From 8dc8c7a998d5a2862df90adc8b45d025e692d2d1 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: "User-PC\\User" Date: Wed, 5 May 2021 14:09:44 +0200 Subject: =?UTF-8?q?Arbeiten=20am=20Kapitel,=20zur=20Probe,=20weiteren=20Zu?= =?UTF-8?q?sammenarbeit,=20sodass=20Roy=20Seitz=20es=20einsehen=20k=C3=B6n?= =?UTF-8?q?nte?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- buch/papers/spannung/Einleitung.tex | 91 +++++++++++++++++++++ .../Grafiken/infinitesimalerW\303\274rfel.jpg" | Bin 0 -> 31604 bytes buch/papers/spannung/teil0.tex | 53 +++++++----- buch/papers/spannung/teil1.tex | 77 +++++++---------- buch/papers/spannung/teil2.tex | 48 +++-------- 5 files changed, 164 insertions(+), 105 deletions(-) create mode 100644 buch/papers/spannung/Einleitung.tex create mode 100644 "buch/papers/spannung/Grafiken/infinitesimalerW\303\274rfel.jpg" diff --git a/buch/papers/spannung/Einleitung.tex b/buch/papers/spannung/Einleitung.tex new file mode 100644 index 0000000..17ca1c9 --- /dev/null +++ b/buch/papers/spannung/Einleitung.tex @@ -0,0 +1,91 @@ +\section{Einleitung\label{spannung:section:Einleitung}} +In diesem Kapitel geht es darum die Matrix im dreidimensionalen Spannungszustand genauer zu untersuchen. +In der Geotechnik wendet man solche Matrizen an, um Spannungen im Boden zu berechnen. +Mit diesen Grundlagen dimensioniert man beispielsweise Böschungen, Fundationen, Dämme und Tunnels. +Ebenfalls benötigt man diese Matrix, um aus Versuchen Kennzahlen über den anstehenden Boden zu gewinnen. +Besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem Oedometer - Versuch. + +Bei dieser Untersuchung der zugehörigen Berechnungen hat man es mit Vektoren, Matrizen und Tensoren zu tun. +Um die mathematische Untersuchung vorzunehmen, beschäftigt man sich zuerst mit den spezifischen Gegebenheiten und Voraussetzungen. +Ebenfalls gilt es ein paar wichtige Begriffe und deren mathematisches Zeichen einzuführen, +damit sich den Berechnungen schlüssig folgen lässt. + +In diesem Kapitel hat man es insbesondere mit Spannungen und Dehnungen zu tun. +Mit einer Spannung ist hier jedoch keine elektrische Spannung gemeint, +sondern eine Kraft geteilt durch Fläche. + +\section{Einführung wichtige Begriffe\label{spannung:section:Wichtige Begriffe}} +\[ +\l += +Ausgangslänge\enspace[m] +\] +\[ +\Delta l += +Längenänderung\enspacenach\enspaceKraftauftrag\enspace[m] +\] +\[ +\varepsilon += +Dehnung\enspace[-] +\] +\[ +\sigma += +Spannung\enspace[kPa] +\] +\[ +E += +Elastizitätsmodul +\] +\[ +F += +Kraft\enspace[kN] +\] +\[ +A += +Fläche\enspace[m^2] +\] +\[ +t += +Tiefe\enspace[m] +\] +\[ +s += +Setzung,\enspaceAbsenkung\enspace[m] +\] + +Beziehungen +\[ +\varepsilon += +\frac{\Delta l}{l_0} +\] +\[ +\varepsilon_q += +\frac{\Delta b}{l_0} += +\varepsilon_\upsilon +\] +\[ +\sigma += +\frac{N}{A} +\] +\[ +N += +\int_{A} \sigma \dA +\] +\[ +\varepsilon^{\prime} += +\frac{1}{l_0}\] + diff --git "a/buch/papers/spannung/Grafiken/infinitesimalerW\303\274rfel.jpg" "b/buch/papers/spannung/Grafiken/infinitesimalerW\303\274rfel.jpg" new file mode 100644 index 0000000..e3875bb Binary files /dev/null and "b/buch/papers/spannung/Grafiken/infinitesimalerW\303\274rfel.jpg" differ diff --git a/buch/papers/spannung/teil0.tex b/buch/papers/spannung/teil0.tex index cf47a18..ee19778 100644 --- a/buch/papers/spannung/teil0.tex +++ b/buch/papers/spannung/teil0.tex @@ -1,22 +1,37 @@ -% -% einleitung.tex -- Beispiel-File für die Einleitung -% -% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% -\section{Teil 0\label{spannung:section:teil0}} -\rhead{Teil 0} -Lorem ipsum dolor sit amet, consetetur sadipscing elitr, sed diam -nonumy eirmod tempor invidunt ut labore et dolore magna aliquyam -erat, sed diam voluptua \cite{spannung:bibtex}. -At vero eos et accusam et justo duo dolores et ea rebum. -Stet clita kasd gubergren, no sea takimata sanctus est Lorem ipsum -dolor sit amet. +\section{Spannungsausbreitung\label{spannung:section:Spannungsausbreitung}} +\rhead{Spannungsausbreitung} +Anhand untenstehendem Bild kann ein einfaches Beispiel betrachtet werden. +Es gibt eine Kraft, diese wird auf den Boden abgetragen. +Diese Kraft muss dann vom Boden aufgenommen werden. +Im Boden entsteht eine Spannung. Diese Spannung ist abhängig von $\sigma(x,y,t)$ +Je nach dem, wo man sich im Boden befindet variert die Spannung. +Mit der Tiefe wird die Spannung geringer. +Die Ausbreitung der Spannung im Boden hat die Form einer Zwiebel. +Durch Untersuchung der Spannung an verschiedenen Punkten im Boden, kann man eine Funktion abtragen. +Dasselbe macht man auch mit der Dehnung. Es zeigt sich, dass die Form der beiden Funktionen gleich ist. +Dies erklärt sich dadurch, dass die Spannung und die Dehnung proportional sind zueinander sind. -Lorem ipsum dolor sit amet, consetetur sadipscing elitr, sed diam -nonumy eirmod tempor invidunt ut labore et dolore magna aliquyam -erat, sed diam voluptua. -At vero eos et accusam et justo duo dolores et ea rebum. Stet clita -kasd gubergren, no sea takimata sanctus est Lorem ipsum dolor sit -amet. +Anhand eines etwas schwierigeren Beispiels sieht man, +dass die Spannungsausbreitung nicht immer ganz einfach ist. +Man hat hier eine Baugrube mit einem Baugrubenabschluss, wo ein Teil des Bodens abgetragen wurde. +Was aber immer noch gilt ist, dass die Spannung von drei Variablen abhängig ist. $\sigma(x,y,t)$ +Ansätze um die Spannungsausbreitung zu berechnen gibt es je nach Bodentyp verschiedene. + +Die Spannungsausbreitung ist uns jedoch gegeben, es geht nicht darum, dies genauer zu untersuchen. +Durch die Spannungsausbreitung und das Elastizitätsmodul kann man eine Dehnung berechnen. +Anhand dieser Dehnung kann man mit einem Integral wiederum die Setzung berechnen. +\[ +\varepsilon += +\frac{\sigma}{E} +\] +\[ +s += +\int_{\0}^{\infty} \varepsilon \dt +\] +Die Setzung zu bestimmen ist in der Geotechnik sehr wichtig. +Besonders ungleichmässige Setzungen können bei Bauwerken Probleme ergeben. +Es gilt also die Bauwerke so zu dimensionieren, dass es verträgliche Setzungen gibt. diff --git a/buch/papers/spannung/teil1.tex b/buch/papers/spannung/teil1.tex index 95e6f0a..70dbb5a 100644 --- a/buch/papers/spannung/teil1.tex +++ b/buch/papers/spannung/teil1.tex @@ -1,55 +1,34 @@ -% -% teil1.tex -- Beispiel-File für das Paper -% -% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% -\section{Teil 1 -\label{spannung:section:teil1}} -\rhead{Problemstellung} -Sed ut perspiciatis unde omnis iste natus error sit voluptatem -accusantium doloremque laudantium, totam rem aperiam, eaque ipsa -quae ab illo inventore veritatis et quasi