.5 Reibung reduziert den Erddruck 287 5.2.2 Von der schiefen Ebene zur Keiltheorie 290 5.2.3 Charles Augustin Coulomb 292 5.2.3.1 Erscheinungsformen der Adhäsion 292 5.2.3.2 Bruchverhalten eines Mauerpfeilers 293 5.2.3.3 Der Übergang zur Erddrucktheorie 295 5.2.3.4 Der aktive Erddruck 297 5.2.3.5 Der passive Erddruck 297 5.2.3.6 Bemessung 298 5.2.4 Ein Magazin für Ingenieuroffiziere 300 5.3 Erweiterungen der Coulombschen Erddrucktheorie 300 5.3.1 Die Trigonometrisierung der Erddrucktheorie 300 5.3.1.1 Prony 301 5.3.1.2 Mayniel 302 5.3.1.3 Français, Audoy und Navier 304 5.3.1.4 Martony de Köszegh 306 5.3.2 Der geometrische Weg 307 5.3.2.1 Jean-Victor Poncelet 308 5.3.2.2 Hermann Schefflers Kritik an Poncelet 309 5.3.2.3 Karl Culmann 311 5.3.2.4 Georg Rebhann 313 5.3.2.5 Treibende Widersprüche 315 5.4 Der Beitrag der Kontinuumsmechanik 316 5.4.1 Das hydrostatische Erddruckmodell 317 5.4.2 Die neue Theorie des Erddrucks 319 5.4.2.1 Carl Holtzmann 320 5.4.2.2 Der Geniestreich Rankines 321 5.4.2.3 Emil Winkler 323 5.4.2.4 Otto Mohr 325 5.5 Die Erddrucktheorie von 1875 bis 1900 326 5.5.1 Coulomb oder Rankine? 327 5.5.2 Erddrucktheorie als Gewölbetheorie 328 5.5.3 Erddrucktheorie à la française 332 5.5.4 Kötters mathematische Erddrucktheorie 335 5.6 Experimentelle Erddruckforschung 335 5.6.1 Vorläufer der experimentellen Erddruckforschung 335 5.6.1.1 E. Cramer 336 5.6.1.2 B. Baker 337 5.6.1.3 A. Donath und H. Engels 338 5.6.2 Eine Sternstunde der Baugrundforschung 339 5.6.3 Erddruckversuche an der Versuchsanstalt für Statik der Baukonstruktion der TH Berlin 342 5.6.4 Fehlerdiskussionen in der Endlosschleife 344 5.6.5 Die schwedische Schule des Erdbaus 347 5.6.6 Entstehung der Bodenmechanik 348 5.6.6.1 Drei Entwicklungslinien 349 5.6.6.2 Die disziplinäre Konstruktion der Bodenmechanik 349 5.6.6.3 Konturen der phänomenologischen Erddrucktheorie 352 5.7 Erddrucktheorie in der Disziplinbildungsperiode der Geotechnik 355 5.7.1 Terzaghi 356 5.7.2 Rendulic 356 5.7.3 Ohde 358 5.7.4 Irrungen und Wirrungen 359 5.7.5 Ein publizistischer Schnellschuss 360 5.7.6 Grundbau + Bodenmechanik = Geotechnik 360 5.7.6.1 Der Bauingenieur als Soldat 362 5.7.6.2 Komplementäres 364 5.8 Erddrucktheorie in der Konsolidierungsperiode der Geotechnik 364 5.8.1 Neue Subdisziplinen der Geotechnik 365 5.8.2 Erddruckbestimmung in der praktischen Baustatik 366 5.8.2.1 Die erweiterte Culmannsche E-Linie 367 5.8.2.2 Neue Erkenntnisse über den passiven Erddruck 369 5.9 Erddrucktheorie in der Integrationsperiode der Geotechnik 370 5.9.1 Computergestützte erdstatische Berechnungen 372 5.9.2 Geotechnische Kontinuumsmodelle 375 5.9.3 Von der Kunst des Schätzens 377 5.9.4 Die Geschichte der Geotechnik als Gegenstand der Bautechnikgeschichte 380 6 Die Anfänge der Baustatik 382 6.1 Was ist Festigkeitslehre? 