Tragwerke 3

Wilfried B. Krätzig, geboren 1932, erhielt sein Bauingenieurdiplom 1957 an der Universität Hannover. Von 1958 bis 1961 war er in der Industrie tätig. 1965 folgte seine Promotion und 1968 die Habilitation an der TH Hannover. An der University of California in Berkeley war er von 1969 bis 1970 als Gastprofessor tätig. Ab 1970 war er Professor für Statik und Dynamik an der Ruhr-Universität Bochum. Dr.-Ing. E.h. TU Dresden, 1994. Als Beratender Ingenieur und Prüfingenieur für Baustatik wirkte er an vielen Ingenieurbauten des In- und Auslands.

Die numerischen Methoden gehören zum Inhalt der Statik-Vorlesungen. Band 3 erweitert die erfolgreichen Bände 1 und 2 um diese notwendigen Grundlagen. Tragwerke 3 führt in die Theorie und Anwendung der linearen Methoden der Finiten Elemente ein, der heute wichtigsten Analysetechniken für Tragwerke. Nach einer einheitlichen Darstellung der klassischen Strukturmodelle der Festkörpermechanik behandelt dasBuch Energieaussagen als Grundlage moderner Diskretisierungsverfahren. Anschließend werden Modelle zur Tragwerksanalyse aufgebaut, bevor Konstruktion und Leistung finiter Weggrößenelemente beschrieben werden. Den Abschluß bildet ein Kapitel mit Standard-Analysetechniken. Vier Anhänge runden dieses für Studenten und konstruierende Ingenieure gleichermaßen bedeutsame Buch ab.

In diesem Band werden die folgenden Themen behandelt:
Einführung
Strukturmodelle der Festkörpermechanik
Energieaussagen der Festkörpermechanik
Diskrete Modelle zur Tragwerksanalyse
Einführung in finite Weggrößenelemente
Die direkte Steifigkeitsmethode
Anhänge:Interpolationspolynome Gauss-Integration Dreieckskoordinaten; Indexschreibweise in der Strukturmechanik; Einführung in die Variationsrechnung

1 Einführung.- 1.1 Strukturmechanische Modellbildungen.- 1.2 Konzepte für Festigkeitsanalyen.- 1.3 Die Welt der finiten Elemente.- 2 Strukturmodelle der Festkörpermechanik.- 2.1 Zur formalen Struktur festkörpermechanischer Modelltheorien.- 2.2 Theorie ebener Stabtragwerke.- 2.3 Theorie räumlicher Stabtragwerke.- 2.4 Theorie der Scheibentragwerke.- 2.5 Theorie der Plattentragwerke.- 2.6 Theorie dreidimensionaler Kontinua.- 3 Energieaussagen der Festkörpermechanik.- 3.1 Grundlagen.- 3.2 Nähere Erläuterungen und Grundbegriffe.- 3.3 Die klassischen Variationsprinzipe.- 3.4 Die speziellen Prinzipe für elastisches Materialverhalten.- 3.5 Die Sätze von Castigliano und Betti.- 3.6 Die erweiterten Variationsprinzipe.- 3.7 Zusammenfassender Überblick.- 4 Diskrete Modelle zur Tragwerksanalyse.- 4.1 Grundlagen der Modellierung.- 4.2 Die Transformationen der Mechanik.- 4.3 Energieauusagen.- 4.4 Verfahren zur Tragwerksanalyse.- 5 Einführung in finite Weggrößenelemente.- 5.1 Das Elementkonzept.- 5.2 Schubsteifes Balkenelement.- 5.3 Dreieckige Scheibenelemente.- 5.4 Viereckige Scheibenelemente.- 5.5 Dreidimensionale Kontinuumselemente.- 5.6 Plattenelemente.- 6 Standardtechniken zur Tragwerksanalyse.- 6.1 Die direkte Steifigkeitsmethode.- 6.2 Programmsysteme zur Finiten-Elemcnt-Analyse.- 6.3 Allgemeine Ergänzungen.- 6.4 Diskretisierungsfehler, Vernetzungsstrategien und Konvergenz.- Anhang 1: Interpolation und numerische Integration.- A1.1 Interpolationstheorie für finite Elemente.- A1.2 Lagrangesche Interpolationspolynome.- A1.3 Hermitesche Interpolationspolynome.- A1.4 Numerische Integration.- A1.5 Eindimensionale Integration.- A1.6 Zwei-und dreidimensionale Integration.- Anhang 2: Natürliche Dreieckskoordinaten.- A2.1 Definition, Eigenschaften und Transformation.-A2.2 Flächenberechnungen und Integrationen.- A2.3 Jacobi-Matrix.- A2.4 Formfunktionen in Dreieckskoordinaten.- Anhang 3: Indexschreibweise in der Strukturmechanik.- A3.1 Einführung in die Indexschreibweise.- A3.2 Ergänzende Sätze.- A3.3 Theorie der Scheibentragwerke in Indexschreibweise.- A3.4 Plattentheorie in Indexschreibweise.- Anhang 4: Einführung in die Variationsrechnung.- A4.1 Theorie der Extremwerte von Funktionen.- A4.2 Grundbegriffe der Variationsrechnung.- A4.3 Das Variationssymbol 5 und die erste Variation.- A4.4 Höhere Variationen.- A4.5 Extremalbedingungen eines Variationsproblems.- A4.6 Die äquivalenten Bedingungen eines Variationsproblems.- A4.7 Adjungiertheit der Operatoren in der Strukturmechanik.- A4.8 Variationsprobleme mit Nebenbedingungen.- A4.9 Isoparametrische Probleme.