Finite-Elemente-Methoden im Stahlbau

1 Einleitung und Übersicht
1.1 Erforderliche Nachweise und Nachweisverfahren
1.2 Verfahren zur Schnittgrößenermittlung
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 für die Verformungen
 
3 FEM für lineare Berechnungen von Stabtragwerken
3.1 Vorbemerkungen
3.2 Stabelemente für lineare Berechnungen
3.3 Knotengleichgewicht im globalen Koordinatensystem
3.4 Bezugssysteme und Transformationen
3.5 Gleichungssystem
3.6 Berechnung der Verformungsgrößen
3.7 Ermittlung der Schnittgrößen
3.8 Ermittlung der Auflagerreaktionen
3.9 Einwirkungen/Lastgrößen
3.10 Federn und Schubfelder
3.11 Gelenke und Gelenkfedern
3.12 Einflusslinien
3.13 Übertragungsmatrizenverfahren
3.14 Schubweiche Stabelemente
 
4 FEM für nichtlineare Berechnungen von Stabtragwerken
4.1 Allgemeines
4.2 Gleichgewicht am verformten System
4.3 Ergänzung der virtuellen Arbeit
4.4 Knotengleichgewicht unter Berücksichtigung 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 Nachweisschnittgrößen
4.9 Stabilitätsuntersuchungen/Verzweigungslasten
4.10 Eigenformen/Knickbiegelinien
4.11 Fließgelenktheorie
 
5 Anwendungsbeispiele für Stabtragwerke
5.1 Übersicht
5.2 Träger
5.3 Stützen und andere Druckstäbe
5.4 Fachwerke
5.5 Rahmen und Stabwerke
5.6 Trägerroste
 
6 FEM für ebene Flächentragwerke - Plattenbeulen
6.1 Scheiben und Platten
6.2 Spannungen und Schnittgrößen
6.3 Verschiebungsgrößen
6.4 Grundlegende Beziehungen
6.5 Prinzip der virtuellen Arbeit
6.6 Scheiben und Platten im Stahlbau
6.7 Steifigkeitsmatrix

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Matthias Kraus studierte Bauingenieurwesen an der Technischen Universität Darmstadt. Von 2001 bis 2010 war er am Lehrstuhl für Stahl- und Verbundbau der Ruhr-Universität Bochum tätig, zunächst als Wissenschaftlicher Mitarbeiter und nach der Promotion 2005 in der Funktion des Oberingenieurs. Im Jahre 2010 wechselte er als Oberingenieur und Abteilungsleiter Tragwerksplanung zur Ingenieursozietät Schürmann - Kindmann und Partner in Dortmund und übernahm Lehraufträge an der Ruhr-Universität Bochum und der Vietnamese-German University in Ho-Chi-Minh Stadt. Im Jahre 2015 folgte er dem Ruf an die Bauhaus-Universität Weimar zum Lehrstuhlinhaber der Professur Stahl- und Hybridbau.
Univ.-Prof. em. Dr.-Ing. Rolf Kindmann studierte Bauingenieurwesen an der Ruhr-Universität Bochum. Von 1974 bis 1989 war er für sechs Jahre als Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Ruhr-Universität Bochum und für zehn Jahre in verschiedenen Positionen bei Thyssen Engineering tätig, zuletzt als Hauptabteilungsleiter aller technischen Büros. Im Jahre 1990 wurde er zum Ordinarius des Lehrstuhls für Stahl- und Verbundbau an der Ruhr-Universität Bochum ernannt und im Jahre 1991 gründete er die Ingenieursozietät Schürmann - Kindmann und Partner SKP in Dortmund, in der er als Beratender Ingenieur, Prüfingenieur für Baustatik (Fachrichtungen Metall- und Massivbau) sowie als Gutachter wirkte. Seit Beendigung seiner Tätigkeit als Gesellschafter ist Herr Prof. Kindmann der Ingenieursozietät SKP weiterhin eng verbunden.