Optimierungsgestützt entwerfen und bemessen

Abstract Beton ist frei formbar. Auch Bewehrungen lassen sich beliebig im Raum verlegen. Dennoch wird selten von diesen Möglichkeiten Gebrauch gemacht. Typische Stahlbetonkonstruktionen besitzen rechteckige Grundformen, Bewehrungsnetze parallel der Oberflächen und große Massen. Der Beitrag zeigt, wie mit topologischen Optimierungen kraftflussaffine Betonstrukturen entstehen können. Der Materialverbrauch sinkt dabei rapide. Vorgestellt werden die äußere Formfindung, der Entwurf effektiver Querschnitte und die an Trajektorien orientierte Bewehrungsführung ähnlich bekannter Stabwerkmodelle. Dazu werden die Grundgleichungen der Optimierungsaufgabe abgeleitet, eine baustoffgerechte Steuerung in Richtung von zug‐ oder druckspannungsdominantem Tragverhalten eingeführt und Grundaspekte zur Sicherung der Robustheit erläutert. Zahlreiche Beispiele zeigen die Anwendung für Brücken, Pylone, Schalen, Balken, Trägerroste oder Auflagerdetails und verdeutlichen das enorme Potenzial für eine tiefgreifende Materialreduktion in der Betonbauweise.