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Finite-Elemente-Methoden im Stahlbau

Matthias Kraus und Rolf Kindmann

2., überarbeitete und erweiterte Auflage

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Autoren

Matthias Kraus

Bauhaus-Universität Weimar

Professur Stahl- und Hybridbau

Marienstr.13

99423 Weimar

Rolf Kindmann

Ingenieursozietät

Schürmann - KindmannundPartner

Prinz-Friedrich-Karl-Str.36

44135 Dortmund

Titelbild

Stahlkonstruktion der Flugzeughalle 7

am Flughafen Düsseldorf

(Foto: Rolf Kindmann)

2. Auflage 2020

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© 2020 Wilhelm Ernst & Sohn, Verlagfür Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Rotherstraße 21, 10245 Berlin, Germany

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Print ISBN 978-3-433-03149-0

ePDF ISBN 978-3-433-60717-6

ePub ISBN 978-3-433-60716-9

oBook ISBN 978-3-433-60718-3

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Vorwort zur 2. Auflage

Die Erstauflage aus dem Jahre 2007 wurde vollständig überarbeitet und dem Stand der Technik entsprechend aktualisiert. Alle Berechnungsbeispiele wurden an die Bemessungsregeln der europäischen Normen, d. h. an DIN EN 1993-1-1 und DIN EN 1993-1-5, angepasst. Darüber hinaus wurde der Umfang des Buches mit über 100 Seiten beträchtlich erweitert. Die Erweiterungen betreffen im Wesentlichen Folgendes:

Die Verfasser danken Herrn M. Sc. Silvio Mämpel, Frau M. Sc. Christin Sirtl, Herrn Dipl.-Ing. Björn Wittor und Frau Dipl.-Ing. Idna Wudtke der Professur Stahl- und Hybridbau für die wertvollen Anregungen, Vorschläge und Kontrollen. Aktuelle Hin-weise zum Buch werden unter www.kindmann.de und www.uni-weimar.de/stahl-hybrid bekannt gegeben.

Weimar/Dortmund, Oktober 2019

M. Kraus, R. Kindmann

Vorwort zur 1. Auflage

Für die Untersuchung von Tragwerken des Bauwesens hat sich die Methode der fini-ten Elemente (FEM) in den letzten 30 Jahren allgemein durchgesetzt. Möglich wurde dies durch die stürmische Entwicklung der Computertechnologie und die gezielte Weiterentwicklung computerorientierter Berechnungsverfahren. Die FEM ist heutzu-tage eine universelle Berechnungsmethode, die jeder Statiker sicher beherrschen muss.

Das vorliegende Buch konzentriert sich auf FE-Methoden zur Ermittlung von Schnittgrößen, Verformungen, Verzweigungslasten (Eigenwerten) und Eigenformen für Stahlkonstruktionen. Neben linearen Berechnungen für Tragwerke bilden die Stabilitätsfälle Biegeknicken, Biegedrillknicken und Plattenbeulen im Hinblick auf Verzweigungslasten und Berechnungen nach Theorie II. Ordnung wichtige Schwer-punkte. Hinzu kommen FE-Methoden für die Untersuchung von Querschnitten, die zurzeit noch relativ selten zur Anwendung kommen, zukünftig aber sicherlich stark an Bedeutung gewinnen werden.

Das vorliegende Buch ist für Studierende an Fachhochschulen, Technischen Hoch-schulen und Universitäten sowie Ingenieure in der Baupraxis konzipiert. Es werden daher die Grundlagen der FEM behandelt, Finite Elemente für die Untersuchungen von Stahlkonstruktionen entwickelt und neben Erläuterungen zum Verständnis An-wendungshinweise gegeben. Darüber hinaus wird mit zahlreichen Berechnungsbei-spielen die Lösung baupraktischer Aufgabenstellungen gezeigt und Folgendes vermit-telt:

Die Verfasser danken Herrn Dipl.-Ing. Niebuhr von der Ingenieursozietät Schür-mann-Kindmann und Partner, Dortmund, sowie den Herren Dr.-Ing. Wolf und Dipl.-Ing. Vette für die wertvollen Anregungen und fachlichen Diskussionen. Ein besonde-rer Dank gilt Frau Habel für die druckfertige Erstellung des Manuskriptes und Herrn Steinbach für die Anfertigung der Bilder. Aktuelle Hinweise zum Buch werden unter www.kindmann.de, www.rub.de/stahlbau und www.skp-ing.de veröffentlicht.

Bochum, Februar 2007

R. Kindmann, M. Kraus

Autoren

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 in 2005 in der Funktion des Oberingenieurs. Im Jahre 2010 wechselte er als Oberin-genieur und Abteilungsleiter Tragwerksplanung zur Ingenieursozietät Schürmann – Kindmann und Partner in Dortmund und übernahm Lehraufträge an der Ruhr-Univer-sität Bochum und der Vietnamese-German University in Ho-Chi-Minh Stadt. Im Jahre 2015 folgte er dem Ruf an die Bauhaus-Universität Weimar zum Lehrstuhl-inhaber 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, Prüfin-genieur 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