Es hat sich gezeigt, daß bei windbelasteten Brücken neben entkoppelten selbsterregten Biegeschwingungen entkoppelte Torsionsschwingungen niedrigere Stabilitätsgrenzen als die klassischen, gekoppelten Biege- und Torsionsschwingungen (Flattern) ergeben können. Die zugehörigen Stabilitätskriterien werden hier abgeleitet.

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Es soll gezeigt werden, daß die durch neuere theoretische Abhandlungen ermittelten und durch Messungen bestätigten hohen Spitzenwerte des Siloinnendrucks durch Brückenbildungen des Entleerungsvorgangs begründbar sind, die mit einfachen mechanischen Näherungsformeln erfassbar sind.

Es werden Probleme bodengelagerter Behälter behandelt, deren Unterbauten schalenförmig ausgebildet sind. Die physikalischen Bodeneigenschaften sollen dabei denen eines elastischen Halbraums entsprechen, wobei Randkorrekturen bei den Bodenpressungen berücksichtigt werden.

In Fortführung des bisherigen Konzeptes [1] wird gezeigt, wie statische Windlasten bei Hochbauten in guter Näherung rechnerisch ermittelt werden können. Dabei lassen sich die bisherigen Ergebnisse von Standardprofilen nützlich verwenden. Als Ziel der vorgelegten Untersuchungen soll eine übergeordnete Systematik einer Strömungsmechanik mit abgelösten turbulenten Strömungszonen (Totwasser) erkennbar sein.

Bei schwingungsanfälligen Bauwerken ist die Ermittlung des Böenreaktionsfaktors von entscheidender Bedeutung. Bei großen Schwingungsamplituden kann durch die aktivierte aerodynamische Dämpfung eine erhebliche Vergrößerung der Gesamtdämpfung einer Struktur eintreten. Hierfür wird eine einfache Schätzformel bereitgestellt. Weiterhin wird nachgewiesen, daß der Böenreaktionsfaktor oft maximal den Wert eines einmaligen Impulses annimmt, bei dem die Windgeschwindigkeit in kurzer Zeit von sehr kleinen Werten auf den Maximalwert springt. Der Normentwurf E-DIN 1055-4: 2001-03 überschätzt den quasistatischen Anteil der Windlast bei der Berechnung des Böenreaktionsfaktors. Deshalb wird hier ein Verbesserungsvorschlag erläutert, der mit den eigenen Parameterstudien besser übereinstimmt.

Der Wellenschlag brechender Wellen ist bei Ingenieurbauten im Meer als einer der maßgebenden Bemessungslastfälle anzusetzen. Es wird versucht, für die meßtechnisch nur schwer erfaßbare Jahrhundertwelle sinnvolle baustatische Lastannahmen zu definieren, wobei die Frage, ob es sich hier um einen Gebrauchslastfall oder Traglastgrenzzustand handelt, zunächst offen bleibt. Dies kennzeichnet ein Problem geeignet zu definierender Sicherheitsfaktoren.

Statische Windlasten an Bauwerken werden zur Zeit noch überwiegend durch Windkanalversuche zunehmend auch durch Ergebnisse der numerischen Strömungsmechanik (CFD) ermittelt. Es soll gezeigt werden, daß für Standardprofile die Windlasten aus einfachen Grenzabschätzungen ermittelbar sind, wodurch Kontrollmöglichkeiten für ingenieurmäßige Abschätzungen geschaffen werden.

Winderregte Schwingungen sind bei weitgespannten stählernen Schrägseil- und Hängebrücken von großem Einfluß. Sie lassen sich in fremderregte Bewegungen durch natürliche Luftturbulenzen und Karman-Wirbel sowie in selbsterregte Schwingungen unterteilen. Die vor allem gefährdeten Versteifungsträger der Brücken werden meist windschnittig, schlank ausgebildet, so daß die Strömungsgesetze der "Platte" (Flugzeugtragflügel) in guter Näherung gelten. Die dadurch möglichen gekoppelten Biege- und Torsionsschwingungen sollen hier am Beispiel zweier ausgeführter Stahlbrücken nachgewiesen werden.

