Physikalische Strukturen: Träger und Stützen

Michael möchte einen Holztisch bauen. Er hat ein Brett, das er als Tischplatte verwenden kann. Aber das Brett kann nicht einfach in der Luft schweben. Michael muss Unterstützung hinzufügen – Tischbeine. Jetzt steht der Tisch, aber es ist nicht sehr robust.

Es hängt durch, wenn Michael etwas darauf legt. Um dies zu beheben, befestigt Michael Holzstücke unter den Tischkanten, die zwischen den Tischbeinen verlaufen. Und er fügt ein weiteres Stück unter der Mitte der Tischplatte hinzu. Auf diese Weise hat Michael einen Rahmen erstellt, auf den die Tischplatte aufliegen kann. Jetzt wird das Gewicht der Tischplatte und von allem, was darauf gelegt wird, über den Rahmen verteilt und über die Beine auf den Boden übertragen.

Der Tisch hängt nicht mehr durch. Genau wie der Tisch, benötigen große physische Strukturen, wie Gebäude oder Brücken, auch unterschiedliche Stützelemente. Diese tragenden oder strukturellen Elemente tragen das Gewicht dieser Strukturen, und übertragen in sie Kräfte und Lasten. Nehmen wir dieses große Parkhaus. Oben auf dem Gebäude befindet sich die Decke.

Die Decke ist schwer, und ohne angemessene Unterstützung, es ist sehr wahrscheinlich, dass sie unter ihrem eigenen Gewicht durchhängt oder reißt. Die Decke wird also durch lange horizontale Strukturelemente gestützt, die helfen, das Gewicht zu tragen, ein bisschen wie der horizontale Rahmen auf Michaels Tisch. Im Ingenieurwesen, werden diese horizontalen Strukturelemente Träger genannt. Träger sind im Verhältnis zu ihrer Breite und Höhe lang. Träger tragen Kräfte, die in einem Winkel von 90 Grad, senkrecht, auf sie einwirken.

Die Decke und Träger werden von vertikalen Elementen getragen, ebenso wie die Beine, die die Tischplatte tragen. Im Ingenieurwesen, werden diese vertikalen Strukturelemente Stützen genannt. Stützen sind im Verhältnis zu ihrer Breite hoch. Stützen werden vertikal komprimiert also die auf sie einwirkenden Belastungen und Kräfte werden entlang ihrer Höhe übertragen. Im gesamten Parkhaus, werden Träger und Stützen miteinander verbunden.

Sie schaffen einen Weg auf dem Gewicht und Kräfte aus höheren Ebenen auf die darunter liegenden Elemente, den ganzen Weg bis zum Boden, übertragen werden. Deshalb müssen die Stützen im Erdgeschoss stärker sein als die in den obersten Stockwerken. Sie müssen in der Lage sein, das kombinierte Gewicht aller darüber liegenden Ebenen zu tragen! Andere Dinge, die beim Entwerfen eines Gebäudes oder einer Struktur berücksichtigt werden müssen, sind Material, Größe, Form, und gleichmäßige Anordnung von Trägern und Stützen in der Struktur. Und all dies wird basierend darauf entschieden, wie viel Last und Kraft sie tragen oder standhalten müssen.

Allerdings spielen auch Dinge wie das Gewicht und die Kosten für Träger und Stützen eine Rolle. Stützen und Träger bilden ein Gerüst, welches die Kräfte verteilt, die auf diese Struktur einwirken und sie so auf den Boden überträgt. Dank Stützen und Trägern, bleiben Strukturen stabil und robust, damit wir Brücken überqueren, unsere Autos parken, und sicher Brettspiele spielen können!