Finite-Elemente-Methoden im Stahlbau - Matthias Kraus

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Résumé :
Die Finite-Elemente-Methode (FEM) wird seit vielen Jahren im Stahlbau als Standardverfahren zur Berechnung und Bemessung von Tragwerken benutzt. Nach einer Einf?hrung in die Methodik und Erl?uterungen zum Verst?ndnis konzentriert sich das Buch auf die Ermittlung von Schnittgr??en, Verformungen, Verzweigungslasten und Eigenformen f?r Stahlkonstruktionen.
Neben linearen Berechnungen f?r Tragwerke bilden die Stabilit?tsf?lle Biegeknicken, Biegedrillknicken und Plattenbeulen mit der Ermittlung von Verzweigungslasten und Berechnungen nach Theorie II. Ordnung wichtige Schwerpunkte. Hinzu kommt die Untersuchung von Querschnitten, f?r die Berechnungen mit der FEM zuk?nftig stark an Bedeutung gewinnen werden.
F?r praktisch t?tige Ingenieure und Studierende gleicherma?en werden alle notwendigen Berechnungen f?r die Bemessung von Tragwerken auf Grundlage der europ?ischen Normen (Eurocode 3) anschaulich dargestellt. Dabei wird auch die Ermittlung der Grenztragf?higkeit stabilit?tsgef?hrdeter St?tzen und Tr?ger nach der Flie?zonentheorie eingehend behandelt, da zu erwarten ist, dass diese Berechnungsmethode zuk?nftig vermehrt in der Baupraxis verwendet werden wird.
Dar?ber hinaus wurden f?r die 2. Auflage insbesondere die Berechnungsbeispiele erg?nzt und vertieft....

Biographie:
1 Einleitung und ?bersicht
1.1 Erforderliche Nachweise und Nachweisverfahren
1.2 Verfahren zur Schnittgr??enermittlung
1.3 Elementtypen und Anwendungsbereiche
1.4 Lineare und nichtlineare Berechnungen
1.5 Bezeichnungen und Annahmen
1.6 Grundlegende Beziehungen
1.7 Linearisierung
1.8 Software/Downloads

2 Grundlagen der FEM
2.1 Allgemeines
2.2 Grundideen und Methodik
2.3 Ablauf der Berechnungen
2.4 Gleichgewicht
2.5 Ansatzfunktionen f?r die Verformungen

3 FEM f?r lineare Berechnungen von Stabtragwerken
3.1 Vorbemerkungen
3.2 Stabelemente f?r lineare Berechnungen
3.3 Knotengleichgewicht im globalen Koordinatensystem
3.4 Bezugssysteme und Transformationen
3.5 Gleichungssystem
3.6 Berechnung der Verformungsgr??en
3.7 Ermittlung der Schnittgr??en
3.8 Ermittlung der Auflagerreaktionen
3.9 Einwirkungen/Lastgr??en
3.10 Federn und Schubfelder
3.11 Gelenke und Gelenkfedern
3.12 Einflusslinien
3.13 ?bertragungsmatrizenverfahren
3.14 Schubweiche Stabelemente

4 FEM f?r nichtlineare Berechnungen von Stabtragwerken
4.1 Allgemeines
4.2 Gleichgewicht am verformten System
4.3 Erg?nzung der virtuellen Arbeit
4.4 Knotengleichgewicht unter Ber?cksichtigung von Verformungen
4.5 Geometrische Steifigkeitsmatrix
4.6 Sonderfall: Biegung mit Druck- bzw. Zugnormalkraft
4.7 Vorverformungen und geometrische Ersatzimperfektionen
4.8 Berechnungen nach Theorie II. Ordnung und Nachweisschnittgr??en
4.9 Stabilit?tsuntersuchungen/Verzweigungslasten
4.10 Eigenformen/Knickbiegelinien
4.11 Flie?gelenktheorie

5 Anwendungsbeispiele f?r Stabtragwerke
5.1 ?bersicht
5.2 Tr?ger
5.3 St?tzen und andere Druckst?be
5.4 Fachwerke
5.5 Rahmen und Stabwerke
5.6 Tr?gerroste

