Vorwort

Jede Einführung in die Methoden eines Fachgebietes soll dem Leser helfen, einen Einstieg in das Gebiet zu finden, um sich zu orientieren, sich mit den zugehörigen Formulierungen vertraut zu machen und den Mut fördern, weiterführende Fragen und Aufgaben zu bearbeiten.

Das Fachgebiet Baustatik - zuweilen abstrakt erscheinend, mit viel Theorie untersetzt und deshalb vermutlich auch nicht von allen (Studenten) gleichermaßen geliebt - und computerorientierte Methoden - bei der Anwendung nicht frei von kritischen Vorbehalten - bilden unbestritten eine Symbiose mit außergewöhnlichem Innovationspotential.

Diese Einführung mit einem methodenorientierten Konzept soll dazu beitragen, Verständnis für und Wissen über computerorientierte baustatische Untersuchungen zu entwickeln. Wenn dabei Kenntnisse vermittelt werden, die zur sicheren Beherrschung der Methoden führen und Freude, Fleiß und Begeisterung geweckt werden, dann würde sich ein Wunsch der Autoren erfüllen.

Der gewählte didaktische Ansatz ist anwendungs- und beispielorientiert. Bei der Theorie-Darstellung wird eine Mischung aus mathematisch strenger bis einfach beschreibender Erklärung angeboten. Dies sieht wie ein bequemer Kompromiß aus, ist aber bewußt gewählt, praktikabel und zielführend. Der Erwerb eines fundierten Verständnisses wird mit mehr als 40 Rechenbeispielen unterstützt. Damit wird ein breites Spektrum von Aufgaben und Lösungen für eigene Anwendungen bereitgestellt.

Natürlich gelingt es in einem Buch mit ca. 350 Seiten nicht, alle Fakten, Vorgehensweisen und Facetten aufzunehmen. Die manchmal schmerzlich getroffene Auswahl läßt sich didaktisch begründen. Bei der Bearbeitung konnte auf ein bewährtes akademisches Lehrkonzept, einen Fundus des Lehrstuhles für Statik der TU Dresden mit mehr als 2500 Seiten - aufbereitet in Lehrbriefen für das universitäre Hochschulfernstudium (die auch im Direktstudium eingesetzt werden), Übungssammlungen mit Musterlösungen, Skripten, Arbeitsblättern - und eigene Entwicklungen bzw. Ausarbeitungen gebaut werden.

Der Computer war bis vor 25 Jahren Arbeitsmittel spezialisierter Wissenschaftler und Ingenieure. Heute ist er Arbeitsmittel für jedermann. Viele heute erfolgreich praktisch tätige Ingenieure haben sich diesbezügliches Wissen im harten Selbstudien-/Weiterbildungsprozeß angeeignet.

Das vorliegende Buch ist geprägt vom Bemühen, eine übersichtliche Darstellung algorithmischer und numerischer Grundlagen der Baustatik anzubieten. Den Studenten des Bauingenieurwesens und angrenzender Gebiete soll die selbständige Bearbeitung von baustatischen Aufgaben erleichtert werden. Praktisch tätige Ingenieure, Softwareanwender und Softwareentwickler werden sicher einige neue Aspekte und Darstellungen finden, die ihnen vertiefte Einsichten ermöglichen.

Mit dem eingeschlagenen, spezifischen didaktischen Konzept wird bewußt kein Anspruch auf Vollständigkeit erhoben, dafür sollen verstärkt Problembewußtsein, Verständnis und Erkenntnisgewinn entwickelt und gefördert werden.

Das Buch ist kein Kompendium, keine Formelsammlung oder enzyklopädische Zusammenstellung, sondern eine systematisierte Auswahl und Erklärung derjenigen baustatischen Methoden, die heute unverzichtbares Fachwissen sein sollten. Grundkenntnisse der Technischen Mechanik werden vorausgesetzt.

Bei der algorithmischen Darstellung gibt es zunächst keine Einschränkungen bezüglich der Tragwerksarten und der Werkstoffe. Der Fokus ist auf Stabtragwerke gerichtet. Manuelles Üben, Plausibilitätskontrolle und Ergebnisbewertung sind so relativ einfach möglich.

Konsequent werden nur computerorientierte Methoden der Baustatik erklärt und nicht ein Überblick über alle möglichen Modelle, Methoden und Verfahren gegeben. Wenn von verschiedenen Seiten immer wieder eine gewisse black-box-Mentalität bezüglich der Baustatik beklagt wird, dann wird hier zumindest versucht, dieser wirkungsvoll zu begegnen.

In Kapitel 1 werden Aufgabenbereiche der Tragwerksplanung anhand von Beispielen skizziert. Kurze historische Reminiszenzen sollen den Blick motivierend auf neue Herausforderungen lenken. Neue Einsatzgebiete und Aufgabenfelder computerorientierter Methoden werden aufgezeigt.

Die komprimierte Darstellung theoretischer Grundlagen in Kapitel 2 ist keinesfalls als eine Abkehr zu interpretieren - im Gegenteil, sie ist als Anregung zum vertieften Studium zu verstehen. Die Zusammenstellung differentialer, energetischer und finiter Formulierungen zeigt Wurzeln und Zusammenhänge computerorientierter Methoden.

In Kapitel 3 werden Elementlösungen für den Stab entwickelt, die der Reduktionsmethode (Übertragungsverfahren) zugeordnet sind und zahlreiche Rechenbeispiele vorgestellt.

Im Hauptkapitel 4 werden Grundlagen der Deformationsmethode und Anwendungen bei linearen und nichtlinearen statischen und dynamischen Analysen von Tragwerken behandelt.

Die Literaturzusammenstellung konzentriert sich stärker auf Lehrbücher, Tabellenwerke, Enzyklopädien, weniger auf Veröffentlichungen aktueller Forschungen, Dissertationen und Tagungsberichte. Bewußt wird auch auf einige ältere Arbeiten hingewiesen, die nicht in Vergessenheit geraten sollten.

Erinnern möchten wir an die Dresdner Statik-Professoren Kurt Beyer (1881-1952) und Gustav Bürgermeister (1906-1983), deren 125. bzw. 100. Geburtstag in das Jahr 2006 fallen. Das Buch möchten wir Herrn Professor Bernd Möller, Direktor des Instituts für Statik und Dynamik der Tragwerke an der Technischen Universität Dresden, anläßlich seines 65. Geburtstages widmen.

Dank. Unser besonders herzlicher Dank gilt unseren Kollegen, den Professoren Bernd Möller und Wolfram Jäger für viele Anregungen, fruchtbare Diskussionen und freundschaftlichen Rat. Wissenschaftlich geformt hat uns Professor Heinz Müller, der 1970 bis 1996 den Lehrstuhl für Statik an der TU Dresden leitete, und dem wir ganz herzlich danken.

Allen Mitarbeitern der Lehrstühle für Statik und für Tragwerksplanung der TU Dresden gebührt großer Dank für die wertvolle Hilfe und zahlreiche Unterstützung. Stellvertretend danken wir den Doktor-Ingenieuren Andreas Hoffmann, Michael Beer, Markus Oeser und Jan-Uwe Sickert.

Aufrichtig bedanken möchten wir uns beim Verlag Ernst & Sohn Berlin für reges Interesse, Herausgabe, Druck und wunschgerechte Ausstattung des Buches.