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Description
(Text)
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.
Mit dem vorliegenden Buch lädt der Verfasser seine Leser zur Suche nach dem Gleichgewicht von Tragwerken auf Zeitreisen ein. Die Zeitreisen setzen mit der Entstehung der Statik und Festigkeitslehre eines Leonardo und Galilei ein und erreichen ihren ersten Höhepunkt mit den baustatischen Theorien über den Balken, den Erddruck und das Gewölbe von Coulomb am Ende des 18. Jahrhunderts. Im folgenden Jahrhundert formiert sich die Baustatik mit Navier, Culmann, Maxwell, Rankine, Mohr, Castigliano und Müller-Breslau zu einer technikwissenschaftlichen Grundlagendisziplin, die im 20. Jahrhundert in Gestalt der modernen Strukturmechanik bei der Herausbildungder konstruktiven Sprache des Stahl-, Stahlbeton-, Flugzeug-, Automobil- und des Schiffbaus eine tragende Rolle spielt. Dabei setzt der Autor den inhaltlichen Schwerpunkt auf die Formierung und Entwicklung moderner numerischer Ingenieurmethoden wie der Finite-Elemente-Methode und beschreibt ihre disziplinäre Integration in die Computational Mechanics.
Kurze, durch historische Skizzen unterstützte Einblicke in gängige Berechnungsverfahren erleichtern den Zugang zur Geschichte der Strukturmechanik und Erddrucktheorie vom heutigen Stand der Ingenieurpraxis und stellen auch einen wichtigen Beitrag zur Ingenieurpädagogik dar.
Dem Autor gelingt es, die Unterschiedlichkeit der Akteure hinsichtlich ihres technisch-wissenschaftlichen Profils und ihrer Persönlichkeit plastisch zu schildern und das Verständnis für den gesellschaftlichen Kontext zu erzeugen. So werden in ca. 270 Kurzbiografien die subjektive Dimension der Baustatik und der Strukturmechanik von der frühen Neuzeit bis heute entfaltet. Dabei werden die wesentlichen Beiträge der Protagonisten der Baustatik besprochen und in die nachfolgende Bibliografie integriert. Berücksichtigt wurden nicht nur Bauingenieure und Architekten, sondern auch Mathematiker, Physiker, Maschinenbauer sowie Flugzeug- und Schiffbauer. Neben den bekannten Persönlichkeiten der Baustatik, wie Coulomb, Culmann, Maxwell, Mohr, Müller-Breslau, Navier, Rankine, Saint-Venant, Timoshenko und Westergaard, wurden u. a. auch G. Green, A. N. Krylov, G. Li, A. J. S. Pippard, W. Prager, H. A. Schade, A. W. Skempton, C. A. Truesdell, J. A. L. Waddell und H. Wagner berücksichtigt. Den Wegbereitern der Moderne in der Baustatik J. H. Argyris, R. W. Clough, Th. v. Kármán, M. J. Turner und O. C. Zienkiewicz wurden umfangreiche Biografien gewidmet. Eine ca. 4500 Titel umfassende Bibliografie rundet das Werk ab.
Über die Reihe edition Bautechnikgeschichte:
Mit erstaunlicher Dynamik hat sich die Bautechnikgeschichte in den vergangenen Jahrzehnten zu einer höchst lebendigen, international vernetzten und viel beachteten eigenständigen Disziplin entwickelt. Die Edition Bautechnikgeschichte/Construction History Series gibt ihr einen Ort für die Publikation wichtiger Arbeiten, die die ganze Breite des Forschungsgebiets widerspiegeln. Das Spektrum der Bände reicht von Überblickswerken über Monographien zu Einzelaspekten oder -bauten bis hin zu Biographien bedeutender Ingenieurpersönlichkeiten.
Beide Hauptrichtungen der Bautechnikgeschichte, der eher konstruktionsgeschichtlich und der eher theoriegeschichtlich geleitete Zugang, finden Berücksichtigung.