6 FEM f?r ebene Fl?chentragwerke -
Plattenbeulen
6.1 Scheiben und Platten
6.2 Spannungen und Schnittgr??en
6.3 Verschiebungsgr??en
6.4 Grundlegende Beziehungen
6.5 Prinzip der virtuellen Arbeit
6.6 Scheiben und Platten im Stahlbau
6.7 Steifigkeitsmatrix f?r ein Plattenelement
6.8 Geometrische Steifigkeitsmatrix f?r das Plattenbeulen
6.9 L?ngs- und querausgesteifte Platten
6.10 Plattenbeulnachweise nach DIN EN 1993-1-5
6.11 Berechnung von Beulspannungen und Beulfl?chen
6.12 Anwendungsbeispiele zum Plattenbeulen

7 FEM f?r Stabquerschnitte
7.1 Aufgabenstellungen
7.2 Normierte Bezugssysteme und Querschnittskennwerte
7.3 Prinzip der virtuellen Arbeit
7.4 Eindimensionale Elemente f?r d?nnwandige Querschnitte
7.5 Zweidimensionale Elemente f?r dickwandige Querschnitte
7.6 Berechnungsablauf
7.7 Anwendungsbeispiele
7.8 Schubkorrekturfaktoren

8 Gleichungssysteme
8.1 Problemstellung
8.2 L?sungsverfahren
8.3 Gau?scher Algorithmus
8.4 Cholesky-Verfahren
8.5 Gaucho-Verfahren
8.6 Berechnungsbeispiel
8.7 Erg?nzende Hinweise

9 L?sung von Eigenwertproblemen
9.1 Problemstellung
9.2 Erl?uterungen zum Verst?ndnis
9.3 Matrizenzerlegungsverfahren
9.4 Inverse Vektoriteration
9.5 Kombination der L?sungsverfahren

10 FEM f?r nichtlineare Berechnungen von St?ben nach der Flie?zonentheorie
10.1 Einf?hrung
10.2 Hinweise zu geometrisch nichtlinearen Berechnungen
10.3 Ber?cksichtigung der physikalischen Nichtlinearit?t
10.4 Grundlagen und Annahmen f?r Berechnungen nach der Flie?zonentheorie
10.5 Gleichgewicht
10.6 Steifigkeitsmatrix f?r Bauteile mit Flie?zonen
10.7 Berechnungsbeispiele

11 Grundlagen zur Beschreibung des plastis...

Sommaire:
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Matthias Kraus studierte Bauingenieurwesen an der Technischen Universit?t Darmstadt. Von 2001 bis 2010 war er am Lehrstuhl f?r Stahl- und Verbundbau der Ruhr-Universit?t Bochum t?tig, zun?chst als Wissenschaftlicher Mitarbeiter und nach der Promotion 2005 in der Funktion des Oberingenieurs. Im Jahre 2010 wechselte er als Oberingenieur und Abteilungsleiter Tragwerksplanung zur Ingenieursoziet?t Sch?rmann - Kindmann und Partner in Dortmund und ?bernahm Lehrauftr?ge an der Ruhr-Universit?t Bochum und der Vietnamese-German University in Ho-Chi-Minh Stadt. Im Jahre 2015 folgte er dem Ruf an die Bauhaus-Universit?t Weimar zum Lehrstuhlinhaber der Professur Stahl- und Hybridbau.
Univ.-Prof. em. Dr.-Ing. Rolf Kindmann studierte Bauingenieurwesen an der Ruhr-Universit?t Bochum. Von 1974 bis 1989 war er f?r sechs Jahre als Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Ruhr-Universit?t Bochum und f?r zehn Jahre in verschiedenen Positionen bei Thyssen Engineering t?tig, zuletzt als Hauptabteilungsleiter aller technischen B?ros. Im Jahre 1990 wurde er zum Ordinarius des Lehrstuhls f?r Stahl- und Verbundbau an der Ruhr-Universit?t Bochum ernannt und im Jahre 1991 gr?ndete er die Ingenieursoziet?t Sch?rmann - Kindmann und Partner SKP in Dortmund, in der er als Beratender Ingenieur, Pr?fingenieur f?r Baustatik (Fachrichtungen Metall- und Massivbau) sowie als Gutachter wirkte. Seit Beendigung seiner T?tigkeit als Gesellschafter ist Herr Prof. Kindmann der Ingenieursoziet?t SKP weiterhin eng verbunden.

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