architecto beatae vitae -dicta sunt explicabo. -Nemo enim ipsam voluptatem quia voluptas sit aspernatur aut odit -aut fugit, sed quia consequuntur magni dolores eos qui ratione -voluptatem sequi nesciunt -\begin{equation} -\int_a^b x^2\, dx +\section{Proportionalität Spannung-Dehnung\label{spannung:section:Proportionalität Spannung-Dehnung}} +\rhead{Proportionalität Spannung-Dehnung} +Das Hooksche Gesetz beschreibt die elastische Längenänderung von Festkörpern im Zusammenhang mit einer Krafteinwirkung. +Die Längenänderung $\delta l$ ist proportional zur Krafteinwirkung. +$F\sim \Delta l$ +Man kann dies nur im Bereich vom linearen elastischen Materialverhalten anwenden. +Das heisst das alle Verformungen reversibel sind, sobald man die Kraft wegnimmt. +Es findet somit keine dauernde Verformung statt. +Da es sehr praktisch ist die Längenänderung nicht absolut auszudrücken haben wir $\varepsilon$. +$\varepsilon$ beschreibt die relative Längenänderung. +$\varepsilon$ ist wiederum proportional zu der aufgebrachten Spannung. +Im Bauingenieurwesen hat man es oft mit grösseren Teilen oder Grösseren Betrachtungsräumen zu tun. +Da ist es nun natürlich sehr sinnvoll, wenn wir nicht mit absoluten Zahlen rechnen, +sondern unabhängig von der Länge den Zustand mit Epsilon beschreiben können. +Mithilfe vom E-Modul, (steht für Elastizitätsmodul) einer Proportionalitätskonstante, +kann man das in eine Gleichung bringen, wie man hier sieht. Das E-Modul beschreibt, +das Verhältnis von Kraftaufnahme eines Werkstoffes und dessen zusammenhängender Längenveränderung. +\[ +E = -\left[ \frac13 x^3 \right]_a^b +\frac{\Delta\sigma}{\Delta\varepsilon} = -\frac{b^3-a^3}3. -\label{spannung:equation1} -\end{equation} -Neque porro quisquam est, qui dolorem ipsum quia dolor sit amet, -consectetur, adipisci velit, sed quia non numquam eius modi tempora -incidunt ut labore et dolore magnam aliquam quaerat voluptatem. +const. +\] -Ut enim ad minima veniam, quis nostrum exercitationem ullam corporis -suscipit laboriosam, nisi ut aliquid ex ea commodi consequatur? -Quis autem vel eum iure reprehenderit qui in ea voluptate velit -esse quam nihil molestiae consequatur, vel illum qui dolorem eum -fugiat quo voluptas nulla pariatur? +Aus diesem Verhältnis kann man das E-Modul berechnen. +Je nach Material ist dies verschieden. +Das E-Modul lässt sich nur im linearen-elastischen Materialverhalten anwenden. +Für Bodenmaterial gibt es ein spezielles E-Modul. Dieses wird mit dem Oedometerversuch ermittelt. +Es wird mit $E_{OED}$ ausgedrückt. Dieser Versuch wird später noch beschrieben. +Der Oedometerversuch ist abhängig von den diesem Kapitel zu untersuchenden Matrizen. -\subsection{De finibus bonorum et malorum -\label{spannung:subsection:finibus}} -At vero eos et accusamus et iusto odio dignissimos ducimus qui -blanditiis praesentium voluptatum deleniti atque corrupti quos -dolores et quas molestias excepturi sint occaecati cupiditate non -provident, similique sunt in culpa qui officia deserunt mollitia -animi, id est laborum et dolorum fuga \eqref{000tempmlate:equation1}. - -Et harum quidem rerum facilis est et expedita distinctio -\ref{spannung:section:loesung}. -Nam libero tempore, cum soluta nobis est eligendi optio cumque nihil -impedit quo minus id quod maxime placeat facere possimus, omnis -voluptas assumenda est, omnis dolor repellendus -\ref{spannung:section:folgerung}. -Temporibus autem quibusdam et aut officiis debitis aut rerum -necessitatibus saepe eveniet ut et voluptates repudiandae sint et -molestiae non recusandae. -Itaque earum rerum hic tenetur a sapiente delectus, ut aut reiciendis -voluptatibus maiores alias consequatur aut perferendis doloribus -asperiores repellat. diff --git a/buch/papers/spannung/teil2.tex b/buch/papers/spannung/teil2.tex index 37d3242..8eb54cb 100644 --- a/buch/papers/spannung/teil2.tex +++ b/buch/papers/spannung/teil2.tex @@ -1,40 +1,14 @@ -% -% teil2.tex -- Beispiel-File für teil2 -% -% (c) 2020 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil -% -\section{Teil 2 -\label{spannung:section:teil2}} -\rhead{Teil 2} -Sed ut perspiciatis unde omnis iste natus error sit voluptatem -accusantium doloremque laudantium, totam rem aperiam, eaque ipsa -quae ab illo inventore veritatis et quasi architecto beatae vitae -dicta sunt explicabo. Nemo enim ipsam voluptatem quia voluptas sit -aspernatur aut odit aut fugit, sed quia consequuntur magni dolores -eos qui ratione voluptatem sequi nesciunt. Neque porro quisquam -est, qui dolorem ipsum quia dolor sit amet, consectetur, adipisci -velit, sed quia non numquam eius modi tempora incidunt ut labore -et dolore magnam aliquam quaerat voluptatem. Ut enim ad minima -veniam, quis nostrum exercitationem ullam corporis suscipit laboriosam, -nisi ut aliquid ex ea commodi consequatur? Quis autem vel eum iure -reprehenderit qui in ea voluptate velit esse quam nihil molestiae -consequatur, vel illum qui dolorem eum fugiat quo voluptas nulla -pariatur? +\section{Dreiachsiger Spannungszustand\label{spannung:section:Dreiachsiger Spannungszustand}} +\rhead{Proportionalität Spannung-Dehnung} +Wie im Kapitel Spannungsausbreitung beschrieben herrscht in jedem Punkt ein anderer Spannungszustand. +Um die Spannung im Boden genauer untersuchen zu können für man einen infinitesimalen Würfel ein. +\begin{figure} + \includegraphics{C:/Users/User/Documents/SeminarMatrizen/buch/papers/spannung/Grafiken/infinitesimalerWürfel.jpg} + \caption{infinitesimaler Würfel} + \label{fig:infintesimaler-wurfel} +\end{figure} -\subsection{De finibus bonorum et malorum -\label{spannung:subsection:bonorum}} -At vero eos et accusamus et iusto odio dignissimos ducimus qui -blanditiis praesentium voluptatum deleniti atque corrupti quos -dolores et quas molestias excepturi sint occaecati cupiditate non -provident, similique sunt in culpa qui officia deserunt mollitia -animi, id est laborum et dolorum fuga. Et harum quidem rerum facilis -est et expedita distinctio. Nam libero tempore, cum soluta nobis -est eligendi optio cumque nihil impedit quo minus id quod maxime -placeat facere possimus, omnis voluptas assumenda est, omnis dolor -repellendus. Temporibus autem quibusdam et aut officiis debitis aut -rerum necessitatibus saepe eveniet ut et voluptates repudiandae -sint et molestiae non recusandae. Itaque earum rerum hic tenetur a -sapiente delectus, ut aut reiciendis voluptatibus maiores alias -consequatur aut perferendis doloribus asperiores repellat. +Sobald eine Kraft von oben wirkt hat man auch Kräfte die seitlich wirken. +Nun alle Kräfte ansehen des Infintesimalen Körpers -- cgit v1.2.1