385 6.2 Zum Entwicklungsstand der Statik und Festigkeitsbetrachtung in der Renaissance 391 6.3 Galileis Discorsi 392 6.3.1 Erster Tag 395 6.3.2 Zweiter Tag 401 6.4 Die Entwicklung der Festigkeitslehre bis 1750 408 6.5 Das Bauingenieurwesen im ausgehenden 18. Jahrhundert 410 6.5.1 Die Vollendung der Balkentheorie 412 6.5.2 Franz Joseph Ritter von Gerstner 416 6.5.3 Einleitung in die statische Baukunst 417 6.5.3.1 Gerstners Analyse und Synthese von Tragstrukturen 421 6.5.3.2 Methodisierung des Tragwerksentwurfs bei Gerstner 422 6.5.3.3 Die Einleitung in die statische Baukunst als Lehrbuch der Analysis 422 6.5.4 Vier Bemerkungen zur Bedeutung von Gerstners Einleitung in die statische Baukunst für die Baustatik 423 6.6 Die Herausbildung der Baustatik: Eytelwein und Navier 424 6.6.1 Navier 427 6.6.2 Eytelwein 429 6.6.3 Die Analyse des Durchlaufträgers bei Eytelwein und Navier 430 6.6.3.1 Der Durchlaufträger in Eytelweins Statik fester Körper 434 6.6.3.2 Der Durchlaufträger in Naviers Résumé des Leçons 437 6.7 Rezeption von Naviers Analyse des Durchlaufträgers 440 7 Die Disziplinbildungsperiode der Baustatik 442 7.1 Clapeyrons Beitrag zur Herausbildung der klassischen Technikwissenschaften 442 7.1.1 Les Polytechniciens: gefesselter revolutionärer Elan der Polytechniker in der nachrevolutionären Zeit 444 7.1.2 1820 bis 1831: Clapeyron und Lamé in St. Petersburg 447 7.1.3 Clapeyrons Konstruktion des energetischen Imperativs der klassischen Technikwissenschaften 449 7.1.4 Brückenbau und Dreimomentengleichung 452 7.2 Die Vollendung der Technischen Balkentheorie 455 7.3 Von der graphischen Statik zur Graphostatik 456 7.3.1 Die Begründung der graphischen Statik durch Culmann 458 7.3.2 Zwei graphische Integrationsmaschinen 459 7.3.3 Rankine, Maxwell, Cremona und Bow 461 7.3.4 Differenzen zwischen graphischer Statik und Graphostatik 463 7.3.5 Die Durchsetzung der Graphostatik 464 7.3.5.1 Graphostatische Untersuchung räumlicher Gewölbe 466 7.3.5.2 Graphostatik im Ingenieurbau 470 7.4 Die Vollendungsphase der Baustatik 470 7.4.1 Der Beitrag Winklers 473 7.4.1.1 Die elastizitätstheoretische Fundierung der Baustatik 476 7.4.1.2 Die Theorie des elastischen Bogens als Grundlage des Brückenbaus 481 7.4.2 Die Anfänge des Kraftgrößenverfahrens 481 7.4.2.1 Beiträge zur Theorie statisch unbestimmter Fachwerke 486 7.4.2.2 Von der Fachwerktheorie zur allgemeinen Theorie der Stabwerke 493 7.4.3 Das Tragwerk als kinematische Maschine 493 7.4.3.1 Das Fachwerk als Maschine 494 7.4.3.2 Die Theoretische Kinematik Reuleaux’ und die Dresdener Schule der Kinematik 497 7.4.3.3 Kinematischer oder energetischer Imperativ in der Baustatik? 501 7.4.3.4 Der Pyrrhussieg des energetischen Imperativs in der Baustatik 501 7.5 Die Baustatik am Übergang von der Disziplinbildungsperiode zur Konsolidierungsperiode 501 7.5.1 Castigliano 505 7.5.2 Grundlegung der klassischen Baustatik 509 7.5.3 Der Grundlagenstreit der klassischen Baustatik als Wiederaufnahmeverfahren 509 7.5.3.1 Der Anlass 510 7.5.3.2 Der Streit der Stellvertreter 511 7.5.3.3 Der Streit um den Geltungsanspruch der Theoreme von Castigliano 517 7.5.4 Geltungsbereich der Sätze von Castigliano 518 7.6 Lord Rayleighs Werk The Theory of Sound und Kirpichevs Grundlegung der klassischen Baustatik 519 7.6.1 Der Rayleigh-Koeffizient und der Ritz-Koeffizient 521 7.6.2 