Bei der dringend erforderlichen Neuformulierung der gesamten physikalischen Grundkonzeption ist nicht zu umgehen, auch eine modellartige Theorie über die Entstehung unseres Sonnensystems zu entwerfen, da die auf dem Planeten Erde festgestellten physikalischen Gesetze durchaus spezielle Informationen enthalten können, die nicht allgemein im Kosmos gelten. Es soll vor allem geklärt werden, ob einige merkwürdige Übereinstimmungen physikalischer Daten zufällig oder als Ergebnisse bisher nicht verstandener Gesetzmäßigkeiten aufzufassen sind.

Für die Weiterentwicklung des Lebens auf der Erde und der Umwelttechnik ist das zukünftige Klima auf der Erdoberfläche von entscheidender Bedeutung. Es wird eine neuartige Formel vorgestellt, die eine Abschätzung der mittleren Temperatur bei zunehmendem Gehalt an Kohlendioxid in der Atmosphäre gestattet. Weiterhin wird gezeigt, daß das Leben auf dem Planeten Erde durch eine explosionsartige Aufweitung des Schwarzschild-Radius der Sonne in einem wahrscheinlich wesentlich kürzeren Zeitraum als bisher angenommen vernichtet wird.

Es wird gezeigt, daß eine flatternde, vollaufgerichtete Fahne bei Starkwind nur eine zum Gleichgewicht der Massenkräfte erforderliche Energieaufnahme aus der Windströmung beansprucht. Die daraus berechenbaren Windlasten werden mit normativen Vorgaben (z. B. DIN 1055 Blatt 4) verglichen. Das stoßartige Durchschlagen nicht vorgespannter Baustellenverkleidungen unter Windlast ist ebenfalls mit einfachen Rechenmethoden erfaßbar einschließlich der Beanspruchung der Verankerungen und dynamischen Zugkräfte der Membrane.

Nach dem heutigen Stand der Erkenntnis sind sechs Konstanten zum Aufbau der gesamten Welt erforderlich. Hieraus lassen sich dimensionslose Kennwerte durch Kombination der Konstanten definieren, die eine interessante Überprüfung (Eichung) der vorgelegten physikalischen Theorien gestatten. Eine sauber definierte ("richtige") neue Physik dürfte auch für die technische Anwendung von großer Bedeutung sein und entscheidende Neuerkenntnisse liefern.

Viele physikalische Theorien in der Physik und der Mechanik beruhen in Wahrheit auf idealisierten mathematischen Fiktionen, die bei geeigneter Definition gute Näherungsergebnisse liefern können. Solche Ansätze sollen hier am Beispiel plastischer Umformvorgänge bei Metallen und turbulent strömender Flüssigkeit diskutiert werden.

Der Lastfall Zugentgleisung ist auch bei Schnellbahnen im Hochgeschwindigkeitsbereich als ein "normaler" Katastrophenlastfall aufzufassen, der bei der Dimensionierung von Brückenstützen in der Nähe der Lichtraumprofile der Züge unbedingt zu berücksichtigen ist. Der entsprechende Seitenstoß ist mit dem Sicherheitsfaktor "eins" von den Stützen aufzunehmen, es sei denn, daß eine Reduzierung der Stoßlasten z. B. durch Schrammborde oder weichen Zerschellschichten gelingt. Die Erfahrung eines schweren Eisenbahnunglücks hat in der jüngsten Vergangenheit gezeigt, daß die entsprechenden Stoßlasten der Normvorschriften viel zu gering angesetzt worden sind.

Bei leichten Flächentragwerken ist es bisher üblich, die Windlasten an unverformten Modellen im Windkanalversuch zu bestimmen und darauf die nachfolgende statische Berechnung aufzubauen. Bei bestimmten Systemen ist jedoch eine Wechselwirkung zwischen der Windlastund den stark deformierbaren Strukturen von Interesse (z. B. das Durchschlagverhalten gewichtsstabilisierter Hängedächer). Hierbei sind sowohl Bereiche abgerissener Strömungszonen (Totwasser) als auch anliegende Strömungszonen bei sich bewegenden Dachstrukturen zu berücksichtigen. Es wird ein computerorientiertes Rechenverfahren vorgelegt, das die Erfassung der Windlasten unter den vorgenannten Voraussetzungen gestattet. Das Systemverhalten der stark deformierbaren Dachkonstruktionen kann z. B. bei Durchschlagproblemen in einem verformungsabhängigen Lastfaktor erfaßt werden, der als Verhältnis einer Stabilitätsgrenze (kritische Windlast) der ursprünglichen Dachgeometrie zur maximal auftretenden Windlast definiert wird.

