This book presents the design of steel structures using finite element methods (FEM)according to the current state of the art in Germany and the rest of Europe. After a short introduction on the basics of the design, this book illustrates the FEM with a focus on internal forces, displacements, critical loads and modal shapes. Next to finite element procedures for linear calculations considering the stress states of normal force, biaxial bending and warping torsion, non-linear calculations and the stability cases of flexural buckling, lateral torsional buckling and plate buckling are concentrated on significantly. In this context, design procedures for stability according to the standard Eurocode 3 is introduced and discussed. In addition, important fundamental issues are covered, such as the determination of cross-section properties as well as the elastic and plastic cross-section resistance. Complementary, finite element procedures for cross sections are dealt with, which will have an increasing
importance in the future.
This book has evolved within the teaching activities of the authors in the lecture Computer-oriented Design of Steel Structures on the Masters Programme Computational Engineering at the University of Bochum. It covers the total variety of demands needed to be discussed for the safe, economic and modern design of steel structures.

Zentrale Themen des Buches sind die Stabilität von Stahlkonstruktionen, die Ermittlung von Beanspruchungen nach Theorie II. Ordnung und der Nachweis ausreichender Tragfähigkeit. Das tatsächliche Tragverhalten wird erläutert und die theoretischen Grundlagen werden hergeleitet, zweckmäßige Nachweisverfahren empfohlen und die erforderlichen Berechnungen mit Beispielen veranschaulicht. Der Inhalt des Buches ist wie folgt gegliedert: - Einleitung und Übersicht - Tragverhalten, Berechnungs- und Nachweisverfahren - Nachweise zum Biegeknicken mit Abminderungsfaktoren - Stabilitätsproblem Biegeknicken - Nachweise zum Biegedrillknicken mit Abminderungsfaktoren - Stabilitätsproblem Biegedrillknicken - Theorie II. Ordnung mit Ersatzimperfektionen - Theorie II. Ordnung für Biegung mit Normalkraft - Theorie II. Ordnung für beliebige Beanspruchungen - Aussteifung und Stabilisierung - Fließzonentheorie ? Berechnungen, Tragverhalten, Nachweise - Stabilitätsproblem Plattenbeulen und Beulnachweise Das Buch enthält zahlreiche Berechnungsbeispiele mit Tragfähigkeitsnachweisen nach DIN EN 1993-1-1 und DIN EN 1993-1-5. (Paket aus Print-Buch und E-PDF)

Die Finite-Elemente-Methode (FEM) wird seit vielen Jahren im Stahlbau als Standardverfahren zur Berechnung und Bemessung von Tragwerken benutzt. Nach einer Einführung in die Methodik und Erläuterungen zum Verständnis konzentriert sich das Buch auf die Ermittlung von Schnittgrößen, Verformungen, Verzweigungslasten und Eigenformen für Stahlkonstruktionen. Neben linearen Berechnungen für Tragwerke bilden die Stabilitätsfälle Biegeknicken, Biegedrillknicken und Plattenbeulen mit der Ermittlung von Verzweigungslasten und Berechnungen nach Theorie II. Ordnung wichtige Schwerpunkte. Hinzu kommt die Untersuchung von Querschnitten, für die Berechnungen mit der FEM zukünftig stark an Bedeutung gewinnen werden. Für praktisch tätige Ingenieure und Studierende gleichermaßen werden alle notwendigen Berechnungen für die Bemessung von Tragwerken auf Grundlage der europäischen Normen (Eurocode 3) anschaulich dargestellt. Dabei wird auch die Ermittlung der Grenztragfähigkeit stabilitätsgefährdeter Stützen und Träger nach der Fließzonentheorie eingehend behandelt, da zu erwarten ist, dass diese Berechnungsmethode zukünftig vermehrt in der Baupraxis verwendet werden wird. Darüber hinaus wurden für die 2. Auflage insbesondere die Berechnungsbeispiele ergänzt und vertieft. (Paket Print-Buch und E-PDF)

