Forschungsschwerpunkte

Numerische Simulationsverfahren, nichtlineares Tragverhalten und Stabilität von Konstruktionen und Bauteilen des Stahlbaus

Es werden numerische, computerorientierte Methoden weiterentwickelt und neue Erkenntnisse gewonnen, die eine genauere und damit sichere und wirtschaftliche Erfassung des Tragverhaltens ermöglichen. Bislang nicht verfolgte, computerorientierte Ansätze zur Nachweisführung werden auf Ihre Eignung untersucht und Berechnungsverfahren auf Grundlage numerischer, geometrisch und physikalisch nichtlinearer Verfahren weiterentwickelt. Aktuelle Forschungsthemen behandeln in diesem Zusammenhang die Erfassung des Shear Lag Effektes in der Stabtheorie, Stabilitätsberechnungen nach der Fließzonentheorie und das Biegedrillknickverhalten stabförmiger Bauteile sowie das Stabilitätsverhalten von verbandsausgesteiften Systemen.

Ausgewählte Publikationen zum Forschungsschwerpunkt:

Kraus, M.; Kindmann, R. (2019) Finite-Elemente-Methoden im Stahlbau. 2. wesentlich überarb. u. erw. Auflage. Berlin: Ernst & Sohn. (ISBN 978-3-433-03149-0)

Kindmann, R.; Kraus, M. (2019) FE-Berechnungen mit Fließzonen für Tragfähigkeitsnach­weise nach DIN EN 1993-1-1 – Vereinfachte Berechnungsmethode für stabilitäts­gefährdete Bauteile. In: Stahlbau 88, H. 4,S. 354-362. (doi: 10.1002/stab.201900003)

Morgenthal, G.; Wang, W.; Kraus, M. (2019) Numerische Untersuchungen einer energiedissipierenden Schutzvorrichtung gegen Schiffsanprall. In: Stahlbau 88, H. 4, S. 314-323. (doi: 10.1002/stab.201900004)

Mämpel, S.; Kraus, M. (2018) Zur Ermittlung von Stabilisierungskräften verbandsausgesteifter Fachwerkbindersysteme. In: Deutscher Ausschuss für Stahlbau, DASt-Kolloquium 2018, S. 23-28. (ISBN 978-3-941687-27-1)

Kraus, M.; Mämpel, S. (2017) Zur computerorientierten Berechnung schubbeeinflusster Normalspannungen in Stäben. In: Stahlbau 86, H. 11, S. 951-960. (doi: 10.1002/stab.201710543)

Kraus, M.; Mämpel, S.; Crisan, A. (2017) Influence of Rails on the Stability of Crane Runway Girders. In: Proceedings of the 8th European Conference on Steel and Composite Structures (EUROSTEEL 2017). Kopenhagen: ce/papers 1, No. 2-3, pp. 1029-1038. (doi:10.1002/cepa.143)

Crisan, A.; Kraus, M.; Handabut, A. (2017) On the distortional buckling capacity of pallet rack uprights. Proceedings of the 8th European Conference on Steel and Composite Structures (EUROSTEEL 2017). Kopenhagen: ce/papers 1 (2017), No. 2-3, pp. 1627-1636. (doi:10.1002/cepa.206)

Kraus, M. (2017) Numerical Approach for Bending Stress Ascertainment in Beam Theory Considering Effects of Elastic Shear Lag. In: Engineering Structures and Technologies, Taylor & Francis, 9(1), pp. 1-8. (doi: 10.3846/2029882X.2017.1299966)

Kraus, M.; Mämpel, S. (2017) Kennwerte neuer und abgenutzter Kranschienen für die Bemessung von Kranbahnträgern. In: Stahlbau 86, H. 1, S. 36-44. (doi: 10.1002/stab.201710445)

Käsmaier, M.; Ebel, R.; Kraus, M.; Knobloch, M. (2016) Flexural Buckling Behaviour Considering Different Residual Stress Approaches. In: Proceedings of the International Colloquium on Stability and Ductility of Steel Structures (SDSS 2016). Timisoara/Romania, pp. 501-508. (ISBN 978-92-9147-133-1)

Strukturüberwachung, Lebensdauerbewertung und Rehabilitation von Infrastrukturbauwerken des Stahl- und Verbundbaus

