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Die dynamische Belastung durch Sprünge von Menschen ist eine der maßgebenden personeninduzierten Einwirkungen bei dem Nachweis der Gebrauchstauglichkeit von Decken mit schwingungsgefährdenden Geräten. Sie kommt beispielsweise in Ganglaboren und anderen Forschungseinrichtungen bei biomechanischen Untersuchungen in der Sprungkraftdiagnostik vor. Die in diesem Zusammenhang typischen Sprungarten, nämlich der Countermovement Jump (beidbeiniger vertikaler Sprung mit Ausholbewegung) und der Drop Jump (Niederhochsprung), wurden anhand von über 200 Kraftverlaufsmessungen analysiert und daraus die dazugehörigen idealisierten Belastungsmodelle ermittelt. Damit wurde ein vereinfachtes Nachweisverfahren zur Abschätzung der Schwingungsantwort einer Decke entwickelt. Als Ergebnis kann die Beschleunigung der Decke in Abhängigkeit von der modalen Masse und den Werten der Eigenformen am Lastangriffspunkt und am Ausgabepunkt angegeben werden.
In biomechanics laboratories the ground reaction force time histories of the foot-fall of persons are usually measured using a force plate. The accelerations of the floor, in which the force plate is embedded, have to be limited, as they may influence the accuracy of the force measurements. For the numerical simulation of vibrations induced by humans in biomechanical laboratories, loading scenarios are defined. They include continuous motions of persons (walking, running) as well as jumps, typical for biomechanical investigations on athletes. The modeling of floors has to take into account the influence of floor screed in case of portable force plates. Criteria for the assessment of the measuring error provoked by floor vibrations are given. As an example a floor designed to accommodate a force platform in a biomechanical laboratory of the University Hospital in Tübingen, Germany, has been investi-gated for footfall induced vibrations. The numerical simulation by a finite element analysis has been validated by field measurements. As a result, the measuring error of the force plate installed in the laboratory is obtained for diverse scenarios.
Finite-Element-Methode
(2016)
Statische Berechnungen werden heute vorwiegend unter Verwendung von Standardsoftware erstellt. Im wesentlichen kommen dabei Programmsysteme zum Einsatz, die für spezielle Aufgaben konzipiert sind. Beispielweise gibt es zur Berechnung von Decken, Stützen und Dachkonstruktionen im Hochbau entsprechende Stabwerks- und Finite-Element-Programme. Bei der Tragwerksplanung sind jedoch auch Berechnungen durchzuführen, für die fertige Programme nicht zur Verfügung stehen. Diese werden meistens“ von Hand“ , d.h. mit Papier, Bleistift und Taschenrechner durchgeführt. Hierbei kann es sich um spezielle statische Nachweise, z. B. für besondere Bauteile wie Dübelverankerungen, Fundamentanschlüsse für Stützen, ausgeklinkte Träger u.ä. handeln. Aber auch einfache Kontrollen von Computerberechnungen und Vordimensionierungen komplizierter Systeme erfolgen heute noch in der Regel „von Hand“. Zur Durchführung solcher Berechnungen auf dem Computer fehlen heute zwar nicht mehr die allgemeinen Werkzeuge, wohl aber geeignete Software-Hilfsmittel, wie sie bei der Handrechnung etwa die einschlägigen Tabellenbücher darstellen. Diese sind aber wesentlich für eine Engineering-Desktop Anwendung auf dem Computer. Diese zeichnet sich durch eine durchgängige Verwendung des Rechners auch bei nicht standardisierten Berechnungsaufgaben im Bauingenieurwesen aus. Ziel des Projekts war die Entwicklung von Softwarebausteinen für integrierte Engineering-Desktop-Anwendungen für die Tragwerksplanung. Die Funktionalität des Softwarebaukastens lässt sich aus dem statischen ”Wissen” eines Handbuchs wie z.B. [1] ableiten. Die Softwarebausteine sind so aufgebaut, dass sie von verschiedenster Officesoftware, wie MS-Excel und Mathcad genutzt werden können. Mit diesen Bausteinen soll eine deutlich höhere Flexibilität bei der Führung statischer Nachweise erreicht werden als dies bei der derzeitigen Standardsoftware für vorgegebene Nachweisabläufe der Fall ist. Mit Hilfe der entwickelten Softwarebausteine wurde eine Implementierung in Mathcad und Excel vorgenommen.