Das zentrale Thema des Buches sind die Grundlagen zur Bemessung und Konstruktionen von Bauteilen und Verbindungen für Stahlbauten. Für die 6. Auflage wurden die europäische Normung, neue Nachweismethoden und der aktuelle Stand der Technik berücksichtigt. Im Vordergrund stehen die grundlegenden Eurocodes für die Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten: DIN EN 1993-1-1 "Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau" sowie DIN EN 1993-1-8 "Bemessung von Anschlüssen". Darüber hinaus gibt es gegenüber der 5. Auflage wesentliche Erweiterungen zu den Themen Stabilität und zu Tragsicherheitsnachweisen für Kranbahnträger. Das Buch enthält zahlreiche Berechnungsbeispiele, die die Anwendung der Bemessungs- und Konstruktionsregeln sowie die Durchführung von Tragfähigkeitsnachweisen in allen Einzelheiten zeigen. Neben vielen Beispielen zu einzelnen Schwerpunktthemen werden auch statische Berechnungen für zwei Hallenkonstruktionen im Gesamtzusammenhang behandelt. Das vorliegende Lehrbuch ist für Studierende an Technischen Hochschulen, Universitäten und Fachhochschulen sowie für in der Baupraxis tätige Ingenieure konzipiert.

Zentrale Themen des Buches sind geschweißte und geschraubte Verbindungen im Stahl- und Verbundbau. Darüber hinaus werden auch andere Verbindungstechniken und Verbindungsmittel behandelt, wie z. B.: Kontakt, Kopfbolzendübel, Setzbolzen, Niete, Augenstäbe, Bolzen, Hammerschrauben, Zuganker, Dübel und Ankerschienen. Auf die Methoden und Vorgehensweisen zur Bemessung und konstruktiven Durchbildung von Verbindungen wird ausführlich eingegangen. Neben den allgemeingültigen Grundlagen werden die Regelungen der Eurocodes behandelt und Erläuterungen zum Verständnis gegeben. Zahlreiche Konstruktions- und Berechnungsbeispiele auf Grundlage der Eurocodes zeigen die konkrete Anwendung und Durchführung der Tragsicherheitsnachweise. Die Bemessungs- und Ausführungsregeln nach DIN 18800 sind ebenfalls nach wie vor im Buch enthalten, weil sie für Bestandskonstruktionen hilfreich sind und in der Baupraxis teilweise auf diese Regeln zurückgegriffen wird. Aufgrund der regen Nachfrage ist die 3. Auflage mehrfach ohne Änderungen nachgedruckt worden. Nach mehr als zehn Jahren enthält diese 4. Auflage kleine Korrekturen und Aktualisierungen. Darüber hinaus wurden Herleitungen und Erläuterungen bereichsweise im Hinblick auf das Verständnis verbessert und ein Kapitel 8 "In Fundamente und Wände eingespannte Stahlprofile" ergänzt.

