Welche Aufgabe haben Druck und Zugstäbe im Fachwerk?
Das Tragwerkssystem im Fachwerk hat die Aufgabe, einwirkende Kräfte von oben und von den Seiten gleichmäßig abzutragen. Dabei entsteht die Art der Stabkraft aus der Richtung, aus dem die Kraft oder der überwiegende Teil der Kraft einwirkt. Dabei muss physikalisch zwischen inneren Kräften der Stäbe und externen Kräften wie Belastungen und Druck unterschieden werden. Ein Druckstab „drückt“ auf die Knotenpunkte, die an seinen beiden Enden liegen. Ein Zugstab „zieht“ die Kraft von den beiden Knotenpunkten in Richtung seiner Mitte.
Wie wirkt Kraft auf Druck und Zugstäbe im Fachwerk?
Bei einem Druckstab können Sie sich virtuell vorstellen, dass der Stab zwischen seinen beiden Enden an den beiden Knotenpunkten zusammengedrückt wird. Er reagiert mit Gegenausdehnung und drückt auf die Knotenpunkte.
Im Zugstab passiert das Gegenteil. Virtuell können Sie sich vorstellen, dass der Stab an den Knotenpunkten ziehende Kräfte aufnimmt. In diesem Fall reagiert er mit Gegenzug und lenkt die Kraft in Richtung seiner Mitte.
Ein Nullstab ist mittendrin, aber nicht dabei. Die Kraftabtragung erledigen die umliegenden Druck- und Zugstäbe.
Gibt es Erkennungszeichen für Druck und Zugstäbe im Fachwerk?
Wissenschaftstechnisch nicht exakt, aber in der Mehrheit richtig kann der Faustregel gefolgt werden, dass von oben kommende Kräfte zu einem Druckstab führen. Kommt die Kraft aus seitlicher Richtung, entsteht ein Zugstab. Im Konstruktionsplan sind Zugstäbe am positiven Vorzeichen zu erkennen. Nullstäbe lassen sich dort lokalisieren, wo eine T-Form entsteht. Der Nullstab entspricht dem senkrechten Fuß des T. Um die Statik eines Fachwerks auszulesen, wird mit der Technik des Freischneidens gearbeitet. Alle Nullstäbe werden (im Konstruktionsplan) entfernt.
Kann ein Fachwerk nur Druck und Zugstäbe besitzen?
Die einfachste Form einer Fachwerkskonstruktion ist an Kranauslegern und vielen Brücke zu erkennen. Das Tragwerk besteht aus nebeneinanderliegenden gleichschenkeligen Dreiecken. Das Fachwerk besteht ausschließlich aus Druck- und Zugstäben. Trotz der Nichtbeteiligung an Kraftabtragung haben Nullstäbe entscheidenden Anteil an der Aussteifung des Fachwerks. Diese Ergänzung durch die diagonalen Streben dürfen Sie nicht weglassen.
Werden Druck und Zugstäbe im Fachwerk unterschiedlich belastet?
Druckstäbe werden stärker belastet als Zugstäbe. Die in die Stabmitte ziehende Kraft müsste den Stab zum Reißen bringen. Beim Ausdehnen und Drücken der Kraft zu den Knotenpunkten hin muss er „nur“ knicken, was wesentlich schneller als Reißen passiert. Zugstäbe können in dünneren Varianten verbaut werden.