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Grundlagen und Anwendungen der 2D/3D-Finite Elemente-Modellierung im Massivbau

Grundlagen - Modellierung 2D/3D - Bemessung - Fehlerquellen

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Grundlagen und Anwendungen der 2D/3D-Finite Elemente-Modellierung im Massivbau

In diesem ganztägigen Seminar werden den Teilnehmerinnen und Teilnehmern die Anwendungsmöglichkeiten der Finite Elemente-Methode (FEM) für die Berechnung von Stahlbetonstrukturen vermittelt. Nach einer kurzen Einführung in die Grundlagen der FE-Methode, bei der unter anderem auch nichtlineare FE-Berechnungen und typische Anwendungsgebiete erläutert werden, wird im zweiten Teil die Modellbildung bei Stab-, Scheiben- und Plattentragwerken vorgestellt (Preprocessing). Hierbei wird anhand von praxisnahen Beispielen gezeigt, welchen Einfluss verschiedene Diskretisierungsarten auf die Berechnungsergebnisse haben. Einen besonderen Schwerpunkt bildet dabei die Betrachtung von Unterschieden bei der Modellbildung in 2D und 3D. Vor- und Nachteile der 3D-Modellierung werden ebenso aufgezeigt wie typische, mit den verschiedenen Diskretisierungsansätzen verbundene Probleme, Fehlerquellen und Lösungsmöglichkeiten. Abschließend werden die Berechnung und Bemessung sowie das Postprocessing näher beleuchtet. Hierbei liegt das Augenmerk unter anderem auf der Bewertung der Genauigkeit von FE-Ergebnissen, Kontrollmöglichkeiten und der Dokumentation von Ergebnissen. 

 

Zum Thema

Die Finite Element-Methode ist ein leistungsstarkes Werkzeug zur Berechnung und Bemessung von Stahlbetonkonstruktionen. Kaum eine Tragwerksplanerin oder ein Tragwerksplaner kommt heutzutage ohne entsprechende Softwarelösungen aus. Die vielfältigen Diskretisierungs- und Berechnungsmöglichkeiten derartiger Programme verstellen jedoch gelegentlich den Blick auf das Wesentliche bei der Nutzung der FE-Methode. Dieses ganztägige Seminar soll durch Vermittlung der erforderlichen theoretischen Grundlagen und anhand von Praxisbeispielen verschiedene Modellierungsmöglichkeiten in 2D und 3D sowie typische Fehlerquellen und Kontroll- sowie Lösungsmöglichkeiten aufzeigen und damit zu einem sichereren Umgang mit der FE-Methode beitragen.

 

Programm

10.00 - 10.45 Uhr Einführung / Theoretische Grundlagen

  • Grundlagen der FE-Methode
  • Elementansätze, Anforderungen und Elementtypen
  • Elementgüte und Vernetzung
  • Ablaufschema und numerische Integration
  • nichtlineare Finite-Elemente-Berechnungen
  • Anwendung der FEM

 

10.45 - 12.30 Uhr Preprocessing

  • mechanische Modelle
  • Modellbildung bei Stabwerken, Scheiben und Platten
  • Modellierung von Plattenbalken
  • Singularitäten
  • Einfluss der Auflagerbedingungen
  • elastische gebettete Platten

 

12.30 - 13.30 Uhr Mittagspause

13.30 - 15.00 Uhr Modellierung in 2D und 3D

  • Eingusszustand und Bauzustände
  • physikalische und geometrische Nichtlinearitäten, Invarianzen
  • Modellierungsfehler und Lösungen anhand von Beispielen

 

15.00 - 15.30 Uhr Kaffeepause

15.30 - 17.00 Uhr Berechnung & Bemessung, Postprocessing

  • Genauigkeit der FE-Lösung
  • Voraussetzungen für eine erfolgreiche Anwendung der FEM
  • Fehlerquellen
  • Kontrollmöglichkeiten
  • Dokumentation der Ergebnisse

 

Zielsetzung

Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer erhalten in diesem Seminar einen Überblick über Unterschiede der 2D- und 3D-Modellierung bei der Anwendung der Finite-Elemente-Methode (FEM) im Massivbau. Sie kennen Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Diskretisierungsarten und sind dazu in der Lage, typische Fehlerquellen bei der Modellierung in 2D und 3D zu identifizieren und zu eliminieren.

 

Teilnehmerkreis

Ingenieurinnen und Ingenieure aus Planungsbüros, Behörden und Bauunternehmen; saSV für die Prüfung der Standsicherheit, öbuv SV auf diesem Sachgebiet.

 

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Referenten

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Martina Schnellenbach-Held

Leiterin des Instituts für Massivbau, Universität Duisburg-Essen

1982-1988 Studium Bauingenieurwesen, Ruhr-Universität Bochum, Dipl.-Ing. 

1988-1992 Wissenschaftliche Mitarbeiterin, Lehrstuhl für Statik und Dynamik, Ruhr-Universität Bochum, Dr.-Ing.

1992-1997 Tragwerksplanung, Projekt- und Gruppenleitung sowie Bauleitung, Philipp Holzmann AG, Hauptniederlassung Düsseldorf

1997-2004 Universitätsprofessorin, Institut für Massivbau, Technische Universität Darmstadt

seit 2004 Universitätsprofessorin, Institut für Massivbau, Universität Duisburg-Essen

Dr.-Ing. Torsten Welsch

Akademischer Rat/Oberrat, Institut für Massivbau, Universität Duisburg-Essen

1997-2001 Studium Bauingenieurwesen, Fachhochschule Köln, Dipl.-Ing. (FH)

2001-2008 Tragwerksplaner, Ingenieurbüro B. Laufenberg, Hennef

2003-2006 Studium Bauingenieurwesen DII (berufsbegleitend), Bergische Universität Wuppertal, Dipl.-Ing.

2008-2013 Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Lehr- und Forschungsgebiet „Massivbau & Tragkonstruktionen“, Bergische Universität Wuppertal, Dr.-Ing. 

2013-2017 Akademischer Rat, Institut für Massivbau, Universität Duisburg-Essen

seit 2017 Akademischer Oberrat, Institut für Massivbau, Universität Duisburg-Essen

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