(Text)
This major work is about more than the origins and use of statics, it is also about how they came to be part of the engineer's life. Beginning with the strength considerations of Leonardo and Galileo, the protagonists and circumstances of theory formation are described.
Contents
Vorwort der Reihenherausgeber xxv
G eleit wor t xxvii
Vorwort zur 3. deutschen Auflage xxxi
Über die Reihe xxxv
Über die Reihenherausgeber xxxvii
Über den Autor xxxix
1 Aufgaben und Ziele der Historiografie der Baustatik 1
1.1 Wissenschaftsinterne Aufgaben 3
1.2 Ingenieurpraktische Aufgaben 9
1.3 Didaktische Aufgaben 12
1.4 Kulturelle Aufgaben 14
1.5 Ziele 15
1.6 Einladung zur Suche nach dem Gleichgewicht von Tragwerken auf Zeitreisen 15
2 Lernen aus der Geschichte: Zwölf Einführungsvorträge in die Baustatik 17
2.1 Was ist Baustatik? 18
2.2 Vom Hebel zum Fachwerk 32
2.3 Die Entwicklung der höheren technischen Bildung 47
2.4 Eine Studie über Erddruck auf Stützmauern 61
2.5 Einblicke in den Brückenbau und die Baustatik des 19. Jahrhunderts 68
2.6 Industrialisierung des Stahlbrückenbaus von 1850 bis 1900 102
2.7 Einflusslinien 110
2.8 Der elastisch gebettete Balken 116
2.9 Deformationsverfahren 124
2.10 Theorie II. Ordnung 130
2.11 Traglastverfahren 140
2.12 Baugesetz - Statisches Gesetz - Bildungsgesetz 158
3 Die ersten technikwissenschaftlichen Grundlagendisziplinen: Baustatik und Technische Mechanik 165
3.1 Was ist Technikwissenschaft? 166
3.2 Die Aufhebung des Enzyklopädischen im System der klassischen Technikwissenschaften: fünf Fallbeispiele aus der Technischen Mechanik und der Baustatik 184
4 Vom Gewölbe zum Bogen 223
4.1 Das Gewölbegleichnis 226
4.2 Das geometrische Denken in der Theorie gewölbter Brücken 227
4.3 Vom Keil zum Gewölbe - oder: Das Additionstheorem der Keiltheorie 239
4.4 Von der Bruchbildanalyse in Gewölben zur Kantungstheorie 244
4.5 Die Stützlinientheorie 257
4.6 Die Durchsetzung der Elastizitätstheorie 2664.6.5 Das Gewölbe ist nichts, der Bogen ist alles: der Sieg der Theorie des elastischen Bogens über die Gewölbetheorie 275
4.7 Die Traglasttheorie der Gewölbe 282
4.8 Finite-Elemente-Methode 294
4.9 Die Untersuchungen von Holzer 298
4.10 Zum epistemologischen Status der Gewölbetheorien 300
5 Geschichte der Erddrucktheorie 307
5.1 Stützmauern im Festungsbau 310
5.2 Erddrucktheorie als Gegenstand des Militäringenieurwesens 313
5.3 Erweiterungen der Coulombschen Erddrucktheorie 338
5.4 Der Beitrag der Kontinuumsmechanik 355
5.5 Die Erddrucktheorie von 1875 bis 1900 367
5.6 Experimentelle Erddruckforschung 378
5.7 Erddrucktheorie in der Disziplinbildungsperiode der Geotechnik 396
5.8 Erddrucktheorie in der Konsolidierungsperiode der Geotechnik 410
5.9 Erddrucktheorie in der Integrationsperiode der Geotechnik 415
6 Die Anfänge der Baustatik 427
6.1 Was ist Festigkeitslehre? 429
6.2 Zum Entwicklungsstand der Statik und Festigkeitsbetrachtung in der Renaissance 432
6.3 Galileis Discorsi 438
6.4 Die Entwicklung der Festigkeitslehre bis 1750 450
6.5 Das Bauingenieurwesen im ausgehenden 18. Jahrhundert 457
6.6 Die Herausbildung der Baustatik: Eytelwein und Navier 475