Kirpichevs kongeniale Adaption 524 7.7 Die Berliner Schule der Baustatik 524 7.7.1 Zum Begriff der wissenschaftlichen Schule 525 7.7.2 Der Vollender der klassischen Baustatik: Heinrich Müller-Breslau 528 7.7.3 Die klassische Baustatik bemächtigt sich des Konstruierens im Ingenieurbau 531 7.7.4 Die Schüler Müller-Breslaus 533 7.7.4.1 August Hertwig 535 7.7.4.2 Die Nachfolger August Hertwigs 540 8 Vom Eisenbau zum modernen Stahlbau 542 8.1 Die Torsionstheorie im Eisenbau und in der Baustatik von 1850 bis 1900 542 8.1.1 Die Saint-Venantsche Torsionstheorie 547 8.1.2 Das Torsionsproblem in Weisbachs Lehrbuch 549 8.1.3 Die Torsionsversuche von Bach 552 8.1.4 Die Rezeption der Torsionstheorie durch die klassische Baustatik 556 8.2 Der Kranbau im Schnittpunkt von Maschinenbau, Elektrotechnik, Eisenbau und Baustatik 556 8.2.1 Rudolph Bredt – ein bekannter Unbekannter 557 8.2.2 Die Firma Ludwig Stuckenholz in Wetter a. d. Ruhr 558 8.2.2.1 Bredts Aufstieg zum Maestro des Kranbaus 562 8.2.2.2 Kran-Typen der Firma Ludwig Stuckenholz 568 8.2.3 Bredts wissenschaftlich-technische Veröffentlichungen 568 8.2.3.1 Prüfmaschine 569 8.2.3.2 Das Prinzip der Funktionstrennung im Kranbau 569 8.2.3.3 Kranhaken 569 8.2.3.4 Druckstäbe 570 8.2.3.5 Fundamentanker 570 8.2.3.6 Druckzylinder 571 8.2.3.7 Stark gekrümmte Stäbe 571 8.2.3.8 Elastizitätstheorie 571 8.2.3.9 Ingenieurpädagogik 573 8.2.3.10 Torsionstheorie 574 8.2.4 Die Maschinenbauindustrie bemächtigt sich der klassischen Baustatik 578 8.3 Die Torsionstheorie in der Konsolidierungsperiode der Baustatik (1900 –1950) 578 8.3.1 Die Einführung eines technikwissenschaftlichen Begriffs: das Torsionsträgheitsmoment 580 8.3.2 Die Entdeckung des Schubmittelpunktes 581 8.3.2.1 Carl von Bach 582 8.3.2.2 Louis Potterat 582 8.3.2.3 Adolf Eggenschwyler 583 8.3.2.4 Robert Maillart 585 8.3.2.5 Nachhutgefechte in der Debatte um den Schubmittelpunkt 585 8.3.3 Die Torsionstheorie im Stahlbau von 1925 bis 1950 588 8.3.4 Resümee 588 8.4 Auf der Suche nach der wahren Knicktheorie im Stahlbau 588 8.4.1 Die Knickversuche des Deutschen Stahlbau-Verbandes (DStV) 590 8.4.1.1 Der Welt größte Versuchsmaschine 591 8.4.1.2 Die perfekte Knicktheorie auf Basis der Elastizitätstheorie 593 8.4.2 Die Deutsche Reichsbahn-Gesellschaft und die technisch-wissenschaftliche Gemeinschaftsarbeit im Stahlbau 593 8.4.2.1 Vereinheitlichung der Vorschriften des Stahlbaus 595 8.4.2.2 Gründung des Deutschen Ausschuß für Stahlbau (DASt) 597 8.4.3 Exkurs: die Olympischen Spiele des Konstruktiven Ingenieurbaus 599 8.4.4 Paradigmenwechsel in der Knicktheorie 600 8.4.5 Die Standardisierung der neuen Knicktheorie in der deutschen Stabilitätsnorm DIN 4114 602 8.5 Stahlbau und Stahlbauwissenschaft von 1925 bis 1975 603 8.5.1 Vom Stab- zum ebenen Flächentragwerk 604 8.5.1.1 Theorie der mittragenden Breite 606 8.5.1.2 Konstruktive Neuerungen im deutschen Brückenbau der 1930er-Jahre 609 8.5.1.3 Theorie des Trägerrostes 611 8.5.1.4 Die orthotrope Platte als Patent 613 8.5.1.5 Der Stahlbau zeichnet eine Anleihe beim Stahlbetonbau: die Hubersche Plattentheorie 