Was ist ein Fachwerkbalken?
Im Hochbau ist ein Fachwerkbalken ein aus einem Fachwerkbalken hergestellter Balken. Ein Fachwerk ist ein Netzwerk von Stäben, die nur Spannung oder Kompression erfahren. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die Stangen nur über Stiftgelenke miteinander verbunden sind, die die Stangen schwenken lassen. Ein Balken ist eine Art Strukturelement, das dem Biegen standhält. Der Fachwerkträger ist aufgrund seines effizienten Materialeinsatzes ein beliebter Bestandteil von Brücken.
Ein Fachwerk kann als Gerüst aus geraden Stäben betrachtet werden, die eine bestimmte Art von Verbindung miteinander haben. Jede Stange ist mit einem Stiftgelenk verbunden, mit dem sie in jede Richtung geschwenkt werden kann. Die Verwendung von nur Stiftverbindungen hat zur Folge, dass jeder Stab nur auf Zug oder Druck beansprucht werden kann. Sie können nicht gebogen werden, da sich eine Stange beim Biegen einfach entspannt, wenn sich ihr Ende drehen darf. Wenn diese Stäbe zu Dreiecken verbunden sind, bilden sie eine starre Fachwerkstruktur, die als festes Stück fungiert.
Der Vorteil eines Fachwerks ist das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Normalerweise ist der größte Teil des Raums in einem Fachwerk leer. Es ist das Skelett von Stäben, das die Struktur bildet. Die relativ hohe Festigkeit eines Fachwerks kann beibehalten werden, da die Stäbe nur Zug- oder Druckspannungen ausgesetzt sind.
Ein Balken wird speziell verwendet, um dem Biegen durch Verformen in eine Kreisbogenform zu widerstehen. Der Innenumfang eines Balkens beim Biegen wird auf eine kleinere Größe als die Länge des Balkens zusammengedrückt. Der Außenumfang ist dagegen größer als die ursprüngliche Länge des Trägers. Diese beiden Verformungen dienen dazu, der angewandten Biegung zu widerstehen. Sofern der Strahl nicht dauerhaft beschädigt wird, kehrt er in den „natürlichen“ Zustand zurück.
Ein Fachwerkträger kann wie ein Vollträger verwendet werden. Wenn ein Fachwerk mit den gleichen Außenabmessungen wie ein Balken gebaut wird, kann es den gleichen Biegebelastungen ausgesetzt sein. Der Fachwerkträger, der aus Dreiecken von Stäben mit Stiftverbindungen an den Enden bestehen würde, würde der gleichen Kreisbogenform wie der massive Träger ähneln. Auch hier würden die Stäbe in der Nähe des Innenumfangs zusammengedrückt. In Kombination mit der Spannung der Stäbe nahe dem Außenumfang wäre der Fachwerkträger in der Lage, einer Biegung zu widerstehen.
Ingenieure entscheiden sich möglicherweise für die Verwendung eines Fachwerkträgers in einer Brücke, da dieser wirtschaftlicher und einfacher zu konstruieren ist als andere Konstruktionen. Wie bei allen Traversen ist ein Traversenbalken ein sehr effizienter Weg, um Materialien zu verwenden. Die Kosten für Rohmaterial, Herstellung und Transport können bei einem Fachwerkträger wesentlich niedriger sein als bei einem Vollträger. Es kann auch praktikabler sein, bestimmte Strukturen wie Brücken mit Fachwerkträgern zu bauen.