6.7 Rezeption von Naviers Analyse des Durchlaufträgers 490
7 Die Disziplinbildungsperiode der Baustatik 493
7.1 Clapeyrons Beitrag zur Herausbildung der klassischen Technikwissenschaften 495
7.2 Die Vollendung der Technischen Balkentheorie 507
7.3 Von der graphischen Statik zur Graphostatik 511
7.4 Die Vollendungsphase der Baustatik 527
7.5 Die Baustatik am Übergang von der Disziplinbildungsperiode zur Konsolidierungsperiode 565
7.6 Lord Rayleighs The Theory of Sound und Kirpichevs Grundlegung der klassischen Baustatik 585
7.7 Die Berliner Schule der Baustatik 592
8 Vom Eisenbau zum modernen Stahlbau 611
8.1 Die Torsionstheorie im Eisenbau und in der Baustatik von 1850 bis 1900 614
8.2 Der Kranbau im Schnittpunkt von Maschinenbau, Elektrotechnik, Eisenbau und Baustatik 629
8.3 Die Torsionstheorie in der Konsolidierungsperiode der Baustatik (1900-1950) 653
8.4 Auf der Suche nach der wahren Knicktheorie im Stahlbau 665
8.5 Stahlbau und Stahlbauwissenschaft von 1925 bis 1975 679
8.6 Exzentrische Bahnen - Verlust der Mitte 720
9 Die Stabstatik erobert die dritte Dimension: das Raumfachwerk 723
9.1 Die Entstehung der Theorie des Raumfachwerks 724
9.1.1 Die Reichstagskuppel 727
9.2 Das Raumfachwerk im Zeitalter seiner technischen Reproduzierbarkeit 737
9.3 Dialektische Synthese von individueller Baugestaltung und serieller Fertigung 745
10 Der Einfluss des Stahlbetonbaus auf die Baustatik 751
10.1 Das erste Bemessungsverfahren im Stahlbetonbau 753
10.2 Der Stahlbetonbau revolutioniert das Bauwesen 766
10.3 Baustatik und Stahlbetonbau 785
10.4 Der Spannbetonbau: Une révolution dans l'art de bâtir (Freyssinet) 856
10.5 Es ist vollbracht: Paradigmenwechsel in der Bemessung von Stahlbetonbauteilen auch in der Bundesrepublik Deutschland 865
10.6 Sichtbarmachung des Unsichtbaren: Bemessen und Konstruieren im Stahlbetonbau mit Stabwerkmodellen 866
11 Die Konsolidierungsperiode der Baustatik 875
11.1 Das Verhältnis von Text, Bild und Symbol in der Baustatik 877
11.2 Zur Entwicklung des Deformationsverfahrens 886
11.3 Die Rationalisierungsbewegung in der Baustatik 908
11.4 Konrad Zuse und die Automatisierung des statischen Rechnens 923
11.5 Der Matrizenkalkül 932
12 Herausbildung und Etablierung der Computerstatik 947
12. 1 The Computer shapes the theory (Argyris): Die historischen Wurzeln der Finite-Elemente-Methode 948
12.2 Die matrizenalgebraische Reformulierung der Strukturmechanik 974
12.3 Die FEM - eine allgemeine Technologie technikwissenschaftlicher Theoriebildung 986
12.4 Die Grundlegung der FEM durch Variationsprinzipien 994
12.5 Back to the roots 1013
12.6 Computational Mechanics 1019
13 Dreizehn wissenschaftliche Kontroversen in der Mechanik und Baustatik 1025
13.1 Die wissenschaftliche Kontroverse 1026
13.2 Dreizehn Streitfälle 1026
13.3 Resümee 1048
14 Perspektiven der Historischen Baustatik 1049
14.1 Baustatik und Ästhetik 1050
14.2 Historische Technikwissenschaft - Historische Baustatik 1064
15 Kurzbiografien von 270 Protagonisten der Baustatik 1079
Bibliografie 1273
Personenregister 1409
Sachregister 1425