616 8.5.1.6 Das Verfahren von Guyon-Massonnet 617 8.5.1.7 Theoriendynamik in der Stahlbauwissenschaft der 1950er- und 1960er-Jahre 618 8.5.2 Der Aufstieg des Stahlverbundbaus 619 8.5.2.1 Stahlverbundstützen 621 8.5.2.2 Stahlverbundträger 624 8.5.2.3 Verbundbrückenbau 627 8.5.3 Stahlleichtbau 632 8.5.4 Stahl und Glas gesellt sich gern 637 8.6 Exzentrische Bahnen – Verlust der Mitte 640 9 Die Stabstatik erobert die dritte Dimension: Das Raumfachwerk 641 9.1 Die Entstehung der Theorie des Raumfachwerks 644 9.1.1 Die Reichstagskuppel 645 9.1.2 Die Grundlegung der Theorie des Raumfachwerks durch August Föppl 649 9.1.3 Integration der Theorie des Raumfachwerks in die klassische Baustatik 653 9.2 Das Raumfachwerk im Zeitalter seiner technischen Reproduzierbarkeit 654 9.2.1 Alexander Graham Bell 655 9.2.2 Wladimir Grigorjewitsch Schuchow 655 9.2.3 Walther Bauersfeld und Franz Dischinger 656 9.2.4 Richard Buckminster Fuller 658 9.2.5 Max Mengeringhausen 659 9.3 Dialektische Synthese von individueller Baugestaltung und serieller Fertigung 659 9.3.1 Die MERO-Bauweise und das Kompositionsgesetz für Raumfachwerke 661 9.3.2 Das Raumfachwerk und der Computer 664 10 Der Einfluss des Stahlbetonbaus auf die Baustatik 666 10.1 Das erste Bemessungsverfahren im Stahlbetonbau 666 10.1.1 Die Anfänge des Stahlbetonbaus 668 10.1.2 Vom deutschen Monier-Patent zur Monier-Broschüre 671 10.1.3 Die Monier-Broschüre 672 10.1.3.1 Die neuartige statisch-konstruktive Qualität des Systems Monier 673 10.1.3.2 Die Anwendungsgebiete des Systems Monier 675 10.1.3.3 Die technikwissenschaftliche Grundlegung des Systems Monier 679 10.2 Der Stahlbetonbau revolutioniert das Bauwesen 681 10.2.1 Das Schicksal des Systems Monier 682 10.2.2 Das Ende der Systemzeit: Stahl + Beton = Stahlbeton 683 10.2.2.1 Der Napoleon des Stahlbetonbaus: François Hennebique 686 10.2.2.2 Der Stammvater des Rationalismus im Stahlbetonbau: Paul Christophe 691 10.2.2.3 Die Vollendung der Triade 696 10.3 Baustatik und Stahlbetonbau 697 10.3.1 Neuartige Tragwerke des Stahlbetonbaus 697 10.3.1.1 Emanzipation des Stahlbetonbaus vom Stahlbau: Rahmentragwerke 700 10.3.1.2 Erste Schritte des Stahlbetonbaus in die zweite Dimension: Plattentragwerke 713 10.3.1.3 Die erste Synthese 715 10.3.2 Statisch-konstruktive Selbstfindung des Stahlbetonbaus 715 10.3.2.1 Scheiben und Faltwerke 718 10.3.2.2 Stahlbetonschalen 753 10.3.2.3 Die zweite Synthese 755 10.3.2.4 Von der Kraft des Kalküls 757 10.4 Der Spannbetonbau: Une révolution dans l’art de bâtir (Freyssinet) 759 10.4.1 Leonhardts Spannbeton für die Praxis 762 10.4.2 Die erste Norm im Spannbetonbau 763 10.4.3 Die Spannbetonvorschriften in der DDR 764 10.4.4 Der unaufhaltsame Aufstieg des Spannbetonbaus im Spiegel der Zeitschrift Beton- und Stahlbetonbau 766 10.5 Es ist vollbracht: Paradigmenwechsel in der Bemessung von Stahlbetonbauteilen auch in der Bundesrepublik Deutschland 768 10.6 Sichtbarmachung des Unsichtbaren: Bemessen und Konstruieren im Stahlbetonbau mit Stabwerkmodellen 768 10.6.1 Das Fachwerkmodell von François Hennebique 769 10.6.2 Das Fachwerkmodell von Emil Mörsch 771 10.6.3 Die Kraft der Anschauung: Spannungsbilder von ebenen Flächentragwerken 773 10.6.4 Das Konzept der Stabwerkmodelle: Schritte zum ganzheitlichen Bemessen und Konstruieren im Stahlbetonbau 776 11 Die Konsolidierungsperiode der Baustatik 777 11.1 Das Verhältnis von Text, Bild und Symbol in der Baustatik 779 11.1.1 Die historischen Stufen der Idee der Formalisierung 786 11.1.2 Der Statiker – ein Symbolarbeiter? 