Bedingt durch das größer werdende Verkehrsaufkommen und die damit verbundenen immer stärker werdenden Verkehrsbelastungen müssen bestehende Brückenbauwerke im Hinblick auf die Tragfähigkeit und Standsicherheit sowie auf ihre Gebrauchstauglichkeit überprüft und beurteilt werden. Hierzu werden zu verschiedenen Fragestellungen bei Stahl- und Verbundbrücken Untersuchungen bzgl. der sensortechnischen Überwachung, Standsicherheit bzw. Ermüdung sowie zur Lebensdauerbewertung durchgeführt. Darüber hinaus werden Nachrechnungskonzepte geschärft sowie Monitoring-gestützte Bemessungsmodelle entwickelt.

Ausgewählte Publikationen zum Forschungsschwerpunkt:

Göbel, L.; Mucha, F.; Kavrakov, I.; Abrahamczyk, L.; Kraus, M. (2018) Einfluss realer Materialeigenschaften auf numerische Modellvorhersagen: Fallstudie Betonmast. In: Bautechnik 95, H. 2, S. 111-121. (doi: 10.1002/bate.201600091)

Göbel, L.; Mucha, F.; Jaouadi, Z.; Kavrakov, I.; Abrahamczyk, L.; Legatiuk, D.; Kraus, M.; Smarsly, K. (2016) Monitoring the Structural Response of Reinforced Concrete Poles Along High-Speed Railway Tracks. In: Proceedings of the International RILEM Conference on Materials, Systems and Structures in Civil Engineering (MSSCE 2016), Lyngby. (ISBN: 9788778774552)

Kraus, M.; Vette, J. (2014) On the Recalculation of Steel and Composite Bridges. In: Proceedings of the 7th European Conference on Steel and Composite Structures (EUROSTEEL 2014), Neapel. (ISBN 978-92-9147-121-8)

Kleben im Glas- und Metallbau

Neben den bekannten Verbindungstechniken im Hochbau wie Schrauben und Schweißen, gilt das Kleben als eine neue Möglichkeit der Fügetechnik. Zur Beurteilung geklebter Strukturen hinsichtlich ihrer Dauerhaftigkeit werden verschiedene zerstörungsfreie Analyseverfahren untersucht, um Rückschlüsse auf das Tragverhalten und die Tragfähigkeit der Klebefugen unter Berücksichtigung verschiedener klimatischer Einwirkungen zu ziehen. Diese daraus hervorgehenden Erkenntnisse werden zudem genutzt, um das Tragverhalten auf numerischer Ebene realitätsnah charakterisieren zu können.

Darüber hinaus werden Untersuchungen zum mechanischen Verhalten von Klebstoffen unter Zugabe von Faserverstärkungen in verschiedenen Belastungssituationen durchgeführt. Dies gilt ebenfalls für die Auswahl der Menge und Art der Faserzugabe. Ziel ist die Bestimmung einer optimalen Faser-Klebstoff-Matrix unter Verwendung geeigneter Misch- und Applikationsverfahren.

Ausgewählte Publikationen zum Forschungsschwerpunkt:

Sirtl, C.; Kraus, M. (2018) Bonding Quality of Joined Glass Components Exposed to UV and Fluidic Influences. In: Engineering Transparancy 2018, ce/papers 2, No. 5-6, pp. 399-408. (doi: 10.1002/cepa.940)

Sirtl, C.; Kraus, M.; Hadlich, C.; Osburg, A. (2018) Determination of Bonding Failures in Transparent Materials with Non-Destructive Methods – Evaluation of Climatically Stressed Glued and Laminated Glass Compounds. In: World Journal of Engineering and Technology, 6, pp. 315-331. (doi: 10.4236/wjet.2018.62020)

Kraus, M; Sirtl, C. (2018) Zum Tragverhalten klimatisch beanspruchter geklebter Stahl-Glas-Verbindungen. In: Festschrift zum 60. Geburtstag von Jörg Lange, S. 13-18. (urn:nbn:de:tuda-tuprints-74665)

Sirtl, C.; Kraus, M.; Hadlich, C.; Osburg, A.; Wondraczek, L. (2017) Zur Bewertung klimatisch beanspruchter geklebter Glasverbindungen. In: Glasbau 2017, B. Weller & S. Tasche (Hrsg.). Berlin: Ernst & Sohn und ce/papers 1 (2017), No. 1, pp. 254-275. (ISBN: 978-3-433-03171-1, und doi:10.1002/cepa.26)

