Formoptimierung von Druckgliedern aus Beton und Stahlbeton
Angela Schmidt
In der Dissertation wurde eine Formoptimierung von Beton- und Stahlbetonstützen vorgenommen und das resultierende Volumeneinsparungs- bzw. Laststeigerungspotenzial aufgezeigt und analysiert. Die Untersuchungen konzentrierten sich auf planmäßig zentrisch gedrückte, knickgefährdete Stützen sowie auf exzentrisch gedrückte Stützen, bei denen die Biege-
beanspruchung infolge einer Rahmenwirkung des Tragsystems resultiert.
Die optimale Form zentrisch gedrückter, schlanker Stützen ist von der jeweiligen Knickfigur abhängig und varriert somit entsprechend der Lagerungsbedingungen. Aufbauend auf theoretischen Untersuchungen, in denen auch die Auswirkungen einer elastischen Lagerung, einer Imperfektion sowie eines nichtlinearen Materialverhaltens betrachtet wurden, erfolgte eine experimentelle Verifikation der Ergebnisse anhand beidseitig eingespannter Stützen.
Für eine exzentrische Belastung wurde ein Verfahren zur Formoptimierung entwickelt, welches auf Stützen mit einem beliebigen Verhältnis von Momenten zu Normalkraftbeanspruchung angewendet werden kann, unter Voraussetzung eines eintretenden Materialversagens. Die Optimierung selbst erfolgte iterativ an einer über die Höhe segmentierten Stütze unter dem Kriterium, einen gleichmäßigen Spannungszustand im Bauteil zu erreichen. Die Ergebnisse konnten durch Versuche experimentell bestätigt werden.