787 11.2 Zur Entwicklung des Deformationsverfahrens 788 11.2.1 Der Beitrag der mathematischen Elastizitätstheorie 789 11.2.1.1 Elimination der Spannungen oder der Verschiebungen – das ist hier die Frage 790 11.2.1.2 Ein Element aus der idealen Objektwelt der mathematischen Elastizitätstheorie: das elastische Stabsystem 791 11.2.2 Vom Gelenkfachwerk zum Fachwerk mit biegesteifen Knoten 792 11.2.2.1 Ein Element aus der realen Objektwelt des Ingenieurs: das Eisenfachwerk mit genieteten Knoten 793 11.2.2.2 Zur Theorie der Nebenspannungen 796 11.2.3 Vom Fachwerk zum Rahmentragwerk 798 11.2.4 Die Emanzipation des Deformationsverfahrens von der Fachwerktheorie 799 11.2.4.1 Axel Bendixsen 800 11.2.4.2 George Alfred Maney 801 11.2.4.3 Willy Gehler 801 11.2.4.4 Asger Ostenfeld 802 11.2.4.5 Ludwig Mann 803 11.2.5 Das Deformationsverfahren in der Inventionsphase der Baustatik 804 11.3 Die Rationalisierungsbewegung in der Baustatik 805 11.3.1 Der operative Symbolgebrauch in der Baustatik 808 11.3.2 Rationalisierung des statisch unbestimmten Rechnens 809 11.3.2.1 Orthogonalisierungsverfahren 809 11.3.2.2 Spezielle Verfahren aus der Theorie der linearen Gleichungssysteme 810 11.3.2.3 Baustatische Iterationsverfahren 814 11.3.3 Der duale Bau der Baustatik 816 11.4 Konrad Zuse und die Automatisierung des statischen Rechnens 817 11.4.1 Schematisierung des statisch unbestimmten Rechnens 818 11.4.1.1 Schematisierter Rechengang 821 11.4.1.2 Erster Schritt zum Rechenplan 824 11.4.2 Die Rechenmaschine des Ingenieurs 826 11.5 Der Matrizenkalkül 826 11.5.1 Der Matrizenkalkül in der Mathematik und theoretischen Physik 827 11.5.2 Tensor- und Matrizenalgebra in den technikwissenschaftlichen Grundlagendisziplinen 830 11.5.3 Zur Integration des Matrizenkalküls in die Ingenieurmathematik 833 11.5.4 Ein baustatisches Matrizenverfahren: das Übertragungsverfahren 836 12 Herausbildung und Etablierung der Computerstatik 837 12.1 The Computer shapes the theory (Argyris): Die historischen Wurzeln der Finite-Elemente-Methode 840 12.1.1 Stabwerkmodelle für elastische Kontinua 840 12.1.1.1 Das räumliche Fachwerkmodell von Kirsch 841 12.1.1.2 Fachwerkmodelle für elastische Scheiben 843 12.1.1.3 Die Entstehung der Gitterrostmethode 845 12.1.1.4 Erste computergestützte Strukturanalysen in der Fahrzeugindustrie 849 12.1.2 Modularisieren und Elementieren von Flugzeugstrukturen 849 12.1.2.1 Vom kastenförmigen Raumfachwerkträger zum Schubfeldträger und Schubfeldschema 856 12.1.2.2 Hochgeschwindigkeits-Aerodynamik, Elementierung des Schubfeldträgers und Matrizenrechnung 860 12.2 Die matrizenalgebraische Reformulierung