Wittor, B.; Kraus, M. (2016) Faserverstärkte Klebstoffe im Metallbau. In: Deutscher Ausschuss für Stahlbau, DASt-Kolloquium 2016, S. 95-99. (ISBN 978-3-941687-19-6)

Numerische Simulation von Schweißprozessen

Die numerische Simulation von Schweißprozessen unter Berücksichtigung der Gefügeumwandlungen ermöglichen die Beurteilung von Eigenspannungszuständen in der Wärmeeinflusszone. Mit Hilfe hierarchischen Mehrskalenmethoden erfolgt die konstitutive Beschreibung geschweißter Verbindungen höherfester Feinkornbaustähle.

Ausgewählte Publikationen zum Forschungsschwerpunkt:

Wudtke, I.; Silani, M.; Kraus, M. (2017) A Hierarchical Multiscale Finite Element Approach for Modelling the Heat Affected Zone of Welded Joints. In: PAMM, Proc. Appl. Math. Mech. 17, Issue 1, pp. 621-622. (doi: 10.1002/pamm.201710280)

Wudtke, I.; Kraus, M.; Werner, F. (2017) Innovative Verfahren zur experimentellen und numerischen Analyse von geschweißten Verbindungen. In: Stahlbau, Holzbau und Verbundbau, Festschrift zum 60. Geburtstag von Ulrike Kuhlmann, S. 3-12. Berlin: Verlag Ernst & Sohn 2017 und ce/papers 1 (2017), No. 5-6. (ISBN: 978-3-433-03246-6, doi:10.1002/cepa.560)

Wudtke, I.; Sirtl, C.; Kraus, M. (2017) Experimental and Numerical Analyses of Butt-Welded S460 Joints. In: Proceedings of the 8th European Conference on Steel and Composite Structures (EUROSTEEL 2017). Kopenhagen: ce/papers 1 (2017), No. 2-3, pp. 461-470. (doi:10.1002/cepa.82)

Soltanzadeh, H.; Hildebrand, J.; Kraus, M. (2017) A Reliable Modelling of Thermal, Microstructure, and Stress in Arc Stud Welding Joints and Effect on Fatigue Strength. In: Proceedings of the 8th European Conference on Steel and Composite Structures (EUROSTEEL 2017). Kopenhagen: ce/papers 1 (2017), No. 2-3, pp. 453-460. (doi:10.1002/cepa.81)

Soltanzadeh, H.; Kraus, M.; Hildebrand, J.; Asadi, M.: Modelling of a Stud Arc Welding Joint for Temperature Field, Microstructure Evolution and Residual Stress. In: Proceedings of the Pressure Vessel & Piping Conference (PVP 2016), American Society of Mechanical Engineers (ASME), Vancouver. (doi:10.1115/PVP2016-63285)

Innovative Glasfassadensysteme

Durch die Transparenz hat der Einsatz von Glas in Gebäudefassaden einen besonderen Stellenwert eingenommen. Gleichzeitig werden jedoch hohe Ansprüche am die klimatische Regelung von Gebäuden/Innenräumen gestellt. Im Zusammenhang mit dem Klimaschutz liegt darüber hinaus ein besonderer Fokus in der Reduzierung des Nutzenenergiebedarfs von Gebäuden, die sich durch innovative Lösungssystemen und entsprechende Forschungsansätze vorantreiben lässt.

Ausgewählte Publikationen zum Forschungsschwerpunkt:

Sirtl, C.; Kraus, M.; Hadlich, C.; Osburg, A. (2018) Determination of Bonding Failures in Transparent Materials with Non-Destructive Methods – Evaluation of Climatically Stressed Glued and Laminated Glass Compounds. In: World Journal of Engineering and Technology, 6, pp. 315-331. (doi: 10.4236/wjet.2018.62020)

Heiz, B. P. V.; Pan, Z.; Lautenschläger, G.; Sirtl, C.; Kraus, M.; Wondraczek, L. (2017) Ultrathin Fluidic Laminates for Large-Area Façade Integration and Smart Windows. In: Advanced Science, 4, 1600362, pp. 1-9. (doi: 10.1002/advs.201600362)