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Projekt
Nichtlineare Optimierung geometrisch definierter Fugen von räumlich gekrümmten Betonfertigteilen für unterschiedliche Lastfallkombinationen unter Beachtung von Material und Tragwerksaspekten mit isogeometrischen Verfahren
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Kai-Uwe Bletzinger
Fachliche Zuordnung
Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
Förderung
Förderung von 2011 bis 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 198016927
Die Leitvorstellung dieses Fortsetzungsprojektes ist die segmentierte Schale, zusammengesetzt aus räumlich gekrümmten, dünnen Fertigbauteilen aus faserverstärktem Beton. Im Rahmen des Fortsetzungsprojektes sollen die im laufenden Projekt entwickelten Methoden für den Entwurf, die Berechnung und die Fugenoptimierung von segmentierten Betonschalen weiterentwickelt und für die praktische Anwendung aufbereitet werden. Mit Abschluss dieses Fortsetzungsprojektes soll somit ein durchgängiger Prozess vom Entwurf bis zur Bereitstellung der Schalungsgeometrie von optimal segmentierten Freiformschalen bereitgestellt werden. Bei dem Fortsetzungsprojekt steht die Ermittlung des optimalen Fugenmusters im Vordergrund. Für die Fugenoptimierung und die Berechnung sollen, zusätzlich zu den bereits im laufenden Projekt berücksichtigten Aspekten, geometrische Nichtlinearität (Stabilität) für unterschiedliche Lastfallkombinationen beachtet werden. Vor allem soll die geometrische Fugenausbildung für die Fugenoptimierung berücksichtigt werden, da auch diese großen Einfluss auf das Tragverhalten von Schalen haben kann. Für das Fortsetzungsprojekt sollen die Fugen als linienförmige Federmodelle (relative Dreh- und Verschiebungsfedern) modelliert werden, welche die Realität besser darstellen sollen und direkte Rückschlüsse auf die Größe der zu übertragenden Kräfte (Normal-, Quer- und Schubkräfte) und Momente in den Fugen zulassen. Diese müssen für die Fugenherstellung bekannt sein. Ermöglicht wird dieser Ansatz durch das im laufenden Projekt neu entwickelte Isogeometrische B-Rep Analyse (IBRA) Konzept, welches neben der Fugenoptimierung, den gesamten Entwurfs- und Berechnungsprozess von Schalen wesentlich vereinfacht. IBRA basiert ausschließlich auf Computer Aided Design (CAD) Parametern und ist eine Erweiterung der isogeometrischen Analyse. IBRA benutzt neben den gleichen Basisfunktionen, auch die gleiche Randbeschreibung und Topologie des Computer Aided Design (CAD) Modelles. Somit können die geometrischen Modelle für den Entwurf, die Berechnung und Optimierung in einem Modell vereint werden und erleichtern zudem deren Berechnung und Optimierung. IBRA ist vor allem für frei geformte Geometrien wie z.B. Blobs und Hängeformen hervorragend geeignet. Mit klassischen Finiten Elementen wäre ein ähnlicher Ansatz kaum vorstellbar. Für die Ausbildung und Modellierung der Fugen ist neben der Zusammenarbeit mit den Projektpartnern aus dem laufenden Projekt eine Kooperation mit dem Projekt von Prof. Budelmann und Prof. Kloft (beide TU Braunschweig) geplant. Deren Projekt beschäftigt sich nämlich unter anderem mit linienförmigen Trockenstoßverbindungen. Außerdem ergänzt sich dieses Projekt mit dem Projekt von Prof. U. Häußler-Combe, der sich mit variablen Betonmodulen und deren Fügung beschäftigt.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