Wirbelerregte Bauwerksschwingungen sind bei leichten, dämpfungsschwachen Bauwerken (z. B. Stahlschornsteine, Riserkonstruktionen im Meer) von großer praktischer Bedeutung. Sie dürfen teilweise als fremderregte Strukturbewegungen aufgefaßt werden, können jedoch bei großen Schwingungsamplituden auch den Charakter selbsterregter Bewegungen mit extrem vergrößerten strömungsmechanischen Anfachungsbeiwerten annehmen. Dies ist weniger bei biegebeanspruchten Systemen (z. B. Stahlschornsteinen) aufgrund von Dauerfestigkeitseffekten als vielmehr bei extrem verformungsweichen, seilartigen Strukturen z. B. Risern der Fall. Im Rahmen dieser Veröffentlichung soll eine strömungsphysikalische Feldtheorie zur Erfassung der relevanten Anfachungsmechanismen vorgelegt werden.

Nach der Einführung von Eurocode 2 sind in Zukunft Traglastverfahren auch für vorgespannte Konstruktionen zulässig. Unter Benutzung des FEM-Standardprogramms SAP wird nachgewiesen, daß der statisch unbestimmte Momentenanteil aus Vorspannung nur gering durch die Rißbildung beeinflußt wird, so daß dieser Anteil genügend genau durch den Rechenwert des Zustands I angenähert werden kann.

Für das Verständnis der Gravitation und der elektrostatischen Wechselwirkung ist von zentraler Bedeutung, wie der materiefreie Raum Gravitations- und elektromagnetische Wechselwirkungen übertragen kann. Ähnlich wie bei der Gravitation ist es möglich, auch die elektronische Wechselwirkung quasistatisch durch (Feld-)Materieexpansion zu begründen. Die Gravitationswirkung der Materieteilchen erzeugt dabei eine "Kompression" des Raumes, während deren Ladungen die Rotationsenergie des Raumes verändern. Das Potential der aus der veränderlichen Rotationsenergeie resultierenden Kraftwirkung verglichen mit der Rotationsenergie selbst entscheidet über Anziehung oder Abstoßung der Elementarteilchen.

Es wird sich die Erkenntnis durchsetzen, daß nur eine auf den Axiomen vom Erhalten der Masse, der Energie und des Impulses konsequent begründete Mechanik allgemein gültig ist. Turbulente (mechanische) Störenergien und laminare (dissipative) Anteile dürften als einheitliche Verlustenergien ("Dissipation") anzusehen und zu bilanzieren sein. Die bisher vorgenommene künstliche Trennung der genannten Energieterme dürfte sich rechentechnisch als nicht besonders sinnvoll erweisen. Als übergeordnetes Auswahlkriterium realer turbulenter Strömungen ist das Prinzip der mimimalen "Disspationsleistung" anzusehen, das jedoch bei der Formulierung des "Stoffgesetzes" turbulenter Schubspannungen eine Entropiezunahme tolerieren muß. Die konsequente Anwendung dieses physikalischen Konzeptes gestattet die Formulierung einer logisch einwandfreien Axiomatik zur Lösung strömungsmechanischer Probleme.

Der Wellenschlag brechender Wellen ist bei Ingenieurbauten im Flachwassergebiet (Sperrwerke, Offshorekonstruktionen) als einer der maßgebenden Bemessungslastfälle anzusehen. Es wird versucht für die meßtechnisch nur schwer zu erfassende Jahrhundertwelle "vernünftige" baustatische Lastannahmen zu treffen.

Stabilitätsgefährdete Konstruktionen, z.B. Betonschalen, weisen oft ein nichtlineares Stabilitätsverhalten auf, so daß die kritische Last abhängig von der grössten Systemverformung wird. Oft ist die Systembelastung dynamisch (Windlast, Meereswellen, Erdbeben). Resonanzabstimmung, Belastungsfrequenz, Eigenfrequenz erhalten somit eine entscheidende Bedeutung. Bei nichtlinearer Instabilität ist die wirksame Eigenkreisfrequenz nicht nur belastungs- sondern auch verformungsabhängig.