der Strukturmechanik 860 12.2.1 Die Grundlegung der modernen Strukturmechanik 864 12.2.2 Die ersten Gehversuche der Computerstatik in Europa 864 12.2.2.1 Schweiz 865 12.2.2.2 Großbritannien 867 12.2.2.3 Bundesrepublik Deutschland 871 12.3 Die FEM – eine allgemeine Technologie technikwissenschaftlicher Theoriebildung 871 12.3.1 Zur klassischen Veröffentlichung einer nichtklassischen Methode 875 12.3.2 Von der heuristischen Potenz der FEM: die direkte Steifigkeitsmethode 878 12.4 Die Grundlegung der FEM durch Variationsprinzipien 879 12.4.1 Das Variationsprinzip von Dirichlet und Green 879 12.4.1.1 Ein einfaches Beispiel: der längsbelastete elastische Dehnstab 881 12.4.1.2 Die Göttinger Schule um Felix Klein 882 12.4.2 Die erste Stufe der Synthese: das kanonische Variationsprinzip von Hellinger und Prange 883 12.4.2.1 Pranges Habilitationsschrift 886 12.4.2.2 Im Orkus des Vergessens 887 12.4.2.3 Erste Schritte des Erinnerns 887 12.4.2.4 Eric Reissners Beitrag 889 12.4.3 Die zweite Stufe der Synthese: das Variationsprinzip von Fraeijs de Veubeke, Hu und Washizu 892 12.4.4 Variationsformulierung der FEM 895 12.4.5 Ein folgenschwerer Symmetriebruch 897 12.5 Computational Mechanics 900 13 Dreizehn wissenschaftliche Kontroversen in der Mechanik und Baustatik 901 13.1 Die wissenschaftliche Kontroverse 901 13.2 Dreizehn Streitfälle 901 13.2.1 Galileis Dialogo 902 13.2.2 Galileis Discorsi 903 13.2.3 Der philosophische Streit um das wahre Kraftmaß 904 13.2.4 Der Streit um das Prinzip der kleinsten Aktion 905 13.2.5 Die Peterskuppel im Streit der Theoretiker und Praktiker 907 13.2.6 Diskontinuum oder Kontinuum? 908 13.2.7 Graphische Statik vs. Graphostatik oder: die Verteidigung der reinen Lehre 909 13.2.8 Eine Feindschaft schafft zwei Schulen: Mohr gegen Müller-Breslau 910 13.2.9 Der Stellungskrieg 912 13.2.10 Bis dass der Tod euch scheidet: Fillunger gegen Terzaghi 913 13.2.11 »Im Prinzip ja … « : der Streit um die Prinzipien 915 13.2.12 Elastisch oder plastisch – das ist hier die Frage 916 13.2.13 Vom Bestand des Klassischen in der Erddrucktheorie 917 13.3 Resümee 918 14 Perspektiven der Historischen Baustatik 920 14.1 Baustatik und Ästhetik 920 14.1.1 Das Schisma der Baukunst 921 14.1.2 Schönheit und Nutzen in der Baukunst – eine Utopie? 925 14.1.3 Alfred Gotthold Meyers Eisenbauten. Ihre Geschichte und Ästhetik 928 14.1.4 Das Ästhetische in der Dialektik von Bauen und Rechnen 933 14.2 Historische Technikwissenschaft – Historische Baustatik 934 14.2.1 Saint-Venants Historische Elastizitätstheorie 935 14.2.2 Historische Gewölbetheorie 936 14.2.3 Historisch-genetische Statiklehre 937 14.2.3.1 Historisch-logische Längsschnittanalyse 938 14.2.3.2 Historisch-logische Querschnittanalyse 938 14.2.3.3 Historisch-logischer Vergleich 938 14.2.3.4 Inhalte, Ziele, Mittel und Charakteristik der historisch-genetischen Statiklehre 938 14.2.4 Computergestützte Graphostatik 944 15 Kurzbiografien von 243 Protagonisten der Baustatik 1062 Bibliografie 1147 Personenregister 1157 Sachregister

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