EINLEITUNG UND UBERSICHT
Einfuhrung
Grundsatzliches
Bezeichnungen und Annahmen
Inhalt und Gliederung
Berechnungsbeispiele (Ubersicht)
TRAGVERHALTEN, BERECHNUNGS- UND NACHWEISVERFAHREN
Lineares und nichtlineares Tragverhalten
Nachweisverfahren
Definition der Stabilitatsfalle
Nachweisfuhrung bei Theorie II. Ordnung
Erlauterungen zum Verstandnis
Flie?zonentheorie
Geometrisch nichtlineare Berechnungen
NACHWEISE FUR DAS BIEGEKNICKEN MIT ABMINDERUNGSFAKTOREN
Vorbemerkungen
Planma?ig mittiger Druck
Einachsige Biegung mit Druckkraft
Zweiachsige Biegung mit Druckkraft
Nachweis von Staben und Stabwerken
Knickzahlen nach DIN 4114
Modifizierte Abminderungsfaktoren
STABILITATSPROBLEM BIEGEKNICKEN
Ziele
Stabiles Gleichgewicht
Knickbedingungen
Eulerfalle I und IV
Knickbiegelinien und Knicklangen
Eulersche Knickspannung
Hinweise zur Berechnung der Normalkraft
Ersatz von Tragwerksteilen durch Federn
Druckstabe mit Federn an den Enden
Losen von Knickbedingungen
Druckstab mit Wegfeder in Feldmitte
Elastisch gebettete Druckstabe
Poltreue Normalkrafte /
Pendelstutzen
Knicklangen fur ausgewahlte Systeme
NACHWEISE FUR DAS BIEGEDRILLKNICKEN MIT ABMINDERUNGSFAKTOREN
Vorbemerkungen
Stabe ohne Biegedrillknickgefahr
Planma?ig mittiger Druck
Einachsige Biegung ohne Normalkraft
Druckgurt als Druckstab
Einachsige Biegung mit Drucknormalkraft
Zweiachsige Biegung mit Drucknormalkraft
Planma?ige Torsion
Abminderungsfaktoren nach Eurocode 3
Genauigkeit der Abminderungsfaktoren
Hinweise zur Nachweisfuhrung
Stutze mit planma?iger Biegung
STABILITATSPROBLEM BIEGEDRILLKNICKEN
Vorbemerkungen
Einfuhrungsbeispiel
Aufteilung in Teilsysteme
Trager mit Randmomenten
Herleitung von Berechnungsformeln
Seitlich abgestutzte Trager
Kragtrager
Trager mit Drehbettung
NACHWEISE UNTER ANSATZ VON ERSATZIMPERFEKTIONEN
Nachweisfuhrung
Geometrische Ersatzimperfektionen
Schnittgro?en nach Theorie II. Ordnung
Nachweis ausreichender Querschnittstragfahigkeit
Spannungsnachweise
Plastische Querschnittstragfahigkeit
THEORIE II. ORDNUNG FUR BIEGUNG MIT NORMALKRAFT
Problemstellung und Ziele
Grundlegende Zusammenhange
Prinzip der virtuellen Arbeit
Differentialgleichungen und Randbedingungen
Losung der Differentialgleichung
Weggro?enverfahren
Vergro?erungsfaktoren
Iterative Berechnungen
Tragverhalten nach Theorie II. Ordnung
Ersatzbelastungsverfahren fur verschiebliche Rahmen
Berechnungsbeispiel Zweigelenkverfahren
THEORIE II. ORDNUNG FUR BELIEBIGE BEANSPRUCHUNGEN
Vorbemerkungen
Spannungen und Dehnungen
Verschiebungen u, v und w
Virtuelle Arbeit
Differentialgleichungen und Randbedingungen
Schnittgro?en
Losungsmethoden
Beispiel zum Tragverhalten und zur Tragfaigkeit
AUSSTEIFUNG UND STABILISIERUNG
Aussteifende Bauteile
Aussteifung von Gebauden
Stabilisierung durch Abstutzungen
Stabilisierung durch Behinderung der Verdrehungen
Stabilisierung durch konstruktive Details
Ausfuhrungsbeispiel Sporthalle
Ausfuhrungsbeispiel eingeschossige Halle
STABILITATSPROBLEM PLATTENBEULEN UND BEULNACHWEISE
Problemstellung
Nachweise bei beulgefahrdeten Konstruktionen
Linearisierte Beultheorie
Beulen unausgesteifter Rechteckplatten
Ausgesteifte Beulfelder
Beulnachweis nach DIN 18800 Teil 3
Nachweise mit b7t-Verhaltnissen
Beulnachweise nach DIN Fachbericht 103
Methode der wirksamen Querschnitte
Konstruktionsdetails
Uberkritisches Tragverhalten von Platten
Berechnungsbeispiele